1、第六章 蛋白质和氨基酸,第一节 蛋白质的功能 第二节 蛋白质的需要量 第三节 必需氨基酸 第四节 食物蛋白质的营养评价 第五节 蛋白质的互补作用 第六节 蛋白质和氨基酸在食品加工时的变化 第七节 蛋白质的供给与食物来源,蛋白质是食品中三大营养素之一蛋白质对食品的色、香、味及组织结构等具有重要意义一些蛋白质具有生物活性功能，是开发功能性食品原料之一,第一节 蛋白质的功能,一、构成机体和生命的重要物质基础 二、建造新组织和修补更新组织 三、供能 四、赋予食品重要的功能特性,蛋白质是构成机体和生命的重要物质基础,人体的所有组织器官都会有蛋白质，蛋白质是生命的物质基础。蛋白质是人体的主要“建筑材料”。
2、没有蛋白质的供给，人就不可能从34千克的新生儿长成5060千克重的成年人。 一般说，蛋白质约占人体全部质量的18，最重要的还是其与生命现象有关。蛋白质和核酸是生命存在的主要形式。,1催化作用生命的基本特征之一是不断地进行新陈代谢。这种新陈代谢中的化学变化绝大多数都是借助于酶的催化作用迅速进行。酶催化效率极高。如每分子过氧化氢酶，每分钟可催化2640000个分子H202分解而不致使机体发生H2O2蓄积中毒。酶催化机体内成千上万种不同的化学反应。酶就是蛋白质。 2调节生理机能激素是机体内分泌细胞制造的一类化学物质。这些物质随血液循环流遍全身，调节机体的正常活动，对机体的繁殖、生长、发育和适应内外环
3、境的变化具有重要作用。这些激素中有许多就是蛋白质或肽。胰岛素就是由51个氨基酸分子组成的分子量较小的蛋白质。胃肠道能分泌十余种肋类激素，用以调节胃、肠、肝、胆管和胰脏的生理活动。 此外，蛋白质对维护神经系统的功能和智力发育也有重要作用。,3氧的运输生物从不需氧转变成需氧以获得能量是进化过程的一大飞跃。它从环境中摄取氧、在细胞内氧化能源物质(碳水化合物、脂肪和蛋白质)，产生二氧化碳和水。这种供能代谢使生物能够更多地获取贮存于能源物质中的能量。例如，葡萄糖有氧氧化所获得的能量为无氧酵解的18倍。这种由外界摄取氧并且将其输送到全身组织细胞的作用是由血红蛋白完成的。,4肌肉收缩肌肉是占人体百分比最大的
4、组织。通常为体重的40一45。机体的一切机械运动及各种脏器的重要生理功能。例如肢体的运动、心脏的搏动、血管的舒缩、胃肠的蠕动、肺的呼吸，以及泌尿、生殖过程都是通过肌肉的收缩与松弛来实现的。这种肌肉的收缩活动是由肌动球蛋白来完成的。,5支架作用结缔组织分布广泛，组成各器官包膜及组织间隔，散布于细胞之间。正是它们维持各器官的一定形态，并将机体的各部分联成一个统一的整体。这种作用主要是由胶原蛋白来实现的。6免疫作用机体对外界某些有害因素具有一定的抵抗力。例如，机体对流行性感冒、麻疹、传染性肝炎、伤寒、白喉、百日咳等细菌、病毒的侵入(抗原)，可产生一定的抗体，从而阻断抗原对人体的有害作用，此即机体的免
5、疫作用。这种免疫作用则是由免疫球蛋白(一种由血液浆细胞产生的一类具有免疫作用的球状蛋白质)来完成的。,7遗传调控遗传是生物的重要生理功能。核蛋白及其相应的核酸是基因的物质基础，蛋白质是基因表达的重要调控者。 此外，体内酸碱平衡的维持、水分的正常分布，以及许多重要物质的转运等都与蛋白质有关。由此可见，蛋白质是生命的物质基础。,二、建造新组织和修补更新组织,食物蛋白质最重要的作用是供给人体合成蛋白质所需要的氨基酸。由于碳水化合物和脂肪中只含有碳、氢和氧，不含氮。因此，蛋白质是人体中惟一的氮的来源。这是碳水化合物和脂肪不能代替的作用。食物蛋白质必须经过消化、分解成氢基酸后方能被吸收、利用。体内蛋白质
6、的合成与分解之间也存在着动态平衡。通常，成年人体内蛋白质含量稳定不变。尽管体内蛋白质在不断地分解与合成，组织细胞在不断更新。但是，蛋白质的总量却维持动态平衡。一般认为成人体内全部蛋白质每天约有3更新。这些体内蛋白质分子分解成氨基酸后，大部分又重新合成蛋白质，此即蛋白质的周转率，只有一小部分分解成为尿素及其它代谢产物排出体外。因此，成人的食物蛋白质只需要补充被分解并排出的那部分蛋白质即可。机体蛋白质的转换率很高。通常，它比氨基酸的摄取大七倍。,儿童和青少年正处在生长、发育时期，对蛋白质的需要量较大，蛋白质的转换率也相对较高。这种蛋白质的转换量与基础代谢密切有关。机体由蛋白质分解的氨基酸再合成新蛋
