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1、第三章第三章 蛋白质消化与吸收蛋白质消化与吸收第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性第二节第二节 食物蛋白质的利用及营养性评价食物蛋白质的利用及营养性评价第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢第五节第五节 食品加工与蛋白质功能变化食品加工与蛋白质功能变化第一节第一节 蛋白质蛋白质要点:要点: (Essential amino acid, EAA)人体不能合成或人体不能合成或很成速度不能满足机体需要,必须从事物中直接获得的很成速度不能满足机体需要,必须从事物中直接获得的氨基酸。氨基酸。 (amino acid pattern)
2、蛋白质中各种氨基酸的蛋白质中各种氨基酸的构成比例。构成比例。 (reference protein)以人体蛋白质结构为比较的,以人体蛋白质结构为比较的,较为接近的食物蛋白质,如卵蛋白。较为接近的食物蛋白质,如卵蛋白。 (limting amino acid)食物蛋白质中相对含量食物蛋白质中相对含量较低的必需氨基酸。较低的必需氨基酸。 (nitrogen balance)反应机体摄入氮和排除氮的量反应机体摄入氮和排除氮的量的比较,有零氮平衡、正氮平衡和负氮平衡。的比较,有零氮平衡、正氮平衡和负氮平衡。 必需氨基酸必需氨基酸氨基酸模式氨基酸模式限制氨基酸限制氨基酸参考蛋白参考蛋白氮平衡氮平衡第一节
3、第一节 蛋白质蛋白质 食物蛋白质在机体消化道内被分解的程食物蛋白质在机体消化道内被分解的程度和消化后的氨基酸、肽被吸收的程度。度和消化后的氨基酸、肽被吸收的程度。 机体吸收的来自于食物的蛋白质。机体吸收的来自于食物的蛋白质。 机体内部分泌的活性成分和酶以及含氮成机体内部分泌的活性成分和酶以及含氮成分化合物,这些成分中有些也参与体内氮代谢或组成新分化合物,这些成分中有些也参与体内氮代谢或组成新的蛋白质。的蛋白质。 成熟动物的体蛋白质是经常的反复合成熟动物的体蛋白质是经常的反复合成与分解,以动平衡成与分解,以动平衡(dynamic equilibrium)的方式保的方式保持着代谢转换持着代谢转换(
4、turnover)。蛋白质消化率蛋白质消化率外源性蛋白外源性蛋白Folin两元学说两元学说内源性蛋白内源性蛋白第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性一、蛋白质的生物功能:一、蛋白质的生物功能:人体必需六大类营养物质:蛋白质、脂类、碳水化人体必需六大类营养物质:蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、矿物质及水。在六大类营养物质中,合物、维生素、矿物质及水。在六大类营养物质中,起着特殊而又中心性作用的是蛋白质,蛋白质的生起着特殊而又中心性作用的是蛋白质,蛋白质的生物学功能可以表述为:物学功能可以表述为: 机体及机体一切细胞的基本构成物质。机体及机体一切细胞的基本构成物质。 构成机体几乎所有
5、的生命活性物质,包括酶类、构成机体几乎所有的生命活性物质,包括酶类、激素类、抗体及免疫物质类,以及形成机体的渗透激素类、抗体及免疫物质类,以及形成机体的渗透压,引发机体的各种活动。压,引发机体的各种活动。 蛋白质是机体内很多重要的代谢物质、营养物质蛋白质是机体内很多重要的代谢物质、营养物质的载体,多种营养成分需要蛋白质携带和转运。的载体,多种营养成分需要蛋白质携带和转运。 各种类蛋白质由各种不同的氨基酸组成,这是六各种类蛋白质由各种不同的氨基酸组成,这是六大类营养物质中特有的,是生命活动的需求。大类营养物质中特有的,是生命活动的需求。第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性二、蛋白质
6、对组成生命和生命活动的作用:二、蛋白质对组成生命和生命活动的作用: 体内结构性:蛋白质是一切生命的物质基础,没体内结构性:蛋白质是一切生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。蛋白质是构成人体组织的主有蛋白质就没有生命。蛋白质是构成人体组织的主要成分,是供给氮的唯一来源,其含量约占人体总要成分,是供给氮的唯一来源,其含量约占人体总固体量的固体量的45。人体的一切细胞组织都由蛋白质组。人体的一切细胞组织都由蛋白质组成。许多具有重要生理作用的物质,缺少蛋白质就成。许多具有重要生理作用的物质,缺少蛋白质就不存在。不存在。(酶,蛋白激素酶,蛋白激素 ,运输、肌动、胶原蛋白,运输、肌动、胶原蛋白,免疫球蛋白
7、免疫球蛋白 等等)。 供给热量:供给热能不是蛋白质的主要功用。但供给热量:供给热能不是蛋白质的主要功用。但是在组织细胞不断更新过程中,蛋白质分解成氨基是在组织细胞不断更新过程中,蛋白质分解成氨基酸后,有一小部分不再利用而分解产热;也有一部酸后,有一小部分不再利用而分解产热;也有一部分吸收的氨基酸,由于摄食过多或不符合体蛋白合分吸收的氨基酸,由于摄食过多或不符合体蛋白合成的需要,则氧化产热成的需要,则氧化产热(1015%)(不断分解与合成不断分解与合成的动平衡之中的动平衡之中)。 第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性三、蛋白质的营养性:三、蛋白质的营养性: 机体储存蛋白质的量很少,
8、在营养充足时,也不过机体储存蛋白质的量很少,在营养充足时,也不过只有体蛋白总量的只有体蛋白总量的1%左右。这种蛋白质称为易动蛋左右。这种蛋白质称为易动蛋白,主要储于肝脏、肠粘膜和胰腺,丢失后对器官白,主要储于肝脏、肠粘膜和胰腺,丢失后对器官功能没有改变。当膳食蛋白缺乏时,组织蛋白分解功能没有改变。当膳食蛋白缺乏时,组织蛋白分解快、合成慢,导致如下一系列生化、病理改变和临快、合成慢,导致如下一系列生化、病理改变和临床表现:床表现: 肠粘膜和消化腺较早累及,临床表现为消化吸收肠粘膜和消化腺较早累及,临床表现为消化吸收不良、腹泻;不良、腹泻; 肝脏不能维持正常结构与功能,出现脂肪浸润;肝脏不能维持正
9、常结构与功能,出现脂肪浸润; 血浆蛋白合成发生障碍;血浆蛋白合成发生障碍;第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性三、蛋白质的营养性:三、蛋白质的营养性: 酶的活性降低,主要是黄嘌呤氧化酶和谷氨酸脱酶的活性降低,主要是黄嘌呤氧化酶和谷氨酸脱氢酶降低;氢酶降低; 由于肌肉蛋白合成不足而逐渐出现肌肉萎缩;由于肌肉蛋白合成不足而逐渐出现肌肉萎缩; 因抗体合成减少,对传染病的抵抗力下降;因抗体合成减少,对传染病的抵抗力下降; 由于肾上腺皮质功能减退,很难克服应激状态;由于肾上腺皮质功能减退,很难克服应激状态; 胶原合成也会发生障碍,使伤口不易愈合;胶原合成也会发生障碍,使伤口不易愈合; 儿童
10、时期可见骨骼生长缓慢、智力发育障碍。蛋儿童时期可见骨骼生长缓慢、智力发育障碍。蛋白质长期摄入不足,可逐渐形成营养性水肿,严重白质长期摄入不足,可逐渐形成营养性水肿,严重时导致死亡。时导致死亡。 第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性四、必需氨基酸和非必需氨基酸的要求性:四、必需氨基酸和非必需氨基酸的要求性:蛋白质分子的基本单位是氨基酸蛋白质分子的基本单位是氨基酸 。有。有20种氨基酸在种氨基酸在体内能参与蛋白质合成,都是人体所不可缺少的。体内能参与蛋白质合成,都是人体所不可缺少的。 必需氨基酸:异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨必需氨基酸:异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏
11、氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸9种种, 在体内不能自行合成,或合成速率不能满足机在体内不能自行合成,或合成速率不能满足机体需要,必须由食物供给。这些氨基酸称为必需氨体需要,必须由食物供给。这些氨基酸称为必需氨基酸。基酸。9种中的组氨酸是婴幼儿必需氨基酸,婴儿缺种中的组氨酸是婴幼儿必需氨基酸,婴儿缺乏时患湿疹。乏时患湿疹。第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性四、必需氨基酸和非必需氨基酸的要求性:四、必需氨基酸和非必需氨基酸的要求性:蛋白质分子的基本单位是氨基酸蛋白质分子的基本单位是氨基酸 。有。有20种氨基酸在种氨基酸在体内能参与蛋白质合成
12、,都是人体所不可缺少的。体内能参与蛋白质合成,都是人体所不可缺少的。 半必需氨基酸:半胱氨酸和酪氨酸在体内能分别半必需氨基酸:半胱氨酸和酪氨酸在体内能分别由蛋氨酸和苯丙氨酸合成,这两种氨基酸如果在膳由蛋氨酸和苯丙氨酸合成,这两种氨基酸如果在膳食中含量丰富,则有节省蛋氮酸与苯丙氨酸两种必食中含量丰富,则有节省蛋氮酸与苯丙氨酸两种必需氨基酸的作用。需氨基酸的作用。 非必需氨基酸:上述非必需氨基酸:上述20种氨基酸除须氨基酸外的种氨基酸除须氨基酸外的11种在体内能自行合成,称为非必需氨基酸。种在体内能自行合成,称为非必需氨基酸。注:*必需氨基酸 *脯氨酸的全结构,不是R结构 注:*必需氨基酸 *脯氨
13、酸的全结构,不是R结构 第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性五、体内的蛋白质与氨基酸之间的动态:五、体内的蛋白质与氨基酸之间的动态: 蛋白质的生物合成和周转:蛋白质有高度的特异蛋白质的生物合成和周转:蛋白质有高度的特异性。食物蛋白必须经过消化水解成为性。食物蛋白必须经过消化水解成为氨基酸氨基酸而吸收,而吸收,再合成人体所需要的各种蛋白质。再合成人体所需要的各种蛋白质。 各种氨基酸在各自的搬运工具携带下,在装配机各种氨基酸在各自的搬运工具携带下,在装配机上按照模板的要求有次序地相互结合,生成具有一上按照模板的要求有次序地相互结合,生成具有一定氨基酸排列顺序的特定多肽链。定氨基酸排列
14、顺序的特定多肽链。 合成后的多肽链,有的经过一定处理,有的与其合成后的多肽链,有的经过一定处理,有的与其他多肽链、糖、脂质等结合后形成具有生物活性的他多肽链、糖、脂质等结合后形成具有生物活性的蛋白质。蛋白质。 当合成原料当合成原料(特别是必需氨基酸特别是必需氨基酸)供给不足时,可供给不足时,可引起细胞内蛋白质合成减缓或停止。引起细胞内蛋白质合成减缓或停止。第一节第一节 蛋白质功能和营养性蛋白质功能和营养性五、体内的蛋白质与氨基酸之间的动态:五、体内的蛋白质与氨基酸之间的动态: 蛋白质蛋白质-能量营养不良能量营养不良(protein-energy malnutri- tion, PEM)是因食物
15、供应不足或因某些疾病等因素而是因食物供应不足或因某些疾病等因素而引起的一种营养不良,引起的一种营养不良, 因食物供应不足所引起的原发性蛋白质因食物供应不足所引起的原发性蛋白质-能量营养能量营养不良多发生在饥馑、战争时期或贫困的国家和地区的不良多发生在饥馑、战争时期或贫困的国家和地区的人群中人群中, 在世界各地都有发生在世界各地都有发生; 因疾病等因素所引起的继发性蛋白质因疾病等因素所引起的继发性蛋白质-能量不良则能量不良则散发在世界各地的各类人群中。严重的蛋白质散发在世界各地的各类人群中。严重的蛋白质-能量能量营养不良可直接造成死亡;营养不良可直接造成死亡;轻型慢性蛋白质轻型慢性蛋白质-能量营
16、养不良常被人所忽视能量营养不良常被人所忽视, 但但对儿童的生长发育和患者的康复都很有影响对儿童的生长发育和患者的康复都很有影响, 所以蛋所以蛋白质白质-能量营养不良是临床营养学上的一个重要问题。能量营养不良是临床营养学上的一个重要问题。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用一、食物蛋白质一、食物蛋白质 :食物来源于动、植物,其中氮的存在形式有很大差别。食物来源于动、植物,其中氮的存在形式有很大差别。 动物性食用蛋白质:动物性食用蛋白质: 肉类绝大部分的氮以蛋白质形式存在,仅有少量肉类绝大部分的氮以蛋白质形式存在,仅有少量游离氨基酸或肽以及核酸、磷脂氮、肌酸、鹅肌肽;游离氨基酸或肽以及核
17、酸、磷脂氮、肌酸、鹅肌肽; 鱼类则非蛋白氮含量丰富,约占总氮量的鱼类则非蛋白氮含量丰富,约占总氮量的1030%; 乳氮约乳氮约20%属于非蛋白氮。例如,核苷酸、尿素、属于非蛋白氮。例如,核苷酸、尿素、胆碱、肉碱、肌酸、唾液酸和寡糖胆碱、肉碱、肌酸、唾液酸和寡糖(含氮碳化合物含氮碳化合物)等。等。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用一、食物蛋白质一、食物蛋白质 : 植物性食物含氮化合物的成分差异更大:植物性食物含氮化合物的成分差异更大: 种子类几乎种子类几乎95%的氮存在于蛋白质;的氮存在于蛋白质; 根茎类如土豆、胡萝卜等,蛋白质少于根茎类如土豆、胡萝卜等,蛋白质少于50%,多,多数氮
18、以肽和游离氨基酸的形式存在,特别是土豆富数氮以肽和游离氨基酸的形式存在,特别是土豆富含谷氨酰胺和门冬氨酸。含谷氨酰胺和门冬氨酸。 植物组织中含有不少非蛋白氨基酸,这些氨基酸植物组织中含有不少非蛋白氨基酸,这些氨基酸有些能在体内代谢,而多数原样不变从尿排出;有些能在体内代谢,而多数原样不变从尿排出; 还有少量是有毒的,如刀豆中的刀豆氨酸、蚕豆还有少量是有毒的,如刀豆中的刀豆氨酸、蚕豆中的中的氰基丙氨酸。氰基丙氨酸。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用一、食物蛋白质一、食物蛋白质 : 微生物的食用蛋白质:微生物的食用蛋白质: 新的蛋白质来源如单细胞蛋白含核蛋白很高,其新的蛋白质来源如单细
19、胞蛋白含核蛋白很高,其量可达蛋白质总量的量可达蛋白质总量的50%。由于核酸在人体内最终。由于核酸在人体内最终代谢产物为尿酸,大量食用可引起血浆尿酸浓度增代谢产物为尿酸,大量食用可引起血浆尿酸浓度增高,易形成尿结石和痛风症。因此,单细胞蛋白不高,易形成尿结石和痛风症。因此,单细胞蛋白不经去核酸处理,不宜作为人类食物的来源。经去核酸处理,不宜作为人类食物的来源。 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用二、食物蛋白质的主要类别:二、食物蛋白质的主要类别: 动物性的蛋白质:动物性的蛋白质: 纤维蛋白纤维蛋白fibrous protein:是各种组织结构不可缺是各种组织结构不可缺少、作为组织支持
20、物质的蛋白质。动物的瘦肉、肌少、作为组织支持物质的蛋白质。动物的瘦肉、肌腱、韧带等含量较多。还包括角蛋白、腱、韧带等含量较多。还包括角蛋白、(血血)纤维蛋纤维蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋白等。在所有食用蛋白中消白、胶原蛋白、肌凝蛋白等。在所有食用蛋白中消化最难的蛋白类。化最难的蛋白类。 球蛋白球蛋白globular protein:动、植物都含有的,包动、植物都含有的,包括血清球蛋白、大豆球蛋白及肌肉球蛋白、奶酪蛋括血清球蛋白、大豆球蛋白及肌肉球蛋白、奶酪蛋白原、卵白蛋白、血浆白蛋白、血浆球蛋白等。这白原、卵白蛋白、血浆白蛋白、血浆球蛋白等。这一类蛋白质比纤维蛋白易于消化,含有人体所需要一类蛋白质比
