基础营养学营养素的生理功能(1作为人体的能量来源,供给人体所需的能量。
如蛋白质、脂肪、碳水化物。
(2作为建筑材料,构成和修补身体组织。
如蛋白质、脂肪、碳水化物、无机盐。
(3作为调节物质,维持正常的生理和生化功能。
如蛋白质、脂肪、碳水化物、无机盐、维生素第一讲蛋白质有些蛋白质是生物体的结构物质,有些蛋白质是生物体的功能物质。
近年来的研究还指出蛋白质在遗传信息的控制,细胞膜的通透性以及高等动物的记忆等方面起了重要作用。
总而言之,一切重要的生理活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命现象的最基本的物质基础元素组成:所有蛋白质都含有C、H、O、N 四种元素,大多数蛋白质还含有少量的S,有些蛋白质还含有一些其它元素,如P、Fe、Cu、Mo、I等。
各种蛋白质的含氮量都很接近,都在16%左右,因此可通过测定生物样品中的含氮量计算出样品中蛋白质的含量,1克氮就相当于6.25克蛋白质。
一、蛋白质的分类1 按化学组成分类单纯蛋白质也称简单蛋白质,完全由氨基酸组成的蛋白质。
结合蛋白质按辅基不同,结合蛋白质分为:核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白和色蛋白等5 类。
2 按蛋白质形状分类球状蛋白质(globular protein和纤维状蛋白质(fibrous protein 3 按蛋白质的营养价值分类1 完全蛋白所含必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当,不但能维持成人的健康,并能促进儿童生长发育,如乳类中的酪蛋白、乳白蛋白,蛋类中的卵白蛋白、卵磷蛋白,肉类中的白蛋白、肌蛋白,大豆中的大豆蛋白,小麦中的麦谷蛋白,玉米中的谷蛋白等。
2 半完全蛋白所含必需氨基酸种类齐全,但有的氨基酸数量不足,比例不适当,可以维持生命,但不能促进生长发育,如小麦中的麦胶蛋白等。
3 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,如玉米中的玉米胶蛋白二、蛋白质的功能1构成组织成分、活性物质和遗传物质。
满足生长发育、组织更新和修复的需要。
蛋白质是机体的重要物质基础,机体的每一个细胞和重要组成部分都要有蛋白质参与。
如肌肉、骨骼、酶、激素,血红蛋白、免疫球蛋白、组蛋白、核蛋白等都是以蛋白质为主要物质基础。
2 调节生理功能运输氧和营养素,如血红蛋白、运铁蛋白,视黄醇结合蛋白等。
形成抗体,维持机体抵抗力。
调节水盐代谢和调节酸碱平衡。
3 供给能量。
蛋白质的主要功能是用于组织蛋白的合成和修复,但是当机体能量不足时,首先供给能量,以维持生命活动。
三、蛋白质的基本结构单位——氨基酸必需氨基酸(EAA, essential amino acids :是指人体不能合成或合成速度不能满足机体需要必须每日由膳食提供的氨基酸。
非必需氨基酸(NEAA, nonessential amino acids :是指人体可以合成或可由其它氨基酸转化而来的氨基酸。
条件必需氨基酸(conditional essential amino acids:半胱氨酸和酪氨酸在体内可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量可分别减少30%和50%。
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(semiessential amino acid。
必需氨基酸非必需氨基酸异亮氨酸Isoleucine(Ile 丙氨酸Alanine(Ala亮氨酸Leucine(Leu 精氨酸Arginine(Arg赖氨酸Lysine(Lys 天门冬氨酸Aspartic acid(Asp蛋氨酸Methionine(Met 天门冬酰胺Asparagine(Asn苯丙氨酸Phenylalanine(Phe 谷氨酸Glutamic acid(Glu苏氨酸Threonine(Thr 谷氨酰胺Glutamine(Gln色氨酸Tryptophan(Trp 甘氨酸Glycine(Gly缬氨酸Valine(Val 脯氨酸Proline(Pro组氨酸Histidine(His 丝氨酸Serine(Ser条件必需氨基酸半胱氨酸Cysteine(Cys酪氨酸Tyrosine(Tyr ──────────────组氨酸为婴儿必需氨基酸,成人需要量可能较少。
限制氨基酸(limiting amino acids蛋白质合成过程是遵循全有全无定律(All or none law,如果需要的氨基酸不能得到满足,蛋白质的合成就要停止,其它的氨基酸就不能被利用。
因此氨基酸的利用取决于相对含量最低的氨基酸。
在体内蛋白质合成过程中,相对含量最低的必需氨基酸限制了蛋白质合成速度,限制了其它氨基酸的利用,这种氨基酸称为限制氨基酸。
常见的限制氨基酸有赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸。
蛋白质互补将富含某种必需氨基酸的食物与缺乏某种必需氨基酸的食物互相搭配而混合食用,使混合食物蛋白质的必需氨基酸成分更接近合适的比值,从而提高蛋白质的生物学价值,称为蛋白质互补作用。
蛋白质的互补作用可以提高蛋白质的营养价值。
强化食品就是根据蛋白质互补理论生产的。
氨基酸模式(amino acid pattern氨基酸模式是指蛋白质中各种必需氨基酸的构成比。
计算方法是将蛋白质中各种必需氨基酸的含量除以色氨酸含量,得到以色氨酸为1的一系列比值,这一比值就是该种蛋白质的氨基酸模式。
凡蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式接近的食物,其必需氨基酸在体内的利用率就高,反之则低。
例如,动物蛋白质中的蛋、奶、肉、鱼等以及大豆蛋白质的氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式较接近,从而所含的必需氨基酸在体内的利用率就较高,因此被称为优质蛋白质。
