厨艺交流

蛋白质互补作用理论在膳食中的应用

2009/5/2 15:19:43
文/滨州学院姚吉成

营养健康是一个永恒的话题,进入小康社会,面对眼花缭乱的可食之物,如何为消费者制作出既营养丰富搭配合理、又味美价廉的美食,又如何确定(选择)自己的一日三餐,已成为广大消费者普遍关注的问题,而了解蛋白质的互补作用是必备常识。

改革开放初期,我国还处在温饱型阶段,五谷杂粮因其价格低廉,是广大百姓一日三餐的主食,约占人们进食总量的80-98%,优质蛋白质和脂肪的摄入量明显不足,影响了人们的身心健康,尤其是儿童。1992年国家统计局进行的中国儿童情况抽样调查表明,我国5岁以下儿童体重不足查出率为10%-20%,生长迟缓查出率平均为35%,即全国约有2160万儿童体重不足,4200万儿童生长迟缓,这与蛋白质摄入不足或蛋白质的搭配不合理有关。自20世纪下半叶始,首先进入小康社会的人们的膳食中,鸡鸭鱼肉海鲜等高蛋白质食物摄食比重猛增,吃厌了五谷杂粮的人们开始转向高蛋白、高脂肪、高热能食物,吃出了“三高症”、吃出了“文明病”。因此,普及营养学知识,掌握各种营养素在体内的消化、转化与吸收,科学安排膳食结构,同样是烹饪界的一项使命。

一、认识蛋白质

蛋白质(Proein)一词起源于希腊文,其意为“头等重要的”、“第一位”,由荷兰籍化学家Geradus Mulder氏(1802-1880)首先提出。1777年,法国化学家麦夸尔在研究生命物质时,发现了一类性质奇特的物质,这类物质在加热时由液态变为固态,而不能由固态变为液态,如蛋清、奶里面的酪蛋白和血液里的球蛋白,就是呈现这种特性的物质。麦夸尔把所有加热后凝固的物质归为特殊的一类,称之为蛋白物质,罗马《博物志》编纂家普林尼曾把蛋清叫做清蛋白。1838年,荷兰化学家穆尔德(Geradus Mulder)在前人研究的基础上得出了一个基本式子:C40H62O12N10,他认为这是蛋白物质共有的一个通式,只要在这个基本式子中加入一些含硫或含磷的基团,就可以形成各种蛋白化合物。穆尔德把这个基本式子命名为蛋白质。自此,人类对蛋白质的研究在逐渐深入,从它的化学元素构成、到组成蛋白质的基本构成单位氨基酸、到基因工程、再到今天的转基因食品、蛋白质营养食品及医学药品,逐步深入,贴近生活。后来,格里特经研究提出,有生命的东西离开了蛋白质就不能生存。蛋白质是生物体内一种极重要的高分子有机物,占人体干重的54%。蛋白质广泛存在于动植物性原料中,但由于构成蛋白质的氨基酸种类不同,蛋白质被划分为完全蛋白质(优质蛋白质)、半完全蛋白质和非完全蛋白质(劣质蛋白质),其营养价值各不相同。正确认识蛋白质的生物学、营养学特性,搞好膳食中蛋白质的合理搭配与供给,为进食者提供营养全面的蛋白质,是摆在每位烹饪工作者面前的重要问题。

二、蛋白质的组成与分类

(一)蛋白质的元素组成

蛋白质是一种化学结构非常复杂的含氮高分子有机化合物(又称含氮化合物),由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种元素组成,某些蛋白质还含有硫(如毛发的角蛋白)、磷(如奶蛋白)、铁(如血红蛋白)、镁(如叶绿素蛋白)、碘(如甲状腺蛋白)等元素。在元素组成上,蛋白质不同于碳水化合物和脂肪(都是由碳、氢、氧组成的),是蛋白质区别与碳水化合物、脂肪以及其它营养素的主要特征,也是决定其他任何营养素都不能代替蛋白质的理由。在人体细胞中,蛋白质的含量仅次于水,约占细胞干重的54%,体重的18%。

蛋白质的种类多,结构复杂,人体中估计有10万种以上的蛋白质。生命是物质运动的高级形式,这种运动方式是通过蛋白质来实现的,所以蛋白质有极其重要的生物学意义。人体的生长、发育、运动、遗传、繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。生命运动需要蛋白质,也离不开蛋白质。人体内的一些生理活性物质,如胺类、神经递质、多肽类激素、抗体、酶、核蛋白以及细胞膜、血液中起“载体”作用的蛋白都离不开蛋白质,它对调节生理功能,维持新陈代谢起着极其重要的作用。

