第六章 蛋白质与胺基酸的营养价值和食物来源

細胞膜上的蛋白質 運送
連結
受器
酵素
細胞中微結構﹙microskeleton﹚的蛋白質
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多種調節功能： 酵素：催化各種合成或分解的生化反應，例如各種消化酵素。 激素(荷爾蒙)：例如胰島素、甲狀腺素、副甲狀腺素等等。 運送功能之蛋白質：例如血紅素、脂蛋白等。 抗體：由免疫細胞合成，具有專一性的辨識作用，可辨識外來物質並加以破 壞清除。 水份平衡：血漿中蛋白質維持血液的滲透壓，蛋白質不足會使水分滲出血 管，流入組織間隙，造成水腫的症狀。 電解質平衡 酸鹼平衡：緩衝血液酸鹼度的變化。
統
胰臟分泌之胰蛋白
脢，胰凝乳蛋白脢
繼續分解大分子蛋
小 腸
白質，生成小分子 胜鏈
腔
多種胜脢將胜鏈分 解成雙胜或三胜
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圖示
胺基酸、雙胜與三
胜都可被小腸細胞
小 吸收
腸
吸
細 胞
細胞內雙胜脢將雙 胜分解成胺基酸，
收
三胜脢將三胜分解 成胺基酸
與
細
胞
內
消
小 胺基酸送入小腸絨 化 腸 毛之微血管，經由
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五、人體對蛋白質的需要 氮平衡 (Nitrogen Balance) 的觀念 由於氮是蛋白質特有的元素，因此追蹤氮的攝取和排泄可以反應蛋白質的
利用狀況。因此蛋白質的平衡以但平衡來代表，以公式表示如下： 氮平衡 ＝食物攝食之氮 － 排泄之氮 (糞便、尿、汗、皮膚、毛髮…)
氮平衡可分為三種狀態：正、平衡、負。健康的成年人應該維持氮平衡。 成長中的嬰幼兒、兒童、青少年、懷孕的婦女、病後調養復原時，都應維持正 氮平衡。任何情況下，負氮平衡均有損健康。以氮平衡為標準可以估計人體對 必需胺基酸與蛋白質的需要量
合成蛋白質時也需要有充足的熱量供應，若不足則蛋白質利用效率降低。 受傷、疾病、緊張等特殊的生理狀況之下，蛋白質的代謝消耗增加，對蛋白質 的需求也增會增多。蛋白質的代謝受激素的調節，胰島素可以促進合成作用。
人體內的蛋白質處於動態平衡的狀況，細胞內蛋白質不斷地依照生理需求 而進行分解與合成作用。
蛋白質合成步驟
利用人體氮平衡實驗，受試者攝取一系列含不同量蛋白質的飲食，找出維 持氮平衡所需要的蛋白質量。1982 年台大醫學院黃伯超與林嘉伯博士針對台灣 成人的研究結果，當飲食所含的蛋白質為雞蛋蛋白質時，每日需要量為每公斤 體重 0.9 公克蛋白質﹔改用國人日常飲食，蛋白質來源為動、植物性食品混合 利用時，需要量為每公斤體重 1.2 公克。可見蛋白質需要量隨品質而有所不 同：品質優良時所需攝取的蛋白質量較少，蛋白質品質越差，需要量就越高。 2002 年的研究指出國人飲食之蛋白質品質比 20 年前大幅提昇，因此蛋白質之需 要量可能接近每公斤體重 0.9 – 1.0 公克即可。
胺基酸結構式：
R：支鏈 －COOH：羧基 -NH2：胺基
不同的胺基酸 有不同的支鏈構 造，用於合成蛋 白質的胺基酸主 要有 22 種
各種胺基酸：
支鍊各不相同，用於合成蛋白質的胺基酸主要有 22 種。
