營(yíng)養(yǎng)學(xué)/蛋白質(zhì)和氨基酸的需要量
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人類對(duì)蛋白質(zhì)需要量的研究，雖已有100多年的歷史，但理論上的發(fā)展緩慢。50年代前后，Rose等人對(duì)人體各種必需氨基酸需要量進(jìn)行了一系列的測(cè)定，以后國(guó)聯(lián)和聯(lián)合國(guó)曾多次召集專家討論和修訂蛋白質(zhì)和氨基酸的需要量，有關(guān)的研究工作至今仍在進(jìn)行中。
2.5.1 蛋白質(zhì)的需要量和供給量
營(yíng)養(yǎng)素的需要量是維持人體正常生理功能和健康所必需的最低量；供給量是能滿足人群中絕大多數(shù)人需要的攝取量，是根據(jù)需要量制訂的。蛋白質(zhì)需要量的測(cè)定方法有要因加算法、氮平衡法兩種。
要因加算法（factorial method）是用測(cè)定必需丟失氮（obligatory nitrogen loss）來(lái)確定蛋白質(zhì)需要量的方法。人（或動(dòng)物）在進(jìn)食無(wú)蛋白膳的條件下所丟失的內(nèi)源氮，包括尿、糞氮和皮膚氮等，稱為必需丟失氮。為維持健康，每日丟失的氮必須給予補(bǔ)償，從補(bǔ)償量可以得出蛋白質(zhì)的需要量。人從攝入普通膳改為無(wú)氮膳后，氮的排出量會(huì)逐日下降。約8～14天后達(dá)到穩(wěn)定的最低值，此值即內(nèi)源氮。FAO/WHO專家委員會(huì)在1965年介紹了要因加算法，1973年作了修改，其測(cè)定值和蛋白質(zhì)供給量的計(jì)算見(jiàn)表2-5。
表2-5 用要因加算法計(jì)算成年男子蛋白質(zhì)供給量（FAO/WHO1973）
| 平均必需丟失氮（mg.kg-1.d-1） | |
| 尿氮 | 37 |
| 糞氮 | 12 |
| 皮膚氮 | 3 |
| 其它氮 | 2 |
| 總氮 | 54 |
| 個(gè)體差異增加（%） | 30 |
| 按卵蛋白計(jì)算增加（%） | 30 |
| 氮供給量（mg.kg-1.d-1） | 91 |
| 蛋白質(zhì)供給量（g.kg-1.d-1） | 0.57 |
| 蛋白質(zhì)供給量（g.70kg-1.d-1） | 40 |
平均必需丟失氮加上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（個(gè)體差異）可以得到滿足97.5%人群需要的供給量，也可按照生物學(xué)個(gè)體差異的規(guī)律加上兩個(gè)15%以計(jì)算供給量。此處按后者計(jì)算，54mg加上30%得70mg。為補(bǔ)償丟失氮，用參考蛋白作用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)?yè)Q算蛋白質(zhì)需要量。由于卵蛋白在常規(guī)大鼠實(shí)驗(yàn)中的利用率為95～98%，1965年用其作為天然參考蛋白，但以后在人體氮平衡實(shí)驗(yàn)中證明卵蛋白的利用率僅70%左右。因此，在1973年的計(jì)算中，為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體重氮乘上6.25,得蛋白質(zhì)供給量0.57g.kg-1體重。有些國(guó)家在這種方法的基礎(chǔ)上加以修改，提出本國(guó)蛋白的供給量。如美國(guó)（1980年）為0.8g.kg-1體重，日本（1980年）為1.18g.kg-1體重。
氮平衡法（nitrogen balance method）是在控制膳食中有同量蛋白質(zhì)的情況下，求出達(dá)到維持氮平衡時(shí)的蛋白質(zhì)攝入量，作為機(jī)體蛋白質(zhì)的需要量。這種方法雖然古老，而且測(cè)定值又受體內(nèi)蛋白質(zhì)儲(chǔ)備和熱能攝入量的影響，但目前國(guó)際上仍作為測(cè)定人體蛋白質(zhì)需要量的一種方法。1963年國(guó)際根據(jù)Sherman的氮平衡實(shí)驗(yàn)，提出成年人蛋白質(zhì)需要量為1g/kg體重。王成發(fā)和陳學(xué)存對(duì)成年男子進(jìn)行氮平衡實(shí)驗(yàn)，在熱能供給充裕的情況下，蛋白質(zhì)的需要量在0.9～ 1.0g.kg-1體重范圍內(nèi)。我國(guó)膳食以植物性食品為主，植物蛋白的生物價(jià)值稍低。因此，每日膳食中蛋質(zhì)的供給量應(yīng)按1.1g.kg-1體重，成年男子63kg體重為70g(1988年第五屆全國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)術(shù)會(huì)議修訂)。兒童時(shí)期需要更多的蛋白質(zhì)以保證生長(zhǎng)發(fā)育，1歲以內(nèi)嬰兒蛋白質(zhì)的需要量：人乳喂養(yǎng)者為2g.kg-1體重；牛乳喂養(yǎng)者3.5g.kg-1體重；混合喂養(yǎng)者4g.kg-1體重。1歲以后逐漸減少，直至成年人的1.1g.kg-1體重。妊娠期為保證母體和胎兒增長(zhǎng)需要，在妊娠第4～6個(gè)月每日供給量增加15g、第7～9個(gè)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
