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第一章 营养学基础
第四节 蛋白质 （Protein）
生命是蛋白体的存在方式。
恩格斯
蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。
蛋白质在人体内占总体重的16％~18％。
每天人体约有3%的蛋白质进行更新（尤肠道、骨髓..）。
一、氨基酸（amino acid，AA）
一般蛋白质有20多种氨基酸组成，不同组合的氨基酸构成不同的蛋白质。
(一) 氨基酸及其分类
氨基酸分子式通式
多肽合成
蛋白质生物合成示意图
合成场所：核蛋白体 合成原料：20种AA
直接模板：mRNA 运载工具：tRNA
氨基酸 英文 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*
Isoleucine(Ile)
Leucine(Leu)
Lysine(Lys)
Methionine(Met)
Phenylalanine(Phe)
Threonine(Thr)
Tryptophan(Trp)
Valine(Val)
Histidine(His)

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
条件必需氨基酸
半胱氨酸
酪氨酸
Alanine(Ala)
Arginine(Arg)
Aspartic acid(Asp)
Asparagine(Asn)
Glutamic acid(Glu)
Glutamine(Gln)
Glycine(Gly)
Proline(Pro)
Serine(Ser)

Cysteine(Cys)
Tyrosine(Tyr)
* 组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。
构成人体蛋白质的氨基酸（20种）
非必需氨基酸 (non-essential amino acid) ：可以在体内自行合成，或者可由其他氨基酸转变而来。
必需氨基酸 (essential amino acid，EAA) ：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。
必需氨基酸共有9种：
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（婴儿）
对婴儿来说组氨酸也是必需氨基酸。
必需氨基酸和非必需氨基酸
条件必需氨基酸或半必需氨基酸
半胱氨酸和酪氨酸
在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，如果膳食中能直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%， 由此可减少人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量，所以半胱氨酸和酪氨酸称为条件必需氨基酸或半必需氨基酸
(二) 氨基酸模式（amino acid pattern）
氨基酸模式是指某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。
计算方法：以该种蛋白质中的色氨酸含量为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值 。
优质蛋白质（High Quality Protein)：当食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋白质的氨基酸模式时，必需氨基酸被机体利用的程度越高，则食物蛋白质的营养价值越高。这样的蛋白质有鸡蛋、奶、肉、鱼等动物性蛋白质和大豆蛋白质。
氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式最接近的某种蛋白质常被作为参考蛋白 (reference protein)，通常为鸡蛋蛋白质。
完全蛋白（优质蛋白质）
必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当
不但维持成人的健康，并能促进儿童生长发育的蛋白质
如乳中酪蛋白、乳白蛋白、大豆蛋白
半完全蛋白
必需氨基酸种类齐全、但有的数量不足、比例不适当
可以维持生命，但不能促进生长发育
大多数植物蛋白
不完全蛋白
所含必需氨基酸种类不全
既不能维持生命，也不能促进生长发育
玉米胶蛋白、胶质蛋白
氨基酸
人体
全鸡蛋
牛奶
牛肉
大豆
面粉
大米
异亮氨酸 4.4 3.2 3.4 4.4 4.3 3.8 4.0
亮氨酸 7.0 5.1 6.8 6.8 5.7 6.4 6.3
赖氨酸 5.5 4.1 5.6 7.2 4.9 1.8 2.3
蛋氨酸＋半胱氨酸 3.5 3.4 2.4 3.2 1.2 2.8 2.3
苯丙氨酸＋酪氨酸 6.0 5.5 7.3 6.2 3.2 7.2 3.8
苏氨酸 4.5 2.8 3.1 3.6 2.8 2.5 2.9
缬氨酸 5.0 3.9 4.6 4.6 3.2 3.6 4.8
色氨酸 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
几种食物和人体蛋白质氨基酸模式
限制氨基酸（limiting amino acid）
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为限制氨基酸，其中含量最低的为第一限制氨基酸。
植物性蛋白质中的限制性氨基酸多为赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸。
谷物AA的桶板模型
蛋氨酸
异亮氨酸
色氨酸
亮氨酸
缬氨酸
精氨酸
苏氨酸
赖氨酸
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，相互补充其必需氨基酸的不足，提高膳食蛋白质的营养价值的作用