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營養上的分類： 必需胺基酸：成人需要 9 種，嬰孩需要 10 種﹙加上精安酸﹚。 半必需胺基酸：有些胺基酸在特殊狀況下體內需要量特別多，或是體內合成 能力不足，必須由飲食中攝取補充。 胺基酸的互換：有些胺基酸可以用必需胺基酸為原料而代謝生成。
蛋白質的結構層次分為四級
一級結構 (primary structure) 每個蛋白質自己特有的胺 基酸組成與排列次序。
二級結構 (secondary structure) 鄰近的氨基酸之間以氫鍵 連結，使胜鏈有螺旋狀或 鋸齒狀。加熱或酸鹼條件 下會破壞此種結構，稱為 蛋白質變性
三級結構(tertiary structure) 胜鏈上遠距的位置之間形 成連結，而使分子的立體 形狀更為複雜。有結構緊 密的球蛋白，例如血紅 素，或是纖維狀蛋白質如 膠原蛋白。
氮平衡的意義
負氮平衡
平衡
正氮平衡
蛋白質攝入＜蛋白質消耗 體內之蛋白質減少，
蛋白質攝入＝蛋白質消耗 體內之蛋白質量維持不變，
蛋白質攝入＞蛋白質消耗 體內之蛋白質增加，
攝取之蛋白質不足身體代謝之 需，組織蛋白質分解，對健康 不利。
相關的生理狀況是：
蛋白質缺乏或品質不良、禁 食、疾病、熱量攝取不足、代 謝性荷爾蒙分泌增加
四級結構 (quaternary structure) 由多條胜鏈拼合而成，例 如血紅素含有 4 條胜鏈
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三、蛋白質的消化與吸收
飲食蛋白質的主要功用在於供應人體所需的各種胺基酸，因此來自各種動 植物食品的蛋白質都必須分解成胺基酸，才能供人體利用。
消化：
絨 肝門靜脈運送到肝 毛 臟與體內利用
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四、蛋白質的利用
細胞內胺基酸的利用：
依照蛋白質攝取量之多寡，以及身體的需求，胺基酸可以用來合成人體所 需的各樣蛋白質，或是在醣類供應不足時轉換成葡萄糖，以維持血糖的濃度。 當能量不足時，胺基酸可以代謝氧化產生能量以供細胞利用，每公克蛋白質可 以供應 4 大卡熱量。當胺基酸超過所需時，則代謝轉換成脂肪而儲存在肝臟和 脂肪組織，以供不時之需。
細胞核中的遺傳物質 DNA 序列決定蛋白質 的結構，DNA 主導合 成 mRNA，作為合成 蛋白質的模板
細胞質中核醣體是合 成蛋白質的機器，負 責解讀 mRNA 代表胺 基酸的密碼。
細胞質中含有 tRNA， 用來攜帶胺基酸，對 應基因密碼依序組 合，形成蛋白質鏈。
儲存：
過量之蛋白質或胺基酸最終轉換成脂肪而儲存。一般而言，體內並無「儲 存性」之蛋白質，蛋白質主要存在肌肉及各組織器官，代表體組織。當熱量攝 取不足時，體組織蛋白質可以分解氧化以供熱量，其結果即造成體組織之耗 損，並不符合健康的原則。
酵素催化分解反應
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抗體的作用
供應葡萄糖與能量：
平日在各餐之間，沒有飲食醣類之供應，而且肝醣用盡時，可由胺基酸代 謝轉變成葡萄糖以維持血糖濃度。禁食或飢餓時，也有相同的反應。當身體無 法獲得充足的熱量營養素時，組織蛋白質會分解生成胺基酸，氧化以供應細胞 所需的能量，每公克蛋白質可以產生 4 大卡熱量。
28
7
色胺酸
17
12.5
3.3
3.5
纈胺酸
93
38
25
10
全量﹙不含組胺酸﹚
714
352
214
84