人體需要蛋白質(zhì)，確切地說(shuō)是需要蛋白中的氨基酸，因此測(cè)定氨基酸的需要量比測(cè)定蛋白質(zhì)的需要量更有直接意義。
研究氨基酸需要量的方法是給實(shí)驗(yàn)對(duì)象先攝食缺乏某一種氨酸的食物，然后補(bǔ)充不同量的該種氨基酸。當(dāng)達(dá)到氮平衡（成人）或促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育（兒童）時(shí)，所需的最低量即該種氨基酸的需要量。Rose首先用氮平衡法得出成年男子各種氨基酸的需要量。以后，不少學(xué)者研究了不同年齡、性別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選范圍較大，現(xiàn)將Rose等人測(cè)定的需要量平均值列于表2-6。目前我國(guó)暫參照FAO/WHO（1973）數(shù)據(jù)，作為成年男子必需氨基酸需要量標(biāo)準(zhǔn)。
表2-6 人體必需氨基酸平均需要量（mg.kg-1.d-1）
| 嬰兒（Holt） | 兒童10～12歲（Nakagawa） | 成年男子（Rose） | 成年女子（Hegsted） | 成人（FAO/WHO 1973） | |
| 組氨酸 | 25 | - | - | - | - |
| 異亮氨酸 | 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) |
| 賴氨酸 | 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) |
| 蘇氨酸 | 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) |
| 纈氨酸 | 95(5.0) | 33(8.3) | 14(4.7) | 11(3.7) | 10(2.9) |
| 總計(jì)（除去組氨酸） | 680 | 261 | 81 | 80 | 83.5 |
（）內(nèi)數(shù)值是根據(jù)原表以色氨酸為1的計(jì)算值。
摘自White,PL et(1974):"Total ParenteralNutrition",p.65
前已提到胱氨酸和酪氨酸在體內(nèi)可以分別由蛋氨酸和苯丙酸合成。攝入此兩種非必須氨基酸可分別節(jié)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。
人體蛋白質(zhì)和必需氨基酸的需要量（按kg體重計(jì)），都隨年齡的增長(zhǎng)而下降，但必需氨基酸下降的幅度更大些。成人每公斤體重必需氨基酸的需要量?jī)H約為嬰兒需要量的1/8。將各年齡組必需氨基酸的平均需要量加上30%計(jì)算成為97.5%人群的需要量，再和相應(yīng)年齡組的蛋白質(zhì)需要量比較，分別得出必需氨基酸的需要量占蛋白質(zhì)需要量的比值：嬰兒為43%；兒童為36%；成人為19～20%。嬰幼兒的需要量比成人高的理由是：嬰幼兒除了滿足維持的需要量（補(bǔ)償內(nèi)源氧化損失的氨基酸）外，還有生長(zhǎng)發(fā)育的需要。
各種必需氨基酸除了要求數(shù)量足夠，還要求互相間的比例（或稱模式）恰當(dāng)。因?yàn)槿梭w細(xì)胞蛋白質(zhì)的氨基酸有一定的比例，膳食蛋白所提供的各種必需氨基酸和這種比例相近，才能充分為機(jī)體所利用。如果缺乏其中的一種，則tRNA就不可能及時(shí)地將所需要的各種氨基酸全部帶給rRNA，其他氨基酸得不到充分利用，蛋白質(zhì)的合成也就不能順利進(jìn)行。表2-6括號(hào)內(nèi)的數(shù)值列舉了各個(gè)模式。實(shí)驗(yàn)證明不給或給過(guò)量的某種氨基酸，造成與適宜模式有較大的偏離時(shí)，都可引起受試動(dòng)物發(fā)生代謝障礙或出現(xiàn)毒性癥狀。如每日飼料中增加2%蛋氨酸，可使動(dòng)物生長(zhǎng)遲緩，肝、脾、胰發(fā)生退行性變性，腎臟肥大等；而蛋氨酸供給不足，也可引起物肝臟壞死；賴氨酸不足，大鼠可出現(xiàn)脂肪肝；色氨酸不足，造成煙酸缺乏。
