〔教学目的〕通过本节教学,使学生了解氨基酸营养分类、氨基酸模式及应用、食物蛋白质营养分类的依据及分类;蛋白质互补作用、氮平衡的概念与需要量;食品蛋白质营养质量的评价标淮(含量、消化率、BV、NPU、AAS)及应用。
〔学习要求〕通过学习,掌握氨基酸营养分类、氨基酸模式及应用、食物蛋白质营养分类的依据及分类;蛋白质互补作用、氮平衡的概念与需要量;食品蛋白质营养质量的评价标淮(含量、消化率、BV、NPU、AAS)及应用。了解蛋白质构成体内的重要生命物质、供能作用;蛋白质的主要营养功能与营养不良;影响机体氮平衡的因素;
〔教学重点与难点〕本节重点包括氨基酸模式及应用,食品蛋白质营养质量的评价标淮(含量、消化率、BV、NPU、AAS)及应用。
〔教学内容〕
(一)蛋白质概念
蛋白质是由20种基本氨基酸以肽键连结在一起,并形成一定的空间结构的生物高分子化合物。
(二)蛋白质的生理功能
蛋白质的功能主要有:
1、人体组织的构成成分
2、构成体内各种重要生命活性物质
3、供给热能
由于蛋白质中含碳、氢、氧元素,当机体需要时,可以被代谢分解,释放出热能。1g食物蛋白质在体内约产生16.7kJ(4.0kcal)的热能。
二、氨基酸分类和氨基酸模式
(一)氨基酸分类
构成人体蛋白质的20多种氨基酸中,有一部分人体自身可以合成来满足机体需要,故称非必需氨基酸。
有9种氨基酸,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,称为必需氨基酸(Essential Amino Acid EAA)。它们是异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸,对婴儿,组氨酸也是必需氨基酸。
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%,起到节约必需氨基酸的效果。所以半胱氨酸和酪氨酸又称为半必需氨基酸。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。
(二)氨基酸模式
所谓氨基酸模式,就是指某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。其计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸质量分数定为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的氨基酸模式(见表1—4)。
意义: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。反之,食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对质量分数较低,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,这些质量分数相对较低的必需氨基酸称限制氨基酸。其中质量分数最低的称第一限制氨基酸,余者以此类推。
蛋白质互补作用:为了提高食物蛋白质的营养价值,往往将两种或两种以上的食物混合食用,以相互补充其必需氨基酸不足,达到以多补少,提高膳食蛋白质营养价值的目的,这称为蛋白质互补作用。例如将大豆制品和米面按一定比例同时或相隔4小时以内食用,大豆蛋白可弥补米面蛋白质中赖氨酸的不足,同时米面也可在一定程度上补充大豆蛋白中蛋氨酸的不足,使混合蛋白的氨基酸比例更接近人体需要,从而提高膳食蛋白质的营养价值。
三、蛋白质消化吸收
膳食中的蛋白质消化从胃开始。胃酸先使蛋白质变性,胃蛋白酶可分解蛋白质。但蛋白质消化的主要场所在小肠,由胰腺分泌的胰蛋白酶和糜蛋白酶使蛋白质在小肠中被分解为氨基酸和部分二肽和三肽,在小肠肽酶作用下进一步分解为氨基酸后被吸收。
