社区营养与健康(基层卫生培训“十三五”规划教材)
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二、蛋白质
(一)概述
蛋白质是一切生命的物质基础,是由不同氨基酸通过肽键连在一起形成一定空间结构的复杂大分子。组成蛋白质的主要元素为:碳、氢、氧、氮,部分蛋白质还含有少量的硫、磷、铁、碘等其他元素。蛋白质是人体氮的唯一来源。正常人体中,蛋白质约占体重的16%~19%,并始终处于不断分解又不断合成的动态平衡之中,每天约有3%的蛋白质被更新。
(二)蛋白质的生理功能
1.构成和修复组织
蛋白质是构成人体的基本物质,由氨基酸组成,而氨基酸是构成人体,包括骨骼、皮肤、肌肉、脑等组织和器官的物质基础。身体的生长发育过程可视为蛋白质的不断积累的过程,所以蛋白质的摄入对处于生长发育期的婴幼儿、儿童、青少年以及孕妇及乳母等人群尤为重要。
人体中的蛋白质在新陈代谢的过程中,会不断进行组织的更新和修复。如:消化道黏膜细胞的寿命为3天,红细胞的寿命为3~4个月,肝脏细胞、皮肤细胞等也在不断地死亡和更新。食物中的蛋白质可以支持所有的细胞更新和机体的生长发育,只有摄入足够的蛋白质才能维持组织细胞的更新。当某些疾病发生时,大量组织和细胞的破坏分解,也需要蛋白质的修复。当饮食中蛋白质缺乏时,对于儿童,会影响生长发育,对于成人,会引起体质下降或免疫功能减退,疾病恢复缓慢等。
2.构成体内多种重要物质
蛋白质可通过合成酶、激素、免疫物质等生理活性物质参与调节生理功能。如:通过蛋白酶催化体内化学反应;通过激素调节机体内环境的稳态;通过膜蛋白进行物质的交换和运输;通过免疫蛋白维持机体的免疫功能等。
3.调节渗透压
正常人血浆和组织液之间的水分不断交换,处于动态平衡。血浆中蛋白质的含量和电解质可调节水分在体内的分布,血浆中的蛋白质(以白蛋白为主)的浓度可调节胶体渗透压。如果膳食中长期蛋白质供给不足时,血浆中蛋白质含量降低,胶体渗透压降低,血液中的水分便会渗入组织液中,出现蛋白质营养不良性水肿。
4.供给能量
蛋白质是能量的来源之一,当体内碳水化合物和脂肪的供能不满足机体需求时,或蛋白质摄入量过多时,蛋白质会分解释放能量。1g蛋白质在体内约产生16.7kJ(4.0kcal)的能量,蛋白质供能占总能量的15%左右。
(三)蛋白质膳食质量评价
蛋白质广泛存在于许多动物性和植物性食物中,但不同食物中蛋白质组成不同,氨基酸变化也很大,加之机体消化、吸收、利用程度的不同,所以蛋白质营养价值的高低也不同。常用于评价蛋白质营养价值的指标如下:
1.蛋白质含量
蛋白质的含量是评价食物蛋白质营养价值的基础。由于蛋白质是人体氮的唯一来源且蛋白质中氮含量的相对恒定(一般食物蛋白质的含氮量为16%),故常用凯氏定氮法,测出食物氮含量后,乘蛋白质换算系数6.25,即得到食物中蛋白质含量。
2.蛋白质消化率
蛋白质消化率是反映摄入蛋白质被消化酶分解程度和消化后的氨基酸和肽被吸收程度的指标。蛋白质消化率越高,被机体吸收的数量越多,其营养价值越高。计算公式如下:
粪代谢氮是指未被消化道吸收的肠道内源性氮,是在试验对象完全不食用蛋白质时检测到的粪中的含氮量。但实际应用中往往不计算内源粪代谢氮,即蛋白质表观消化率。蛋白质表观消化率测量方法简便,而且由于蛋白质表观消化率所测结果低于真消化率,所以安全性更高。
食物蛋白质消化率受到食物蛋白质在食物中存在形式、结构和不利于蛋白质吸收的其他因素影响。一般来说,动物性蛋白质的消化率比植物性蛋白质高,这是因为植物性蛋白质被纤维素包围,使其与消化酶接触的程度较差,因此消化率低。蛋白质的消化率可通过改变食品加工和烹调方式而改变,将植物的纤维素破坏、软化或除去,植物性蛋白质消化率可适当提高,如:豆制品(豆腐、豆浆等)的蛋白质消化率较大豆整粒食用时蛋白质的消化率可提高30%;采用湿热法烹饪时可提高蛋白质消化率,干热法烹饪时可降低消化率。
3.蛋白质利用率
蛋白质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。测定蛋白质利用率的指标如下:
(1)蛋白质生物价:
是反映食物蛋白质吸收后,被机体利用程度的指标。生物价越高,表明食物蛋白在体内利用率越高,营养价值也越高,最大值为100。其优点是能直接反映出供试动物对待测蛋白质的消化、吸收及利用状况,缺点是费时,且需要经过繁琐的过程。
氮储留量=氮吸收量-(尿氮-尿内源氮)
氮吸收量=摄入氮-(粪氮-粪代谢氮)
