营养学/蛋白质和氨基酸的需要量

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人类对蛋白质需要量的研究,虽已有100多年的历史,但理论上的发展缓慢。50年代前后,Rose等人对人体各种必需氨基酸需要量进行了一系列的测定,以后国联和联合国曾多次召集专家讨论和修订蛋白质和氨基酸的需要量,有关的研究工作至今仍在进行中。

2.5.1 蛋白质的需要量和供给量

营养素的需要量是维持人体正常生理功能和健康所必需的最低量;供给量是能满足人群中绝大多数人需要的摄取量,是根据需要量制订的。蛋白质需要量的测定方法有要因加算法、氮平衡法两种。

要因加算法(factorial method)是用测定必需丢失氮(obligatory nitrogen loss)来确定蛋白质需要量的方法。人(或动物)在进食无蛋白膳的条件下所丢失的内源氮,包括尿、粪氮和皮肤氮等,称为必需丢失氮。为维持健康,每日丢失的氮必须给予补偿,从补偿量可以得出蛋白质的需要量。人从摄入普通膳改为无氮膳后,氮的排出量会逐日下降。约8~14天后达到稳定的最低值,此值即内源氮。FAO/WHO专家委员会在1965年介绍了要因加算法,1973年作了修改,其测定值和蛋白质供给量的计算见表2-5。

表2-5 用要因加算法计算成年男子蛋白质供给量(FAO/WHO1973)

平均必需丢失氮(mg.kg-1.d-1)
尿氮 37
粪氮 12
皮肤氮 3
其它氮 2
总氮 54
个体差异增加(%) 30
卵蛋白计算增加(%) 30
氮供给量(mg.kg-1.d-1) 91
蛋白质供给量(g.kg-1.d-1) 0.57
蛋白质供给量(g.70kg-1.d-1) 40

平均必需丢失氮加上两个标准差(个体差异)可以得到满足97.5%人群需要的供给量,也可按照生物学个体差异的规律加上两个15%以计算供给量。此处按后者计算,54mg加上30%得70mg。为补偿丢失氮,用参考蛋白作用标准来换算蛋白质需要量。由于卵蛋白在常规大鼠实验中的利用率为95~98%,1965年用其作为天然参考蛋白,但以后在人体氮平衡实验中证明卵蛋白的利用率仅70%左右。因此,在1973年的计算中,为校正卵蛋白利用率的不足,在70mg氮上增加30%得91mg。以0.091g.kg-1体重氮乘上6.25,得蛋白质供给量0.57g.kg-1体重。有些国家在这种方法的基础上加以修改,提出本国蛋白的供给量。如美国(1980年)为0.8g.kg-1体重,日本(1980年)为1.18g.kg-1体重。

氮平衡法(nitrogen balance method)是在控制膳食中有同量蛋白质的情况下,求出达到维持氮平衡时的蛋白质摄入量,作为机体蛋白质的需要量。这种方法虽然古老,而且测定值又受体内蛋白质储备和热能摄入量的影响,但目前国际上仍作为测定人体蛋白质需要量的一种方法。1963年国际根据Sherman的氮平衡实验,提出成年人蛋白质需要量为1g/kg体重。王成发和陈学存对成年男子进行氮平衡实验,在热能供给充裕的情况下,蛋白质的需要量在0.9~ 1.0g.kg-1体重范围内。我国膳食以植物性食品为主,植物蛋白的生物价值稍低。因此,每日膳食中蛋质的供给量应按1.1g.kg-1体重,成年男子63kg体重为70g(1988年第五届全国营养学术会议修订)。儿童时期需要更多的蛋白质以保证生长发育,1岁以内婴儿蛋白质的需要量:人乳喂养者为2g.kg-1体重;牛乳喂养者3.5g.kg-1体重;混合喂养者4g.kg-1体重。1岁以后逐渐减少,直至成年人的1.1g.kg-1体重。妊娠期为保证母体和胎儿增长需要,在妊娠第4~6个月每日供给量增加15g、第7~9个月每日增加25g。乳母每日也增加25g。

2.5.2 必需氨基酸需要量

人体需要蛋白质,确切地说是需要蛋白中的氨基酸,因此测定氨基酸的需要量比测定蛋白质的需要量更有直接意义。

研究氨基酸需要量的方法是给实验对象先摄食缺乏某一种氨酸的食物,然后补充不同量的该种氨基酸。当达到氮平衡(成人)或促进生长发育(儿童)时,所需的最低量即该种氨基酸的需要量。Rose首先用氮平衡法得出成年男子各种氨基酸的需要量。以后,不少学者研究了不同年龄、性别的人群的必需氨基酸需要量。用氮平衡法得出的需要量一般选范围较大,现将Rose等人测定的需要量平均值列于表2-6。目前我国暂参照FAO/WHO(1973)数据,作为成年男子必需氨基酸需要量标准。

表2-6 人体必需氨基酸平均需要量(mg.kg-1.d-1)

婴儿(Holt) 儿童10~12岁(Nakagawa) 成年男子(Rose) 成年女子(Hegsted) 成人(FAO/WHO 1973)
组氨酸 25 - - - -
异亮氨酸 111(5.8) 28(7.0) 10(3.3) 10(3.3) 10(2.9)
亮氨酸 153(8.1) 49(12.3) 11(3.7) 13(4.3) 14(4.0)
赖氨酸 96(5.1) 59(14.8) 9(3.0) 10(3.3) 12(3.4)
蛋氨酸+胱氨酸 50(2.6) 27(6.8) 14(4.7) 13(4.3) 13(3.7)
苯丙氨酸+酪氨酸 90(4.7) 27(6.8) 14(4.7) 13(4.3) 14(4.0)
苏氨酸 66(3.5) 34(8.5) 6(2.0) 7(2.3) 7(2.0)
色氨酸 19(1.0) 4(1.0) 3(1.0) 3(1.0) 3.5(1.0)
缬氨酸 95(5.0) 33(8.3) 14(4.7) 11(3.7) 10(2.9)
总计(除去组氨酸) 680 261 81 80 83.5