氨基酸通过小肠粘膜细胞是由三种主动运输系统来进行的.它们分别转运中性、酸性和碱性氨基酸。如亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸有共同的转运系统,若过多地向食物中加入亮氨酸,异亮氨酸和缬氨酸吸收就会减少,从而造成食物蛋白质的营养价值下降。
四、蛋白质代谢、氮平衡和蛋白质营养不良
(一)蛋白质代谢、氮平衡
氮平衡,是反映机体摄入氮和排出氮的关系。其关系式如下:
B=I—(U十F十S)
B:氮平衡;I:摄入氮;U:尿氮;F:粪氮;S:皮肤等氮损失。
意义:当摄入氮和排出氮相等时,B=0,为零氮平衡。健康的成人应维持零平衡下富裕5%。如摄入氮多于排出氮,B>0,则为正氮平衡。婴幼儿、儿童和青少年处于生长发育阶段,妇女怀孕时,病人疾病恢复时以及运动和劳动以达到增加肌肉时,应保证适当的正氮平衡,满足机体对蛋白质额外的需要。而摄入氮少于排出氮时,B<0,为负氮平衡。人在饥饿、疾病及老年时期的一些阶段,一般处于这种状况下,应注意尽可能减轻或改变这种情况。
影响因素:影响机体氮平衡的因素很多,主要有膳食蛋白质的摄入量及质量、能量供给和消耗情况、其它营养素如糖类、维生素B6、叶酸的供给情况。如果蛋白质供给达到了参考摄入量标准,但能量供给少或能量消耗增大,特别是缺乏糖类物质时,蛋白质也将分解产热,导致负氮平衡的出现。
(二)蛋白质营养不良
蛋白质的缺乏,往往又与能量的缺乏共同存在即蛋白质—热能营养不良(Protein-Energy Malnutrition,PEM),有两种,一种指热能摄入基本满足而蛋白质严重不足的营养性疾病,称加西卡病。另一种即为“消瘦”,指蛋白质和热能摄入均严重不足的营养性疾病。
五、食品蛋白质营养价值评价
各种食物,其蛋白质的质量分数、氨基酸模式等不—样,人体对不同的蛋白质的消化、吸收和利用程度也存在差异,所以营养学上主要从食物蛋白质的质量分数、被消化吸收的程度和被人体利用程度三方面全面地进行评价。
(一)蛋白质的质量分数
没有一定数量,再好的蛋白质其营养价值也有限。所以蛋白质质量分数是食物蛋白质营养价值的基础。
一般来说,食物中含氮量占蛋白质的16%,其倒数即为6.25,由氮计算蛋白质的换算系数即是6.25,这个系数又称为蛋白质系数。
(二)蛋白质消化率
(三)蛋白质利用率
1、生物价(BV)
2、蛋白质净利用率(NPU)
3、氨基酸评分(AAS)和经消化率修正的氨基酸评分(PDCAAS)
确定食物蛋白质氨基酸评分第一步计算被测蛋白质每种必需氨基酸的评分值;第二步氨基氨基酸评分的方法比较简单,缺点是没有考虑食物蛋白质的消化率。而经消化率修正的氨基酸评分(PDCAAS)考虑食物蛋白质的消化率,其计算公式为:
PDCAAS=氨基酸评分×真消化率
评价食品蛋白质营养质量应采用多种方法、多个指标。表1-5是常见食物蛋白质的营养质量总结。
六、膳食参考摄入量和食物来源
(一)膳食参考摄入量
成人按每公斤体重每天摄入0.80g蛋白质较好。我国由于以植物性食物为主,蛋白质质量较差,所以参考摄入量按1.0~1.2g/kg体重。
一般来说,膳食蛋白质供给应该遵循以下几点: 10%~12%,儿童青少年为12%~15%。 1/3以上;其他人群,特别是儿童这个比例应更高,以防止必需氨基酸的缺乏。
(二)食物来源
蛋白质广泛存在于动植物性食物中。蛋白质质量分数丰富的食物为各种肉类(主要为肌肉)、蛋类、奶及其制品、大豆及其制品。动物性蛋白质质量好,但同时富含饱和脂肪酸和胆固醇,植物性蛋白却利用率较低。因此,注意蛋白质互补,适当进行搭配是非常重要的。大豆蛋白质的营养和保健功能已越来越受重视,多吃大豆制品,不仅可提供丰富的优质蛋白,同时也可起到许多保健功效。此外,谷类也含有一定的蛋白质(6%~10%),因为是我国膳食的主食,摄入量比较大,因此也是蛋白质一个重要来源。
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