7、白质的数量可随环境条件而异。例如，饲养良好的大鼠，其肝脏所需氨基酸的50为再利用部分，禁食大鼠的再利用部分为90。不同蛋白质的转换率极不相同例如，色氨酸砒咯酶和酪氨酸转氨酶的半衰期为23h，而肌纤维和肌胶原蛋白的半衰期为5060d.至于肌腿胶原蛋白则更长。,三、供 能,尽管蛋白质在体内的主要功能并非供给能量，但它也是一种能源物质。特别在碳水化合物和脂肪供给量不足时，每克蛋白质在体内氧化供能约4kcal(17kj)。它与碳水化合物和脂肪所供给的能量一样，都可用以促进机体的生物合成，维持体温和生理活动。因此，蛋白质的供能作用可以由碳水化合物或脂类代替。即供能是蛋白质的次要作用。碳水化合物和脂肪具有
8、节约蛋白质的作用。人体每天消耗的能量约有14来自蛋白质。,四、赋予食品重要的功能特性,食品应有良好的感官性状。蛋白质可赋予食品以重要的功能特性。例如，肉类成熟后持水性增加(持水性一般是指肉在冻结、冷藏、解冻、胞制、绞碎、斩拌和加热等过程中，肉中的水分以及添加到肉中的水分的保持能力)。这与肌肉蛋白质的变化密切有关，而肌原纤维蛋白质的变化，特别是肌动球蛋白的变化则又与肉的嫩度密切相关。正是由于肉的持水性和嫩度的增加，大大提高了肉的可口性。蛋白质有起泡性，鸡蛋清蛋白就具有良好的起泡能力，在食品加工中常被用于糕点(蛋糕)和冰棋淋等的生产，并使之松软可口。,蛋白质是高分子物质，溶于水成亲水溶胶，有一定的
9、稳定性。蛋白质分子中有许多亲水基团又有许多疏水基团，可分别与水和脂类物质相吸引，从而达到乳化的目的。不同蛋白质的乳化力不同。由乳酪蛋白制成的酪蛋白酸钠具有很好的乳化、增稠性能。尤其是热稳定性强。例如，大多数球蛋白和肌原纤维蛋白质在65时即凝结；乳清蛋白在77加热20s实际上已变性；大豆蛋白质在同样条件下则开始分散成较小的组成成分。至于酪蛋白酸钠制成乳化液或应用于午餐肉罐头等食品，虽经120高温杀菌lh亦无不良影响。小麦中的面筋性蛋白质(包括麦胶蛋白和谷蛋白)胀润后在面团中形成坚实的面筋网，并具有特殊的教性和延伸性等。它们在食品加工时使面包和饼干具有各种重要、独特性质。,功能 食品 蛋白质类型
10、溶解性 饮料 乳清蛋白 粘度 汤、调味汁 明胶 持水性 香肠、蛋糕、 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白 胶凝作用 肉和奶酪 肌肉蛋白和乳蛋白 粘结-粘合 肉、香肠、面条 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白 弹性 肉和面包 肌肉蛋白，谷物蛋白 乳化 香肠、蛋糕 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白 泡沫 冰淇淋、蛋糕 鸡蛋蛋白，乳清蛋白 脂肪和风味的结合 油炸面圈 谷物蛋白 Functional roles of food proteins in food systems,第二节 蛋白质的需要量,一、氮平衡 二、蛋白质的需要量,氮平衡？,氮平衡是反映体内蛋白质代谢情况的一种表示方法，实际上是指蛋白质摄取量与排出量之间的对比关系。由于直接测定食
11、物中和体内消耗的蛋白质有很多困难，各种食物蛋白质的含氮量相当接近(约为16)，一般食物中的含氮物质又大部分是蛋白质。所以常用测定含氮量的方法间接了解蛋白质的平衡情况。,蛋白质氮(克) 蛋白质氮（克） 肌动蛋白（兔肌肉）16.7 谷蛋白（小麦）17.6 清蛋白（牛血） 16.07 血红蛋白（马）16.8 清蛋白（鸡蛋白） 15.9 胰岛素A（牛肉）15.88 -淀粉酶 16.23 乳球蛋白(牛乳)15.64 抗生物素蛋白(鸡蛋白)14.80 溶菌酶（鸡蛋白）18.80 全酪蛋白（牛乳） 15.63 肌球蛋白（兔肌肉）16.70 胶原（蛋白）（牛皮）18.70 木瓜蛋白酶（木瓜）17.15 伴清蛋
12、白（鸡蛋白）16.6 核糖核酸酶A（牛胰）17.51 白明胶（小牛皮） 18.1 鲑精蛋白（鲑精液）31.5 麦醇溶蛋白（小麦）17.66 胰蛋白酶（牛胰）16.95 球蛋白（南瓜籽） 18.55 色氨酸合成酶17.5 胰岛血糖素（猪） 17.29 玉米醇溶蛋白(玉米)16.2,与氮平衡相对应的身体状况,正常成人不再生长，每日进食的蛋白质主要用来维持组织的修补和更新。一般认为成人体内全部蛋白质每天约有3左右须更新，80天左右蛋白质的更新量可达一半。当膳食蛋白质供应适当时，其氮的摄人量和排出量相等，这称之为氮的总平衡。儿童正在成长，孕妇及初愈病人体内正在生长新组织。其摄人的蛋白质有一部分变成新组
