蛋白质的营养分析与评价

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年月日

日期：课程：《食品营养与卫生》

班级：食品药品监督管理1902 章节：蛋白质分析与评价

【教学目标】：

知识目标：

通过教学蛋白质的基本概念蛋白质的营养学意义

能力目标：

掌握蛋白质的食物来源和参考摄入量，能评价膳食蛋白的营养。

情感目标：

能识别膳食营蛋白缺乏症并指导相应人群合理摄入蛋白为人类健康作指导【教学重点】

蛋白质的营养意义

【教学难点】

蛋白质的营养学评价

【课时安排】

一、蛋白质基础知识 40分钟

二、食物蛋白质评价 45

（作业） 5

【教学过程】

蛋白质分析、评价与饮食指导

一、基础知识

1、基本概念

（1）蛋白质的结构特点

（2）必需氨基酸与非必需氨基酸

（3）氨基酸模式和限制性氨基酸

（4）完全蛋白质、半完全蛋白质、不完全蛋白质。蛋白质是由多种氨基酸所组成。由于氨基酸的种类和数量不同，它们所组成的蛋白质的营养价值也各不相同，从蛋白质的营养价值划分，可将蛋白质分为三种。

完全蛋白质。这类蛋白质的特点是含必需氨基酸的种类齐全，数量充足，比例合适。在膳

食中用这类蛋白质作为唯一的蛋白质来源时，可以维持成年人健康，并可促进儿童的正常生长

发育，完全蛋白质是一种高质量的蛋白质，如乳类、蛋类以及瘦肉和大豆中的蛋白质均属于这

种完全蛋白质。

半完全蛋白质。这类蛋白质中所含的必需氨基酸种类不够齐全，数量多少不均，比例不太

合适。食之虽然健康有益，但不够理想。如果将半完全蛋白质在膳食中作为唯一的蛋白质来源时，可以维持生命，但不能促进生长发育。属于半完全蛋白质的食物如米、面粉、土豆、干果

中的蛋白质等。

不完全蛋白质。这类蛋白质中缺少若干种必需氨基酸，更谈不上合适的比例。如果膳食中

用这类蛋白质作为唯一的蛋白质来源时，既不能维持生命，更不能促进生长发育。如玉米、豌豆、肉皮、蹄筋中的蛋白质均属于不完全蛋白质。

总的说来，动物性食物中的蛋白质大多数是完全蛋白质，植物性食物中的蛋白质大多数是

不完全蛋白质。

（5 ）蛋白质的互补作用：多种食物蛋白质混合食用时，其所含的氨基酸之间可取长补短，相互补充，从而提高了食物蛋白质的营养价值。食物混合食用时，为使蛋白质的互补作用得以

发挥，一般应遵循以下原则∶食物的生物学属性愈远愈好。如动物性与植物性食物混食时蛋白

质的生物价值超过单纯植物性食物之间的混合，搭配的食物种类愈多愈好，并且各种食物要同

时食用。因为单个氨基酸吸收到体内之后，一般要在血液中停留约4 小时，然后到达各组织

器官，再合成组织器官的蛋白质，而合成组织器官的蛋白质所需要的氨基酸必须同时到达，才

能发挥氨基酸的互补作用，装配成组织器官蛋白质。

（6）蛋白质的混合作用。两种以上非优质蛋白质混合食用，或在非优质蛋白质的食品中加入少量完全蛋白质，其营养价值也可提高。

2、蛋白质营养学意义

（1）构成机体，建造或修补、更新组织。食物中蛋白质最主要的作用是供给人体合成蛋白质所需要的氨基酸，由于糖类和脂肪只含碳、氢、氧，不含氮，所以蛋白质是人体中唯一的氮

来源，这是糖类和脂肪不能代替的作用。

成人体内蛋白质约占总体重的16. 3%，亦即一个体重60 kg的人约有9.8 kg蛋白质。人体蛋白质处在不断合成与分解的动态过程中，每天约有3%的蛋白质参与更新，但不同年龄的

人体内蛋白质合成率不同，新生儿、婴儿合成率高。摄入蛋白质经消化吸收后，成人主要用于

组织蛋白更新；婴幼儿、青少年、孕妇、乳母除维持组织蛋白质等外，还要合成新组织。食物

只有提供含必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适宜的蛋白质，才能保证机体的生长和发育。

（2）生命的重要物质基础蛋白质是人体一切细胞、组织的重要组成成分。生命现象总是和蛋白质同时存在的。如新陈代谢中的化学变化绝大多数是借助酶的催化作用迅速进行的；激素对机体的繁殖、生长、发育及适应内外环境变化具有重要作用；氧在血液中的运输就是靠

