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人類營養學基礎/蛋白質質量

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5.2 蛋白質質量

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植物和動物來源的食物含有不同的營養物質,如蛋白質,但其營養物質的型別和比例不同。蛋白質質量是指食物蛋白質中所有必需氨基酸的存在及其含量是否合適。一種含有所有八種必需氨基酸(兒童為九種)且比例適當的食物蛋白質被稱為完全蛋白質。另一方面,缺乏一種或多種必需氨基酸的食物蛋白質被稱為不完全蛋白質。

因此,本節將探討蛋白質質量的概念,並對阿布賈(奈及利亞)一些特定人群的植物性食物組合飲食進行調查。

必需氨基酸 hi camden

蛋白質通常是必需的,因為它們不能由脂肪或碳水化合物產生,這是因為它們的組成成分氮在脂肪或碳水化合物分子中不存在。大約 20 種天然存在的氨基酸構成了人體所需的各種蛋白質1。其中一些是必需的,而其餘的則不是。人體無法合成八種氨基酸(兒童為九種)。這些必須透過飲食來補充,因此被稱為必需氨基酸。它們是蛋氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。對於兒童來說,額外的氨基酸是組氨酸2。新生兒也可能需要一種叫做牛磺酸的特定氨基酸3。大多數動物來源的食物含有適量的所有必需氨基酸,而植物來源的食物通常缺乏一種或多種必需氨基酸的充足數量。

限制性氨基酸

植物性食物是人類更便宜的營養來源,尤其是在發展中國家。然而,植物性食物中某些特定必需氨基酸的含量較低,例如賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸。這些比例較低的氨基酸限制了蛋白質的功能,因此被稱為這些特定蛋白質的限制性氨基酸。通常,穀物(如玉米)中的蛋白質賴氨酸含量有限,而豆類(如豆類)中蛋氨酸含量有限。因此,各種食物組合的做法對於確保那些主要依靠植物性食物的人獲得完整的蛋白質飲食至關重要。這種組合不同食物蛋白質的做法稱為互補;由此產生的蛋白質是互補蛋白質。

蛋白質的生物利用度

就像在物理學中,並非所有照射到溶液的光線都被溶液吸收一樣,同樣,並非所有營養物質的攝入都被身體利用。一些膳食攝入物會原封不動地透過身體並作為廢物排出;另一些則被消化,但可能無法到達迴圈系統(血液);而另一些則被消化並被吸收到血液中,用於各種需要它們的組織。蛋白質的生物利用度是衡量身體(在正常情況下)多容易吸收食物中的蛋白質以發揮其在細胞和組織中的各種功能。生物利用度不僅僅是必需氨基酸的衡量標準,它還取決於蛋白質的結構4。這指的是分解成其組成的氨基酸和二肽的難易程度。這種易分解性在不同蛋白質之間有所不同,具體取決於其結構(摺疊)的複雜程度。因此,易於展開和分解的蛋白質比不容易完全消化的複雜蛋白質更容易被身體利用。影響蛋白質生物利用度的第三個因素是通常與蛋白質在自然界中伴隨出現的其他分子(如碳水化合物和脂類)的存在。蛋白質的生物利用度通常使用不同的方法計算,每種方法都從不同的角度提供了不完整的貢獻。根據一個網站4,這些方法包括生物價、蛋白質效率比、淨蛋白質利用率、凱氏定氮法和蛋白質消化率校正氨基酸評分(這是最常用的方法)。

蛋白質質量調查

進行了一項調查,以確定奈及利亞阿布賈一些人群的互補蛋白質消費方面的文化飲食習慣。從一些社群中隨機抽取的一組男性和女性被髮放了一份調查問卷,以收集有關他們的部落、文化食物組合以及他們列出的植物性互補蛋白質飲食的消費頻率的資訊。樣本由來自豪薩族、伊博族、約魯巴族、埃比拉族、埃多族、蒂夫族、博基族和埃貢族等部落/民族群體的人組成。調查結果表明,這些人經常食用的食物組合包括玉米和豌豆、小米粥和豆類布丁、圖沃(穀物粉)和湯、米飯和豆類、小麥麵包和可可飲料、豆類和玉米、小麥和玉米、芭蕉和豆類等。

