儿童营养及相关疾病
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第一篇 儿童营养学基础

摄取食物是人类最主要、最基本的生命活动。其目的是从食物中获得人体必需的营养物质,用以生长发育和维持健康,使人类得以生存、繁衍和发展。营养学是在生理学和生物化学基础上发展起来的一门学科。与生理学和生物化学不同的是,营养学是一门应用性极强的学科,而营养学基础是营养学认知和实践的开始。营养学基础通常包括如下4个基本内容:①人体需要的营养素及其理化性质、生理功能、食物来源;②营养素在体内消化、吸收和代谢;③人体对营养素的需要量及膳食推荐摄入量;④人体营养状况评价。从18世纪开始,持续200年的营养素探寻及其需要量研究构建了营养学基础,继后的发展是将营养学的基础理论应用于各类人群,特别是处于生命起点及发展特殊阶段的胎儿、婴儿、幼儿以及学龄儿童和青少年。

第一章 宏量营养素和能量

已知人体必需营养素有42种,包括:9种必需氨基酸 [异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸];2种必需脂肪酸(亚油酸和α-亚麻酸);14种维生素(维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、维生素B 1、维生素B 2、维生素B 6、维生素B 12、烟酸、泛酸、叶酸、胆碱、生物素、维生素C);7种常量元素(钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯);8种微量元素(铁、碘、锌、硒、铜、铬、钼、钴);糖类(葡萄糖)和水。这些营养素可概括为6大类,其中蛋白质、脂类、碳水化合物归类为宏量营养素,矿物质、维生素归类为微量营养素。相对于微量营养素,宏量营养素具有机体需要量大,体内含量多,能产生能量等共同特征。

第一节 蛋白质与氨基酸

蛋白质(protein)是人体内最重要的高分子化合物,是生命的物质基础,参与构成一切细胞和组织的结构。人体蛋白质直接或间接来源于食物,因此食物中的蛋白质是决定食物营养价值的重要宏量营养素。蛋白质与脂质、碳水化合物一样,可在体内供应能量,是产能营养素之一。
蛋白质是以氨基酸(amino acid)为基本单位构成的,而后者是分子中具有氨基和羧基的一类含有复合官能团的化合物,具有共同的基本结构。由于它是羧酸分子α碳原子上的氢被一个氨基取代的化合物,故又称α-氨基酸。食物营养价值的高低主要取决于所含氨基酸的种类、数量及相互比例。食物蛋白质必须经过适当的消化,其所含的各种氨基酸才能够被吸收进入机体,发挥其营养作用。
一、消化、吸收与转运
(一)消化
1.胃内消化
食物蛋白质的消化是从胃开始的,但主要在小肠进行。蛋白质在胃内由胃蛋白酶(pepsin)消化。胃蛋白酶是由胃黏膜主细胞合成并分泌的胃蛋白酶原(pepsinogen)经胃酸激活而生成,其发挥作用的最适宜pH值为1.5~2.5。胃蛋白酶水解蛋白质的特异性较差,主要水解芳香族氨基酸、甲硫氨酸或亮氨酸等残基组成的肽键。但是胃蛋白酶对乳中的酪蛋白(casein)有凝乳作用,所形成的凝乳块可延长乳液通过胃肠的时间,有利于充分消化,这对婴幼儿喂养具有重要意义。
2.小肠内消化
经过胃内初步消化的蛋白质产物及未被消化的蛋白质,在小肠内经胰液及小肠黏膜细胞分泌的多种蛋白酶及肽酶的共同作用,进一步水解为氨基酸。小肠内的蛋白酶有两类,一类是可水解蛋白质分子内部肽键的内肽酶(endopeptidase),包括胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶等;另一类是可将肽链末端的氨基酸逐个水解的外肽酶(exopeptidase),包括氨基肽酶(aminopeptidase)和羧基肽酶(carboxypeptidase)等。胰腺细胞最初分泌出来的各种蛋白酶和肽酶是无活性的蛋白酶原,在十二指肠被肠激酶激活,成为具有活性的蛋白酶。氨基肽酶水解蛋白质释出氨基酸,最后剩下的寡肽(如二肽),可被肠黏膜细胞刷状缘和细胞液中存在的寡肽酶(oligopeptidase)进一步水解为游离氨基酸。