13、织。此时，其氮的摄食量必定大于排出量，这称之为氮的正平衡。至于饥饿者、食用缺乏蛋白质膳食的人，以及消耗性疾病患者，其每日的摄人氮少于排出氮而日渐消瘦。这种情况称之为氮的负平衡,蛋白质代谢及氮平衡,蛋白质在体内总的代谢可用氮平衡表示，即摄入氮和排出氮之差。蛋白质的平均含氮量为16%。氮平衡公式如下：BI（UFS）B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤丢失氮。该差值若为正值，代表正氮平衡，说明氮在体内潴留或用作机体蛋白质增长；相反，负氮平衡代表氮丢失；也可以是零氮平衡。,实验安排,食科八班 星期一 上午星期三 下午食科九班 星期三 上午星期四 下午注：1、每班分两个大组同时进行。2、
14、必须穿实验服,氮平衡试验的考虑因素,健康成人，当给以无氮膳食时，体内蛋白质的合成与分解仍继续进行。被分解的氨基酸可再用于合成，并且此过程很有效。但是，也有少部分氨基酸被分解、代谢成尿氮化合物，粪中也有一定的损失。最初尿氮明显下降，以后长时间缓慢下降到相对稳定。根据大量研究结果，食用无氮膳食1014d后平均每天尿氮排出量为37mgkg，粪氮约为12mgkg，至于由皮肤及其它次要途径损失的氮量实际测定比较麻烦，一般实验室不易进行，且有一定的局限性。当推论到群体时因个体差异尚应有一个合理的延伸以照顾绝大多数人。此外，进行蛋白质平衡试验的蛋白质是优质蛋白，还应考虑到与实际生活中所消费的蛋白质差异等。,
15、皮肤及其它次要途径损失的氮量: 根据1985年WHO的规定：成人每天为8mgkg；12岁以下的儿童每天为10mgkg。这些在无蛋白膳食时所丢失的氮量称之为必然丢失氮（obligatory nitrogen losses） 。综上所述，成年人在无N膳食条件下，每天N的损失总量为57mg/kg（37+12+8=57），相当于每天排出蛋白质0.36g/kg（57mg6.25）。假设食物蛋白质被完全利用，据此可认为，若食物蛋白质按0.36g/kg摄入，应能补偿成人机体的蛋白质丢失，达到N平衡。N平衡状态可表示为下式： 摄入N = 尿N + 粪N + 其他N损失,氮平衡对机体的作用,实际上，N平衡不是绝
16、对的。一天内，进食时N平衡为正；晚上不进食时则N平衡为负；超过24小时这种波动才比较平稳。机体在一定限度内对N平衡具有调节作用，健康成人每日进食蛋白质有所增减时，其体内蛋白质的分解速度及随尿排出的氮量也随之增减。如进食高蛋白膳食时尿中排出的氮量增加，反之则减少。但若长期进食低蛋白质膳食，因体内蛋白质仍要分解，故易出现氮的负平衡；若摄食蛋白质的量太大，不仅机体利用不了，甚至反而加重消化器官及肾脏等的负担。不过，蛋白质的需要量与能量不同，满足蛋白质的需要和大量摄食蛋白质引起有害作用的量相差甚大。,二、蛋白质的需要量,确定人体蛋白质需要量的方法一般有两种。一种是在充分供给能量但食物不含蛋白质(或含量
17、极低)时测定受试者通过尿、粪和其它途径所排出的氮量；另一种是测定维持氮平衡所需不同来源的蛋白质的氮量。成人摄食无蛋白质食物一段时间以后，其排出的氮量渐趋恒定，约为每日每千克体重57mg氮，即每日每千克体重约0.36蛋白质。对于一个体重65kg的人来说则相当于每日约有23g蛋白质排出体外。此即蛋白质最低需要量。但是，实验结果表明，即使是进食这一数量的优质蛋白质如蛋和乳，并不能维持氮的总平衡。不足的原因之一是食物蛋白质的组成与人体的蛋白质组成不同。既然不同，则在改造它们用来替换体内蛋白质时必有损耗。,据WHO(1985)报告，利用包括预期蛋白质需要量在内的几种不同的蛋白质摄食量，对健康成人进行氮平
18、衡研究。结果表明：在进行短期氮平衡研究时，人体对优质蛋白质的平均需要量为0.63g(kgd)。在长期的氮平衡研究时，人体对优质蛋白质的平均需要量为0.58g(kgd)。FAOWHOUNU专家委员会决定将上述两组数据的平均值0.60g(kgd)作为成人对优质蛋白质如肉、鱼、乳、蛋等蛋白的平均需要量。,对不同人群的蛋白质需要可因个体的不同而有所差异，即使是在性别、年龄、体型和体力活动相同的情况下也可有不同，并呈现出一定的需要量分布。假定此个体的需要量呈正态分布，为了保证健康，1981年FAOWHOUNU专家委员会估计成人蛋白质需要量的真变异系数为12.5。因此，可以预料，在平均蛋白质需要量0.60
