第3章 第4节 蛋白质（protein） 教学内容 : 1.蛋白质的生理功能 2.必需氨基酸 3.蛋白质营养价值的评价 4.蛋白质—能量缺乏症 5.蛋白质DRIs及食物来源 6.具有特殊功效的肽与氨基酸

目的与要求 1. 掌握蛋白质的生理功能，必需氨基酸、氨基酸模式、限制性氨基酸、蛋白质的互补作用、氮平衡的概念，蛋白质营养价值的评价方法。 2.熟悉蛋白质—能量缺乏症，蛋白质DRIs及食物来源。 3.了解特殊功效的肽与氨基酸的种类及功能。

第1节 蛋白质的生理功能 1.是人体组织的构成成分 (肌肉、骨骼、皮肤等) 2 .构成体内各种重要物质 ①催化体内一切物质的分解和合成的酶类，其化学本质为蛋白质。 ②调节体内生理活动并稳定体内环境的多种激素属于蛋白质的基础物质。 ③蛋白质是构成机体免疫分子的重要成分，免疫分子可以抵御外来微生物及其他有害物质的入侵。 ④细胞膜和血液中的蛋白质担负着各类物质的运输的载体。

3. 供给热能 ⑤体液内那些可溶性且可离解为阴、阳离子的蛋白质，使体液的渗透压和酸碱度得以稳定。 此外血液的凝固、视觉的形成、人体的肌肉运动等等，无一不与蛋白质有关。所以蛋白质是生命的物质基础，是生命存在的一种形式。 3. 供给热能 由于蛋白质中含磷、氢、氧元素，当机体需要时，可以被代谢分解，释放出热能。食物中每克蛋白质在体内约产生16.7kJ(4.0Kcal)的热能。

第2节 必需氨基酸 1.必需氨基酸(essential amino acid)是指人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸。 种类有：异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、缬氨酸、苏氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸。组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量很少。 2.半必需氨基酸又称条件必需氨基酸(conditionally essential amino acid)：为半胱氨酸和酪氨酸。原因是它们在人体内分别可由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，因此不完全依赖食物获得。

3.非必需氨基酸(nonessential amino acid)：剩余的9种氨基酸人体自身可以合成 。 在计算食物必需氨基酸组成时，往往将蛋氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并计算。

表6-7 构成人体蛋白质的氨基酸 氨基酸 英文 必需氨基酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸 缬氨酸 组氨酸* 表6-7 构成人体蛋白质的氨基酸 氨基酸 英文 必需氨基酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸 缬氨酸 组氨酸* 条件必需氨基酸 半胱氨酸 酪氨酸   Isoleucine(Ile) Leucine(Leu) Lysine(Lys) Methionine(Met) Phenylalanine(Phe) Threonine(Thr) Tryptophan(Trp) Valine(Val) Histidine(His) Cysteine(Cys) Tyrosine(Tyr) 非必需氨基酸 丙氨酸 精氨酸 天门冬氨酸 天门冬酰胺 谷氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸 脯氨酸 丝氨酸 Alanine(Ala) Arginine(Arg) Aspartic acid(Asp) Asparagine(Asn) Glutamic acid(Glu) Glutamine(Gln) Glycine(Gly) Proline(Pro) Serine(Ser) *组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。 摘自Modern Nutrition in Health and Disease ，第9版，第14页，1999年。

4.氨基酸模式(amino acid pattern) 是某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。 计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。 当食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质越接近时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，食物蛋白质的营养价值也相对越高。

表6-5 几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式 氨基酸 人体 全鸡蛋 鸡蛋白 牛奶 猪瘦肉 牛肉 大豆 面粉 大米 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸+半胱氨酸 苯丙氨酸+酪氨酸 苏氨酸 缬氨酸 色氨酸 4.0 7.0 5.5 3.5 6.0 5.0 1.0 2.5 3.1 2.3 3.6 2.1 3.3 5.6 4.3 3.9 6.3 2.7 3.0 6.4 5.4 2.4 6.1 3.4 5.7 3.2 5.8 2.8 4.9 5.1 4.4 1.7 1.5 1.8 根据《食物成分表》（王光亚主编，人民卫生出版社，1991年）计算。大豆、全鸡蛋（红皮）来自上海；鸡蛋白来自河北；牛奶产自甘肃；猪瘦弱、牛肉（里脊）、小麦标准粉来自北京；大米为浙江早籼标二米。