蛋白质的消化大部分是在小肠完成的,但是小肠消化的蛋白质中,一部分是外源摄入的食物蛋白质,还有相当一部分是内源性的组织蛋白质,主要是消化道各器官分泌的消化液,包括唾液、胃液、小肠液和胰液中的蛋白质等,以及脱落的消化道黏膜细胞。外源性蛋白质可达消化蛋白质总量的一半。人体对蛋白质的消化效率很高,一般健康人可将95%摄入的食物蛋白质完全水解。
(二)吸收
1.氨基酸和寡肽的吸收
经过小肠腔内消化液和接近肠黏膜刷状缘部位的消化,蛋白质被水解为游离氨基酸和含2~3个氨基酸的寡肽。生成的游离氨基酸被小肠黏膜细胞直接吸收,此过程中不同的氨基酸可能需要相应的氨基酸载体转运。最初发现小肠黏膜上皮细胞膜上至少存在4种氨基酸载体(中性氨基酸载体、碱性氨基酸载体、酸性氨基酸载体以及亚氨基酸和甘氨酸载体),随着方法学的发展,后续发现更多类型的氨基酸载体。水解生成的寡肽(尤其是二肽)可以被直接吸收,而不必经肠腔内寡肽酶水解。寡肽虽然可被肠黏膜细胞吸收,但进入门静脉和肝脏的并不是肽,而是游离氨基酸,因为在小肠黏膜的微绒毛和胞液内存在肽水解酶,这些肽进入细胞后可被分解为游离氨基酸。肠黏膜细胞吸收及运载多肽的机制与吸收运载游离氨基酸的机制不同,两种吸收途径之间并不存在吸收竞争。这与早期认为的只有游离氨基酸才能被吸收的观点形成巨大反差,对肽的吸收似乎是氨基酸吸收的主要途径。
小肠是蛋白质水解物的主要吸收部位,但不同部位小肠吸收能力有一定差别。近端小肠对氨基酸的吸收能力强,对寡肽的吸收能力弱,而远端小肠则相反。除小肠外,结肠上皮细胞对氨基酸可能也有一定的吸收能力,这种吸收对新生儿和小肠切除患者的蛋白质吸收可能有一定作用。
2.整蛋白吸收
在蛋白质的消化吸收过程中,也会有微量的蛋白质以完整蛋白质分子的形式被吸收,这种吸收的量虽然很微少,没有实际的营养学意义,但对健康可能具有较大影响。完整蛋白的吸收一般是以吞噬的方式完成的。吞噬是低等动物摄入大分子的基本方式,而在高等动物中只有胚胎动物仍保持这种低级的原始机制。整蛋白的吸收对健康的影响利弊共存。新生儿肠道直接摄取蛋白质的量更多,这种状况使得母乳中的抗体可通过肠黏膜细胞的吞噬作用传递给婴儿。成人也存在对整蛋白的吸收。研究发现,人的血液中存在食物蛋白质的抗体,说明食物蛋白质可被完整吸收进入人体。某些蛋白质成分(如胰岛素)可由此发挥活性作用,但某些肠内细菌的毒素、食物抗原等也会通过此途径进入血液成为致病因子,造成中毒、过敏反应。哺乳期母亲膳食中的蛋白质成分有可能被完整吸收后,再通过乳汁分泌传递给母乳喂养的婴儿,造成婴儿过敏。
(三)转运与代谢
氨基酸被吸收后进入血液,被转运至体内各种组织,被细胞迅速地摄取利用,用于组织生长和更新。不同组织的蛋白质更新速率各异,肠黏膜和肝脏组织蛋白质更新速率很快,为1~3天,肌肉组织蛋白质更新速率较慢。一般成人每日蛋白质的更新量可达7.5g左右。未能用于合成蛋白质的游离氨基酸在肝脏经脱氨基作用转化为生糖氨基酸和生酮氨基酸,再进一步被转化为葡萄糖和甘油三酯。氨基酸的脱氨基作用脱下的氨则以尿素的形式排出体外。
二、氨基酸
(一)氨基酸及相关概念
1.氨基酸(amino acid)