因此,可以得出結論,受訪者的正常文化飲食習慣包括定期食用互補蛋白質食物。

5.2.1 必需氨基酸

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必需氨基酸是人體在給定身體代謝的情況下無法產生的氨基酸(Nicoteri,2013)。因此,此類氨基酸的來源是飲食。首先,組氨酸是一種必需氨基酸,它支援許多身體部位(尤其是髓鞘)的組織發育和維持。組氨酸的一些植物來源包括黑麥、小麥和稻米。另一種氨基酸是纈氨酸,它對於最大程度地修復和肌肉生長非常重要,因為它可以確保肌肉在身體發育過程中保持耐受性(Shike,2009)。纈氨酸的來源包括菠菜、豆類和大麻需求。色氨酸,也被稱為放鬆氨基酸,是另一種必需氨基酸。它是一種神經遞質,還有助於保持神經系統和大腦健康。色氨酸的一些來源包括海藻、奇亞籽和菠菜。蘇氨酸是另一種至關重要的必需氨基酸。它透過激發健康的中央神經系統、心臟、肝臟和免疫系統來幫助身體健康。例如,它有助於消化脂肪酸,以防止肝衰竭和脂肪酸積聚。蘇氨酸的良好來源包括無花果、小麥和鱷梨。苯丙氨酸存在三種形式:L-苯丙氨酸、DL 苯丙氨酸和D-苯丙氨酸。苯丙氨酸在攝入後會轉化為酪氨酸,酪氨酸是合成腦化學物質(包括甲狀腺激素)的另一種氨基酸。其來源包括杏仁、鱷梨和種子。蛋氨酸是一種必需氨基酸,它含有硫礦物質,支援骨軟骨的生成(Ballentine,2010)。它在肌肉生長和肌酸形成中也同樣重要,肌酸是最大程度細胞能量所必需的。其來源包括奇亞籽、燕麥和豆類。賴氨酸維持適當的肉鹼,因此降低膽固醇水平。賴氨酸的一些來源包括大麻籽、奇亞籽和大豆蛋白。異亮氨酸是亮氨酸的一種獨特形式,它使身體能夠產生血紅蛋白和能量(Insel,2013)。此外,它促進肌肉細胞中氮的生長。其主要來源包括藜麥、奇異果和蘋果。亮氨酸對肌肉生長和力量很重要。此外,它透過運動前後調節胰島素來調節血糖。亮氨酸的一些來源包括海藻、豌豆和南瓜。

5.2.2 限制性氨基酸

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    Protein quality is determined by the essential amino acid profile of a certain protein. The more complete the protein is, the higher its quality. Limiting amino acids are the amino acids whose lack thereof inhibits proper protein synthesis and thus lowers the protein quality of a certain source. For example, lysine (an essential amino acid) is consistently found in much lower concentration in plant-protein foods than in animal foods and it is most likely to be the limiting amino acid in a diet based mostly on cereals (Young & Pellet, 1994). Modest amounts of legumes or animal proteins can offset lysine imbalance in such diets. Within plant proteins, soy protein is considered of better quality that corn protein. (Whitney & Rolfes, 2013). Corn is 9.4% protein and has a lysine score of 49 while soybean is 36.5% protein and has a lysine score of 115 (Young & Pellet, 1994).
   In general it is helpful to try consuming high quality proteins over low quality proteins. Higher quality can be described as a source of protein that has several, if not all, of the essential amino acids. The essential amino acids include Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophan, and Valine. Limitation of amino acids is also based on the quality of the protein one is consuming, such as digestibility and its ability to support growth. This can be linked to bioavailability, as some forms of protein may be more bioavailable than others. This is especially important for vegetarians or vegans. Although it is possible for vegans and vegetarians to meet all their protein needs it may come with the act of needing to take a wide variety of plant based proteins in order to consume all the essential amino acids. Complementary proteins, eating several food sources that contain different amino acids, are a great way to prevent limiting amino acids (Whitney & Rolfes).

如果飲食中即使缺少一種氨基酸,人體整個蛋白質合成過程都會受到限制。打個比方,假設你要用木板做一個盛水的木桶。如果你木板不夠,其中一面比其他面都短,那麼這個木桶最多隻能裝到最矮的那一面牆的高度。蛋白質合成也是同樣的道理,這解釋了為什麼氨基酸限制會導致人體多個生理過程出現問題(PROTEIN & AMINO ACIDS)。蛋白質(由氨基酸構成)在運輸、酸鹼調節、激素活動、酶促過程、體液調節以及膠原蛋白等結構(如牙齒或骨骼)中發揮作用。限制一種或多種必需氨基酸會擾亂一系列生理過程(Whitney & Rolfes)。組氨酸雖然可以在體內少量產生,但數量非常少,因此仍被視為必需氨基酸。組氨酸對血紅蛋白的生成、組織構建和增強整體免疫系統至關重要。因此,對於受傷恢復或處於正常生長發育階段的人來說,組氨酸尤其重要。由於這種氨基酸與免疫功能相關,因此缺乏組氨酸會導致感染風險增加和過敏症狀加重。在年輕人群中,供應不足的影響更為嚴重,因為兒童生長迅速,而組氨酸有助於這一過程。這可能導致生長發育遲緩和中斷。大豆、雞胸肉和牛肉都是這種必需氨基酸的極佳來源(Amino Acid Studies)。