a：胺基酸的量是根據餵食母乳或牛乳，又長得健康的嬰兒來計算
b：以適當供應瘦組織而達到氮平衡（16 毫克氮/公斤/天） c：根據正氮平衡中較高範圍的需要量
d：根據達到氮平衡需要量的最高估計值
蛋白質的需要量：
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二、蛋白質的化學結構
構成元素：
含有碳、氫、氧等元素，與醣類和脂肪相同。此外還含有氮，為蛋白質所 特有，約佔重量 13〜19%，平均 16%。食品分析時，測定氮量，乘以 6.25 倍約 等於蛋白質的含量，稱為粗蛋白質量。
構造單位：
胺基酸是蛋白質的基本構造單位。
胺基酸的基本結構：
精胺酸（Arg）：成長中的嬰兒、病患
半胱胺酸﹙Cys﹚：
非必需胺基酸：身體能夠自行製造足夠量
甘胺酸(Gly)
麩胺酸(Glu)
丙胺酸(Ala)
絲胺酸(Ser)
胱胺酸(Cyn)
脯胺酸(Pro)
天門冬酸(Asp)
瓜胺酸(Cit)
異白胺酸(Ile) 苯丙胺酸(Phe) 組胺酸(His)
酪胺酸﹙Tyr﹚ 半胱胺酸﹙Cys﹚ 氫氧基脯胺酸 氫氧基麩胺酸
胺基酸的需要量 必需胺基胺
各年齡層的需要量，毫克/公斤/天
嬰兒
幼兒
兒童
成 人d
3-4 個月 a
2 歲以下 b
10-12 歲 c
組胺酸
28
？
？
8-12
異白胺酸
70
31
28
10
白胺酸
161
73
42
14
離胺酸
103
64
பைடு நூலகம்
44
12
甲硫胺酸加胱胺酸
58
27
22
13
苯丙胺酸加酪胺酸
125
69
22
14
羥丁胺酸
87
37
細胞內胺基酸有四種利用途徑：
1、合成作用： 合成人體所需的各樣蛋白質
2、生成葡萄糖： 在醣類供應不足時，肝與腎可利用胺基酸來合 成葡萄糖以維持血糖濃度
3、生成脂肪： 過量胺基酸在肝中轉換成脂肪，可運送至脂肪 組織儲存 4、供應能量： 每公克提供 4 大卡 代謝廢物： 胺基酸代謝為能量或生成葡萄糖與脂肪酸時， 分子中的氮在肝臟代謝為尿素，由腎臟排泄。 由尿液中之氮含量，可推測體內蛋白質的耗損 狀況。
攝取與代謝消耗之蛋白質相 等。
生理意義是：
體內蛋白質代謝為動態之平 衡，合成與分解速率相當，不 會消耗體組織，也不會存積脂 肪
攝取之蛋白質供組織合成新 蛋白質之用。
相關的生理狀況是：
生長、懷孕、病後恢復期、 肌肉訓練、同化性荷爾蒙分 泌增加
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必需胺基酸的需要量：
主要受年齡的影響，成長階段的需要量大，成年之後只需要維持氮平衡， 需要量較少。因此，成長期需要重視蛋白質的品質與總量，以供應充足的必需 胺基酸。成年時只要蛋白質的品質優良，蛋白質的攝取量並不必很多。
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體內對蛋白質的利用原則：
細胞進行蛋白質合成反應時，遵循全或無定律（all-or-none law），作為原 料的胺基酸種類和含量都必須齊全。胺基酸從食物或體內蛋白質分解而來，如 果任一種必需胺基酸不足，合成反應就會中止。好像電腦工廠生產線上組裝電 腦，缺少任一種零件，都無法配裝成一部完整的機器。
吸收：
雙胜、三胜、胺基酸都可以被小腸細胞所吸收。小腸細胞內含有雙胜脢與 三胜脢，可將雙胜與三胜完全分解成胺基酸，然後運送到微血管，經由肝門靜 脈送到肝臟，再到全身利用。
部 位