是构成蛋白质的基本单位。其基本结构是在羧酸分子中的α-碳原子上的一个氢原子被一个氨基取代的一类化合物,故又称α-氨基酸。氨基酸分子结构中同时具有氨基和羧基基团,羧基的变化形成不同的氨基酸种类。甘氨酸又名氨基乙酸,是最简单的氨基酸,是乙酸分子中一个氢原子被氨基取代的产物。除甘氨酸外,构成蛋白质的氨基酸的α-碳原子都是不对称碳原子(即与α-碳原子相结合的4个取代基团各不相同),因而氨基酸存在着D-型与L-型两种立体异构体。人体蛋白质中的氨基酸均为L-型,只有微生物体内才有D-型氨基酸存在。组成蛋白质的氨基酸有20多种,但绝大多数的蛋白质只由20种氨基酸组成。
2.必需氨基酸和非必需氨基酸
从营养学的角度,可以将组成蛋白质的20种氨基酸分为必需氨基酸、半必需氨基酸(条件必需氨基酸)和非必需氨基酸。人体合成自身蛋白质所需的各种氨基酸中,部分可以在体内合成,称为非必需氨基酸(nonessential amino acid);部分不能合成或合成速度不能满足身体需要,必须由食物提供,称为必需氨基酸(essential amino acid),包括异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸共8种,儿童的必需氨基酸还包括组氨酸。
3.半必需氨基酸和条件必需氨基酸
半胱氨酸和酪氨酸在体内可分别由甲硫氨酸和苯丙氨酸转变而成,如果膳食中能直接提供这两种氨基酸,则人体对甲硫氨酸和苯丙氨酸的需要量可大幅降低,所以半胱氨酸和酪氨酸被认为是半必需氨基酸(semi-essential amino acid)。计算食物必需氨基酸组成时,常将甲硫氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并计算。此外,在某些特定情况下,如特殊生长阶段、特殊生理或病理条件下,某些氨基酸合成不足或合成的前体物质利用受限,称为条件必需氨基酸(conditionally essential amino acid),如低出生体重儿不能合成半胱氨酸和足够量的甘氨酸,婴儿期肝脏某些酶活性不足以合成牛磺酸等。
4.限制氨基酸
人体蛋白质合成需要符合其自身模式的氨基酸种类和比例。当食物蛋白质中某一种或几种必需氨基酸含量不足或缺乏时,机体合成组织蛋白质受到限制,即木桶原理的短板效应。也就是说,食物蛋白质因某种或几种必需氨基酸含量相对较低,限制了其他必需氨基酸在体内的利用,这些含量相对较低的氨基酸称为限制氨基酸(limiting amino acid)。例如,粮谷类蛋白质的第一限制氨基酸是赖氨酸,大豆蛋白的第一限制氨基酸是含硫氨基酸(甲硫氨酸+半胱氨酸)。
5.氨基酸模式(amino acid pattern)
指构成人体或食物蛋白质必需氨基酸的种类、数量及其相互比值。计算和表述时,将该种蛋白质中色氨酸含量定为1,分别计算其他必需氨基酸的相应比值,这一比值称为该种蛋白质的氨基酸模式。人体组织蛋白质的氨基酸模式决定了其对各种必需氨基酸数量、相互比值的需要,而食物蛋白质的氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式接近或吻合的程度决定了其被机体利用的程度,也决定了其营养价值。例如,动物性食物(如蛋、奶、鱼、肉等)以及大豆蛋白质的氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式较接近,被认为是优质蛋白质。鸡蛋和牛奶蛋白质的氨基酸模式最接近人体蛋白质氨基酸模式,在评价食物蛋白质营养价值时常作为参考蛋白质(reference protein)。表1-1-1列出了不同年龄段人群需要的氨基酸模式和几种常见食物蛋白质的氨基酸模式。
表1-1-1 不同年龄段人群需要的氨基酸模式和几种常见食物蛋白质的氨基酸模式
National Academy Press,2002
葛可佑.中国营养科学全书.北京:人民卫生出版社,2004.