21、纤维蛋白易于消化,含有人体所需要的多种氨基酸。的多种氨基酸。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用二、食物蛋白质的主要类别:二、食物蛋白质的主要类别: 植物性的蛋白质:植物性的蛋白质: 麦谷蛋白麦谷蛋白glutelins:这是植物性蛋白的主要来源,这是植物性蛋白的主要来源,麦谷蛋白、醇溶蛋白、米谷蛋白等都属于此类。小麦谷蛋白、醇溶蛋白、米谷蛋白等都属于此类。小麦的麦麸基本上是由麦醇蛋白和麦谷蛋白组成,在麦的麦麸基本上是由麦醇蛋白和麦谷蛋白组成,在水中的混合物具有一定的粘性,制成馒头或面包是水中的混合物具有一定的粘性,制成馒头或面包是有松软的特性,而含量较少的大麦、玉米、燕麦、有松软的特
22、性,而含量较少的大麦、玉米、燕麦、黑麦、米等无次特性。黑麦、米等无次特性。 醇溶蛋白与组蛋白醇溶蛋白与组蛋白protamines and histone:这是这是以低分子量蛋白质为基础构成的蛋白质,常与核酸以低分子量蛋白质为基础构成的蛋白质,常与核酸结合,在鱼子和机体细胞的核蛋白中含量丰富。结合,在鱼子和机体细胞的核蛋白中含量丰富。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用三、食物蛋白的主要分类法:三、食物蛋白的主要分类法: 按照蛋白质的结构和溶解度分类:按照蛋白质的结构和溶解度分类: 简简单单蛋蛋白白 包包括括动动、植植物物组组织织中中的的白白蛋蛋白白、球球蛋蛋白白和和植植物物组组中中的
23、的谷谷蛋蛋白白、麦麦醇醇溶溶蛋蛋白白,还还有有动动物物组组织织中含碱性氨基酸比较多的鱼精蛋白、组蛋白。中含碱性氨基酸比较多的鱼精蛋白、组蛋白。 硬硬蛋蛋白白 包包括括溶溶解解度度最最低低、不不易易消消化化的的毛毛发发、指指甲甲、蹄蹄、角角中中的的角角蛋蛋白白和和皮皮肤肤、骨骨胳胳中中的的胶胶原原蛋蛋白白、弹弹性蛋白。性蛋白。 结结合合蛋蛋白白 包包括括在在蛋蛋黄黄中中与与磷磷酸酸组组成成的的磷磷蛋蛋白白、与与脂脂肪肪或或类类脂脂组组成成的的脂脂蛋蛋白白和和在在骨骨胳胳、肌肌腱腱、消消化化液液中中与与糖糖结结合合的的粘粘蛋蛋白白、糖糖蛋蛋白白,与与核核酸酸、血血红红素素、金属结合的核蛋白、血红蛋
24、白、金属蛋白等。金属结合的核蛋白、血红蛋白、金属蛋白等。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用三、食物蛋白的主要分类法:三、食物蛋白的主要分类法: 按照蛋白质中必需氨基酸的含量分类:按照蛋白质中必需氨基酸的含量分类: 完完全全蛋蛋白白 蛋蛋白白质质组组成成中中含含有有全全部部的的人人体体必必需需氨氨基基酸,如乳蛋白、卵蛋白。酸,如乳蛋白、卵蛋白。 不不完完全全蛋蛋白白 蛋蛋白白质质组组成成中中缺缺乏乏一一种种或或几几种种人人体体必必需氨基酸,如白明胶。需氨基酸,如白明胶。 按照蛋白质的功能分类:按照蛋白质的功能分类: 活活性性蛋蛋白白 包包括括在在生生命命活活动动过过程程中中一一切切有
25、有活活性性的的蛋蛋白白质质:如如酶酶、激激素素蛋蛋白白、输输送送和和储储存存蛋蛋白白、肌肌动动蛋蛋白、受体蛋白等。白、受体蛋白等。 非非活活性性蛋蛋白白 包包括括不不具具活活性性的的、担担任任生生物物保保护护和和支支持作用的蛋白质:如胶原、角蛋白、弹性蛋白等。持作用的蛋白质:如胶原、角蛋白、弹性蛋白等。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用四、常用食物的蛋白质含量四、常用食物的蛋白质含量 :人体的热量需要决定了食物的摄取量。因此,食物人体的热量需要决定了食物的摄取量。因此,食物作为蛋白质来源的价值也决定于其本身的热值。如作为蛋白质来源的价值也决定于其本身的热值。如我国成年男子从事轻体力
26、劳动时,每日膳食热能供我国成年男子从事轻体力劳动时,每日膳食热能供给量为给量为10920kJ(约约2610kcal),蛋白质供给量为蛋白质供给量为80g。由食物蛋白提供的热能约占总热能的由食物蛋白提供的热能约占总热能的11%。适宜的。适宜的食物,其中蛋白质提供的热能占总热能的食物,其中蛋白质提供的热能占总热能的1015%。因此,将食物中蛋白质用蛋白质的热能占食物总热因此,将食物中蛋白质用蛋白质的热能占食物总热能的百分数表示,可以大体判断该食物作为蛋白质能的百分数表示,可以大体判断该食物作为蛋白质来源的价值。来源的价值。 花花生生、黄黄豆豆、鱼鱼、瘦瘦猪猪肉肉都都是是很很好好的的食食物物蛋蛋白白
27、的的来来源源;如如果果选选择择大大米米作作为为膳膳食食唯唯一一的的食食物物来来源源。其其蛋蛋白质显然不能满足人体蛋白质的需要量。白质显然不能满足人体蛋白质的需要量。 几种食物的蛋白含量及其热能与食物总热能的比(几种食物的蛋白含量及其热能与食物总热能的比(%)苹苹果果 稻稻米米带带鱼鱼小小麦麦土土豆豆花花生生米米瘦瘦猪猪肉肉鸡鸡蛋蛋黄黄豆豆豆豆腐腐牛牛肉肉蛋蛋白白质质食物食物a g/100g0.36.7 18.1 9.4 2.3 26.216.714.736.3 7.4 20.1食物食物bkJ/100kJ2.87.8 52.110.7 11.9 19.220.234.6 35. 41.1 46.
28、a: 食物成分表 ; b: 按食物成分表计算得出第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 :膳食的蛋白质的营养价值在很大程度上,取决于为膳食的蛋白质的营养价值在很大程度上,取决于为机体合成含氮化合物所能提供必需氨基酸的量和模机体合成含氮化合物所能提供必需氨基酸的量和模式。所有评定蛋白质质量的方法都是以此概念作为式。所有评定蛋白质质量的方法都是以此概念作为基础的。评价的方法有许多种,但任何一种方法都基础的。评价的方法有许多种,但任何一种方法都以一种现象作为评定指标,因而具有一定的局限性,以一种现象作为评定指标,因而具有一定的局限性,所表示的营
29、养价值也是相对的,因此,具体评价一所表示的营养价值也是相对的,因此,具体评价一种食物或混合食物蛋白时,应该根据不同的方法综种食物或混合食物蛋白时,应该根据不同的方法综合考虑。以下叙述几种常用的评价方法。合考虑。以下叙述几种常用的评价方法。 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 蛋白质消化率(蛋白质消化率(digestibility,D)食物的蛋白质消食物的蛋白质消化率是指食物蛋白受消化酶水解后吸收的程度,用化率是指食物蛋白受消化酶水解后吸收的程度,用吸收氮量和总氮量的比值表示:吸收氮量和总氮量的比值表示:D=吸收吸收N/摄入摄入N1
30、00 食食物物蛋蛋白白质质真真实实消消化化率率(ture digestibility,TD)可可用进食实验测得:用进食实验测得:TD=摄入摄入N-(粪粪N-粪代谢粪代谢N)/摄入摄入N100 表观消化率表观消化率(apparent digestibility,AD)AD=(摄入摄入N-粪粪N)/摄入摄入N100如果粪代谢氮忽略不计,即为如果粪代谢氮忽略不计,即为AD。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 蛋白质消化率(蛋白质消化率(digestibility,D) 食物蛋白质真实消化率(食物蛋白质真实消化率(ture digesti
31、bility,TD)可用进食实验测得:可用进食实验测得:TD=摄入摄入N-(粪粪N-粪代谢粪代谢N)/摄入摄入N100粪粪氮氮不不全全是是未未消消化化的的食食物物氮氮,其其中中有有一一部部分分来来自自脱脱落落肠肠粘粘膜膜细细胞胞、消消化化酶酶和和肠肠道道微微生生物物。这这部部分分氮氮称称为为粪粪代代谢谢氮氮,可可在在受受试试者者摄摄食食无无蛋蛋白白膳膳时时,测测得得粪粪氮氮而而知知,其其量量约约为为0.91.2g/24h。动动物物性性食食物物蛋蛋白白的的消消化化率率要要低低,但但纤纤维维素素经经加加工工软软化化破破坏坏或或除除去去后后,植植物物蛋蛋白白的的消消化化率率可可以以提提高高。如如大大