()内数值是根据原表以色氨酸为1的计算值。

摘自White,PL et(1974):"Total ParenteralNutrition",p.65

前已提到胱氨酸和酪氨酸在体内可以分别由蛋氨酸和苯丙酸合成。摄入此两种非必须氨基酸可分别节省蛋氨酸和苯丙氨酸,即胱氨酸可代替30%蛋白酸、酪氨酸可代替50%苯丙氨酸。

人体蛋白质和必需氨基酸的需要量(按kg体重计),都随年龄的增长而下降,但必需氨基酸下降的幅度更大些。成人每公斤体重必需氨基酸的需要量仅约为婴儿需要量的1/8。将各年龄组必需氨基酸的平均需要量加上30%计算成为97.5%人群的需要量,再和相应年龄组的蛋白质需要量比较,分别得出必需氨基酸的需要量占蛋白质需要量的比值:婴儿为43%;儿童为36%;成人为19~20%。婴幼儿的需要量比成人高的理由是:婴幼儿除了满足维持的需要量(补偿内源氧化损失的氨基酸)外,还有生长发育的需要。

各种必需氨基酸除了要求数量足够,还要求互相间的比例(或称模式)恰当。因为人体细胞蛋白质的氨基酸有一定的比例,膳食蛋白所提供的各种必需氨基酸和这种比例相近,才能充分为机体所利用。如果缺乏其中的一种,则tRNA就不可能及时地将所需要的各种氨基酸全部带给rRNA,其他氨基酸得不到充分利用,蛋白质的合成也就不能顺利进行。表2-6括号内的数值列举了各个模式。实验证明不给或给过量的某种氨基酸,造成与适宜模式有较大的偏离时,都可引起受试动物发生代谢障碍或出现毒性症状。如每日饲料中增加2%蛋氨酸,可使动物生长迟缓,肝、脾、胰发生退行性变性,肾脏肥大等;而蛋氨酸供给不足,也可引起物肝脏坏死;赖氨酸不足,大鼠可出现脂肪肝;色氨酸不足,造成烟酸缺乏。

还应指出:热能和非必需氨基酸的供应必须充裕,才能使表2-6中列举的必需氨基酸的量能够满足机体构成组织蛋白的营养效能。

2.5.3 影响蛋白质需要量的因素

膳食热能有节省蛋白质的作用,热能供给不足,蛋白质将氧化产生热能。Callowag(1974)等发现供给氮7~8g,逐步增加热能时,氮的损失就减少;当热能供给达到12600kJ时,就得到正氮平衡。因而在营养支持时和研究蛋白质需要量的实验中,都必须注意在给时,就得到正氮平衡。还要配合足够的热能。热环境对蛋白质需要量的影响,意见不一致。Consolazio分析热适应者在38.7℃下进行中等体力劳动时,手臂汗液氮含量为241mg.L-1,因而认为人在热环境下进行中等体力劳动时,蛋白质的摄取量应在一般摄入量的基础上增加13~14%。但Ashworth测定6名牙买加热适应者的全身汗液,发现汗氮浓度不高;Weinen测定6名坦桑尼亚青年的汗液,发现汗氮每日最大丢失量只有0.5~1g;Thaper还发现当汗氮浓度增高时,尿氮含量会代偿性降低;因此,他们认为即使在热环境多汗的情况下,也不必增加蛋白质的供给量。

重体力劳动时,热能需要量增高。蛋白质摄入量随着膳食摄入量的增加而有所增高。体力劳动是否增加蛋白质的需要量,也有不同的意见。较多的看法倾向于在劳动尚不熟练的阶段或在运动训练时期,提高蛋白质的供给对修补组织和预防运动性贫血是有益的。Buskirk等(1972)认为某些可能发生挫伤的运动,如足球或摔跤,蛋白质需要量增至每日g.kg-1体重。实验研究报道我国体操运动员蛋白质需要量是1.8g.kg-1体重,其中2/3是优质蛋白,蛋白质占总热能的12~14%;儿童或者少年运动员按单位体重计算,蛋白质的需要量比成年人高,9~11岁体操运动员的需要量为3g左右。已知剧烈的肌肉活动可增加红细胞的破坏。Yamaji通过实验证明,在运动实验开始时,红细胞、血红蛋白血清蛋白都下降。下降持续时间的长短和蛋白质摄取量有关,如每天摄取蛋白质1~1.5g.kg-1体重,血红蛋白和血清蛋白降低后不易恢复。Yoshimura称这种运动期间出现的贫血为运动性贫血。他根据动物实验推测运动性贫血的机理是:剧烈运动时,可能由于肾上腺素的作用,使脾脏收缩释放出溶血因子以破坏红细胞。从红细胞游离出的血红蛋白可用于制造肌红蛋白和新的红细胞,以适应运动的需要。为了预防运动性贫血,Yoshimura提出在体力锻炼期间,蛋白质供给量应为每日g.kg-1体重。

失眠精神紧张、生活节律改变等应激情况下,蛋白质需要量增加6~12%不等,但个体差异较大。

32 膳食蛋白质的利用 | 蛋白质营养状况的评价 32
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