(二)蛋白质的基本构成单位氨基酸

氨基酸是构成蛋白质的基本单位。1820年,布拉孔诺把纤维素在酸中加热,成功地分解成葡萄糖单元后,决定用同样的方法处理一下白明胶(一种蛋白物质)。处理的结果得到了一种甜的结晶物质。虽然布拉孔诺最初认为这种物质是糖,但是后来证明这种物质不是糖,而是一种含氮的化合物,因为从这种物质中可以得到氨(NH3)。现在人们把布拉孔诺分离出来的这种化合物叫做甘氨酸(源自希腊语“甜”)。此后不久,布拉孔诺把肌肉组织在酸中加热,得到了一种白色的结晶物质,他把这种物质命名为亮氨酸(源自希腊语“白”)。甘氨酸和亮氨酸的结构式被确定后,人们发现它们基本上是相似的:是由碱性的氨基(-NH2)和酸性的羧基(-COOH)构成的有机化合物。构成食物蛋白质的氨基酸目前发现有20余种,人体内各种不同类别的蛋白质,均由这20种氨基酸组合而成。可见,氨基酸对于人体又是必不可少的。但是,不同食物中所含氨基酸的种类、数量、相互之间的配合比例是不均衡的,对于促进人体生长发育的作用是不同的。在20余种氨基酸中,有8种氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸)是人体不能自行合成,或合成速度很慢,不能满足人体所需,必需依靠从外部食物中获得才能满足人体生长发育所必需,这类氨基酸叫做必需氨基酸。反之,则称为非必需氨基酸。
(三) 蛋白质的分类

在营养学上,根据食物中蛋白质所含氨基酸的种类、数量和比例的不同,把蛋白质分为三类:完全蛋白质,半完全蛋白质和非完全蛋白质。完全蛋白质所含的氨基酸,其种类、成分与人体所需相称,是人体所必需的蛋白,可维持生命,促进人体生长发育。主要包括肉类中的肌球蛋白、肌动蛋白,牛乳中的酪蛋白,鸡蛋中的卵白蛋白、卵黄磷蛋白,大豆中的球蛋白等。半完全蛋白质所含必需氨基酸的种类适合于人体需要,但比例不适合,如长期食用此类蛋白质,只能维持人体的生命,不能促进正常的生长发育。这类蛋白主要由米中的米谷蛋白,小麦粉中的麦谷蛋白、醇溶谷蛋白,大麦中的大麦醇溶谷蛋白,及土豆和干果中的蛋白质等。不完全蛋白质用作惟一蛋白质来源时,不能维持生命,又不能促进生长。如玉米中的玉黍醇溶蛋白,豌豆中的豆球蛋白,动物皮、蹄筋中的胶质蛋白质等。人体必需氨基酸有8种。蛋和奶就是完全蛋白质。

科学研究证实,人体所需的氨基酸必需一次摄入,如果缺乏某一种必需氨基酸,或数量不够,那就会影响其他氨基酸的利用。

三、蛋白质的生理功能

蛋白质是由多种氨基酸结合而成的高分子化合物,是生物体的主要组成物质之一,是人体组织细胞的主要组成成分,是维持生命、构成身体组织与促进机体生长发育所必需的基础物质。蛋白质分散在各器官、组织和体液中。人体的肌肉、内脏、血液、皮肤、毛发、指甲和骨骼等无一不是由蛋白质所组成的。此外,蛋白质还是组成参与人体新陈代谢的各种酶和一部分激素(如胰岛素、肾上腺激素、脑下垂体激素)及抗体的重要基础物质。如果人体某种组织或细胞的蛋白质不足,就会引起疾病甚至死亡,所以蛋白质是人体生长发育所必需的一种最重要的营养素。可以说,生命是蛋白质存在的形式,蛋白质是构成生命的主要物质,没有蛋白质就没有生命。每1克蛋白质在体内分解时可以产生17.2千焦耳的能量,是人体内三大能源物质(糖,脂肪和蛋白质)之一。处于基础代谢状态的蛋白质,能为人体提供占总能量17%左右的能量。正常情况下,成年人体内蛋白质含量稳定,每日约3%左右的蛋白质被更新。机体维持体内蛋白质平衡状态称为氮平衡,即摄入机体的氮量与排出的氮量几乎相等。人对蛋白质的最少需要量是每千克体重1克,因此,70千克体重的人每天至少需要70克蛋白质。儿童、青少年为了满足生长发育的需要,有一部分蛋白质将在体内储存,即摄入蛋白质的数量应大于排出量,这被称为正氮平衡。反之,在某些疾病状态下,由于大量组织细胞遭到破坏、分解,此时机体排出氮的数量超过摄入量,即为负氮平衡。体内储存的蛋白质大量地分解,就会影响人体的生长发育。当蛋白质的摄入量不足时,幼儿、青少年的生长发育表现为迟缓、消瘦、体重不足,影响正常的学习和生活;成人则常出现疲倦,体重下降、肌肉萎缩、贫血等症状;如果孕妇缺少蛋白质,泌乳量减少,血浆蛋白降低,长此就会形成营养不良性水肿,白细胞和抗体量减少,免疫能力下降,器官组织的受损,修补能力缓慢。此外,蛋白质缺乏可引起肝脏脂肪沉着及肝硬变,内分泌调节失调等。