6.蛋白质互补作用
当两种或两种以上食物混合食用时,其蛋白质的必需氨基酸取长补短,模式则会向人体氨基酸模式靠近,从而达到提高蛋白质营养价值的作用,称为蛋白质互补作用(protein complementary action)。例如,玉米、小米单独食用时,因其赖氨酸含量较低,其生物价分别为60和57,而大豆蛋白质赖氨酸含量较高,单独食用时生物价为64,如按玉米23%、小米25%、大豆52%的比例混合食用,其生物价可提高到73。例如,在上述混合食物中,再添加少量动物性食物,蛋白质的生物价还会进一步提高。面粉、小米、大豆、牛肉单独食用时,其蛋白质的生物价分别为67、57、64、76,若按39%、13%、22%、26%的比例混合食用,其蛋白质的生物价可提高到89。
(二)氨基酸代谢
1.脱氨基
是氨基酸的分解代谢的最主要的方式,包括氧化脱氨基、转氨基、联合脱氨基和非氧化脱氨基等,其中以联合脱氨基最为重要。氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸,可经氨基化生成非必需氨基酸,或者转变成碳水化合物及脂类,也有部分α-酮酸进入三羧酸循环进行氧化供能。氨基酸脱氨基作用产生的氨,在正常情况下主要在肝脏合成尿素而解毒,只有少部分氨是在肾脏以铵盐的形式由尿排出。
2.脱羧基
部分氨基酸可经脱羧基作用生成相应的胺。①组氨酸脱羧:经组氨酸脱羧酶催化生成组胺,组胺主要存在于肥大细胞中,创伤性休克或炎症病变部位常有组胺释放。组胺一种强烈的血管舒张剂,并能增加毛细血管的通透性,还能刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌。②色氨酸脱羧:经色氨酸羟化酶催化脱羧生成5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),脑内的5-HT是抑制性神经递质,与学习记忆等神经活动有关,在外周组织5-HT具有收缩血管的功能。③谷氨酸脱羧:由谷氨酸脱羧酶催化脱羧生成α-氨基丁酸(αamino butyric acid,GABA),在脑、肾组织中活性很高。
3.特殊氨基酸代谢
(1)含硫氨基酸:
体内的含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸及胱氨酸。
1)甲硫氨酸可以转变为半胱氨酸和胱氨酸,半胱氨酸和胱氨酸也可互变,但半胱氨酸和胱氨酸不能转变为甲硫氨酸,所以半胱氨酸及胱氨酸是条件必需氨基酸,而甲硫氨酸则是必需氨基酸。
2)甲硫氨酸与腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)作用生成S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)。SAM是体内活性甲基的供体,在甲基转移酶的作用下,将甲基转移给其他物质,生成多种含甲基的重要生理活性物质,如肾上腺素、肌酸、肉毒碱、胆碱等。DNA和RNA合成过程中的甲基化,也由SAM提供甲基,这对细胞分裂和组织生长具有极其重要的作用。
3)半胱氨酸首先氧化成磺酸丙氨酸,再脱去羧基生成牛磺酸。牛磺酸是动物细胞的含硫氨基酸代谢的一种终产物。牛磺酸可与胆酸结合形成结合胆汁酸,对脂肪的溶解和吸收具有十分重要的作用。新生儿及婴儿合成牛磺酸的能力有限,但初乳中含量丰富。牛磺酸缺乏可使婴儿体重增加减慢。植物性食物不含牛磺酸,动物性食物(如肉类)则含量丰富,尤其是蛤、贝壳类食物。
(2)芳香族氨基酸:
除色氨酸外,芳香族氨基酸还包括苯丙氨酸和酪氨酸。
1)苯丙氨酸:
正常情况下,苯丙氨酸可在苯丙氨酸羟化酶的作用生成酪氨酸,先天性苯丙氨酸羟化酶缺乏的婴儿,不能将苯丙氨酸转变成酪氨酸,致体内苯丙氨酸蓄积,经转氨基作用生成苯丙酮酸,后者再进一步转变成苯乙酸等衍生物从尿中排出,使其尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物,称为苯丙酮尿症(phenyl ketonuria,PKU)。苯丙酮尿症患儿由于苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统的毒作用,出现智力发育障碍。对此种患儿的治疗原则是早期发现,并适当控制膳食苯丙氨酸的摄入量。
2)酪氨酸:
在酪氨酸羟化酶的作用下生成多巴(doba),再经多巴脱羧酶的作用生成多巴胺(dopamine),后者是脑中的一种神经递质。多巴胺在肾上腺髓质中可再被羟化,生成去甲肾上腺素,再经N-甲基转移酶催化,由活性甲硫氨酸提供甲基,转变成肾上腺素。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺(catecholamine)。此外,酪氨酸经酪氨酸酶可合成黑色素,当人体缺乏酪氨酸酶时,黑色素合成障碍,导致皮肤、毛发等白化称白化病(albinism)。
3)支链氨基酸的代谢:
支链氨基酸(branch chain amino acid,BCAA)包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸,是必需氨基酸,分别被称为生糖氨基酸、生酮氨基酸及生糖兼生酮氨基酸。经转氨基作用,这3种氨基酸生成各自相应的酮酸:亮氨酸和异亮氨酸生成乙酰辅酶A及乙酰乙酰辅酶A,缬氨酸分解生成琥珀酸辅酶A。支链氨基酸是唯一在肝外代谢的氨基酸,其分解代谢主要在骨骼肌中进行,约占骨骼肌蛋白质必需氨基酸的35%,是体内主要供能的氨基酸。支链氨基酸能刺激蛋白质合成,抑制分解,对外科手术、创伤应激等状态下肌肉蛋白质的合成与分解具有特殊的重要作用。
4)谷氨酰胺:
是体内重要的氨源和氨的载体。有文献报道,谷氨酰胺在维持肠黏膜细胞、淋巴细胞及纤维细胞代谢与功能中有重要作用。谷氨酰胺可减少肠黏膜绒毛的萎缩,刺激肠黏膜的生长,增加绒毛的高度与氮的含量,还可减少细菌的扩散。因此,在肠外营养及口服营养液中适量加入谷氨酰胺对维持肠道健康是十分必要的,尤其是对那些危重病人、长期肠外营养支持的病人。
5)其他:
丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸以及甲硫氨酸代谢过程中可以产生一碳单位,如甲基(-CH 3)、甲烯基(-CH 2)、甲炔基(CH=)、甲酰基(-CHO)、亚甲氨基(-CH=NH)等。一碳单位是合成嘌呤和嘧啶的原料,是氨基酸和核苷酸联系的纽带,在核酸的生物合成中占有重要地位。此外,所产生的一碳单位通过四氢叶酸转运参与体内广泛的甲基化过程。
三、蛋白质的生理功能
蛋白质是生命活动的物质基础,是生命存在的形式,是人体的必需营养素。它的重要性在于它在体内表现出来的多种多样的生理功能,人体摄入蛋白质的主要目的是获得氨基酸,来维持体内氮的平衡。
(一)构成人体的重要成分