還應(yīng)指出：熱能和非必需氨基酸的供應(yīng)必須充裕，才能使表2-6中列舉的必需氨基酸的量能夠滿足機(jī)體構(gòu)成組織蛋白的營(yíng)養(yǎng)效能。
2.5.3 影響蛋白質(zhì)需要量的因素
膳食熱能有節(jié)省蛋白質(zhì)的作用，熱能供給不足，蛋白質(zhì)將氧化產(chǎn)生熱能。Callowag（1974）等發(fā)現(xiàn)供給氮7～8g，逐步增加熱能時(shí)，氮的損失就減少；當(dāng)熱能供給達(dá)到12600kJ時(shí)，就得到正氮平衡。因而在營(yíng)養(yǎng)支持時(shí)和研究蛋白質(zhì)需要量的實(shí)驗(yàn)中，都必須注意在給時(shí)，就得到正氮平衡。還要配合足夠的熱能。熱環(huán)境對(duì)蛋白質(zhì)需要量的影響，意見(jiàn)不一致。Consolazio分析熱適應(yīng)者在38.7℃下進(jìn)行中等體力勞動(dòng)時(shí)，手臂汗液氮含量為241mg.L-1，因而認(rèn)為人在熱環(huán)境下進(jìn)行中等體力勞動(dòng)時(shí)，蛋白質(zhì)的攝取量應(yīng)在一般攝入量的基礎(chǔ)上增加13～14%。但Ashworth測(cè)定6名牙買加熱適應(yīng)者的全身汗液，發(fā)現(xiàn)汗氮濃度不高；Weinen測(cè)定6名坦桑尼亞青年的汗液，發(fā)現(xiàn)汗氮每日最大丟失量只有0.5～1g；Thaper還發(fā)現(xiàn)當(dāng)汗氮濃度增高時(shí)，尿氮含量會(huì)代償性降低；因此，他們認(rèn)為即使在熱環(huán)境多汗的情況下，也不必增加蛋白質(zhì)的供給量。
重體力勞動(dòng)時(shí)，熱能需要量增高。蛋白質(zhì)攝入量隨著膳食攝入量的增加而有所增高。體力勞動(dòng)是否增加蛋白質(zhì)的需要量，也有不同的意見(jiàn)。較多的看法傾向于在勞動(dòng)尚不熟練的階段或在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)期，提高蛋白質(zhì)的供給對(duì)修補(bǔ)組織和預(yù)防運(yùn)動(dòng)性貧血是有益的。Buskirk等（1972）認(rèn)為某些可能發(fā)生挫傷的運(yùn)動(dòng)，如足球或摔跤，蛋白質(zhì)需要量增至每日g.kg-1體重。實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道我國(guó)體操運(yùn)動(dòng)員蛋白質(zhì)需要量是1.8g.kg-1體重，其中2/3是優(yōu)質(zhì)蛋白，蛋白質(zhì)占總熱能的12～14%；兒童或者少年運(yùn)動(dòng)員按單位體重計(jì)算，蛋白質(zhì)的需要量比成年人高，9～11歲體操運(yùn)動(dòng)員的需要量為3g左右。已知?jiǎng)×业?a href="/w/%E8%82%8C%E8%82%89" title="肌肉">肌肉活動(dòng)可增加紅細(xì)胞的破壞。Yamaji通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，在運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，紅細(xì)胞、血紅蛋白、血清蛋白都下降。下降持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和蛋白質(zhì)攝取量有關(guān)，如每天攝取蛋白質(zhì)1～1.5g.kg-1體重，血紅蛋白和血清蛋白降低后不易恢復(fù)。Yoshimura稱這種運(yùn)動(dòng)期間出現(xiàn)的貧血為運(yùn)動(dòng)性貧血。他根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推測(cè)運(yùn)動(dòng)性貧血的機(jī)理是：劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能由于腎上腺素的作用，使脾臟收縮釋放出溶血因子以破壞紅細(xì)胞。從紅細(xì)胞游離出的血紅蛋白可用于制造肌紅蛋白和新的紅細(xì)胞，以適應(yīng)運(yùn)動(dòng)的需要。為了預(yù)防運(yùn)動(dòng)性貧血，Yoshimura提出在體力鍛煉期間，蛋白質(zhì)供給量應(yīng)為每日g.kg-1體重。
在失眠、精神緊張、生活節(jié)律改變等應(yīng)激情況下，蛋白質(zhì)需要量增加6～12%不等，但個(gè)體差異較大。
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