四、蛋白质的消化吸收与互补作用

(一)蛋白质的消化吸收率

蛋白质的消化吸收率,是指蛋白质在体内蛋白消化酶的作用下,被分解和利用的程度。可用公式表示:蛋白质消化率=吸收氮/摄入氮×100%。蛋白质的消化率越高,被机体吸收利用的可能性越大,其营养价值也越高。营养学家通过大量理论和实践证明,一般植物性蛋白质的消化吸收率较动物性蛋白质低,所以植物蛋白质的营养价值不如动物性蛋白质高。但还要清楚地看到,我国是一发展中国家,天天有肉吃是很难保障的,其膳食仍以“五谷”为主食。在我国居民膳食结构中,粮谷类提供的蛋白质占膳食蛋白质总量的50%左右,较贫困的农村地区占的比重还要高,动物性食品的摄食量极低,导致了农村青少年身高低于城市同龄人的现状。这与粮谷类中蛋白质的生理价值偏低有关(见表1),同时也与人们缺乏科学合理搭配膳食有关。


从表中数字比较可知,鸡蛋应是“物美价廉”的营养性食品,能为人体提供生长发育所需的优质蛋白质。但由于缺乏营养学知识,好多农村家长用鸡蛋兑换方便面给孩子吃。

(二)蛋白质的互补作用

在自然界中,无论是动物蛋白还是植物蛋白质,其构成单位氨基酸之间的比例没有一种是完全符合人体需要的。因此,单独增加某一种蛋白质的含量,不可能提高蛋白质的生理价值,只有当几种食物混合食用时,各蛋白质所含的氨基酸成分才能相互配合、取长补短,以提高蛋白质的利用率或生理价值(见表2)。这种相互补充的作用称为蛋白质的互补作用,尤其是几种营养价值较低的植物蛋白质相互搭配,其蛋白质的互补作用效益更大。掌握这一原理,在饮食调配、烹饪原料、配料的选择和提高蛋白质的生理价值,促进人体的生长发育有着重要的现实指导意义。


从表中数据可看出,如果将小麦、大豆、小米或高粱米制成“杂面”,或蒸制出“金银卷”等面食,用小麦粉、小米面、豆面、牛肉等制作蒸包,可大大提高普通食物的生理价值,有利于人体的生长发育。

五、蛋白质互补在实践中的应用

1997年4月10日中国营养学会常务理事会通过了《中国居民膳食指南》,(1)原则是:食物多样,谷类为主;多吃蔬菜、水果和薯类;每天吃乳类、豆类或其制品;经常吃适量鱼、禽、瘦肉,少吃肥肉和荤油;少盐、限酒、食物新鲜不变质。为了便于记忆,《指南》指出:中等体力劳动的成人每日需进食400克粮食、400克蔬菜、40克豆、300克动物性食物和30克油,即可满足人体对各种营养素的需求,一日三餐搭配是关键。

(一)荤素搭配——突出动植物食品原料间蛋白质的互补

动物蛋白质中所含的氨基酸,其种类、数量和比例与人体所需要的基本接近,尤其是必须氨基酸的种类、含量较为丰富,为优质蛋白质,是人体生长发育所必需的,但动物蛋白质的成本较高,动物性原料中的碳水化合物含量较低。植物蛋白质中必需氨基酸的种类、数量都较低,是营养价值较低的蛋白质,而植物性原料中碳水化合物含量较高,是人体所需热能的主要来源。将动、植物性原料相互搭配制作食品,优点较为突出。如白菜猪肉包、萝卜牛肉包等,是营养搭配较合理的食品。

(二)掺粉——提高粮谷类蛋白质的互补

掺粉是将两种或两种以上不同的“五谷”粉料,按一定比例配合在一起制作食物的过程。从表2中可看出,粮谷类经过掺粉或先后食用,蛋白质的生理价值会有所提高。在缺乏动物蛋白质食物时,采取掺粉形式制作食物,无疑是满足人体生长发育对某些蛋白质需求的有效途径。民间传统食品杂面(用小麦面粉、豆面、小米面、玉米面等按一定比例掺在一起擀制的面条)、金银卷(用小麦面团和小米面、豆面面团层层间隔蒸制的花卷)、裹面饼、菜团子及用小米面、豆面熬制的豆米粥、菜粥等,都是利用粮谷类掺粉原理,有效吸收利用蛋白质的良好方法。

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