如粮豆互补（粮食第一限制氨基酸为赖氨酸，大豆的第一限制氨基酸为蛋氨酸）、粮肉互补。可明显提高米面蛋白质的营养价值
素食主义
二、蛋白质的功能
人体组织的构成成分：人体内蛋白质占体重的16～18%，约为干重的45%，参与构成人体的任何组织和器官。人体中每天约有3%的蛋白质被更新。
儿童生长发育 成年人组织更新 创伤修复
构成体内各种重要生理活性物质：酶、激素、抗体、载体（细胞膜、血液）、多种介质（渗透压…）、凝血因子、
免疫因子等。 调节各种生理功能。
供给能量：1克食物蛋白质在体内被代谢分解，可释放出 16.7kJ (4kcal) 的能量。
活性肽：免疫调节、促进矿物质吸收、降压、抗自由基
三、蛋白质的消化、吸收和代谢
消化吸收
胃：胃酸使蛋白质变性，激活胃蛋白酶分解蛋白质。
小肠：蛋白质被胰蛋白酶、糜蛋白酶分解为氨基酸、二肽、三肽，被小肠粘膜细胞吸收
小肠粘膜细胞：二肽、三肽被酞酶分解为氨基酸，入肝门静脉至肝脏
肠道蛋白质：食物，肠道粘膜细胞、消化液
（~70g）
蛋白质的代谢
AA少数用于合成体内含氮化合物
30%用于合成肌肉蛋白
50%用于体液、器官蛋白质合成
20%用于合成白蛋白、血红蛋白等
未利用AA代谢为尿素、氨、尿酸和肌酐，
排出（尿…）或转化为糖原、脂肪
必要氮损失 (obligatory nitrogen losses)
机体每天由于皮肤、毛发、粘膜脱落、经期失血、肠道菌体死亡排出等损失的氮量，成人平均为53mg/kg体重，相当于每人每天丢失20 g 蛋白质。此种氮损失是不可避免的。
因此，相当于必要氮损失的蛋白质量是人体最低生理需要量。
氮平衡 (nitrogen balance)
反映机体摄入氮和排出氮的关系。
关系式：B = I - （U+F+S）
（I：摄入氮，U：尿氮，F：粪氮，S：皮肤等氮损失）
零氮平衡：摄入氮=排出氮（正常人）
健康的成年人应维持零平衡并富裕5%
正氮平衡：摄入氮＞排出氮（儿童，青少年，孕妇，
疾病恢复期，运动增加肌肉等）
负氮平衡 ：摄入氮＜排出氮（饥饿，疾病，老年）
摄入蛋白质90g
消
化
道
肌肉(30%)
器官、体液（50%）
其他(20%)
机体蛋白质
氨基酸池
粪便10g(1.6gN)
尿75g(12gN)
其他5g(0.8gN)
肠道内源性蛋白质70g
消化、吸收蛋白质150g
蛋白质代谢及氮平衡
四、食物蛋白质营养学评价
食物蛋白质营养价值的优劣可从三方面评价：
蛋白质含量、蛋白质消化率、蛋白质利用率
1. 蛋白质含量：用凯氏 (Kjeldahl) 定氮法，测定食物中 的氮含量，乘以蛋白质换算系数(6.25), 得出食物蛋白质的含量。豆类、肉类含蛋白质较多；而蔬菜水果含量较少。
名称 含量 (%)
畜、禽、鱼 10～20
鲜奶 1.5～4.0
奶粉 25～27
蛋类 12～14
大豆及豆类 20～40
硬果类 15～25
谷类 6～10
薯类 2～3
蔬菜水果类 ±1
不同食物的蛋白质含量
2. 蛋白质消化率 (digestibility)
反映蛋白质在消化道内被分解的程度和消化后的氨基酸和肽被吸收的程度。
计算公式：
食物氮
食物氮－(粪氮－粪代谢氮)
蛋白质消化率(%)=
×100
该计算结果也称真消化率 (true digestibility)
实际工作中往往不考虑粪代谢氮（肠内源性不摄入蛋白质时粪中的氮），计算得出的结果称表观消化率 (apparent digestibility)。
表观消化率(%) =
食物氮－粪氮
食物氮
×100
表观消化率的结果比真消化率低
蛋白质在食物中的存在形式
食物中含不利于蛋白质吸收的其他因素
加工方式
大豆整粒60% vs 豆腐90%
影响蛋白质消化率的因素
几种食物蛋白质消化率（%）
食物 真消化率
食物 真消化率
鸡蛋 97±3
牛奶 95±3
肉、鱼 94±3
玉米 85±6
大米 88±4
面粉(精制) 96±4
燕麦 86±7
小米 79
大豆粉 86±7
菜豆 78
花生酱 88
中国混合膳 96
一般动物性食物的蛋白质消化率比植物性食物蛋白质高
3. 蛋白质利用率
反映蛋白质在体内被利用的程度。
常用指标：
生物价
蛋白质净利用率
蛋白质功效比值
氨基酸评分
1、生物学价值 (biological value，BV)
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）
[意义] 反映食物蛋白质吸收后被机体利用程度
并对指导肝、肾病患者饮食有重要意义
生物价 =
储留氮
吸收氮
×100 %
几种食物混合后蛋白质的生物价
食物 BV 混 合 比 例
小米 67 37 --- 31
大米 57 32 40 46
大豆 64 16 20 8
豌豆 48 15 --- ---
玉米 60 --- 40 ---
牛肉（干） 76 --- --- 15
混合后生物价 --- 74 73 89
② 蛋白质净利用率 (net protein utilization, NPU)
蛋白质净利用率（%）=消化率×生物价
储留氮
食物氮
×100%
=
[意义] 反映食物中蛋白质被利用的程度
食物氮
吸收氮
粪氮
储留氮
尿氮
表观消化率
蛋白质净利用率
生物价
食物氮
吸收氮
食物氮
储留氮
吸收氮
储留氮
▲
▲
③ 蛋白质功效比值 (protein efficiency ratio, PER)
蛋白质功效比值 =
动物体重增加（g）
摄入食物蛋白质（g）
实验结果以酪蛋白为对照组，按以下公式校正：
被测蛋白质功效比值 =
实验组功效比值
对照组功效比值
×2.5
广泛应用于婴幼儿食品蛋白质的评价
④ 氨基酸评分 (amino acid score, AAS)
氨基酸评分 =
被测蛋白质每克氮(或蛋白质)中EAA量(mg)
理想模式或参考蛋白质每克氮(或蛋白质)中EAA量(mg)
经消化率修正的氨基酸评分 (protein digestibility corrected amino acid score, PDCAAS)
PDCAAS=AAS×真消化率
The lowest score is the score of limiting AA which is the AAS of the protein.