32、豆豆蛋蛋白白消消化化率率为为60%,加工成豆腐后,可提高到,加工成豆腐后,可提高到90%。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 表观消化率表观消化率(apparent digestibility,AD):如果粪代谢氮忽略不计,即为如果粪代谢氮忽略不计,即为AD=(摄入摄入N-粪粪N)/摄入摄入N100表表观观消消化化率率比比真真实实消消化化率率低低,对对蛋蛋白白质质营营养养价价值值的的估估计计偏偏低低,因因此此有有较较大大的的安安全全系系数数。此此外外,由由于于表表观观消消化化率率的的测测定定方方法法较较为为简简便便,故故一一般般多
33、多采采用用。用用一一般般烹烹调方法加工的食物蛋白的消化率为:奶类调方法加工的食物蛋白的消化率为:奶类9798%、肉肉类类9294、蛋蛋类类98%、大大米米82%、土土豆豆74%。植植物物性性食食物物蛋蛋白白由由于于有有纤纤维维包包围围,比比动动物物性性食食物物蛋蛋白白的的消消化化率率要要低低,但但纤纤维维素素经经加加工工软软化化破破坏坏或或除除去去后后,植植物物蛋蛋白白的的消消化化率率可可以以提提高高。如如大大豆豆蛋蛋白白消消化化率为率为60%,加工成豆腐后,可提高到,加工成豆腐后,可提高到90%。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价
34、: 蛋白质的生物价值蛋白质的生物价值(biological value, BV):蛋白蛋白质的生物价值是为维持和质的生物价值是为维持和/或生长而在体内保留氮和或生长而在体内保留氮和吸收氮的比值:吸收氮的比值: BV=摄摄入入N-(N-(粪粪N-N-粪粪代代谢谢N)-(N)-(尿尿N-N-尿尿内内源源N)/N)/摄摄入入N-(N-(粪粪N-N-粪代谢粪代谢N)100N)100蛋白质生物价值受很多因素的影响。对不同食物蛋蛋白质生物价值受很多因素的影响。对不同食物蛋白的生物价值进行比较时,实验条件应该一致,否白的生物价值进行比较时,实验条件应该一致,否则即使同一种食物也会得出不一致的结果。如鸡蛋则即
35、使同一种食物也会得出不一致的结果。如鸡蛋蛋白的热能占总热能蛋白的热能占总热能8%时,生物价值为时,生物价值为91;占;占16%时为时为62。一般情况下,实验动物多采用初断乳的大。一般情况下,实验动物多采用初断乳的大鼠,饲料中蛋白质含量占鼠,饲料中蛋白质含量占10%。 几种食物蛋白的生物价值几种食物蛋白的生物价值 生物价值生物价值 生物价值生物价值 生物价值生物价值 大米大米77土豆土豆67全鸡蛋全鸡蛋94小麦小麦67大豆大豆64牛肉牛肉76面粉面粉52蚕豆蚕豆58猪肉猪肉74甘薯甘薯72花生花生59虾虾77玉米玉米60白菜白菜76牛奶牛奶85第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳
36、食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 蛋白质净利用率蛋白质净利用率(net protein utilization,NPU): 蛋白质生物价值没有考虑在消化过程中未吸收而丢蛋白质生物价值没有考虑在消化过程中未吸收而丢失的氮,所以失的氮,所以Miller等建议将生物价值乘以消化率,等建议将生物价值乘以消化率,称之为蛋白质净利用率:称之为蛋白质净利用率:NPU=BVD=保留保留N/摄入摄入NIK=B组组N摄入量摄入量也也可可测测定定实实验验动动物物尸尸体体的的干干重重和和含含水水量量,利利用用已已知知的的幼幼鼠鼠尸尸体体N/H2O的的平平均均比比值值计计算算尸尸体体含含氮氮量量,则则操作
37、更为简便。操作更为简便。 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 蛋白质净利用率蛋白质净利用率(net protein utilization,NPU):动物的蛋白质净利用率也可用体氮法进行测定。用动物的蛋白质净利用率也可用体氮法进行测定。用同窝断乳大鼠分别饲以含维持水平蛋白质的实验饲同窝断乳大鼠分别饲以含维持水平蛋白质的实验饲料(料(A组)和无蛋白的饲料(组)和无蛋白的饲料(B组)各组)各10d。记录各记录各组每日摄食量。实验终了时测定各组动物尸体总氮组每日摄食量。实验终了时测定各组动物尸体总氮量和饲料含氮量,按下列计算:量和饲料含
38、氮量,按下列计算:NPU=(BF-BK+IK)/IF式中式中: IF=A组组N摄入量摄入量BF=A组尸体总组尸体总N量量BK=B组尸体总组尸体总N量量IK=B组组N摄入量摄入量第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 蛋白质效力比蛋白质效力比(protein efficiency ratio, PER): 蛋白质效力比是摄入单位重量蛋白质的体重增加数:蛋白质效力比是摄入单位重量蛋白质的体重增加数:PER=体重增加(体重增加(g)/摄入蛋白质(摄入蛋白质(g)Osborne等等证证明明PER随随饲饲料料中中蛋蛋白白质质的的水水平平而而改改
39、变变,因因而而建建议议在在适适宜宜的的蛋蛋白白质质的的水水平平上上进进行行实实验验。习习惯惯上上用用含含10%蛋蛋白白质质的的饲饲料料,AOAC提提出出的的标标准准步步骤骤则则用用含含9.09%蛋白质的饲料饲养动物。蛋白质的饲料饲养动物。此此测测定定最最大大的的缺缺点点是是没没有有把把维维持持所所需需的的蛋蛋白白质质考考虑虑在在内内,因因而而所所得得结结果果常常不不成成比比例例。例例如如PER为为2时时,其其质质量量不不等等于于PER为为1时时的的两两倍倍。不不同同实实验验测测得得的的PER的的重重复复性性往往往往不不佳佳,为为了了减减少少实实验验室室间间的的变变异异,假假设设酪酪蛋蛋白白(参
40、参考蛋白)的考蛋白)的PER值:值:校正的校正的PER=PER(2.5/酪蛋白的实测酪蛋白的实测PER)第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 : 相对蛋白质价值相对蛋白质价值(realative protein value, RPV):相对蛋白质价值是动物摄食受试蛋白的剂量相对蛋白质价值是动物摄食受试蛋白的剂量-生长曲生长曲线斜率线斜率(A)和摄食参考蛋白的剂量和摄食参考蛋白的剂量-生长曲线斜率生长曲线斜率(B)比:比:RPV=A/B100第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 :
41、 相对蛋白质价值相对蛋白质价值(realative protein value, RPV):以以含含34种种不不同同剂剂量量的的受受试试食食物物蛋蛋白白喂喂养养断断乳乳大大鼠鼠,将将大大鼠鼠体体重重增增长长数数(Y)对对受受试试蛋蛋白白的的进进食食克克数数(X)绘绘制制回回归归方方程程,求求其其斜斜率率(A)。同同时时用用含含不不同同剂剂量量的的乳乳白白蛋蛋白白(参参考考蛋蛋白白)喂喂养养动动物物,同同法法得得剂剂量量-生生长长回回归归方方程程及及斜斜率率(B)。假假设设前前一一回回归归方方程程为为Y1=2.35X1-0.36,后后一一回回归归方方程程为为Y2=4.12X2-0.28,则此受试
42、蛋白的相对蛋白质价值可计算如下:则此受试蛋白的相对蛋白质价值可计算如下:RPV=2.35/4.12100=57由由受受试试蛋蛋白白测测得得的的回回归归方方程程,斜斜率率越越大大蛋蛋白白质质利利用用率率越高。越高。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 :氨基酸评分氨基酸评分(amino acid score)或化学评分或化学评分(chemical score)与氨基酸营养性有关的名词解释:与氨基酸营养性有关的名词解释: 氨基酸模式氨基酸模式amino acid pattern:某种蛋白质中各某种蛋白质中各种氨基酸的构成比例。种氨基酸的构成
