第四章 蛋白质与氨基酸

1. 第四章 蛋白质与氨基酸 • 蛋白质的功能 • 蛋白质的需要量 • 氨基酸的种类 • 蛋白质和氨基酸在加工时的变化 • 蛋白质的供给量和食物来源

2. 第一节 蛋白质的功能 • 一、构成机体和生命的重要物质基础： • 催化作用：酶 • 调节生理机能：激素、胰岛素、甲状腺等。 • 氧的运输：血红蛋白 • 肌肉收缩：肌动球蛋白 • 支架作用：胶原蛋白 • 免疫作用：免疫球蛋白 • 遗传物质：核蛋白、核酸 • 其他：

3. 二、蛋白质构成体内各种重要的生理活性物质 • 蛋白质也是构成生命的重要物质。蛋白质在体内构成多种机能物质，具有各种生理功能，如催化新陈代谢反应的酶，生命中的化学变化绝大多数都是借助于酶的催化作用迅速的，而酶的化学本质就是蛋白质。 • 蛋白质还能调节代谢活动，如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、发育和适应内外环境的变化具有重要作用（若某一激素的分泌失去平衡就会发生一定的疾病，如甲状腺素分泌过多或不足都会引起一定的疾病）。这些激素中有许多就是蛋白质或肽。胃肠道能分泌十余种肽类激素，用以调节胃、肠、肝、胆管和胰脏的生理活动。 • 此外，蛋白质可进行氧的输送。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。这种由外界摄取氧并且将其输送到全身组织细胞的作用正是由血红蛋白完成的。 • 蛋白质还对维持机体酸碱平衡，维持水分的正常分布，完成肌肉收缩，提高机体免疫功能以及体内遗传信息的传递等有关。

4. 三 提供能量 虽然蛋白质的主要功能不是供给能量，但当食物中蛋白质的氨基酸组成和比例不符合人体的需要，或摄入蛋白质过多，超过身体合成蛋白质的需要时，多余的食物蛋白质就会被当作能量来源氧化分解放出热能。此外，在正常代谢过程中，陈旧破损的组织和细胞中的蛋白质也会分解释放出能量。每克蛋白质可产生16.7千焦耳（4千卡）热能。 • 利用蛋白质作为供能的来源是很不经济的。如果食物中的碳水化合物和脂肪供给不足时，蛋白质将满足人体的能量需要，这样，膳食中的蛋白质就不能有效地发挥作用，甚至不能维持平衡状态。因此，碳水化合物和脂肪具有节约蛋白质的作用。

5. 四 参与维持体内环境的稳定性和对外界的适应性 • 人体每天从食物中摄取一定量的蛋白质，在消化道分解成各种氨基酸而被机体吸收，通过血液循环送到身体各组织中，用于合成更新和修复组织。婴幼儿、儿童和青少年的生长发育都离不开蛋白质。通常，成年人体内蛋白质含量相对稳定。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。一般认为成人体内小肠黏膜细胞每1～2天即更新一次，血液红细胞每120天更新一次，头发和指甲也在不断推陈出新。身体受伤后的修复也需要依靠蛋白质的补充。 • 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他代谢产物排出体外。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。

6. 第二节 蛋白质的需要量 • 一、氮平衡： • 摄入氮＝尿氮＋粪氮＋其它氮损失（皮肤及其它途径） • 氮的总平衡：摄入量等于排出量 • 氮的正平衡：儿童、孕妇及初愈病人 • 氮的负平衡：由于饥饿、缺乏蛋白质或消耗性疾病

7. 二、蛋白质的消化率 • 一种蛋白质可被蛋白酶分解的程度。 • 蛋白质的消化率＝食物中被消化吸收的氮/食物中总氮含量×100% • 又＝食物氮－（粪氮－粪代谢氮）/食物氮×100％ • 粪代谢氮：粪中氮不全是未被消化吸收的氮，其中一部分是来自肠道微生物和脱落的肠粘膜细胞和一些代谢产物。 • 一般动物蛋白质的消化率大于植物蛋白质的消化率，如乳类为97-98%；肉类为92-94%；蛋类为98%；米饭为82%；大豆为60%；豆浆90%；窝头66%等。

8. 三、蛋白质的利用率 • 1、生物价（biological value）： • 蛋白质在体内被利用的量（体内储留量）占蛋白质吸收量的百分数。 • ＝体内储留量/吸收氮量×100％ • 蛋白质生物价受很多因素的影响，同一种食物可因试验条件不同表现出不同的生物价，如鸡蛋在膳食中比例达到8%时，BV 值为91,如果占12%时，BV 值为84；增加到16%时，BV 值就成了62。

