營養學/蛋白質和胺基酸的需要量

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臨床營養學

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人類對蛋白質需要量的研究，雖已有100多年的歷史，但理論上的發展緩慢。50年代前後，Rose等人對人體各種必需胺基酸需要量進行了一系列的測定，以後國聯和聯合國曾多次召集專家討論和修訂蛋白質和胺基酸的需要量，有關的研究工作至今仍在進行中。

2.5.1　蛋白質的需要量和供給量

營養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人需要的攝取量，是根據需要量制訂的。蛋白質需要量的測定方法有要因加演算法、氮平衡法兩種。

要因加演算法（factorial method）是用測定必需丟失氮（obligatory nitrogen loss）來確定蛋白質需要量的方法。人（或動物）在進食無蛋白膳的條件下所丟失的內源氮，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償，從補償量可以得出蛋白質的需要量。人從攝入普通膳改為無氮膳後，氮的排出量會逐日下降。約8～14天後達到穩定的最低值，此值即內源氮。FAO/WHO專家委員會在1965年介紹了要因加演算法，1973年作了修改，其測定值和蛋白質供給量的計算見表2-5。

表2-5　用要因加演算法計算成年男子蛋白質供給量（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
個體差異增加（%）	30
按卵蛋白計算增加（%）	30
氮供給量（mg.kg-1.d-1）	91
蛋白質供給量（g.kg-1.d-1）	0.57
蛋白質供給量（g.70kg-1.d-1）	40

平均必需丟失氮加上兩個標準差（個體差異）可以得到滿足97.5%人群需要的供給量，也可按照生物學個體差異的規律加上兩個15%以計算供給量。此處按後者計算，54mg加上30%得70mg。為補償丟失氮，用參考蛋白作用標準來換算蛋白質需要量。由於卵蛋白在常規大鼠實驗中的利用率為95～98%，1965年用其作為天然參考蛋白，但以後在人體氮平衡實驗中證明卵蛋白的利用率僅70%左右。因此，在1973年的計算中，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,得蛋白質供給量0.57g.kg-1體重。有些國家在這種方法的基礎上加以修改，提出本國蛋白的供給量。如美國（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的情況下，求出達到維持氮平衡時的蛋白質攝入量，作為機體蛋白質的需要量。這種方法雖然古老，而且測定值又受體內蛋白質儲備和熱能攝入量的影響，但目前國際上仍作為測定人體蛋白質需要量的一種方法。1963年國際根據Sherman的氮平衡實驗，提出成年人蛋白質需要量為1g/kg體重。王成發和陳學存對成年男子進行氮平衡實驗，在熱能供給充裕的情況下，蛋白質的需要量在0.9～ 1.0g.kg-1體重範圍內。我國膳食以植物性食品為主，植物蛋白的生物價值稍低。因此，每日膳食中蛋質的供給量應按1.1g.kg-1體重，成年男子63kg體重為70g(1988年第五屆全國營養學術會議修訂)。兒童時期需要更多的蛋白質以保證生長發育，1歲以內嬰兒蛋白質的需要量：人乳餵養者為2g.kg-1體重；牛乳餵養者3.5g.kg-1體重；混合餵養者4g.kg-1體重。1歲以後逐漸減少，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需要，在妊娠第4～6個月每日供給量增加15g、第7～9個月每日增加25g。乳母每日也增加25g。

2.5.2　必需胺基酸需要量

人體需要蛋白質，確切地說是需要蛋白中的胺基酸，因此測定胺基酸的需要量比測定蛋白質的需要量更有直接意義。

研究胺基酸需要量的方法是給實驗對象先攝食缺乏某一種氨酸的食物，然後補充不同量的該種胺基酸。當達到氮平衡（成人）或促進生長發育（兒童）時，所需的最低量即該種胺基酸的需要量。Rose首先用氮平衡法得出成年男子各種胺基酸的需要量。以後，不少學者研究了不同年齡、性別的人群的必需胺基酸需要量。用氮平衡法得出的需要量一般選範圍較大，現將Rose等人測定的需要量平均值列於表2-6。目前我國暫參照FAO/WHO（1973）數據，作為成年男子必需胺基酸需要量標準。

表2-6 人體必需胺基酸平均需要量（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（除去組氨酸）	680	261	81	80	83.5

（）內數值是根據原表以色氨酸為1的計算值。

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

前已提到胱氨酸和酪氨酸在體內可以分別由蛋氨酸和苯丙酸合成。攝入此兩種非必須胺基酸可分別節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。