19、g(kgd)之上再加25(2SD)即可满足人群中97.5的个体的需要。此即1985年WHO所定成人优质蛋白质的安全摄取量0.75g(kgd)。,营养素供给在距平均值两个标准差处,安全摄取量变化原因,蛋白质的需要量，尽管各国多以氮平衡测定为依据，但是所提出的标准不一WHO亦多次修改蛋白质的需要量1985年WHO报告在评论了短期和长期的氮平衡试验之后提出平均蛋白质需要量为优质蛋白质0.60g(kgd)，安全摄取量为0.75g(kgd)。这比1971年推荐的安全摄取量稍高。主要原因有三个:(1)最近的研究是利用在预期蛋白质需要量上下的几种蛋白质摄食量来评价蛋白质的需要量。早先的研究则是用低蛋白质摄取
20、，并故意增加能量的摄食以维持体重、进行试验。然而，对人和动物的试验都表明，增加能量的摄食可以加强蛋白质的合成和降低氨基酸的氧化，有利于正氮平衡，因而降低了表观蛋白质的需要量,(2)早先的研究对总氮平衡中氨的损失，特别是经过皮肤的损失考虑不够。例如，在炎热的气候和重体力劳动时汗中有明显的氨损失。(3)1971年FAOWHO专家委员会所定氮平衡的数值对其它的氮损失按5mg(kgd)计，而1981年FAOWHOUNU专家委员会则改为对成人按8mg(kgd)计，而对12岁以内的儿童则按10mg(kgd)计。,要满足蛋白质的需要，不但应进食足够的蛋白质，还应有足够的其它营养素。如果早餐光吃糖或淀粉，午餐
21、仅吃肉，天天如此，则机体将以含氮物从尿中丢失全部食物蛋白质。只有当蛋白质与碳水化合物等其它营养素一道进食时才有可能由葡萄糖抑制分解氨基酸的脱氢酶，使氨基酸免被分解而进入大循环，作为建造和修补组织之用. 蛋白质质量不同，达到机体氮平衡所需蛋白质的量也有所不同。通常来自动物性食物如肉、鱼、乳、蛋等优质蛋白质的需要量较低，而对来自植物或动植物混合食物的蛋白质的需要量较高.,第三节 必需氨基酸,一、必需氨基酸与非必需氨基酸 二、必需氨基酸的需要量及需要量模式 三、限制氨基酸,*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
22、 ，第9版，第14页，1999年。,构成人体蛋白质的氨基酸,一、必需氨基酸与非必需氨基酸,人体对蛋白质的需要实际上是对氨基酸的需要。自然界一般的蛋白质含有22种氨基酸。氨基酸在营养上可分为“必需”和“非必需”两类。必需和非必需的概念是WCRose第一个在1938年提出的。必需氨基酸是指人体需要，但自己不能合成，或者合成的速度不能满足机体需要必须由食物蛋白质供给的氨基酸。非必需氨基酸并非机体不需要，它们都是蛋白质的构成材料，并且必须以某种方式提供，只是因为体内能自行合成，或者可由其它氨基酸转变而来，可以不必由食物供给。,必需氨基酸共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
23、、颉氨酸、组氨酸（婴儿）。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来，因此，被称为半必需氨基酸 (semi-essential amino acid)。其它9种氨基酸在人体可以自身合成满足需要，故称为非必需氨基酸 (non-essential amino acid)。包括丙氨酸、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。,在必需氨基酸中，半胱氨酸可代替蛋氨酸，代替量可达30，因为机体就是利用蛋氨酸来合成半胱氨酸。同样，由于苯丙氨酸在代谢中参与合成酪氨酸，故酪氨酸亦可代替约50的苯丙氨酸。因此，当膳食中半胱氨酸及酪氨酸的含量丰富时体内即不必
24、耗用蛋氨酸和苯丙氨酸来合成这两种非必需氨基酸，从而减少机体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。正因为如此，人们有时将半胱氨酸和酪氨酸称为“半必需氨基酸”。人类幼年时，在体内合成氨基酸能力有限的情况下，机体对精氨酸的需要相对来说也是必须的。总之，从营养学的观点来看，上述氨基酸均需要，它们都是机体蛋白质的建造材料。而上述9种必需氨基酸则是食物蛋白质的关键成分。此外，牛磺酸(氨基乙酸)尽管并非蛋白质的组成成分，但也是婴幼儿所必须的。,二、必需氨基酸的需要量及需要量模式,通常，机体在蛋白质的代谢过程中，对每种必需氨基酸的需要和利用都处在一定的范围之内。某一种氨基酸过多或过少都会影响另一些氨基酸的利用。所以，为