反應
蛋白質變性，鬆開 胃 的胜鏈有利酵素的
作用
消
胃蛋白脢
化
(pepsin)開始作
用，在特定的位置
進行水解反應，生
系
成較短的胜鏈
細胞：除了 70%水分之外，蛋白質佔 15%，是含量最多的有機成分，分布在 細胞膜、胞器與細胞質中。細胞膜上的蛋白質參與物質通透、荷爾蒙受器、 連結、酵素等作用。細胞質中的微結構含有多種纖維狀蛋白質。
人體：肌肉含有肌纖維，由肌凝蛋白與肌動蛋白所構成，負責肌肉的收縮作 用。骨骼、牙齒、皮層、毛髮等等也都含有獨特的纖維狀膠原蛋白 ﹙collagen﹚。
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第六章 蛋白質與胺基酸的營養價值和食物來源
【蛋白質的功能】【蛋白質的化學結構】【蛋白質的消化與吸收】【蛋白質的利用】 【人體對蛋白質的需要】【蛋白質的品質】【常用食物的蛋白質含量】
【國人蛋白質的攝取量與食物來源】【蛋白質的攝取原則】【蛋白質與疾病】
一、蛋白質的功能
構造與機械性功能：
目的是使長條的胜鏈釋出它的構造原料胺基酸。分解作用由酵素蛋白脢 ﹙protease﹚負責。為了使酵素能夠接近作用的部位，構造緊密的蛋白質分子要 先變性，使胜鏈鬆散，便利酵素的作用。烹調加工的加熱處理，胃中的酸度， 都可以使蛋白質變性，因此不管熟食或生食如生魚片，都可以順利進行消化。
蛋白質的消化從胃部開始，先經酵素的作用將胜鍵水解，首先形成較短的 胜鏈，進入小腸中受胰臟分泌的消化液作用，再繼續分解成含有兩個胺基酸的 雙胜與三個胺基酸的三胜，還有一些胺基酸產物。
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國人之蛋白質建議攝取量：
根據衛生署最新版的膳食營養素參考攝取量，一歲以內嬰兒的蛋白質每日 建議量以每公斤體重為單位估計，不分性別，因為嬰兒成長速率有很大的個體 差異。1-12 歲兒童的建議量為每天 20-50 公克，不分性別。13 歲以上，男性的 建議量較女性為高，其中 13-18 歲因應成長的需求，建議量最高，成年後建議 量稍微降低。懷孕和哺乳期也需要增加蛋白質的攝取，每天約需增加 10-15 公 克。
蛋白質的結構層次：
蛋白質由胺基酸構成，每個蛋白質都有特定的胺基酸種類以及排列的次 序，並且形成獨特的立體形狀。結構正常才有正常的生理活性與功能，加熱或 酸鹼處理會破壞結構，使蛋白質喪失作用。
一級結構：
胺基酸分子之間以羧基和胺 基化合形成化學鍵稱為胜鍵 ﹙peptide bond﹚，許多個胺 基酸連結成鏈狀，稱為胜鏈 ﹙peptide﹚。胜鍵可用酸或 酵素水解，因此胜鏈可以分 解成胺基酸單元。
苯丙胺酸 → 酪胺酸 甲硫胺酸 → 半胱胺酸
必需胺基酸：身體不能自製者
色胺酸(Trp)
纈胺酸(Val)
羥丁胺酸(Thr)
離胺酸(Lys)
白胺酸(Leu)
甲硫胺酸(Met)
半必需胺基酸：特殊狀況下需要量大或合成不足
醯胺麩胺酸﹙Gln﹚：手術、外傷病人
酪胺酸﹙Tyr﹚：苯丙酮尿症﹙PKU﹚患者， 無法代謝利用苯丙胺酸生成酪胺酸
當胺基酸沒有利用來合成蛋白質時，胺基的結構會再肝臟中代謝成尿素， 尿素必須由腎臟隨尿液排出體外，才不會造成毒性對身體有害。蛋白質攝取量 多，並不能在體內儲存，代謝廢物會隨之增多，由尿液中之氮含量，可推測體 內蛋白質的耗損狀況。腎臟功能若嚴重受損，必須以洗腎方式來協助身體排除 廢物。
氨基酸的代謝利用概況