43、比例。 参考蛋白参考蛋白reference protein:与人体蛋白质氨基酸与人体蛋白质氨基酸模式最为接近的食物蛋白质,如卵、奶蛋白质等。模式最为接近的食物蛋白质,如卵、奶蛋白质等。 限制氨基酸限制氨基酸limiting amino acid:食物蛋白质中必食物蛋白质中必需氨基酸相对含量较低的氨基酸,其中含量最低的称需氨基酸相对含量较低的氨基酸,其中含量最低的称之为第一限制氨基酸。之为第一限制氨基酸。第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 :氨基酸评分(氨基酸评分(amino acid score)或化学评分或化学评分(chemical
44、 score) 1946年年Block等指出在合成蛋白等指出在合成蛋白质的场所,构成蛋白质所必需的氨基酸(质的场所,构成蛋白质所必需的氨基酸(AA)必须必须同时存在,缺乏其中任何一种就会影响合成,因此同时存在,缺乏其中任何一种就会影响合成,因此用食物蛋白氨基酸的组成评价蛋白质。查表计算或用食物蛋白氨基酸的组成评价蛋白质。查表计算或测定某种受试食物蛋白或混合食物蛋白中每一种必测定某种受试食物蛋白或混合食物蛋白中每一种必需氨基酸的含量,与参考蛋白进行比较,以每种氨需氨基酸的含量,与参考蛋白进行比较,以每种氨基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示。比值最低的那基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示。比值最低的那种氨
45、基酸,即为第一限制氨基酸,此最低比值即受种氨基酸,即为第一限制氨基酸,此最低比值即受试食物蛋白的氨基酸评分或化学评分。试食物蛋白的氨基酸评分或化学评分。 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用五、膳食蛋白质的质量评价五、膳食蛋白质的质量评价 :氨基酸评分氨基酸评分(amino acid score)氨基酸评分可计算如下:氨基酸评分可计算如下:氨氨基基酸酸评评分分=每每克克受受试试蛋蛋白白的的某某种种AA含含量量(mg)/每每克参考蛋白的该种克参考蛋白的该种AA含量(含量(mg)100或或 氨氨基基酸酸评评分分=受受试试蛋蛋白白每每克克N的的某某AA含含量量(mg)/参参考蛋白每考蛋白每
46、克克N的该种的该种AA含量(含量(mg)100食食物物蛋蛋白白中中氨氨基基酸酸的的含含量量可可用用比比较较的的参参考考蛋蛋白白的的关关系系表表示示或或用用每每克克氮氮的的关关系系表表示示。Block等等原原用用卵卵蛋蛋白白作作为为与与受受试试蛋蛋白白比比较较的的参参考考蛋蛋白白,经经后后人人修修改改现现多多采采用用FAO/WHO(1973)根根据据学学龄龄前前儿儿童童最最低低需需要要量量制制定定的理想氨基酸需要量模式与受试蛋白进行比较。的理想氨基酸需要量模式与受试蛋白进行比较。几种营养素的食物能值和生理能值几种营养素的食物能值和生理能值名称名称食物能值食物能值尿中损失尿中损失吸收率吸收率生理能
47、值生理能值生理系数生理系数Kcal/g KJ/g Kcal/gKJ/g%Kcal/g KJ/g蛋白质蛋白质 5.6523.61.255.2924.0174脂肪脂肪9.4539.5959.0389糖类糖类4.117.2984.0174乙醇乙醇7.129.7微量微量1007.1307几种食物蛋白的氨基酸评分几种食物蛋白的氨基酸评分 蛋白质来源蛋白质来源 氨基酸含量(氨基酸含量(mgg-1蛋白质)蛋白质) 氨基酸评分氨基酸评分(限制氨基酸限制氨基酸) 赖氨酸赖氨酸 含硫氨酸含硫氨酸 苏氨酸苏氨酸 色氨酸色氨酸理想模式理想模式55354010100稻谷稻谷2438301144(赖氨酸赖氨酸)豆豆722
48、4421468(含硫氨酸含硫氨酸)奶粉奶粉8029371383(含硫氨酸含硫氨酸)谷、豆、奶粉混谷、豆、奶粉混合合(67:22:11)5132351288(苏氨酸苏氨酸)根据Pellett,PL et al(1978):“Nutritional Evaluation of Protein Foods”计算 理想的氨基酸需要量模式理想的氨基酸需要量模式 异异亮亮氨氨酸酸亮亮氨氨酸酸赖赖氨氨酸酸蛋氨蛋氨酸酸+胱氨胱氨酸酸苯丙苯丙氨酸氨酸+酪氨酪氨酸酸苏苏氨氨酸酸色色氨氨酸酸缬缬氨氨酸酸含量含量(mg/g蛋白质蛋白质) 4070553560401050FAO/WHO(1973)根据学龄前儿童最低需要
49、量制定的理想氨基酸需要量模式 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用六、蛋白质的互补作用:六、蛋白质的互补作用: 食食物物结结构构:几几种种食食物物混混食食,由由于于必必需需氨氨基基酸酸的的种种类类和和数数量量互互相相补补充充,而而能能更更接接近近人人体体需需要要量量的的比比值值,使使生生物物价价值值得得到到相相应应的的提提高高,这这种种现现象象称称为为蛋蛋白白质质的的互互补补作作用用。如如小小麦麦、小小米米、牛牛肉肉、大大豆豆各各个个单单独独食食用用时时,其其蛋蛋白白质质生生物物价价值值分分别别为为6767、5757、6969、6464,而而混混食食的的生生物物价价值值可可高高达达8
50、989。中中美美洲洲和和巴巴拿拿马马营营养养研研究究所所制制成成一一种种植植物物混混合合食食物物,称称为为“IncaparinaIncaparina”,其其中中含含玉玉米米粉粉29%29%、高高梁梁29%29%、棉棉籽籽粉粉38%38%、啤啤酒酒酵酵母母3%3%、碳碳酸酸钙钙1%1%及及维维生生素素A A。这这种种混混合合食食物物是是营营养养不不良良地地区区低低蛋蛋白白膳膳食食的的良良好好补补助助食食物物,其其蛋蛋白白质质的的生生物物价价值值仅仅略次于牛乳蛋白。略次于牛乳蛋白。 第二节第二节 食物蛋白质的利用食物蛋白质的利用六、蛋白质的互补作用:六、蛋白质的互补作用: 限限制制氨氨基基酸酸:用
51、用限限制制氨氨基基酸酸补补充充到到相相应应的的食食物物中中,如如用用赖赖氨氨酸酸补补充充谷谷类类蛋蛋白白,用用蛋蛋氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸补补充充花花生生粉粉,同同样样可可以以起起到到互互补补作作用用。如如在在面面粉粉中中添添加加赖赖氨氨酸酸0.2%,面面粉粉蛋蛋白白的的生生物物价价值值可可由由47提提高高到到71,学学龄龄儿儿童童食食用用这这种种赖赖氨氨酸酸强强化化食食品品一一年年后后,身身高、体重和抵抗力等均较对照组有显著提高。高、体重和抵抗力等均较对照组有显著提高。 膳膳食食蛋蛋白白质质组组分分:因因为为组组成成蛋蛋白白质质氨氨基基酸酸必必须须同同时时存存在在才才能能合合成
52、成蛋蛋白白质质,而而且且机机体体内内氨氨基基酸酸的的储储存存量量很很少少,因因此此膳膳食食中中不不同同蛋蛋白白质质必必须须在在同同一一餐餐摄摄入入才才能能起起到到互互补补作作用用。如如每每3h单单独独以以一一种种必必需需氨氨基基酸酸饲饲养养大大鼠,氨酸的利用不佳,大鼠不能生长。鼠,氨酸的利用不佳,大鼠不能生长。 第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收一、蛋白质的消化一、蛋白质的消化蛋蛋白白质质消消化化有有关关酶酶类类:食食物物蛋蛋白白在在胃胃液液消消化化酶酶的的作作用用下下,初初步步水水解解,在在小小肠肠中中完完成成整整个个消消化化吸吸收收过过程。程。 胃胃蛋蛋白白酶酶的的