25、了满足蛋白质合成的要求，各种必需氨基酸之间应有一个适宜的比例。这种必需氢基酸之间相互搭配的比例关系称为必需氨基酸需要量模式(amino acid pattern)或氨基酸计分模式(amino acid scoring pattern)。显然，膳食蛋白质中必需氨基酸的模式越接近人体蛋白质的组成，并被人体消化、吸收时，就越接近人体合成蛋白质的需要，越易被机体利用。值得注意的是，人在不同年龄的生长阶段对必需氨基酸的需求可有不同，例如婴儿对亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸及其系列物质要求较高。,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 。当食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋
26、白质的氨基酸模式时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，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，被称为优质蛋白质。其中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。,表1-1 几种食物和人体蛋白质氨基酸模式,几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式,1985年WHO提出的必需氨基酸需要量及需要量模式,与以前相比，有以下几点不同： (1)婴儿的氨基酸需要量模式以人乳的氨基酸组成为基础，因为人乳可以很好地满足婴儿的需要。 (2)增加了学龄前儿童的氨基酸需要量模式。(3)在成人的
27、氨基酸需要量模式中增加了对组氨酸的需要，需要量可能为812mgkg。这也就是说组氨酸也是成人的一种必需氨基酸。 (4)最近的氨基酸需要量模式与以前报告的不同，尽管对氨基酸需要量的估计实际上未变。这主要是因为现在对蛋白质摄取的安全水平与以前不同。对成人和学龄儿童所采用的总蛋白质摄取水平比1971年所订数值更高，因此每克蛋白质所需的必需氨基酸量相应降低。此外，由表可见人体对必需氨基酸的需要量随着年龄的增加而下降，成人比婴儿显著下降。婴儿和儿童对蛋白质和氨基酸的需要量比成人高，主要是用以满足其生长、发育的需要。见课本 表 63 不同年龄人的必需氨基酸需要量,三、限制氨基酸,食物蛋白质中，按照人体的需
28、要及其比例关系相对不足的氨基酸称为限制氨基酸。限制氨基酸中缺乏最多的称第一限制氨基酸，正是这些氨基酸严重影响机体对蛋白质的利用，并且决定蛋白质的质量。这是因为只要有任何一种必需氨基酸含量不足，转移核糖核酸(tRNA)就不可能及时将所需的各种氨基酸全部转移给核蛋白体核糖核酸(rRNA)用于机体蛋白质的合成，故无论其它氨基酸有多么丰富也不能充分利用。,蛋白质生物合成示意图,食物中最主要的限制氨基酸为赖氨酸和蛋氢酸。前者在谷物蛋白质和一些其它植物蛋白质中含量甚少；后者在大豆、花生、牛奶和肉类蛋白质中相对不足。通常，赖氨酸是谷类蛋白质的第一限制氨基酸。而蛋氢酸(含硫氨基酸)则是大多数非谷类植物蛋白质的
29、第一限制氨基酸。正因为如此，在一些焙烤制品，特别是在以谷类为基础的婴、幼儿食品中常添加适量的赖氨酸予以强化。此外，小麦、大麦、燕麦和大米还缺乏苏氨酸，玉米缺乏色氨酸，并且分别是它们的第二限制氨基酸。有的还有第三限制氨基酸。但一般只列1-3种LAA，多了并无太大意义,第四节 食物蛋白质的营养评价,一、蛋白质的质与量 二、蛋白质的消化率 三、蛋白质的利用率,蛋白质营养价值的评价方法 The evaluations of protein nutrition,生物方法 化学方法 酶和微生物方法,评价一种食物蛋白质的营养价值考虑因素,评价一种食物蛋白质的营养价值，一方面要从“量”的角度即食物中含量的多少