其中鸡蛋蛋白质的氨基本模式与人体蛋白质氨基酸模式最为接近,在比较食物蛋白质营养价值时常作为参考蛋白质肽天然存当多肽的分子量大到足够具有一定的空间结构时就称为蛋白质。
蛋白质与多肽的主要差别:分子量,空间结构四、蛋白质的消化、吸收和代谢蛋白质消化的生理意义•由大分子转变为小分子,便于吸收。
•消除种属特异性和抗原性,防止过敏、毒性反应消化过程(一胃中的消化作用胃蛋白酶原胃酸、胃蛋白酶胃蛋白酶+ 多肽碎片胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.5,对蛋白质肽键作用特异性差,产物主要为多肽及少量氨基酸(二小肠中的消化——小肠是蛋白质消化的主要部位。
1. 胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶,最适pH为7.0左右,包括内肽酶和外肽酶。
•内肽酶(endopeptidase水解蛋白质肽链内部的一些肽键,如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。
•外肽酶(exopeptidase自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基,如羧基肽酶(A、B、氨基肽酶。
肠液中酶原的激活胰蛋白酶原糜蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶原酶原激活的意义•可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。
•保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。
•酶原还可视为酶的贮存形式。
2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase的作用,例如氨基肽酶(aminopeptidase及二肽酶(dipeptidase等。
蛋白质的吸收•吸收部位:主要在小肠•吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽•吸收机制:耗能的主动吸收过程肽的吸收•利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系•此种转运也是耗能的主动吸收过程•吸收作用在小肠近端较强(时间顺序上先于游离的氨基酸蛋白质的代谢蛋白质转换(protein turnover 蛋白质处于不断合成和降解的动态平衡.五、食物蛋白质营养价值的评价1蛋白质含量食物中的蛋白质,用凯氏定氮法(Kjeldahl测得氮含量,乘以6.25得到粗蛋白质(crude protein的含量,简称蛋白质含量。
干豆类20-40%, 鱼肉禽类14-20%,蛋类14%, 谷类7-11%,牛奶3%, 薯类1-2%。
2 蛋白质消化率指蛋白质可被消化酶分解的程度。
消化率可分为真消化率(net | true digestibility 和表观消化率(apparent digestibility 。
真消化率: 吸收氮=摄入氮-(粪氮-粪内源氮表观消化率: 吸收氮=摄入氮-粪氮食物蛋白质的消化率与蛋白质的质没有关系, 主要受人体和食物两方面的因素影响。
人体因素有全身状态、消化功能、精神情绪、饮食习惯和感官状态对该食物是否适应等。
食物方面受烹调加工方式的影响,如大豆整粒进食时,蛋白质的消化率为60%,加工成豆腐可提高至90%以上。
蛋白质消化率乳类97-98%, 蛋类98%, 肉类92-94%,豆腐90%, 米饭82%左右, 馒头79%,马铃薯74%, 玉米窝头66%, 大豆60%。
动物蛋白质消化率高于植物蛋白质3 蛋白质生物学价值(biological value,BV消化率= 吸收氮 ×100%摄入氮储留氮指蛋白质经过消化吸收后,进入机体可以储留和利用的部分,是反映蛋白质的生物利用程度的指标。
公式为:吸收氮=摄入氮-(粪氮-粪内源氮储留氮=摄入氮-(粪氮-粪内源氮-(尿氮-尿内源氮在测定时可用动物或人体作为试验对象,将被测蛋白质作为膳食中唯一氮来源,要求蛋白质含量为热能的10%,蛋白质过多将降低生物价。
如鸡蛋蛋白占总热能的比例为8,10,12,16%时,BV分别为91,94,84,和62。
现代营养学认为蛋白质生物学价值高低主要取决于必需氨基酸的相互比值。
食物蛋白质必需氨基酸比值与人体必需氨基酸的比值越接近,该食物蛋白质的生物学价值就越高。
表1 常用食物蛋白质的生物学价值━━━━━━━━━━━━蛋白质BV 蛋白质BV 蛋白质BV─────────────────────鸡蛋黄96 牛肉76 玉米60全鸡蛋94 白菜76 花生59牛奶90 猪肉74 绿豆58鸡蛋白83 小麦67 小米57鱼83 豆腐65 生黄豆57大米77 熟黄豆64 高粱56━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━表2 几种混合食物蛋白质的生物学价值━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━混合百分比(% 混合食物蛋白质高粱玉米小米黄豆生物学价值30 50 20 7575 25 7640 40 20 73━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━4 净蛋白质利用率(net protein utilization ,NPU反映摄入的蛋白质在体内吸收和利用的指标。
5 蛋白质功效比值(protein efficiency ratio ,PER指摄入1克蛋白质使幼小动物体重增长的克数。
给蛋白质含量为10%的饲料喂养雄性刚断乳大鼠28天,以酪蛋白作为对照组,酪蛋白的PER 为2.5。
PER =动物体重增加克数/食用蛋白质克数鸡蛋白蛋白为4.4, 全鸡蛋3.92, 鱼3.55, 牛心3.1,牛奶3.09,大米3.0, 大豆2.32, 牛肉2.30, 木豆(pigeon pea1.6, 木豆占大米的8.5%时3.24, 占大米的16%时2.2, 玉米1.2。