5. 限制氨基酸(limiting amino acid)： 是指食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其它的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，造成其蛋白质营养价值降低，这些含量相对较低的必需氨基酸，称为限制氨基酸。

参考蛋白(reference protein)：是指可用来测定其它蛋白质质量的标准蛋白。 蛋白质互补作用(complementary action)：为了提高植物性蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的食物混合食用，而达到以多补少的目的，提高膳食蛋白质的营养价值，不同食物间相互补充其必需氨基酸不足的作用，称为蛋白质互补作用。

氨基酸池(amino acid pool)： 存在于人体各组织、器官和体液中的游离氨基酸，统称为氨基酸池。 必要的氮损失(obligatory nitrogen losses)： 机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称为必要的氮损失。

氮平衡(nitrogen balance)：是反应机体摄入氮(食物蛋白质含氮量约为16%)和排出氮的关系。 B＝I-(U+F+S) B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失。 摄入氮和排出氮相等为零氮平衡(zero nitrogen balance)； 摄入氮多于排出氮为正氮平衡(positive nitrogen balance)； 摄入氮少于排出氮为负氮平衡(negative nitrogen balance)；

蛋白质代谢及氮平衡

第3节 蛋白质营养价值的评价 1.食物蛋白质的含量 微量凯氏(Kjeldahl)定氮法：测定食物中的氮含量，再乘以由氮换算成蛋白质的换算系数，就可得到食物蛋白质的含量。 一般来说，食物中蛋白质的含氮量为16％，由氮计算蛋白的换算系数即是6.25。常用食物蛋白质的换算系数见表6-6。

5.30 5.18 6.38 5.71 6.25 5.83 5.46 5.95 表6-6 常见食物蛋白质换算系数 蛋白质换算系数 食物 表6-6 常见食物蛋白质换算系数 5.30 芝麻、葵花子 5.18 杏仁 6.38 奶 5.71 大豆 6.25 蛋和肉类 玉米 绵籽 5.83 全小麦 5.46 花生 5.95 大米 蛋白质换算系数 食物

2.蛋白质消化率(digestibility) 是指蛋白质受消化酶水解后吸收的程度，即吸收氮与摄入氮（食物氮）的比值。 蛋白质的消化率不仅反映了蛋白质在消化道内被分解的程度，同时还反映消化后的氨基酸和肽被吸收的程度。

①真消化率(true digestibility) 食物氮－(粪氮－粪代谢氮) 蛋白质真消化率(%)＝ ×100 食物氮 ②表观消化率(apparent digestibility) 食物氮－粪氮 蛋白质表观消化率(%)＝ ×100

表6-1 几种食物蛋白质的消化率(%) 摘自 WHO Technical Report Series 724, 第119页，1985年。 真消化率 鸡 蛋 牛 奶 肉、鱼 玉 米 97±3 95±3 94±3 85±6 大米 面粉(精致) 燕麦 小米 88±4 96±4 86±7 79 大豆粉 菜豆 花生酱 中国混合膳 87±7 78 88 96 摘自 WHO Technical Report Series 724, 第119页，1985年。

3.蛋白质利用率 ①生物价(biological value，BV) ②蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU) ③蛋白质功效比值(protein effciency ratio，PER) ④氨基酸评分(amino acid score，AAS)

储留氮 生物价 ＝ ×100 吸收氮 吸收氮=食物氮－(粪氮－粪代谢氮) 储留氮=吸收氮－(尿氮－尿内源性氮) 生物价(biological value，BV)：是反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用程度的指标。 储留氮 生物价 ＝ ×100 吸收氮 吸收氮=食物氮－(粪氮－粪代谢氮) 储留氮=吸收氮－(尿氮－尿内源性氮)

蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU)：是反应食物中蛋白质被利用的程度，即机体利用的蛋白质占食物中蛋白质的百分比。 储留氮 蛋白质净利用率＝消化率×生物价＝ ×100% 食物氮

蛋白质功效比值(protein effciency ratio，PER) ：是用处于生长阶段中的幼年动物(一般用刚断奶的雄性大白鼠)，在实验期内其体重增加和摄入蛋白质的量的比值来反映蛋白质营养价值的指标。 动物体重增加(g) 蛋白质功效比值＝ 摄入食物蛋白质(g) 实验组功效比值 被测蛋白质功效比值＝ ×2.5 对照组功效比值