5.2.3 生物利用度

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生物利用度指的是蛋白質的消化率。動物源性蛋白質的消化率約為90-100%,而植物源性蛋白質的消化率約為80-90%,相比之下,參考蛋白質(雞蛋)的蛋白質品質得分是完美的(Young &Pellet, 1994)。動物蛋白具有更完整的氨基酸譜和更高的消化率,因此質量更高。然而,僅透過植物蛋白來源也可以獲得足夠的攝入量。

5.2.4 植物蛋白

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動物蛋白被認為是完全蛋白(包含所有必需氨基酸),而植物蛋白被認為是不完全蛋白。植物蛋白具有更多樣化的氨基酸含量模式,但通常缺少一種或多種必需氨基酸。植物蛋白來源包括豆類、穀物、種子、蔬菜和堅果。那些完全不攝入動物蛋白的人可以透過食用上述各種植物蛋白食物來滿足其氨基酸需求。一種在世界各地普遍使用的策略是蛋白質互補,即將兩種不完全蛋白配對,使一頓飯包含完整的氨基酸譜。一個很好的蛋白質互補例子是大米和豆類,這是許多拉丁美洲國家的日常主食,這些國家的人可能不太可能負擔得起動物蛋白(Whitney & Rolfes, 2013)。重要的是,互補蛋白不必存在於同一餐中或同時食用,只要平均每日攝入量達到或超過推薦量即可。此外,大豆蛋白被認為具有很高的營養價值,可以與大多數穀物結合使用,以提高總蛋白質攝入量的整體質量(Young & Pellet, 1994)。

與普遍看法相反,植物蛋白是蛋白質的良好來源。人體不需要大量的蛋白質才能正常運作。事實上,我們所攝入的卡路里中,只有十分之一需要來自蛋白質(Mangels, 2013)。人體也不需要動物蛋白。相反,人體需要20種氨基酸,其中9種被稱為必需氨基酸,因為人體自身無法產生足夠的這些氨基酸。它們分別是組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸。我們的飲食必須提供這9種必需氨基酸。它們存在於我們食用的蛋白質中,並作為體內蛋白質的構建模組。如果沒有這20種氨基酸,蛋白質就無法合成(Whitney, Rolfes, 2002)。許多(但並非所有)植物蛋白都提供所有9種必需氨基酸。產生所有必需氨基酸的食物來源被認為是優質蛋白。其中包括藜麥、大豆和菠菜。其他植物蛋白來源包括黑豆、鷹嘴豆、豌豆、杏仁、腰果、花生醬和西蘭花。建議人們的飲食多樣化,以便在一天中滿足所有營養需求,包括蛋白質。如果他們這樣做,他們很可能就能滿足所有蛋白質需求,而無需擔心錯過特定的氨基酸。這對只食用植物蛋白的人來說很重要,因為如果他們食用只提供9種必需氨基酸中的7種的蔬菜,那麼他們只需在稍後吃些腰果來彌補。此外,高蛋白飲食對健康沒有益處。攝入適量的蛋白質就足夠了。食用植物性飲食的人通常從蛋白質中獲取10-12%的卡路里。那些不食用植物性飲食的人往往會攝入大約14-18%的卡路里(Mangels, 2013)。植物性蛋白質的好處包括它們是鹼性形成的。我們身體的pH值自然處於鹼性狀態。動物蛋白是酸性形成的,因此當它被消化時,身體必須從骨骼中提取礦物質來維持其鹼性pH值。肉類消費也是飲食中飽和脂肪的來源。高飽和脂肪攝入量與心臟病風險相關。植物性飲食包含更多不飽和脂肪,因此降低了這種風險。食用植物蛋白的另一個好處是,與飼養動物相比,植物的生產對環境的消耗更少。動物肉類需要用水、土地和能源來生產。植物生產只需要更少的空間和燃料(Brazier, 2013)。

Brazier, B. (2013, 10月15日). 為什麼以及如何食用植物蛋白。2015年12月2日檢索自 http://health.usnews.com/health-news/blogs/eat-run/2013/10/15/why-and-how-to-consume-plant-based-protein Mangels, R. (2013, 5月3日). 素食飲食中的蛋白質。2015年11月30日檢索自 https://www.vrg.org/nutrition/protein.php Whitney, E., & Rolfes, S. (2002). 理解營養學(第9版)。加利福尼亞州貝爾蒙特:沃茲沃思。

參考文獻

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