53、作作用用较较弱弱、专专一一性性较较差差,除除粘粘液液蛋蛋白白外外,只只能能促促进进各各种种水水溶溶性性蛋蛋白白质质水水解解成成为为多多肽肽,主主要要水水解解苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸和和亮亮氨氨酸酸组组成成的的肽肽键键。因因此此,作作过过胃胃切切除除术术的的人人,食食物物蛋蛋白白未未经经胃胃蛋蛋白白酶酶的作用,其消化率并不受到严重的影响。的作用,其消化率并不受到严重的影响。 胰胰液液中中有有胰胰蛋蛋白白酶酶、胰胰液液乳乳蛋蛋白白酶酶、弹弹性性蛋蛋白白酶酶等等内内肽肽酶酶和和羧羧基基肽肽酶酶A与与B等等外外肽肽酶酶。胰胰酶酶催催化化蛋白质水解的作用和专一性都较强。蛋白质水解的作用和专一性都较
54、强。第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收一、蛋白质的消化一、蛋白质的消化蛋白质消化有关酶类:蛋白质消化有关酶类: 胰胰蛋蛋白白酶酶作作用用于于有有碱碱性性氨氨基基酸酸残残基基的的羧羧基基组组成成的肽键;的肽键; 胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶主主要要作作用用于于有有芳芳香香族族氨氨基基酸酸残残基基的羧基组成的肽键;的羧基组成的肽键; 弹弹性性蛋蛋白白酶酶作作用用于于有有脂脂肪肪族族氨氨基基酸酸残残基基的的羧羧基基组成的肽键;组成的肽键; 羧基肽酶羧基肽酶A作用于中性氨基酸残基作用于中性氨基酸残基C端的肽键;端的肽键; 羧基肽酶羧基肽酶B作用于碱基氨基酸残基的作用于碱基氨基酸残基
55、的C端的肽键端的肽键 第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收一、蛋白质的消化一、蛋白质的消化蛋白质在酶作用下的分解蛋白质在酶作用下的分解: 食食物物蛋蛋白白在在胃胃液液消消化化酶酶的的作作用用下下 ,主主要要的的消消化化产物为朊、胨等大分子肽类。产物为朊、胨等大分子肽类。 肠肠液液中中肽肽酶酶极极少少, 胰胰酶酶水水解解蛋蛋白白的的产产物物,仅仅1/3为氨基酸,其余为寡肽为氨基酸,其余为寡肽(10个氨基酸以下的肽链个氨基酸以下的肽链); 在在肠肠粘粘膜膜细细胞胞的的刷刷状状缘缘和和胞胞液液中中,分分别别含含有有多多种种寡寡肽肽酶酶,能能从从肽肽链链的的N端端逐逐步步水水解解
56、肽肽链链,称称之之为为氨基肽酶氨基肽酶 ; 刷状缘含有的酶能水解刷状缘含有的酶能水解2个氨基酸组成的肽;个氨基酸组成的肽; 肠液中的酶主要水解二肽、三肽。肠液中的酶主要水解二肽、三肽。 第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收二、蛋白质的吸收二、蛋白质的吸收(外源性蛋白外源性蛋白):L-氨基酸和二、三肽主要通过耗能需钠主动转运从氨基酸和二、三肽主要通过耗能需钠主动转运从肠壁吸收。在肠粘膜细胞膜上,具有吸收不同种类肠壁吸收。在肠粘膜细胞膜上,具有吸收不同种类氨基酸和二、三肽的高度专一性的转运体系。氨基酸和二、三肽的高度专一性的转运体系。D-氨氨基酸基酸(扩散吸收扩散吸收)可能与
57、相应的的可能与相应的的L-氨基酸利用同一氨基酸利用同一转运系统,但它和该系统的亲和力远不及转运系统,但它和该系统的亲和力远不及L-氨基酸。氨基酸。在蛋白质代谢产物的吸收中,二、三肽的吸收速率在蛋白质代谢产物的吸收中,二、三肽的吸收速率比氨基酸快,中性和较为亲水的氨基酸的吸收速率比氨基酸快,中性和较为亲水的氨基酸的吸收速率又比碱性和较为疏水的氨基酸为快。又比碱性和较为疏水的氨基酸为快。 第三节第三节 食物蛋白质的消化和吸收食物蛋白质的消化和吸收二、蛋白质的吸收二、蛋白质的吸收(内源性蛋白内源性蛋白):肠肠道道中中的的蛋蛋白白质质并并非非全全部部来来自自膳膳食食,还还有有来来自自脱脱落落粘粘膜膜的
58、的上上皮皮细细胞胞和和消消化化酶酶等等内内源源性性蛋蛋白白质质。据据估估计计成成人人每每天天有有内内源源性性蛋蛋白白35130g(蛋蛋白白质质摄摄入入量量低低时时少少些些)参参与与体体内内蛋蛋白白质质代代谢谢。内内源源性性蛋蛋白白不不受受烹烹煮煮和和胃胃酸酸的的作作用用,而而且且表表面面被被肠肠液液粘粘蛋蛋白白保保护护,故故较较难难消消化化。大大部部分分内内源源性性蛋蛋白白质质需需进进入入回回肠肠才才能能充充分分消消化化吸吸收收。在在回回肠肠末末段段和和大大肠肠中中细细菌菌的的酶酶也也能能分分解解蛋蛋白白质质,但但人人的的结结肠肠不不能能吸吸收收氨氨基基酸酸,生生成成的的氨氨基酸只能随粪便排出
59、。基酸只能随粪便排出。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢一、吸收的氨基酸代谢趋向一、吸收的氨基酸代谢趋向 摄摄食食蛋蛋白白质质后后,门门静静脉脉血血中中氨氨基基酸酸的的浓浓度度和和模模式式都都有有改改变变,但但体体循循环环血血中中氨氨基基酸酸的的变变化化不不大大。这这是是由由于于肝肝脏脏是是必必需需氨氨基基酸酸(支支链链氨氨基基酸酸除除外外)进进行行分分解解代代谢谢的的主主要要场场所所,肝肝脏脏能能控控制制吸吸入入的的氨氨基基酸酸,并并能按照机体的需要调节其代谢速率。能按照机体的需要调节其代谢速率。 大量进食氨基酸后,多余的氨基酸大部分由肝脏大量进食氨基酸后,多余的氨基酸大部分由肝脏降解为
60、尿素,小部分在肝脏用于合成蛋白质。如降解为尿素,小部分在肝脏用于合成蛋白质。如Elwyn(1970)给狗大量肉食(给狗大量肉食(140g)后,吸入的氨后,吸入的氨基酸约基酸约57%降解为尿素,降解为尿素,14%合成肝脏蛋白,合成肝脏蛋白,6%合成血浆蛋白,其余合成血浆蛋白,其余23%进入体循环。进入体循环。 成人不同膳食每日尿氮排出量(g) 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢蛋白质代谢的蛋白质代谢的Folin两元学说:两元学说:从婴儿到成年人,由于身体各组织器官生长需要而从婴儿到成年人,由于身体各组织器官生长需要而吸收一定量的蛋白质。但成年人的组织器官不再增吸收一定量的蛋白质。但成年人的组
61、织器官不再增加,每日仍然需要摄取一定量的食物蛋白质。加,每日仍然需要摄取一定量的食物蛋白质。Folin进行高蛋白食物和低蛋白食物进食后的尿液进行高蛋白食物和低蛋白食物进食后的尿液N素成分对比发现,无论何种食物进食,肌酸酐素成分对比发现,无论何种食物进食,肌酸酐(reatinine)的排泄量无变化,但是尿素排泄量差的排泄量无变化,但是尿素排泄量差异很大。因而提出了异很大。因而提出了过量的食物蛋白质不是构成身过量的食物蛋白质不是构成身体内蛋白质的组成,成熟动物的体蛋白质是经常的体内蛋白质的组成,成熟动物的体蛋白质是经常的反复合成与分解,以动平衡反复合成与分解,以动平衡(dynamic equili
62、brium)的方式保持着代谢转换的方式保持着代谢转换(turnover)。体内蛋白质代体内蛋白质代谢分为外源性蛋白质谢分为外源性蛋白质(食物食物)和内源性蛋白质和内源性蛋白质(体内体内分泌分泌)。高蛋白食物、低蛋白食物的尿中高蛋白食物、低蛋白食物的尿中N素变动素变动尿中尿中N化物化物高蛋白食物高蛋白食物g/d 低蛋白食物低蛋白食物g/d全氮全氮-N16.83.6尿素尿素-N14.82.2氨态氨态-N0.50.4尿酸尿酸-N0.20.1肌酐酸肌酐酸-N0.60.6其他其他-N0.90.3第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢一、吸收的氨基酸代谢趋向一、吸收的氨基酸代谢趋向 氨氨基基酸酸进进入入肝
63、肝脏脏过过多多时时,可可以以通通过过酶酶的的作作用用加加以以控控制制。正正常常情情况况下下,肝肝脏脏中中分分解解氨氨基基酸酸的的酶酶含含量量相相对对较较少少,大大量量供供给给氨氨基基酸酸时时,酶酶的的含含量量适适应应性性地地增加,使超过身体需要量的氨基酸分解破坏。增加,使超过身体需要量的氨基酸分解破坏。 肝肝脏脏中中蛋蛋白白质质的的合合成成量量,取取决决于于氨氨基基酸酸摄摄入入量量和和氨氨基基酸酸的的模模式式。这这可可从从核核蛋蛋白白体体的的合合成成反反映映出出来来。当当氨氨基基酸酸摄摄入入量量很很少少或或不不平平衡衡时时,多多核核蛋蛋白白体体解解聚聚为为低低核核蛋蛋白白体体和和单单核核蛋蛋白