血红蛋白完成的；机体的一切机械活动及各脏器的主要生理功能的完成，如肢体的运动、心脏

的跳动、胃肠运动、肺的呼吸等都是靠肌肉中肌纤凝蛋白的收缩与舒张来实现的；机体免疫物

质的合成需要蛋白质；蛋白质是两性物质，能与酸或碱进行化学反应，维持血液酸碱平衡；核

蛋白及其相应的核酸是遗传的物质基础。

（3）氧化供应能量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，特别是当糖类与脂肪供给量不足时，蛋白质可代之供能。每克蛋白质在体内氧化供能约16.7

kJ(4 kcal)。通常蛋白质的供能是由体内旧的或已破损的组织细胞中蛋白质分解，以及由食物

中一些不符合机体需要的或摄入量过多的蛋白质燃烧时所放出的，人体每天所需要的能量约有11%～14%来自蛋白质。

需要指出的是，利用蛋白质作为热能来源是不经济和不科学的，一方面，它使膳食中的蛋

白质不能被有效地合成人体组织蛋白质，甚至不能维持人体组织蛋白质的平衡而需要消耗组织

蛋白；另一方面，氨基酸在分解放出热能过程中，首先经脱氨基作用产生的有毒产物氨需经肝

脏的代谢作用将其转化成尿素和尿酸从尿中排出，因此，氨基酸的分解、排泄，将给肝、肾等

器官增加负担。假如人体每天膳食中含有充足的糖类和脂肪用以提供能量，则膳食中的蛋白质

就可以不被用以热能消耗，从而发挥其构成机体、修补组织和调节生理功能的作用，肝、肾等

器官也不会因为过多氨基酸的分解而负担过重。

3、蛋白质的食物来源和膳食参考量

(1)蛋白质的食物来源人类摄食蛋白质的最终目标，是取得机体所需要的各种氨基酸。人体不能直接利用人体以外的异性蛋白质，需要将食物蛋白质消化分解为氨基酸，并利用它们

作为原料来合成机体的各种蛋白质。蛋白质未经消化不易吸收，有时某些抗原、毒素蛋白可少量通过黏膜细胞进入体内，会产生过敏、毒性反应。一般情况下，食物蛋白质水解成氨基酸及

小肽后方能被吸收。由于唾液中不含水解蛋白质的酶，所以食物蛋白质的消化从胃开始，但主

要在小肠。人类从食物中取得所需要的蛋白质，膳食蛋白是来源于不同食物的混合蛋白。人们

生活中食物的蛋白质含量，以肉类、豆类、硬果类、蛋及奶制品类较高，而根茎和蔬菜类较低，谷类居中。不同类食物中的蛋白质各有特点。

1.蛋类和奶类蛋类含蛋白质为11%,14%，是常见食物中蛋白质较优的食物，生物价较高。

鸡蛋的组成较为复杂，蛋黄的蛋白质中含有低密度蛋白、卵黄蛋白、卵黄高磷蛋白和卵黄脂磷

蛋白等。卵白的蛋白质大部分为卵清蛋白，还有卵运铁蛋白、卵黏蛋白等。卵黏蛋白中存在能

抑制蛋白水解酶的卵黏蛋白酶、卵抑制因子和抗无花果蛋白酶，三者都有抑制一些蛋白水解酶

的作用。卵白中还含有溶菌酶、卵黄素蛋白和抗生物素蛋白等。食用未煮熟的鸡蛋，可以影响

动物对生物素的利用。牛奶含蛋白质3%,5%，是优质蛋白质的重要来源，但其营养价值远低于

人奶。牛奶蛋白质含酪蛋白、乳清蛋白、乳白蛋白以及乳球蛋白等，是成人良好的蛋白质来源。

2.肉类新鲜肌肉可食部分含蛋白质15%,22%，肌肉的蛋白质有较高的优质蛋白。肌肉

内含有肌浆蛋白、肌纤蛋白和基质蛋白三类主要蛋白质，肌肉内还有一定量的肌红蛋白，为含

铁的蛋白质，可以提供人体的铁质。

3.谷类谷类蛋白质含量和营养价值均低于肉类，但食用量大，是人类食物蛋白的重要来源。小麦蛋白质含量约8%，小麦的蛋白质主要为谷蛋白及麦醇溶蛋白，其氨基酸构成中赖氨

酸偏低。小麦胚芽则含25%,30%的蛋白质。大米是最常用的食物之一，蛋白质含量一般为6%,8%，赖氨酸为限制氨基酸。玉米含蛋白质10%左右，主要以玉米醇溶蛋白为主，含赖氨酸和色氨酸