9. 2、蛋白质的互补作用 • 不同的食物中组成的蛋白质和氨基酸种类和比例不同，搭配食用各种食物，可以提高蛋白质的生物价，称为“蛋白质的互补作用”。如腊八粥、素什锦等。 • 又如： • 70%的大豆＋30%小麦，大豆BV值由60↗70 • 33% 奶粉＋67%小麦，小麦BV值由67↗89

10. 3、蛋白质的净利用率（Net protein utilization） • N,P,U＝氮的贮留量/氮的摄入量＝BV×消化率是将食物蛋白质的生物价与其消化率的综合评定，表示蛋白质在体内被利用的情况。 • 4、蛋白质的功效比值（protein efficiency ratio） • P,E,T=动物增加的体重 / 摄入的食物蛋白质量 • 可用小动物体重增加与所摄食的蛋白质之比，用于蛋白质生长的效率。

11. 第三节 氨基酸的种类 • 必需氨基酸： • 非必需氨基酸 • 半必需氨基酸 • 限制氨基酸 • 成酮氨基酸和成糖氨基酸

12. 必需氨基酸 • 自然界氨基酸有20余种，只有八种是人体不能自己合成的，人缺乏任何一种必需氨基酸，都会发生疾病 • 苏缬亮异亮 • 苯色属芳香 • 缺少赖与蛋 • 人类要遭殃

13. 非必需氨基酸：体内能自行合成，或由其它氨基酸转变而来，可以不必有食物供给，但缺乏时，也产生代谢障碍。非必需氨基酸：体内能自行合成，或由其它氨基酸转变而来，可以不必有食物供给，但缺乏时，也产生代谢障碍。 • 半必需氨基酸：体内虽然能合成，但原料是必需氨基酸 • 限制氨基酸：食物蛋白质中，按照人体的需要量及比例关系相对不足，称为“限制氨基酸”，如赖氨酸、蛋氨酸。 • 成酮氨基酸：在体内按脂肪代谢途径，可转变为酮体的氨基酸，如亮、异亮、苯丙。 • 成糖氨基酸：在体内按糖代谢途径，如色、蛋、苏、缬氨酸。

14. 第四节 蛋白质和氨基酸在加工时的变化 • 一、有益作用： • 1、杀菌和灭酶：杀死微生物和钝化酶的活性 • 2、提高蛋白质的利用率：蛋白质变性后，原来被包裹的有序结构显露出来，便于蛋白酶的作用，如生鸡蛋消化率为50%，而熟鸡蛋将近100% • 3、破坏某些嫌忌成份：加热可破坏某些有毒物质、酶抑制剂和抗生素等。如一些谷类中的胰蛋白酶抑制剂和天然毒素，都可因加热而被破坏。

15. 二、氨基酸的破坏 • 1、加热：如牛奶加热时，胱氨酸在100℃时就开始破坏；形成H2S及其它含硫化合物，蛋氨酸则分解。 • 2、氧化：食品在大气中辐射，通过水的射解作用，产生过氧化氢，从而对蛋白质、氨基酸产生破坏作用 • 3、脱硫：含糖量低的湿润食品剧烈加热引起胱氨酸－半胱氨酸的显著破坏，使许多氨基酸的利用率下降 • 4、异构化：用碱处理时，可使许多氨基酸异构化，从而降低其营养价值，如D-氨基酸一般都没什么营养价值。

16. 三、蛋白质和蛋白质的相互作用 • 1、加热：热变性（head denaturation），含糖低的蛋白质如鱼、肉在强烈的加热时，产生热变性，在肽链内部和肽链之间产生了许多对蛋白酶作用的交联键，降低了蛋白质和氨基酸的消化、利用性。 • 2、碱处理：使许多氨基酸发生异构化，从而降低其营养价值。

17. 四、蛋白质和非蛋白质分子的反应 • 1、蛋白质和碳水化合物之间的反应:美拉德反应（maillard)，蛋白质的氨基和还原糖的羰基发生反应 • 2、蛋白质和脂肪之间的反应：脂蛋白中的蛋白质不受脂类的影响，但当脂类氧化后，蛋白质与脂类氧化产物相互作用，降低其营养价值。 • 3、蛋白质和醌类的反应：醌类与巯基反应形成蛋白质的聚和物，降低蛋白质的营养价值。啤酒澄清 • 4、蛋白质和亚硝酸盐的反应 • 5、蛋白质和亚硫酸盐的反应

18. 蛋白质和亚硝酸盐的反应 • 使肉呈现鲜亮稳定的颜色 • 抑制肉毒梭状芽孢杆菌 • 形成特有的风味 • 蛋白质和亚硫酸盐的反应 • 广泛应用于脱水蔬菜、蜜饯、罐头等食品加工。起漂白、稳定作用。 • P-S-S-P＋SO3＝P-S-SO3－＋PS- ， • 亚硫酸盐与二硫化合物发生反应，形成硫代硫酸盐。