30、，另一方面则要从“质的角度即根据其必需氨基酸的含量及模式来考虑。此外，还应考虑机体对该食物蛋白质的消化、吸收、利用的程度。尽管食物蛋白质的营养价值可以通过人体代谢来观察，但是为了慎重和方便，往往采用动物试验的方法并以此进行估计。任何一种方法都是从某一种现象作为观察评价的指标，往往具有一定的局限性，其所表示的营养价值也是相对的。,一、蛋白质的质与量,1完全蛋白质与不完全蛋白质食物蛋白质品种繁多。Osborne and Mendel早期用鼠的喂饲实验证明，单一的蛋白质在维持生命和支持动物生长方面有所不同。当以占总能量18的酪蛋白喂饲大鼠时，鼠生长正常，故将酪蛋白归为完全蛋白质。麦醇溶蛋白虽能维持生
31、命，但动物生长缓慢、不能支持生长，归为部分不完全蛋白质。玉米醇溶蛋白不但不能促进生长，甚至还不能维持生命，属不完全蛋白质，这是因其缺乏赖氨酸、色氨酸等之所致。此外，还发现酪蛋白在以占总能量的9进行喂饲时，其在促进生长方面的效率仅及以18喂养的一半，因而认识到蛋白质的质和量都很重要。,1）完全蛋白质：能维持动物的生存并能促进幼小动物的生长发育。如乳中的酪蛋白、乳白蛋白、蛋类中的卵白蛋白及卵黄蛋白、肉类中的白蛋白和肌蛋白、大豆中的大豆蛋白、小麦中的麦谷蛋白和玉米中的谷蛋白等，都是完全蛋白质。2）半完全蛋白质：这类蛋白质若作为膳食中唯一的蛋白质来源时可维持动物生存，但不能促进生长发育。如小麦和大麦中
32、的麦胶蛋白。3）不完全蛋白质：当把这类蛋白质作为膳食中唯一的蛋白来源时，它既不能促进生长发育，也不能维持其生存。如玉米中的玉米胶蛋白、动物结缔组织、肉皮中的胶质蛋白、豌豆中的豆球蛋白。,早期对蛋白质质量的区分现在仍被采用。例如人们常将一些动物蛋白质如肉、禽、鱼、蛋、乳等称为完全蛋白质或优质蛋白质，由结缔组织而来的白明胶，因缺乏色氨酸而称为不完全蛋白质。至于植物蛋白质，大多缺乏赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸中的一种或多种，不如动物蛋白质好。最好的植物蛋白质是豆科植物的蛋白质，可是其蛋氨酸含量亦不足。但是大豆蛋白质(尤其是大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白)则可以和乳蛋白、卵蛋白相比并归人人类的完全蛋白质
33、之中，至于谷类和豆类以外的植物如水果中的蛋白质则大都是不完全蛋白质。但是，尽管如此，它们的氨基酸仍有助于机体的总氮和补充合成蛋白质所需的非必需氨基酸。,2食物中蛋白质的含量,食物蛋白质的含量多少尽管不能决定一种食物蛋白质营养价值的高低，但是具体评定时却不能脱离其含量。单纯考虑质量，即使其营养价值很高，若含量太低亦不能满足机体需要，无法发挥优质蛋白质应有的作用。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。 不同食物的蛋白质含量见表1-2。,表1-2 不同食物的蛋白质含量名称 含量(%)畜、禽、鱼 1020鲜奶 1.54.0奶粉
34、 2527蛋类 1214大豆及豆类 2040硬果类 1525谷类 610薯类 23蔬菜水果类 1,食物蛋白质含量的测定通常用凯氏定氮法测定其含氮量，然后再换算成蛋白质含量。此总氮量内可包含有嘧啶、嘌呤、游离氨基酸、维生素、肌酸、肌酐和氨基糖等。肉类氮中一部分是游离氨基酸和肽；鱼类除此之外还含有挥发性碱基氮和甲基氨基化合物。海产软骨鱼类可能还含有尿素。由于这些非氨基酸和非肽氮的营养学意义不清楚，所以分析食物含氮量有很重要得意义。 食物蛋白质的含氮量取决于其氨基酸的组成，可变动于15一18之间。平均含氮量为16，故常以含氮量乘以系数6.25测得其粗蛋白含量。若要比较准确计算则可以不同系数求得。,S
35、CP蛋白质含量的计算,目前，人们对新蛋白质资源的开发颇感兴趣。由于单细胞蛋白（SCP）的蛋白质含量中富于嘌呤氮，仅部分可被利用。至于细胞壁氮则多不能被利用。为此，联合国蛋白质热能顾问小组建议了一个SCP产物蛋白质氮的计算法。由于SCP总氮量中有很大一部分来自核酸，若将总氮乘以625计算其粗蛋白含量，势必过高估计其蛋白质含量。由于嘧啶氮和嘌呤氮的比值约为0.40，而且在多数核酸中二者以等分子存在。所以，以14乘嘌呤氮就可得到核酸氨，再以9乘核酸氮就可得到核酸量。现举例说明SCP蛋白质含量的计算如下：若测定某种酵母产品的总氦量=1000mg嘌呤氮160mg核酸总氮量16014224mg 核酸总量2