64、白体体,核核糖糖核核酸酸分分解解;氨氨基基酸摄入量充足和比例适宜时则相反。酸摄入量充足和比例适宜时则相反。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢三、氨基酸在体内代谢三、氨基酸在体内代谢氨基酸在体内代谢途径可以归纳为三种:氨基酸在体内代谢途径可以归纳为三种:1. 掺入组织蛋白。经过一掺入组织蛋白。经过一 段时间后,随着组织蛋段时间后,随着组织蛋白的分解,又重入游离氨基酸库;白的分解,又重入游离氨基酸库;2. 进行分解代谢。其碳架形成进行分解代谢。其碳架形成CO2呼出、或转化为呼出、或转化为糖原和脂肪蓄积,其氨基形成尿素排出;糖原和脂肪蓄积,其氨基形成尿素排出;3. 合成其他含氮化合物,如嘌呤碱、
65、肌酸、肾上腺合成其他含氮化合物,如嘌呤碱、肌酸、肾上腺素。这些物质继续降解不再返回游离氨基酸库。此素。这些物质继续降解不再返回游离氨基酸库。此外,还合成其他非必需氨基酸。外,还合成其他非必需氨基酸。 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢三、氨基酸在体内代谢三、氨基酸在体内代谢 氨基酸转变为生理活性物质:氨基酸转变为生理活性物质:氨氨基基酸酸在在体体内内主主要要是是用用来来合合成成蛋蛋白白质质,少少量量用用于于合合成成其他一些有生理活性的物质。其他一些有生理活性的物质。 合成非必需氨基酸:酪氨酸和半胱氨酸分别由苯丙合成非必需氨基酸:酪氨酸和半胱氨酸分别由苯丙氨酸和蛋氨酸衍生而来,其他非必需氨基
66、酸可由柠檬氨酸和蛋氨酸衍生而来,其他非必需氨基酸可由柠檬酸循环所产生的酸循环所产生的-酮戊二酸或其他氨基酸与酮酸形成;酮戊二酸或其他氨基酸与酮酸形成; 嘌呤和嘧啶的生物合成:嘌呤和嘧啶碱可从食物供嘌呤和嘧啶的生物合成:嘌呤和嘧啶碱可从食物供给,也能在体内自行合成。合成的主要原料是门冬氨给,也能在体内自行合成。合成的主要原料是门冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸等;酸、谷氨酰胺、甘氨酸等;第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢三、氨基酸在体内代谢三、氨基酸在体内代谢 氨基酸转变为生理活性物质:氨基酸转变为生理活性物质: 肌酸和肌酸酐的生物合成:肌酸由食物供给,肌酸和肌酸酐的生物合成:肌酸由食物供给,也可以
67、在体内从蛋氨酸、甘氨酸和精氨酸合成。肌也可以在体内从蛋氨酸、甘氨酸和精氨酸合成。肌酸由血液送至肌肉,被主动吸收,每天转换率为酸由血液送至肌肉,被主动吸收,每天转换率为2%。体内大部分肌酸以肌酸和磷酸肌酸的形式储。体内大部分肌酸以肌酸和磷酸肌酸的形式储于骨胳肌。在静止的肌肉中则以磷酸肌酸为主,而于骨胳肌。在静止的肌肉中则以磷酸肌酸为主,而在疲劳的肌肉中,磷酸肌酸浓度却很低。这是由于在疲劳的肌肉中,磷酸肌酸浓度却很低。这是由于磷酸肌酸在磷酸肌酸转移酶的作用下,转变为肌酸磷酸肌酸在磷酸肌酸转移酶的作用下,转变为肌酸和和ATP的结果:的结果: 肌酸肌酸ATP磷酸肌酐磷酸肌酐+磷酸肌酸转移酶磷酸肌酸转移
68、酶非必需氨基酸的合成非必需氨基酸的合成 氨基酸在体内主要是用来合成蛋白质,少量用于合成其他一些有生理活性的物质。合成非必需氨基酸:酪氨酸和半胱氨酸分别由苯丙氨酸和蛋氨酸衍生而来,其他非必需氨基酸可由柠檬酸循环所产生的-酮戊二酸或其他氨基酸与酮酸形成 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢二、氨基酸的降解二、氨基酸的降解 有有7种种必必需需氨氨基基酸酸主主要要在在肝肝脏脏降降解解,其其余余异异亮亮氨氨酸酸、亮亮氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸3种种必必需需氨氨基基酸酸(支支链链氨氨基基酸酸)主主要要在在肌肌肉肉中中以以及及肾肾、脑脑中中降降解解。支支链链氨氨基基酸酸在在肌肌肉肉中中经经转转氨氨基基作作用用
69、变变为为丙丙酮酮酸酸和和谷谷氨氨酸酸,继继而而分分别别形形成成丙丙氨氨酸酸和和谷谷氨氨酰酰胺胺,再再经经血血循循环环分分别别送送到到肝肝脏脏和和肠肠。在在肠肠壁壁转转变变为为丙丙氨氨酸酸和和谷谷氨氨酸酸。丙丙氨氨酸酸经经门门静静脉脉送送入入肝肝脏脏,其其氨氨基基形形成成尿尿素素、碳碳架架经经糖糖原原异异生生作用转为糖。作用转为糖。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢二、氨基酸的降解二、氨基酸的降解 尿尿素素的的形形成成几几乎乎全全部部局局限限在在肝肝脏脏中中,因因肝肝脏脏是是唯唯一一含含有有精精氨氨酸酸酶酶的的组组织织。首首先先是是氨氨和和CO2合合成成氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸,然然后后经经过过
70、瓜瓜氨氨酸酸、精精氨氨(酸酸代代)琥琥珀珀酸酸、精精氨氨酸酸等等一一系系列列合合成成反反应应,最最后后精精氨氨酸酸在在精精氨氨酸酸酶酶的的催催化化下下分分解解为为尿尿素素和和鸟鸟氨氨酸酸。鸟鸟氨氨酸酸重重返返尿尿素素合合成的循环,尿素随尿排出。成的循环,尿素随尿排出。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢三、血液氨基酸浓度的调节三、血液氨基酸浓度的调节 1. 血血浆浆游游离离氨氨基基酸酸是是氨氨基基酸酸在在各各组组织织间间转转运运的的主主要要形形式式。肝肝脏脏通通过过维维持持血血浆浆氨氨基基酸酸的的浓浓度度,调调整整不不同同摄摄入入量量和和组组织织需需要要量量之之间间的的平平衡衡。正正常常成成
71、人人血血浆浆游游离离氨氨基基酸酸总总浓浓度度为为350650mgL-1,昼昼夜夜周周期期性性相相差约差约30%,个别氨基酸昼夜差一般不大于,个别氨基酸昼夜差一般不大于50%。2. 血血浆浆氨氨基基酸酸是是受受肝肝脏脏调调节节,但但当当氨氨基基酸酸摄摄入入量量超超过代谢限度时,血浆氨基酸的浓度会急剧上升。过代谢限度时,血浆氨基酸的浓度会急剧上升。3. 血血浆浆氨氨基基酸酸浓浓度度也也受受膳膳食食糖糖的的影影响响。在在进进食食糖糖后后,胰胰岛岛素素的的分分泌泌增增多多。在在胰胰岛岛素素的的作作用用下下,大大多多数数氨氨基酸进入肌肉,而使血浆中的浓度下降。基酸进入肌肉,而使血浆中的浓度下降。 第四节
72、第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢四、骨骼肌的作用四、骨骼肌的作用 骨骨胳胳肌肌是是身身体体最最大大的的组组织织,约约占占体体重重的的45%。因因此此,在在蛋蛋白白质质代代谢谢中中,肌肌肉肉氨氨基基酸酸的的代代谢谢占占相相当当重重要要的的位位置置。肌肌肉肉是是氨氨基基酸酸代代谢谢的的场场所所,也也是是支支链链氨氨基基酸酸代代谢谢的的主主要要场场所所,在在肌肌肉肉氨氨基基酸酸代代谢谢中中,胰胰岛岛素素起起重重要要的的调调节节作作用用。它它能能促促进进氨氨基基酸酸,特特别别是是支支链链氨氨基基酸酸,进进入入肌肌肉肉组组织织,促促进进肌肌肉肉蛋蛋白白的的合合成成,并并减减缓其分解。肾上腺皮质激素和胰岛
73、素的作用则相反。缓其分解。肾上腺皮质激素和胰岛素的作用则相反。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量营营养养素素的的需需要要量量是是维维持持人人体体正正常常生生理理功功能能和和健健康康所所必必需需的的最最低低量量;供供给给量量是是能能满满足足人人群群中中绝绝大大多多数数人人需需要要的的摄摄取取量量,是是根根据据需需要要量量制制订订的的。蛋蛋白白质质需需要要量的测定方法有要因加算法、氮平衡法两种。量的测定方法有要因加算法、氮平衡法两种。 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量1.要要因因加加算