几种食物蛋白质的PDCAAS
食物蛋白 PDCAAS
酪蛋白 1.00
鸡蛋 1.00
大豆分离蛋白 0.99
牛肉 0.92
豌豆粉 0.69
菜豆 0.68
斑豆 0.63
燕麦粉 0.57
花生粉 0.52
小扁豆 0.52
全麦 0.40
食物蛋白 PDCAAS
五、蛋白质营养不良及营养状况评价
蛋白质营养不良
（一）缺乏
Kwashiorkor 水肿型（P）
Marasmus 消瘦型（PE）
（二）过多
引起脂肪、胆固醇摄入过多
肾负担加重
含硫氨基酸过多，加速骨骼中钙损失，骨质疏松
同型半胱氨酸多者，易患AS（叶酸及B族维生素）
肿瘤-结肠、乳腺、肾、胰、前列腺
蛋白质缺乏分型
水肿型（kwashiorkor）：蛋白质严重缺乏而能量能满足需要时出现的疾病
干瘦型（marasmus）：能量和蛋白质均长期严重缺乏时出现的疾病
混合型：界于前两型之间
水肿型（ kwashiorkor ）
体重在标准体重的60％－80％之间
水肿：凹陷性水肿（腹部、腿部、面部）
腹泻
贫血
感染
皮肤、头发改变
生长滞缓等
干瘦型（ marasmus ）
体重低于标准体重的60％
生长发育迟缓、消瘦无力
贫血
抵抗力下降
肌肉萎缩无力，皮下脂肪减少或无（皮包骨、蛙状腹）
神情冷漠或烦躁易怒
腹泻
可致死性
治 疗
补充蛋白质和能量
补充量和原则（高于正常人）：逐步增加、同时补充、尽量保证母乳喂养
合适的补充途径：口服、管饲、静脉营养
补充维生素、矿物质
及时增加活动量
（三）人体蛋白质营养状况评价
人体蛋白质营养状况的优劣可从三方面评价：
血清蛋白质
上臂肌围、上臂肌区
血清氨基酸比值
（可自学）
我国居民膳食蛋白质摄入状况
1992年全国营养调查结果：
人均摄入蛋白质68g/日，达RDA的90.3%。
优质蛋白(动物蛋白+豆类蛋白)占24%，城市居民为37.3%，农村居民为17.2%。
六、蛋白质供给量和食物来源
我国人民膳食中以植物性食物为主，蛋白质的质量较
低，供给量是每人每千克体重1.16克。
1. 推荐摄入量(RNI) (g/d)
成人 (18～60岁)* 男 女
轻体力活动 75 65
中体力活动 80 70
重体力活动 90 80
*按1.16 g蛋白质/（kg.d）计算。
膳食中总能量的摄入得到满足的情况下，成人蛋白质摄入量占总热能的10％~12％，儿童、青少年可占12％~14％。
例：轻体力活动成年男性，能量摄入为2400kcal/d，则蛋白质摄入量应为：
2400kcal/d×12%÷4kcal/g=72g/d
优质蛋白应占膳食蛋白质总量的1/3~1/2
食物来源
蛋白质广泛存在于动物性食物（畜、禽、鱼、蛋、奶）和植物性食物（豆类、谷类）中。
动物性蛋白质质量好，在人体内利用率高，但同时富含脂肪酸和胆固醇。
植物性蛋白质利用率较低。我国膳食谷类蛋白为主。
大豆蛋白质量好，利用率高。
应注意膳食中蛋白质互补！
The End

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