36、249.02016mg 蛋白质氮的校正值1000224776mg 粗蛋白含量10006.256250mg 蛋白质含量的校正值7766.254850mg,二、蛋白质的消化率,食物蛋白质的消化率用该蛋白质中被消化、吸收的氮量与其蛋白质的含氮总量的比值表示。这可有表观消化率(apparent digestibility)和真消化率(true digestibility).,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：,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，计算得出的结
37、果称表观消化率 (apparent digestibility)。,表观消化率的结果比真消化率低,粪代谢氮是受试者在完全不吃含蛋白质食物时粪便中的含氮量。显然，表观消化率要比真消化率(即消化率)低。WHO(1985)提出，当膳食中仅含少量纤维时不必测定粪代谢氮，对成人可采用12mg/(kg.d)。影响蛋白质消化率的因素很多。通常，动物性蛋白质的消化率比植物性的高。这是因为植物蛋白质被纤维素包围不易被消化酶作用。经过加工烹调后、包裹植物蛋白质的纤维素可被去除、破坏或软化；可以提高其蛋白质的消化率。例如食用整粒大豆时，其蛋白质消化率仅约60，若将其加工成豆腐，可提高到90。此外，其它的膳食因素如食
38、物纤维、多酚化合物(包括单宁)，以及改变蛋白质酶促水解释放氨基酸的化学反应等均可影响蛋白质的消化率.,影响食品消化率的因素 The factors affecting digestibility蛋白质的构象 抗营养因子 加工条件,表1-3 几种食物蛋白质消化率（%）,生大豆60%,熟豆浆85% / 豆腐90-96%,三、蛋白质的利用率,蛋白质的利用率是指食物蛋白质被消化吸收后在体内被利用的程度。测定食物蛋白质利用率的指标和方法很多，现扼要介绍如下: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、 生物价(biological value, BV)是机体的氮贮留量与氮吸收量之
39、比。,氮吸收量=食物氮（粪氮粪代谢氮） 氮储留量=吸收氮（尿氮尿内源氮）,尿内源氮是机体在无氮膳食条件下尿中所含有的氮。它们来自体内组织蛋白质的分解。,蛋白质的生物价影响因素,蛋白质的生物价可受很多因素影响,同一食物蛋白质可因实验条件不同而有不同的结果。故对不同蛋白质的生物价进行比较时应将实验条件统一。此外，在测定时多用初断乳的大鼠，饲料蛋白质的含量为100gkg(10)。将饲料蛋白质的含量固定在10，目的是便于对不同蛋白质进行比较。因为饲料蛋白质含量低时，蛋白质的利用率较高。 生物价高，表明食物蛋白质中氨基酸主要用来合成人体蛋白，极少有过多的氨基酸经肝、肾代谢而释放能量或由尿排出多余的氮。,
40、常用食物蛋白质的生物学价值蛋白质 生物学价值 蛋白质 生物学价值 蛋白质 生物学价值 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,蛋白质净利用率和蛋白质净比值,2、蛋白质净利用率 (net protein utilization, NPU) 是机体氮储留量与氮食入量之比。这是因为考虑到蛋白质在消化过程中可能受到各种因素作用而影响其消化率，故以此表示蛋白质实际被利用的程度。蛋白质净利用率（%）=
41、氮储留量/氮食入量=消化率生物价,除上述用氮平衡法进行动物试验外，还可以分别用受试蛋白质(占热能的10)和无蛋白质的饲料喂养动物710d，记录其摄食的总氮量。试验结束时测定动物体内总氮量，以试验前动物尸体总氮量作为对照进行计算。NPU =（受试动物尸体增加氮量+无蛋白饲料组动物尸体减少氮量）/摄取食物氮量x100,3蛋白质净比值,蛋白质净比值(net protein ratio，NPR)与蛋白质存留率(protein retention )这是将大鼠分成两组，分别饲以受试食物蛋白质和等热量的无蛋白质膳食710d，记录其增加体重和降低体重的克数，求出蛋白质净比值后，再求得蛋白质存留率。蛋白质净比
42、值（平均增加体重+平均降低体重）/摄入的食物蛋白质蛋白质存留率蛋白质净比值100/6.25,4、相对蛋白质价值(relative protein value，RPV）,相对蛋白质价值是生长反应与氮摄入量相关线直线部分的斜率与摄食标准蛋白质的剂量反应曲线斜率的比较。相对蛋白质价值=受试蛋白的斜率/标准乳清蛋白的斜率这是将受试蛋白质以不同的摄食水平分组饲养正在生长的大鼠，将每只大鼠的蛋白质进食量(gd)与每只大鼠的体重增长数(gd)绘成回归线，求出其斜率。蛋白质利用率越高，斜率越大。同时用乳清蛋白作为蛋白质的参考标准进行测定并加以比较。值得注意的是，这只有在每一例的剂量反应曲线基本上是直线时才可靠