食物蛋白质的生物价高,表明食物蛋白质的必需氨基酸比值与人体必需氨基酸比值接近,食物蛋白质中的氨基酸主要用于合成人体蛋白质,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,从而减轻肝肾负担。故蛋白质生物价对肝、肾病病人的膳食具有重要指导意义。常见的食物蛋白质的生物价见表2-3。
表2-3 常用食物蛋白质的生物价
续表
(2)蛋白质净利用率:
表示食物蛋白质实际被利用的程度,包括食物蛋白质消化和吸收两个部分,不仅考虑到蛋白质被机体利用的部分,还考虑到了在消化过程中未被吸收而丢失的这部分氮,因此更为安全。
(3)蛋白质功效比值:
生物体是一个复杂的有机体,依靠前述的化学方法进行蛋白质营养价值评价存在较大误差。蛋白质功效比值是指实验期内,处于生长阶段的幼年动物(一般选用刚断奶的雄性大鼠),以含10%待测蛋白质的膳食喂养28天后,计算出平均每摄入1g蛋白质所增加的体重克数。即试验动物体重增重与摄入的蛋白质质量之比。由于待测蛋白质主要用于提供生长发育的需求,所以,该指标被广泛用于婴幼儿食品中的蛋白质评价。
同一食物在不同实验条件下,所测的功效比值往往差异较大,为了使实验结果具有一致性和可比性,因此所得结果需要校正处理,用标化的酪蛋白作为对照,将酪蛋白功效比值均换算为2.5,所测蛋白质的校正功效比值为:
(4)氨基酸评分:
又称蛋白质化学评分,是通过分析食物蛋白质的氨基酸组成,评价蛋白质营养价值,是目前广为应用的一种食物蛋白质营养价值评价方法,不仅适用于单一食物蛋白质的评价,还可用于混合食物蛋白质的评价。确定某一食物蛋白质评分分两步:第一步计算被测蛋白质每种必需氨基酸的评分值;第二步是在上述计算结果中,找出最低的必需氨基酸(第一限制氨基酸)评分值,即为该蛋白质的氨基酸评分。
膳食蛋白质的营养价值很大程度取决于其氨基酸的组成。对于非必需氨基酸,机体可自身合成,一般不会引起缺乏,但对于只能从膳食中获取的必需氨基酸,一旦缺乏则会使蛋白合成终止。日常膳食蛋白质中容易缺乏的必需氨基酸有:赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和含硫氨酸,所以长期食用单一食物,会使体内某种必需氨基酸缺乏。可以通过氨基酸评分,设计出发挥蛋白质互补作用的食谱,提高膳食营养价值。在配制食谱时通常遵循以下原则:食物生物学种属越远越好,搭配种类越多越好,各种食物的食用时间越近越好,最好能同时食用。
(四)食物来源
膳食蛋白质的食物来源主要分为动物性食物和植物性食物两大来源。其中动物性蛋白质量多,易消化吸收、质量好,属于优质蛋白质,但动物性食物中脂肪(尤其是饱和脂肪酸含量)高,考虑到膳食成分的均衡性,故选择动物性食品应有限度。常见的动物性食物蛋白质含量为:瘦肉16%~20%、鱼类15%~25%、蛋类12%、乳类3.4%。植物性食物如日常食用的粮食、蔬菜、水果,蛋白质含量虽然不高,但是由于摄入量大,仍是食物蛋白质的主要来源。植物性食物中大豆的蛋白质含量最高,可达到30%左右,是最为经济的蛋白质来源。
(五)蛋白质摄入不足或过剩
蛋白质摄入过多或缺乏都会对人体产生危害。蛋白质缺乏时,会引起生长发育迟缓,体重减轻;并可出现虚弱、免疫力低下,严重者可致肌肉萎缩,营养不良性水肿。蛋白质营养不良主要因为贫穷和饥饿引起,我国不属于蛋白质缺乏国家,出现蛋白质营养不良的概率较低。但在慢性消耗性疾病如癌症、艾滋病患者中较为常见。
蛋白质摄入过多尤其是动物蛋白摄入过多也会对机体造成伤害,其主要危害有:
1.影响胃肠道功能
蛋白质摄入过多,会加重胃肠道的负担,多余的蛋白质被肠道菌分解,发生腐败,产生有毒的代谢残留物,影响胃肠道功能。
2.增加肝脏解毒负荷
适量的蛋白质摄入有利于肝细胞的修复和再生,但高蛋白质的摄入过量,会使蛋白质变为脂肪贮存,导致脂肪肝的形成。另一方面,由于蛋白质过多,腐败产物的量增加,会加重肝脏负担,严重者可伤害肝脏,对于肝病患者,由于血氨含量增加,会引起氨中毒,促发肝昏迷。
3.骨钙流失
摄入动物蛋白质过多,会增加含硫氨基酸的摄入,这样会加速骨骼中钙质的流失,易产生骨质疏松。
4.肾脏负担增加
人体不能贮存蛋白质,过剩的蛋白质经过脱氨分解,氮由尿排出。排出大量的代谢废物和水分,加重肾脏负担。若肾病患者食用过多蛋白质食物,会加重氮质血症和尿毒症病情,故出现氮质血症和肾功能不全者,应限制蛋白质的摄入量并以优质蛋白为主。
大量的蛋白质摄入还会导致机体脱水、痛风。高蛋白对水和无机盐代谢不利,有可能引起泌尿系统结石和便秘。故在食用蛋白质时,应控制好蛋白质的摄入量,不要盲目补充,也不要缺乏,通过膳食平衡原则,进行合理饮食,将蛋白质摄入控制在推荐范围内。