19. 第五节 蛋白质的供给量和食物来源 • 蛋白质的供给量应为满足人体对蛋白质最低需要量和一定数值增加量之和。蛋白质的供给要适量而且平衡，不是愈多愈好。 • 一般蛋白质供给量应占总能量的11%～14%；儿童、青少年为13%~14%，以保证生长发育的需要；成人为11%～12%，以维持正常生理功能。1岁以内婴儿的蛋白质供给量为每公斤体重2～4g，以母乳喂养者为每公斤体重2g蛋白质，以牛乳喂养者为每公斤体重3.5g，混合喂养者为每公斤体重4g蛋白质。

20. 蛋白质的来源 • 膳食中蛋白质来源包括植物性食物和动物性食物。动物性食物蛋白质含量高、质量好，如各种肉类、乳类、蛋类、鱼类等，植物性食物主要是谷类和豆类。大豆含有丰富的优质蛋白质。谷类是我们的主食，蛋白质含量居中（约10%），是中国居民膳食蛋白质的主要来源。 • 植物性食物所含蛋白质尽管一般不如动物性蛋白好，但仍是人类膳食蛋白质的重要来源。豆科植物如某些干豆类的蛋白质含量可高达40%左右。特别是大豆在豆类中更为突出。它不仅蛋白质含量高，而且质量亦较高，是人类食物蛋白质的良好来源。其蛋白质在食品加工中常作为肉的替代物。另外，蔬菜水果等食品蛋白质含量很低，在蛋白质营养中作用很小。 • 不同食物其蛋白含量亦不同，畜禽肉类为10%～20%，鱼类为16%～18%，蛋类为11%～14%，乳类为1.5%～3.8%，大豆为40%，谷类为10%，花生、核桃为15%～30%，薯类为2%～3%。

21. 蛋白质不足的影响 • 人体或体内蛋白质约占体重的16%，一个60公斤体重的人，体内有10～11公斤的蛋白质，人体如果丢失体内蛋白质的20%以上，生命活动就会被迫停止运行。常见蛋白质的缺乏症状为代谢下降，生命变得脆弱而易病。蛋白质的缺乏，往往又造成能量的缺乏，会造成儿童的生长发育缓慢，体重下降。对于成年人则加速人体衰老。

22. 蛋白质过量的影响 • 蛋白质的摄入量如果过量，也会对人体健康造成影响。过量的蛋白质经过代谢后，会在人体的组织里残留很多有毒的代谢残余物，进而引起自体中毒、酸碱度失去平衡（酸度过剩）、营养缺乏（一部分营养被迫排出）、尿酸蓄积，导致多种疾病，如痛风等。另一方面，过多的蛋白质会转化为脂肪贮存起来，加重肝脏负担，导致脂肪肝的发生；无法消化的蛋白质，在肠内腐败发酵，可加重氨中毒。此外，蛋白质摄取过多，还可导致脑损害、精神异常、骨质疏松、动脉硬化、心脏病等症。常年进食高蛋白者，肠道内有害物质堆积并被吸收，可能会致未老先衰、缩短寿命。

23. 人为什么能感到鲜味 • 除了酸、甜、苦、咸这四种味道，人们还能感受到鲜味，科学家的一项最新研究成果揭示了人类能够享受鲜美味道的原因。 • 在亚洲，味精是很流行的调味品，它能增加食物的鲜味。味精的主要成分是谷氨酸钠，它是由日本科学家1908年在海带中找到的。谷氨酸钠是一种氨基酸——谷氨酸的钠盐，氨基酸能够组成蛋白质，而蛋白质在生命活动中起着非常重要的作用。因此氨基酸也被称为蛋白质的“砖块”，它们是人体必需的物质。

24. 在最新出版的英国《自然》杂志上，一个美国研究小组发表了他们对于人类感受氨基酸味道的研究成果。他们发现，在人的味觉细胞表面存在着T1R1和T1R3两种蛋白质。作为氨基酸的受体，这两种蛋白质共同作用可以使人感受到20种L氨基酸的味道，特别是谷氨酸的味道。在最新出版的英国《自然》杂志上，一个美国研究小组发表了他们对于人类感受氨基酸味道的研究成果。他们发现，在人的味觉细胞表面存在着T1R1和T1R3两种蛋白质。作为氨基酸的受体，这两种蛋白质共同作用可以使人感受到20种L氨基酸的味道，特别是谷氨酸的味道。 • 这两种氨基酸受体不能使人敏锐地品尝出D氨基酸的味道。L氨基酸与D氨基酸互为对映体，它们的空间结构如同人的左手和右手。而人体内的蛋白质都是由L氨基酸构成的，D氨基酸对人体没有用处。 • 科学家认为，正是由于长期进化才使人类拥有了品尝鲜味的能力，L氨基酸对人类不仅仅是一种享受，更是生存的必要，而D氨基酸不被人类的味觉“青睐”也是理所当然。