43、。此法对蛋白质的质量鉴别能力较大。如果以乳清蛋白的相对蛋白质价值为100，则酪蛋白为692，大豆蛋白为433，而麸蛋白为165。,5蛋白质功效比值(protein efficiency ratio，PER),蛋白质功效比值是用幼小动物体重的增加与所摄食的蛋白质之比来表示将蛋白质用于生长的效率。 此法通常用生后2128d刚断乳的大鼠(体重5060g)，以含受试蛋白质10的合成饲料喂养28d，计算动物每摄食1g蛋白质所增加体重的克数。此法简便被美国公职分析化学家协会(AOAC)推荐为评价食物蛋白质营养价值的必测指标，并且是美国常用于食品标签法规和确定其蛋白质推荐的膳食营养素供给量的方法。,蛋白质功
44、效比值 (protein efficiency ratio, PER),实验结果以酪蛋白为对照组，按以下公式校正：,蛋白质功效比值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数的比值来反映蛋白质的营养价值的指标。由于所测蛋白质主要被用来提供生长之需要，所以该指标被广泛用来对婴幼儿食品中蛋白质的评价。然而，近年科学家发现用蛋白质功效比值来评价蛋白质质量可能不适当。其原因是大鼠所需的蛋白质与人类有所不同，尤其是生长的大鼠对含硫氨基酸有更大的需要。用以产生覆盖全身毛发中的角蛋白，而人类则不具有这种情况。此外，用此方法还高估了许多动物蛋白的营养价值而低估了
45、许多植物蛋白(如大豆蛋白)的营养价值。,6氨基酸分(amino acid score)和蛋白质消化率修正的氨基酸分(protein digestibility corrected amino acid score，PDCAAS),蛋白质营养价值的高低也可根据其必需氨基酸的含量及它们之间的相互关系来评价。这也就是说可以通过该蛋白质中氨基酸组成的化学分析结果来评价。也可称之为蛋白质分(protein score)或化学分(chemical score)。氨基酸评分又叫蛋白质化学评分，是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式和推荐的理想的模式或参考蛋白的模式进行比较，因此能反映蛋白质构成和利用率的关系
46、。不同年龄的人群，其氨基酸评分模式不同，不同的食物其氨基酸评分模式也不相同。氨基酸评分分值为食物蛋白质中的必需氨基酸和参考蛋白或理想模式中相应的必需氨基酸的比值。,氨基酸评分 (amino acid score, AAS),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,氨基酸计分模式的提出,为了便于评定，最初将鸡蛋或人奶蛋白质中所含氨基酸作为参考标准。因为它们是已知营养价值最好的蛋白质，并称为参考蛋白质(reference protein)。1957年FAO出人的暂订氨
47、基酸需要量模式，并以此代替鸡蛋蛋白质标准，此即根据人体对氨基酸的需要量模式提出一个假设的参考蛋白质作为比较标准，并用“蛋白质分代替“化学分”.1957年FAO参考蛋白质中含硫氨基酸水平远比鸡蛋蛋白质的低。对于含硫氨基酸为限制氨基酸的蛋白质，在用FAO参考蛋白质作标准来评价其质量时，所得蛋白质分和用生物法测定的结果更为一致。此模式尽管到1965年发现有不足之处，并经FAOWHO联合专家组根据鸡蛋的必需氨基酸含量改进计算方法，但是，新的方法十分繁琐，并且在计分系统方面有很多理论上的缺点而末被广泛采用。,1973年FAOWHO有关专家委员会再次对人体氨基酸需要量进行评价而制订新的计分模式，并且认为尽管尚无实验证据表明其是否优于乳与蛋等优质蛋白质的模式但是一般认为比全蛋或乳蛋白质的模式更为合适，并被广泛采用。1981年FAOWHOUNU联合专家会议，根据新近资料分别对婴儿、学龄前儿童(25岁)。学龄儿童(1012岁)和成人提出了新的必需氨基酸需要量模式。与此同时再次修订了氨基酸计分模式如下:氨基酸分1g受试蛋白中氨基酸的毫克数/需要模式中氨基酸毫克数X100,