人体内蛋白质含量约占体重的16%,蛋白质是构成人体细胞、组织、器官结构的主要物质,是生命的物质基础。儿童、青少年、孕妇、乳母体格及组织、器官的生长发育,各种损伤的修复,消耗性疾病的恢复,以及成人体内细胞和组织的更新都需要合成蛋白质。有研究证实,成人体内每日约有3%的蛋白质需要更新,如肠黏膜细胞平均6天更新一次,而红细胞内的血红蛋白平均120天更新一次,这都需要合成大量的蛋白质。适量蛋白质摄入将有利于儿童的生长发育,健康成人体内蛋白质更新及患者的尽快康复。
(二)构成体内多种具有重要生理功能的物质
这些物质包括催化体内物质代谢和生理生化过程的蛋白类酶;调节各种代谢活动和生理生化反应的蛋白类激素;携带和运输氧至细胞的血红蛋白;参与和维持肌肉收缩的肌纤凝蛋白、肌钙蛋白、肌动蛋白;有重要免疫作用的抗体;维生素A、铁等营养素在体内运输的专用结合蛋白;及众多的调节细胞活动的蛋白类细胞因子。
(三)参与调节和维持体内的酸碱平衡及胶体渗透压
蛋白质的两性性质决定它在维持血液酸碱平衡、胶体渗透压、水分在体内的正常分布等生理功能中发挥重要的作用,如果体内缺乏蛋白质,可引起水肿。
(四)参与神经冲动的传导、思维活动及遗传信息的传递
5-羟色氨、γ-氨基丁酸等氨基酸代谢产物是重要的神经递质,参与神经冲动的传导、信息传递及思维活动。此外,遗传信息的传递及许多重要物质的转运都与蛋白质和氨基酸有关,如含有脱氧核糖核酸的核蛋白是遗传信息传递的重要物质。
(五)提供能量
蛋白质也参与机体的能量代谢,人体每日消耗的能量部分来自蛋白质。尤其是当碳水化合物和脂肪供能不足,或氨基酸摄入量超过体内蛋白质更新需要时,蛋白质代谢产物氨基酸脱氨基后的碳链骨架,如α-酮酸也参与碳水化合物的代谢,产生能量。1g蛋白质在体内产生16.81kJ(4kcal)能量,按《膳食营养素参考摄入量》推荐,来源于蛋白质的能量占总能量10%~15%,儿童宜采用该推荐比例的上限。当然,蛋白质不是主要的供能物质,在能量供给充足的前提下,蛋白质可被更好地利用。
四、氮平衡与儿童生长发育
一般而言,机体蛋白质含量约为体重的16%。儿童生长发育、体重的增长需要大量的蛋白质合成,成人体重不再增加,但每天约3%的组织蛋白质需要更新,这都需要食物蛋白质提供的氨基酸。此外,疾病或损伤后机体的恢复和修复也需要大量的蛋白质合成。人体从食物中摄取的外源性蛋白质、肠黏膜上皮更新脱落的组织蛋白、各种消化器官分泌入肠腔的消化酶蛋白等内源性蛋白质,在消化道内分解成小分子的短肽和氨基酸被吸收,与体内组织蛋白质更新分解的氨基酸共同组成氨基酸池,池中氨基酸大部分用于合成组织蛋白,以供组织生长、更新和修复,小部分用于合成各种功能蛋白以及体内其他重要含氮化合物,如嘌呤、肌酸等。也有部分氨基酸吸收后在体内分解产生能量,其氨基形成尿素排出体外,其碳架形成CO 2呼出,或转化为糖原和脂肪蓄积。
(一)氮平衡概念
机体内蛋白质不断分解的同时,也不断合成蛋白质,以补偿分解掉的蛋白质。机体蛋白质的这种分解与合成同时存在的动态过程称为蛋白质的动态平衡或更新转换(turnover)。蛋白质的含氮量较为恒定(平均约为16%),常用蛋白质含氮量对其进行估算,因此将蛋白质合成与分解代谢之间的动态平衡简称为氮平衡(nitrogen balance)。在相对稳定状态时,总转换中分解与合成大约相等,但对处于生长发育过程的个体,为满足体格及组织器官的不断生长,需要积累更多蛋白质,合成代谢大于分解代谢。而对于衰老和消耗性疾病状态的个体,则分解代谢大于合成代谢。人体氮平衡有以下3种类型:
1.氮的零平衡(zero nitrogen balance)摄入氮=排出氮,即摄入氮=尿排出氮+粪排出氮+皮肤细胞脱落氮(I=U+F+S)。氮的零平衡表示体内蛋白质的分解与合成处于平衡状态,多指正常成人。