较低。

4.豆类豆类可作为谷类蛋白的补充，大豆含蛋白质最高的可达36%,40%，大豆的氨基

酸组成也比较合理，赖氨酸含量高。

5.蔬菜和根茎类以及水果这是一大类含蛋白质含量较低的食物，为1%左右。薯类所

含的蛋白质相对多些，其中包括马铃薯和甜薯，蛋白质为1%,2%。马铃薯蛋白质的氨基酸构成

比较齐全，与谷类蛋白接近，但蛋白质含量前者只有后者的1/5,1/4。

(2)蛋白质的需要量及推荐供给量蛋白质的供给量以占总热量的10%,14%为宜，儿童

及青少年可为12%,14%，成人以维持正常生理功能为准，通常10%,12%即可。婴儿的生长速度是人一生中最快的。对于婴儿来说，满足其生长率是过去唯一的需要量的依据。出生2,3个月母

乳喂养的婴儿在能量足够的条件下，蛋白质的需要也可以满足。初生至6个月及其后的蛋白质

供给为1.5,3.0g/kg.d。虽然婴儿的肾脏及消化器官仍未发育完全，过高供给可能引起负面的

影响，当前没有确定蛋白质的UL，但高于3g/kg.d是不必要的。

二、食物蛋白质评价

食物的种类千差万别，各种食物蛋白质的含量、氨基酸模式都不一样，人体对它的消化、

吸收和利用程度也存在差异，其营养价值不完全相同。一般来说动物蛋白质的营养价值优于植

物蛋白质。

在实际工作中，人们依据不同的应用目的设计了多种评价指标，但就某一种评价方法而言，因其只能以某一种现象作为观察评定指标，所以都有一定局限性。综合说来，营养学上主要从

食物蛋白质的“量”和“质”两个方面来考察。即一方面要从“量”的角度考察食物中蛋白质

含量的多少，另一方面则要从“质”的角度考察其必需氨基酸的含量及模式以及机体对该食物

蛋白质的消化、利用程度。所使用的评价方法多种多样，总的可概括为生物学法和化学分析法。

2. 1食物中蛋白质的含量

食物蛋白质含量是评价蛋白质营养价值的一个重要方面。蛋白质的含量是蛋白质发挥其营养价值的物质基础，食物蛋白质含量的多少尽管不能决定一种食物蛋白质营养价值的高低，但

是没有一定的数量，再好的蛋白质其营养价值也有限。

食物蛋白质含量的测定通常用微量凯氏定氮法测定其含氮量，然后再换算成蛋白质含量。食物蛋白质的含氮量取决于其氨基酸的组成以及非蛋白含氮物质的多少，可在15％～18%变动。食物蛋白质平均含氮量为16%，故常以含氮量乘以系数6.25测得其粗蛋白含量。若要准确计算

则可以用不同的系数求得。

2. 2蛋白质的消化率

蛋白质的消化率（digestibility）是指食物蛋白质被消化酶分解、吸收的程度。消化率

愈高，被机体利用的可能性就愈大。食物蛋白质的消化率用该蛋白质中被消化、吸收的氮量与

其蛋白质含氮总量的比值表示。一般采用动物或人体实验测定，根据是否考虑内源粪代谢氮因素，可有表观消化率（apparent digestibility）和真消化率（true digestibility）之分。