74、算法法(factorial method): 是是用用测测定定必必需需丢丢失失氮氮(obligatory nitrogen loss)来来确确定定蛋蛋白白质质需需要要量的方法。量的方法。 人人(或或动动物物)在在进进食食无无蛋蛋白白膳膳的的条条件件下下所所丢丢失失的的内内源源氮氮,包包括括尿尿、粪粪氮氮和和皮皮肤肤氮氮等等,称称为为必必需需丢丢失失氮氮。为为维维持持健健康康,每每日日丢丢失失的的氮氮必必须须给给予予补补偿偿,从从补补偿偿量量可可以以得得出出蛋蛋白白质质的的需需要要量量。人人从从摄摄入入普普通通膳膳改改为为无无氮氮膳膳后后,氮氮的的排排出出量量会会逐逐日日下下降降。约约814天天
75、后后达达到到稳稳定定的的最最低低值值,此此值值即即内内源源氮氮。FAO/WHO专专家家委委员员会会在在1965年年介介绍绍了了要要因因加加算算法法,1973年年作作了了修改。修改。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量1.要因加算法的应用计算要因加算法的应用计算平平均均必必需需丢丢失失氮氮加加上上两两个个标标准准差差(个个体体差差异异)可可以以得得到到满满足足97.5%人人群群需需要要的的供供给给量量,也也可可按按照照生生物物学学个个体体差差异异的的规规律律加加上上两两个个15%以以计计算算供供给给量量。此此处处按按后后者者计计算算,54mg
76、加加上上30%得得70mg。为为补补偿偿丢丢失失氮,用参考蛋白作用标准来换算蛋白质需要量。氮,用参考蛋白作用标准来换算蛋白质需要量。 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量1.要因加算法的应用计算要因加算法的应用计算由由于于卵卵蛋蛋白白在在常常规规大大鼠鼠实实验验中中的的利利用用率率为为9598%,1965年年用用其其作作为为天天然然参参考考蛋蛋白白,但但以以后后在在人人体体氮氮平平衡衡实实验验中中证证明明卵卵蛋蛋白白的的利利用用率率仅仅70%左左右右。因因此此,在在1973年年的的计计算算中中,为为校校正正卵卵蛋蛋白白利利用用率率的的不不足
77、足,在在70mg氮氮上上增增加加30%得得91mg。以以0.091g/kg体体重重氮氮乘乘上上6.25,得得蛋蛋白白质质供供给给量量0.57g/kg(体体重重)。有有些些国国家家在在这这种种方方法法的的基基础础上上加加以以修修改改,提提出出本本国国蛋蛋白白的的供供给给量量。如如美美国国(1980年年)为为0.8g/kg体体重重,日日本本(1980年年)为为1.18g/kg(体重体重)。第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量2. 氮氮平平衡衡法法(nitrogen balance method)是是在在控控制制膳膳食食中中有有同同量量蛋蛋白白质
78、质的的情情况况下下,求求出出达达到到维维持持氮氮平平衡衡时时的的蛋蛋白白质质摄摄入入量量,作作为为机机体体蛋蛋白白质质的的需需要要量量。这这种种方方法法虽虽然然古古老老,而而且且测测定定值值又又受受体体内内蛋蛋白白质质储储备备和和热热能能摄摄入入量量的的影影响响,但但目目前前国国际际上上仍仍作作为为测测定定人体蛋白质需要量的一种方法。人体蛋白质需要量的一种方法。 第四节第四节 蛋白质的代谢蛋白质的代谢五、蛋白质的需要量和供给量五、蛋白质的需要量和供给量2. 氮平衡法估计的蛋白质需要量氮平衡法估计的蛋白质需要量 我我国国膳膳食食以以植植物物性性食食品品为为主主,植植物物蛋蛋白白的的生生物物价价值
79、值稍稍低低。因因此此,每每日日膳膳食食中中蛋蛋质质的的供供给给量量应应按按1.1g/kg体体重重,成成年年男男子子63kg体体重重为为70g(1988年年第第五五届届全全国国营营养养学学术术会会议议修修订订)。儿儿童童时时期期需需要要更更多多的的蛋蛋白白质质以以保保证证生生长长发发育育,1岁岁以以内内婴婴儿儿蛋蛋白白质质的的需需要要量量:人人乳乳喂喂养养者者为为2g/kg体体重重;牛牛乳乳喂喂养养者者3.5g/kg体体重重;混混合合喂喂养养者者4g/kg体体重重。1岁岁以以后后逐逐渐渐减减少少,直直至至成成年人的年人的1.1g/kg体重。体重。 第五节第五节 食品加工与蛋白质功能变化食品加工与
80、蛋白质功能变化一、一、加工对食物蛋白营养价值的影响:加工对食物蛋白营养价值的影响: 加加热热变变性性:食食物物加加工工的的方方法法有有加加热热、冷冷冻冻、搅搅拌拌、高高压压、盐盐腌腌等等,其其中中以以加加热热对对蛋蛋白白质质的的影影响响最最大大。蛋蛋白白质质经经过过加加热热处处理理,构构型型(Configuration)改改变变,固固有有的的生生物物活活性性丧丧失失,这这种种变变化化称称为为变变性性。如如蛋蛋清清受受热热凝凝固固、瘦瘦肉肉受受热热收收缩缩变变硬硬都都是是变变性性现现象象。各各种种蛋蛋白白质质的的耐耐热热性性能能不不一一,多多数数在在6080开开始始变变性性。变变性性不不同同于于
81、变变质质,蛋蛋白质的一级结构未变。白质的一级结构未变。 第五节第五节 食品加工与蛋白质功能变化食品加工与蛋白质功能变化二、二、加工对食物蛋白营养价值的影响:加工对食物蛋白营养价值的影响: 高高温温烹烹调调:烹烹调调和和防防止止食食物物腐腐败败往往往往采采用用100200的的加加热热法法。在在上上述述温温度度下下和和没没有有糖糖存存在在时时,蛋蛋白白质质发发生生变变性性,维维持持蛋蛋白白质质空空间间构构象象(Conformation)的的次次级级键键发发生生断断裂裂,破破坏坏了了肽肽键键原原有有的的空空间间排排列列。原原来来在在分分子子内内部部的的一一些些非非极极性性基基团团暴暴露露到到分分子子
82、表表面面,使使蛋蛋白白质质的的溶溶解解度度降降低低,甚甚至至凝凝固固。同同时时各各种种反反应应基基团团如如-NH2、-COOH、-OH、-SH释释放放出出来来,使使蛋蛋白白质质易易于于酶酶解解,也也变变得得容容易易消化。食物中氨基酸的损失不大。消化。食物中氨基酸的损失不大。 超超高高温温产产生生致致癌癌物物:某某些些氨氨基基酸酸在在500700的的高高温会产生脱羧基分解反应,形成间接致突变物。温会产生脱羧基分解反应,形成间接致突变物。第五节第五节 食品加工与蛋白质功能变化食品加工与蛋白质功能变化七、七、加工对食物蛋白营养价值的影响:加工对食物蛋白营养价值的影响: 某某些些食食物物中中含含有有阻
83、阻碍碍酶酶作作用用的的抑抑制制剂剂。如如大大豆豆中中的的抗抗胰胰蛋蛋白白酶酶、血血球球凝凝集集素素,蛋蛋清清中中的的卵卵粘粘蛋蛋白白等等受受热热后后因因变变性性而而失失去去活活性性。解解除除了了对对酶酶的的抑抑制制作作用用,从从而而提提高高了了食物的营养价值。食物的营养价值。 大大部部分分食食品品除除蛋蛋白白质质外外,还还含含有有具具还还原原性性的的糖糖类类。蛋蛋白白质质过过度度加加热热,尤尤其其在在有有还还原原糖糖存存在在的的条条件件下下,可可产产生生非非酶酶作作用用的的美美拉拉德德(Maillard)反反应应。食食物物变变成成棕棕褐褐色色,其其中中氨氨基基酸酸主主要要是是赖赖氨氨酸酸遭遭到到破破坏坏,减减低低了了蛋蛋白白质质的的生生物物价价值值。同同时时蛋蛋白白质质的的酶酶解解也也下下降降,使使食食物物不不易易消消化化。美美拉拉德德反反应应的的过过程程甚甚为为复复杂杂,即即使使在在较较低低温温度度下下也也能进行,只是反应速率相当缓慢。能进行,只是反应速率相当缓慢。 本章到此结束本章到此结束请继续学习下一章请继续学习下一章脂类消化代谢脂类消化代谢