氨基酸评分法(amino acid score，AAS)：也称化学分或蛋白质分。用化学方法测定一种食物蛋白质的必需氨基酸含量，再分别与参考蛋白中相应的氨基酸含量进行比较，其中最不足的一种被定为蛋白质的限制氨基酸。 被测蛋白质中某种氨基酸量(mg) 氨基酸评分=100× 参考蛋白质中该种氨基酸量(mg) 通常将鸡蛋蛋白质作为参考蛋白质 。 氨基酸分：通常指受试蛋白质中第一限制AA 与理想AA 模式中相应AA 的比值，作为该蛋白质的AAS。实际工作中通常只采用：赖氨酸、含硫氨基酸（蛋、胱）或色氨酸。

确定某一食物蛋白质氨基酸评分步骤 ※计算被测蛋白质每种必需氨基酸的评分值 ※在上述计算结果中，找出第一限制氨基酸评分值，即为该蛋白质的氨基酸评分。

表6-2 几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式 人群(mg/g蛋白质) 食物(mg/g蛋白质〕 1岁以下 2～5岁 10～12岁 成人 鸡蛋 牛奶 牛肉 组氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸+半胱氨酸 苯丙氨酸+酪氨酸 苏氨酸 缬氨酸 色氨酸 总计 26 46 93 66 42 72 43 55 17 460 19 28 58 25 63 34 35 11 339 44 22 9 241 16 13 5 127 54 86 70 57 47 512 27 95 78 33 102 64 14 504 48 81 89 40 80 50 12 479 摘自WTO Technical Report Series 724, 第121页, 1985年。

表6-3 常见几种食物蛋白质质量 摘自《营养与食品卫生学》，第3版，第11页。 食物 BV NPU(%) PER AAS 全鸡蛋 全牛奶 鱼 表6-3 常见几种食物蛋白质质量 食物 BV NPU(%) PER AAS 全鸡蛋 全牛奶 鱼 牛肉 大豆 精制面粉 大米 土豆 94 87 83 74 73 52 63 67 84 82 81 66 51 60 3.92 3.09 4.55 2.30 2.32 0.60 2.16 - 1.06 0.98 1.00 0.63 0.34 0.59 0.48 摘自《营养与食品卫生学》，第3版，第11页。

经消化率修正的氨基酸评分(protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS)：可替代蛋白质功效比值PER，对除孕妇和l岁以下婴儿以外的所有人群的食物蛋白质进行评价。 经消化率修正的氨基酸评分＝氨基酸评分×真消化率 表6-4 几种食物蛋白质经消化率修正的氨基酸评分 食物蛋白 经消化率修正的氨基酸评分 酪蛋白 鸡蛋 大豆分离蛋白 牛肉 豌豆粉 菜豆 1.00 0.99 0.92 0.69 0.68 斑豆 燕麦粉 花生粉 小扁豆 全麦 0.63 0.57 0.52 0.40 摘自 Understanding Nutrition, 第8版，Appendix J，1999年。

表6-5 几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式 氨基酸 人体 全鸡蛋 鸡蛋白 牛奶 猪瘦肉 牛肉 大豆 面粉 大米 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸+半胱氨酸 苯丙氨酸+酪氨酸 苏氨酸 缬氨酸 色氨酸 4.0 7.0 5.5 3.5 6.0 5.0 1.0 2.5 3.1 2.3 3.6 2.1 3.3 5.6 4.3 3.9 6.3 2.7 3.0 6.4 5.4 2.4 6.1 3.4 5.7 3.2 5.8 2.8 4.9 5.1 4.4 1.7 1.5 1.8 根据《食物成分表》（王光亚主编，人民卫生出版社，1991年）计算。大豆、全鸡蛋（红皮）来自上海；鸡蛋白来自河北；牛奶产自甘肃；猪瘦弱、牛肉（里脊）、小麦标准粉来自北京；大米为浙江早籼标二米。

4. 蛋白质营养不良及营养状况评价 4.1.蛋白质—能量营养不良(protein—energy malnutrition，PEM) Kwashiorker 氏症（加西卡病） ：指能量摄入基本满足而蛋白质严重不足的儿童营养性疾病。 主要表现为腿腹部水肿、虚弱、情感淡漠、易感染其它疾病等；生理上的变化有牙齿生长延迟、牙珐琅质龋死及因贫血引起的牙床和黏膜苍白。