2. 2.1表观消化率

表观消化率即不考虑内源粪代谢氮的蛋白质消化率。通常以动物或人体为实验对象，在实

验期内，测定实验对象摄入的食物氮和从粪便中排出的粪氮，然后按下式计算：表观消化率（%）＝食物氮-粪氮／食物氮×100

2.2.2真消化率真消化率（%）＝食物氮-（粪氮-粪代谢氮）食物氮×100

表观消化率模糊了两个要点：①粪氮主要由细菌蛋白质组成，其氨基酸组成对了解不同

氨基酸的消化率帮助不大；②粪氮至少有3个来源：未消化的膳食蛋白质、由小肠黏膜脱落

的蛋白质和由血液扩散到肠腔中的尿素氮。

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。实验首先设置无氮膳食期，并收集无氮膳食期中的粪便，测定其氮含量即粪代谢氮；然后再设置被测食物蛋白质的实验期，再分别测定摄入氮和粪氮。以粪氮减去无氮膳食期的粪代谢氮，才是摄入蛋白质中真正未消化

吸收的部分，据此测定的才是该食物蛋白质的真消化率。显然，表观消化率要比真消化率(即消化率)低。

由于粪代谢氮测定十分繁琐，且难以准确测定，故在实际工作中常不考虑粪代谢氮。最近，WHO提出，当膳食中仅含少量纤维时不必测定粪代谢氮；当膳食中含有多量膳食纤维时，对成

人可按每天12mg/kg的数值进行计算。

蛋白质的消化率受人体和食物等多种因素的影响，前者如全身状态、消化功能、精神情绪、饮食习惯和对该食物感官状态是否适应等；后者有蛋白质在食物中存在形式、结构、食物纤维

素含量、烹调加工方式、共同进食的其他食物的影响等。

通常，动物性蛋白质的消化率比植物性的高。如鸡蛋和牛奶蛋白质的消化率分别为97％和95％，而玉米和大米蛋白质的消化率分别为85％和88％。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，

则可提高到90%。

2.4.3蛋白质的利用率

蛋白质的利用率是指食物蛋白质(氨基酸)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，各指标分别从不同角度反映蛋白质被利用的程度，现扼要介

绍如下。

2.4.

3.1蛋白质的生物学价值(biological value，BV)

蛋白质的生物学价值简称生物价，是机体的氮储留量与氮吸收量之比。某种蛋白质的生物

价的值越高，表明其被机体利用的程度越高，最大值为100。计算公式如下：蛋白质的生物价

＝氮储留量／氮吸收量×100＝食物氮-（粪氮-粪代谢氮）-（尿氮-尿内源氮）／食物氮-（粪

氮-粪代谢氮）×100式中，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。尿氮和尿内源氮的检测原理和方法与粪氮和粪代谢氮一样。

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100g/kg(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。常见食物蛋白质的生物价见表

2-7。

表2-7常见食物蛋白质的生物价

鸡蛋蛋白质94、大米77、小米57、鸡蛋白83、小麦67、玉米60、鸡蛋黄96、生大豆57、白菜76、脱脂牛奶85、熟大豆64、红薯72、鱼83、扁豆72、马铃薯67、牛肉76、蚕豆58、

花生59、猪肉74、白面粉52。

生物价对指导蛋白质互补以及制定肝、肾病人的膳食很有意义。对肝、肾病人来讲，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，从而大大减少肝肾的负担，有利其恢复。

2.4.

3.2蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU)

蛋白质净利用率是机体的氮储留量与氮食入量之比，表示蛋白质实际被利用的程度。因为考虑了蛋白质在消化、利用两个方面的因素，因此更为全面。NPU＝氮储留量氮食入量＝生物价×消化率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7～10天，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×1002.4.3.3蛋白质净比值(net protein ratio，NPR) 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7～10天，记录其增加体重和降低体重的克数，求出蛋白质净比值：

NPR＝平均增加体重（g）+平均降低体重（g）摄入的食物蛋白质（g）

2.4.

3.4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。出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作婴儿食品中蛋白质的评价。PER＝实验期内动物体重增加量（g）实验期内蛋白质摄入量(g)此法通常用生后21～28天刚断乳的大鼠(体重50～60g)，以含受试蛋白质10%的合成饲料喂养28天，计算动物每摄食1g蛋白质所增加体重的克数。此法简便实用，已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，其他国家也广泛应用。

由于同一种食物蛋白质，在不同的实验室所测得的PER值重复性不佳，故通常设酪蛋白对照组，并将酪蛋白对照组的PER值换算为2.5，然后进行校正。被测蛋白质PER＝实验组蛋白质PER/对照组蛋白质PER×2.5

几种常见食物蛋白质的PER为：

全鸡蛋3.92，牛奶3.09，鱼4.55，牛肉2.30，大豆2.32，精制面粉0.60，大米2.16。

2.4.