人體蛋白質和必需胺基酸的需要量（按kg體重計），都隨年齡的增長而下降，但必需胺基酸下降的幅度更大些。成人每公斤體重必需胺基酸的需要量僅約為嬰兒需要量的1/8。將各年齡組必需胺基酸的平均需要量加上30%計算成為97.5%人群的需要量，再和相應年齡組的蛋白質需要量比較，分別得出必需胺基酸的需要量占蛋白質需要量的比值：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（補償內源氧化損失的胺基酸）外，還有生長發育的需要。

各種必需胺基酸除了要求數量足夠，還要求互相間的比例（或稱模式）恰當。因為人體細胞蛋白質的胺基酸有一定的比例，膳食蛋白所提供的各種必需胺基酸和這種比例相近，才能充分為機體所利用。如果缺乏其中的一種，則tRNA就不可能及時地將所需要的各種胺基酸全部帶給rRNA，其他胺基酸得不到充分利用，蛋白質的合成也就不能順利進行。表2-6括號內的數值列舉了各個模式。實驗證明不給或給過量的某種胺基酸，造成與適宜模式有較大的偏離時，都可引起受試動物發生代謝障礙或出現毒性症状。如每日飼料中增加2%蛋氨酸，可使動物生長遲緩，肝、脾、胰發生退行性變性，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，大鼠可出現脂肪肝；色氨酸不足，造成煙酸缺乏。

還應指出：熱能和非必需胺基酸的供應必須充裕，才能使表2-6中列舉的必需胺基酸的量能夠滿足機體構成組織蛋白的營養效能。

2.5.3　影響蛋白質需要量的因素

膳食熱能有節省蛋白質的作用，熱能供給不足，蛋白質將氧化產生熱能。Callowag（1974）等發現供給氮7～8g，逐步增加熱能時，氮的損失就減少；當熱能供給達到12600kJ時，就得到正氮平衡。因而在營養支持時和研究蛋白質需要量的實驗中，都必須注意在給時，就得到正氮平衡。還要配合足夠的熱能。熱環境對蛋白質需要量的影響，意見不一致。Consolazio分析熱適應者在38.7℃下進行中等體力勞動時，手臂汗液氮含量為241mg.L-1，因而認為人在熱環境下進行中等體力勞動時，蛋白質的攝取量應在一般攝入量的基礎上增加13～14%。但Ashworth測定6名牙買加熱適應者的全身汗液，發現汗氮濃度不高；Weinen測定6名坦尚尼亞青年的汗液，發現汗氮每日最大丟失量只有0.5～1g；Thaper還發現當汗氮濃度增高時，尿氮含量會代償性降低；因此，他們認為即使在熱環境多汗的情況下，也不必增加蛋白質的供給量。

重體力勞動時，熱能需要量增高。蛋白質攝入量隨著膳食攝入量的增加而有所增高。體力勞動是否增加蛋白質的需要量，也有不同的意見。較多的看法傾向於在勞動尚不熟練的階段或在運動訓練時期，提高蛋白質的供給對修補組織和預防運動性貧血是有益的。Buskirk等（1972）認為某些可能發生挫傷的運動，如足球或摔跤，蛋白質需要量增至每日g.kg-1體重。實驗研究報導我國體操運動員蛋白質需要量是1.8g.kg-1體重，其中2/3是優質蛋白，蛋白質佔總熱能的12～14%；兒童或者少年運動員按單位體重計算，蛋白質的需要量比成年人高，9～11歲體操運動員的需要量為3g左右。已知劇烈的肌肉活動可增加紅細胞的破壞。Yamaji通過實驗證明，在運動實驗開始時，紅細胞、血紅蛋白、血清蛋白都下降。下降持續時間的長短和蛋白質攝取量有關，如每天攝取蛋白質1～1.5g.kg-1體重，血紅蛋白和血清蛋白降低後不易恢復。Yoshimura稱這種運動期間出現的貧血為運動性貧血。他根據動物實驗推測運動性貧血的機理是：劇烈運動時，可能由於腎上腺素的作用，使脾臟收縮釋放出溶血因子以破壞紅細胞。從紅細胞游離出的血紅蛋白可用於製造肌紅蛋白和新的紅細胞，以適應運動的需要。為了預防運動性貧血，Yoshimura提出在體力鍛煉期間，蛋白質供給量應為每日g.kg-1體重。