Kwashiorkor

Kwashiorkor

Marasmus 氏症：指蛋白质和能量摄入均严重不足的儿童营养性疾病。患儿消瘦无力，易感染其它疾病而死亡。 成人蛋白质摄入不足可引起体力下降、浮肿、抗病力减弱等。

Marasmus

Marasmus

4.2.蛋白质缺乏的原因 (1)膳食中蛋白质和热能供给不足 合成蛋白质需要的各种必需氨基酸和非必需氨墓酸数量不足且比例不当。 (1)膳食中蛋白质和热能供给不足 合成蛋白质需要的各种必需氨基酸和非必需氨墓酸数量不足且比例不当。 (2)消化吸收不良 由于肠道疾病，影响食物的摄入及蛋白质的消化吸收。 (3)蛋白质合成障碍 肝脏是合成蛋白质的重要器官，肝脏发生病变，会使肝脏合成蛋白质的能力降低，出现负氮平衡及低蛋白血症，成为腹水和浮肿的原因之一。 (4)蛋白质损失过多，分解过甚 如肾炎，可从尿中失去大量蛋白质，每日可达10~20g，体内合成的难以补偿；肝脏疾病形成腹水时，会使蛋白质损失严重；创伤、手术、甲状腺功能亢进等能加速组织蛋白质的分解、破坏，造成氮负平衡。

蛋白质缺乏症的营养治疗原则是在找出病因基础上，全面加强营养，尽快提高患者的营养水平；供给足够热能和优质蛋白质的低脂肪膳食，同时补充维牛素和矿物质，消化机能减退者用流食，少食多餐，以提高蛋白质营养水平。

4.3.蛋白质摄入过多 摄入较多的动物脂肪和胆固醇。 加重了肾脏的负荷。 造成含硫氨基酸摄入过多，可加速骨骼中钙质的丢失，易产生骨质疏松(osteoporosis)。

5.影响蛋白质在体内利用效果的因素 5.1 氨基酸组成不平衡 动物蛋白质的必需氨基酸组成较植物蛋白合理，各项利用率均高于植物蛋白。植物蛋白中玉米蛋白质质量较其他品种差。动物蛋白中明胶由于缺乏色氨酸，如果它作为膳食蛋白的唯一来源时还会使实验动物体重减轻。

5.2 摄入热量不足 当膳食中的热量很低时，吸收的氨基酸有一部分作为能源被消耗，氮在体内的贮留也减少，如果膳食中热量供给充足，蛋白质在体内的利用效果才主要由蛋白质的需要量和质量来决定。

5.3 体力活动少 人体合成蛋白质的能力还受体力活动的影响，经常从事体力活动的人肌肉发达，同一个体如长时期不从事体力活动，在体重不变化的情况下，常常是肌肉变得松弛而体脂增加。久卧床上的病人尤其是老年人也仍会出现。

5.4 伤害 人受伤后氮的排泄会增加，采用普通膳食的人，每天损失的氮可高达20g，只有到痊愈后才能恢复失去的氮，因此受伤的病人膳食中应保证充足的优质蛋白。

5.5 情绪波动 忧郁、恐惧、发怒等异常精神压力是肾上腺素的分泌量增加，进而促使糖原分解加快并促进脂肪氧化及蛋白质分解，是氮的丢失增加。如：学生在考试紧张时也会出现以上现象，因而考试期间应特别注意学生膳食中的蛋白质供给。

6. 蛋白质供给量及食物来源 6.1 供给量 FAO/WHO于1985年提出成人男女蛋白质的安全摄入量为每日每公斤体重0.75g，这是按优质蛋白质如乳、禽蛋等而言的。 我国目前膳食仍以植物食品为主，蛋白质质量和消化率等不如动物蛋白高，因此仍规定较高，在1.9~1.2g范围内。 蛋白质供给量如按能量计算，成人占总能的11~12%、儿童和青少年为13~14%均可保证生理需要。1岁以内婴儿的蛋白质供给量为2~4g/kg体重。其中母乳喂养者为2g/kg体重、牛乳喂养者3.5g/kg体重、混合喂养者为4g/kg体重。