3.5氨基酸评分（amino acid score，AAS）和蛋白质消化率修正的氨基酸评分（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以及它们之间的相互关系来评价。食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质构成模式越接近，其营养价值就越高。氨基酸评分则能评价其接近程度，是一种广为采用的食物蛋白质营养价值评价方法。氨基酸评分也可称为蛋白质评分和化学评分。

氨基酸评分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。该法的基本步骤是将被测食物蛋白质的必需氨基酸组成与推荐的理想蛋白质或参考蛋白质氨基酸模式进行比较。

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；1957年FAO提出人的暂订氨基酸需要量模式，并以此代替鸡蛋蛋白质标准；1973年FAO/WHO有关专家委员会再次对人体氨基酸需要量进行评价而制定新的计分模式，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年联合专家会议，根据新近资料分别对婴儿、学龄前儿童(2～5岁)、学龄儿童（10～12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： AAS（%）＝1g受试蛋白质中限制性氨基酸的毫克数需要量模式中该氨基酸的毫克数×100第一限制性氨基酸评分值即为该食物蛋白质的最终氨基酸评分。

显然，由于婴儿、儿童和成人的必需氨基酸需要量不同，对于同一蛋白质的氨基酸评分亦不相同。婴儿和儿童对必需氨基酸的需要量远比成人高。故对婴儿和儿童来说，受试蛋白质中任何一种必需氨基酸的最低分(第一限制氨基酸)，对成人而言，其蛋白质质量并不一定很低。氨基酸评分的方法比较简单，但对食物蛋白质的消化率没有考虑。因此，1990年由蛋白质评价联合专家委员会提出了一种新的方法——蛋白质消化率修正的氨基酸评分。这种方法可替代蛋白质功效比值PER对除孕妇和1岁以下婴儿以外的所有人群的食物蛋白质进行评价，并认为是简单、科学、合理的常规评价食物蛋白质质量的方法。其计算公式为： PDCAAS＝AAS×蛋白质真消化率

几种食物蛋白质的PDCAAS

酪蛋白1.00、青斑豆0.63、鸡蛋1.00、燕麦粉0.57、大豆分离蛋白0.99、花生粉0.52、牛肉0.92、小扁豆0.52、豌豆0.69、全麦0.40、菜豆0.68、面筋0.25。

从氨基酸评分可以说明鸡蛋、牛乳的蛋白质构成最接近人体蛋白质需要量模式，故其蛋白质的营养价值较高。而植物性的食物往往缺少赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，其营养价值相对较低。值得注意的是，采用PDCAAS对大豆分离蛋白的评价可与酪蛋白和鸡卵蛋白媲美。从经济和营养价值方面考虑，使用大豆分离蛋白或大豆浓缩蛋白来替代或补充动物蛋白质，或者将其与其他植物蛋白质混合使用可有效提高蛋白质的质量。

近来，人们常用梨形四膜虫来进行蛋白质的营养评价。

总之，蛋白质营养价值评价对于食品品质的鉴定、新的食品资源的研究和开发、指导人群膳食等许多方面有重要意义。在对食物蛋白质进行营养评价时，特别是对蛋白质作系统研究或者探索一个新蛋白质资源时，应将各种方法结合起来使用，并注意以下几点：

(1) 首先测定蛋白质的含量和氨基酸模式，计算蛋白质消化率修正的氨基酸分。

(2) 若测定结果表明此蛋白质可能是一种有价值的新资源时，可进一步测定其蛋白质(氨基酸)的利用率，用生物学试验评价蛋白质的质量。

(3) 注意食品加工过程中蛋白质的变化。这通常是通过测定赖氨酸和蛋氨酸的利用率来判断，因为它们在食品加工时最易破坏。而这也可能是生物学评价低于化学评价的原因。

(4) 最好对样品中的氮、氨基酸和包括微生物毒素在内的各种毒素进行适当的分析检验，以除去非蛋白质物质的作用。

(5) 最后，应十分慎重地对受试蛋白质进行满足人体需要量方面的检验。

【教学小结】

由于本专业学生的蛋白质基础知识贮备不足，导致学生在理解上有一定困难，

【课后要求】

学生能够掌握蛋白质的基础知识和蛋白质的提取方法