2.正氮平衡(positive nitrogen balance)摄入氮>排出氮,表示体内蛋白质合成大于分解。多指生长发育的儿童、青少年、孕妇、乳母以及疾病、创伤恢复期患者和需要增加肌肉的运动员等。确保正氮平衡是儿童喂养中非常重要的目标和原则。
3.负氮平衡(negative nitrogen balance)摄入氮<排出氮,表示体内蛋白质分解大于合成,常见于老人、蛋白质摄入不足、吸收不良及消耗性疾病患者。
在机体氮平衡中,摄入氮基本为食物氮,而排出氮则包括3部分。①粪氮,即摄入氮中未被吸收并随粪便排出的氮;②尿氮,即吸收氮中经代谢转变但未被机体利用,最后随尿排出的氮;③其他氮,即表皮细胞、毛发、各种分泌物、月经失血、射精、泌乳等丧失的氮。当机体的总摄入氮与总排出氮相等时,为零氮平衡,总摄入氮大于总排出氮为正氮平衡,总摄入氮小于总排出氮为负氮平衡。
实际上,机体在完全不摄入蛋白质的情况下,体内蛋白质仍然在分解和合成。如一个体重60kg的成年男子,在膳食中完全不含蛋白质时,每日仍然会从尿、粪、皮肤及分泌物等途径排除约3.2g氮,相当于20g蛋白质。这种在完全不摄入蛋白质时,机体不可避免的消耗氮量,称为 “必要的氮损失”(obligatory nitrogen losses,ONL)。成年男女每千克体重ONL估计值分别为54mg和55mg。故一个体重60kg的成年男子每日至少从膳食中摄入20g(3.2g氮)的优质蛋白质,才能维持正常蛋白质代谢。
(二)氮平衡的调节
人体通过调节蛋白质的代谢速度以维持氮平衡。健康成人每日蛋白质摄入量若在一定范围内波动,则体内蛋白质分解和尿氮排出量则会随之增减。故增加蛋白质摄入量,则体内蛋白质分解增多,由尿排出的含氮物质也会增多;减少蛋白质摄入量,尿氮排出也减少。也就是说,在一定范围内增加蛋白质摄入并不会使各种组织生长或增大,适当少吃蛋白质也不会使体内组织无限消耗。
生长发育的动力来自机体内分泌的调节,正氮平衡是调节的结果。但是,机体对氮平衡的调节只能在一定范围内维持,若蛋白质的摄入量极高,大大超过机体维持氮平衡的需要量,则会严重增加氮排泄器官肾脏的代谢负担;另一方面,如果长期不摄入蛋白质,或者长期维持极低的蛋白质摄入量,则氮平衡机制并不能阻止组织蛋白质的分解。
(三)儿童生长发育与氮平衡
儿童处于活跃的生长发育状态,这种生长发育受到内分泌的驱动,需要给予充分的蛋白质摄入,维持较高的正氮平衡。如果蛋白质摄入不足,就会明显制约儿童的生长发育。在成人体内,机体可以通过氮平衡调节机制的干预,实现低蛋白质摄入水平时的氮平衡。但是,对于生长发育旺盛的儿童,机体不可能通过内在调节实现儿童的正氮平衡。婴儿生长迅速,蛋白质的需要量相对高于成人(按单位体重计),而且需要更多优质蛋白质,以获得更好的正氮平衡。因此,确保儿童蛋白质供应对促进儿童生长发育是极为重要的。反过来讲,儿童的生长发育指标也就常常被用来作为儿童蛋白质营养状况的评价指标。
五、儿童蛋白质营养状况评价
可以通过体格测量、血液和尿液生化检查、临床体征检查,并结合膳食蛋白质摄入状况的评估对儿童蛋白质营养状况进行评价。
(一)体格测量
生长发育依赖于充足的营养支持,WHO项目组对儿童生长发育的研究显示,儿童在5岁前其生长更多地受到营养、喂养方法、环境及卫生保健的影响,而不是遗传或种族的影响。儿童生长发育状况对营养供给极为敏感,其中蛋白质的意义更为突出。因此,生长发育指标可作为评价儿童营养状况的灵敏指标,其中包括对蛋白质营养状况的评判。
1.体格指标