6.2 蛋白质的食物来源 动物食品的蛋白质质量较高，其中畜禽肉类和鱼类蛋白质含量为10~20%，鲜奶类1.5~3.8%，蛋类11~14%。 干豆类的蛋白质含量为20~40%，花生、核桃等硬过夜含蛋白质15~30%，薯类只含2~3%，谷物中一般含蛋白质6~10%，生理价值不如蛋白质和豆类蛋白，但因我国人民每日摄入的谷类数量相对比较大，如成人每日食用400~500g谷物食品即可从中获得蛋白质35~40g，因此谷类食物仍是我们的重要蛋白质来源。

7.人体蛋白质营养状况评价 人体蛋白质营养状况可从三方面评价： 生化指标 氮平衡测定 人体测量

7.1 生化指标 ① 血清白蛋白：正常值35～50g/L。 ② 血清运铁蛋白：2.2～4.0g/L。 ③ 血清甲状腺素结合前蛋白： 280～350mg/L。 ④ 视黄醇结合蛋白：26～76mg/L。 ⑤ 血清氨基酸 ⑥ 尿素/肌酐比值 ⑦ 尿中羟脯氨酸排出量 ⑧ 尿中3-甲基组氨酸排出量

7.2 氮平衡测定 蛋白质缺乏时为负氮平衡。 7.3 人体测量 ① 体重 ② 身高 ③ 皮褶厚度 ④ 上臂围

8.具有特殊功效的肽与氨基酸 8.1.牛磺酸(taurine) 牛磺酸是生物体内含硫氨基酸代谢的终产物。广泛存在于动物组织和植物中，在机体内分布于中枢神经系统、视网膜、肝、骨骼肌、心肌、血细胞、胸腺及肾上腺等，尤以脑组织和心脏的浓度高。

牛磺酸的生理功能： 保护视网膜，维护视网膜光感受活性。 体内氧化物质的清除剂。 可与胆碱结合形成硫磺胆酸，参与脂类的消化吸收，降低血小板聚积。 可改善肝功能、抑制血压上升、增强心脏收缩力、提高胰岛素活性等。

牛磺酸在体内可由蛋氨酸、半胱氨酸合成，当体内牛磺酸不足时还可通过肾脏重吸收和减少排泄，以维持体内含量的稳定。 海产品中的牛磺酸含量最高，如牡蛎、蛤蜊与淡菜中牛磺酸可高达400mg／100g以上。

8.2 精氨酸 精氨酸可刺激垂体分泌生长激素，对促进儿童生长有作用。 精氨酸还可促进胶原组织的合成，有促进伤口愈合的作用。 精氨酸与人体免疫有密切关系。补充精氨酸还能减少肿瘤体积，降低肿瘤的转移率。 含精氨酸丰富的食物有蚕豆、黄豆、豆制品、核桃、花生、牛肉、鸡、鸡肉、鸡蛋、干贝、墨鱼与虾等。

8.3.谷氨酰胺(Gln) 在人体内的功能生理功能主要有： 生物合成核酸的必需物质。 器官与组织之间氮与碳转移的载体。 蛋白质合成与分解的调节器，可形成其它氨基酸。 肾脏排泄氨的重要物质。 小肠黏膜的内皮细胞、肾小管细胞、淋巴细胞、肿瘤细胞与成纤维细胞能量供应的主要物质。 防止肠衰竭的最重要营养素，也是目前为止人体是否发生肠衰竭的唯一可靠指标。

8.4. 谷胱甘肽(glutathione，GSH) 化学名称为γ-L-谷氨酸-L-半胱氨酰-甘氨酸。 在体内可清除自由基，防止体内活性物质氧化。 GSH 对放射线、抗肿瘤药物所引起的白细胞减少有恢复保护作用 对有毒化合物、重金属等有解毒作用，还可抑制由于乙醇侵袭而出现的脂肪肝的发生。

思考题 1．蛋白质有何生理功能? 2．何谓必需氨基酸?必需氨基酸包括哪几种?认识它们对合理利用蛋白质有何作用? 3．何谓第一限制氨基酸?生物价?氨基酸评分?它们之间有何联系? 4．如何衡量蛋白质利用率？ 5．简述牛磺酸、精氨酸、谷胱甘肽的营养学意义。 6．试依据谷类食物的蛋白质构成特点，分析提高谷类食物营养价值的途径有哪些? 7. 蛋白质缺乏的原因。