蛋白质营养状况不良时,身高、体重以及瘦体组织重量等指标会落后。通过测量反映生长发育和机体蛋白质储备状况的体格指标,可获得鉴定机体蛋白质营养状况的重要依据。常用的鉴定蛋白质营养状况的体格测量指标包括体重、身高、上臂围、上臂肌围、上臂肌面积、胸围和头围等。这些指标或单独应用,或联合应用,也可以联合应用派生出新的指标,如体质指数(body mass index,BMI)。在评价时,一般将这些测量指标或派生指标与参照人群的相应指标分布情况进行比较,判定生长发育状况和蛋白质储备状况。
2.评价方法
可采用的评价方法包括等级评价法、离差曲线图法、指数法、百分位法、Z评分法和LMS法,这些方法往往结合使用。评价的内容包括生长状况和生长速度。以往等级法、指数法应用较多,近年来曲线图法、百分位法和Z评分法更为多用。
(1)百分位法:
是基于离差法原理,将某指标的测量值与参考人群相应指标的分布中P 3、P 5、P 10、P 25、P 50、P 75、P 90、P 95、P 97值进行比较,用测量值所处的范围反映生长发育状况,位于<P 3、P 3~P 25、P 25~P 75、P 75~P 97、 >P 97范围的分别属于 “下”“中下”“中等”“中上”和 “上”等。
(2)Z评分:
是指某测量指标的实测值与参考人群平均数(正态分布)或中位数(非正态分布)之间的差值相当于参考人群标准差的倍数(相比所得比值);Z评分总是围绕0波动,绝对值越大表示与参考人群的差别越大。百分位法和Z评分法都可以采用曲线图或界值表的形式来应用。
3.评价标准
2013年卫生部发布的卫生行业标准《5岁以下儿童生长状况判定》(WS423-2013),引用世界卫生组织2006年生长标准数值(WHO growth chart),基于年龄别身高/身长 Z评分(height/length for age Z score,HAZ/LAZ)、年龄别体重 Z评分(weight for age Z score,WAZ)、身高/身长别体重Z评分(weight for height/length Z score,WHZ/WLZ)和年龄别BMIZ评分(BMI for age Z score,BMIZ)对儿童生长状况进行评判,判定界值见表1-1-2。
表1-1-2 5岁以下儿童生长状况判定的Z评分界值
(二)膳食蛋白质摄入量
膳食蛋白质摄入量是评价机体蛋白质营养状况最基础的参考值,与机体蛋白质营养状况评价指标结合起来,有助于正确判断机体蛋白质营养状况。膳食蛋白质摄入量需要通过对儿童膳食史和膳食现状进行评价获得。对儿童进行准确的定量膳食评价往往存在较大的质控难度,可通过对儿童喂养状况的调查,特别是每日所摄入食物的种类和数量的调查获得蛋白质摄入的资料。
(三)生化检验
膳食蛋白质供应不足时,体内蛋白质合成会受到影响,可通过测定血液循环中某些特定蛋白质成分的水平以及尿液中蛋白质代谢产物的排出量,评判儿童机体蛋白质营养水平。血液中半衰期较长的蛋白质成分可反映体内蛋白质长期亏损的情况,而半衰期较短的蛋白质则可以更敏锐地反映膳食中蛋白质的摄取情况。
1.血生化指标
(1)血清白蛋白(albumin):
是血浆中含量最多的蛋白质组分,半衰期为18~20天,对维持血液胶体渗透压有重要作用。儿童血清白蛋白比成人低,正常参考值为:新生儿28~44g/L,14岁后38~54g/L,成人35~55g/L,60岁后为34~48g/L。蛋白质缺乏症时含量会明显降低。
(2)血清运铁蛋白(transferrin):
主要在肝脏合成,在血液中含量较少,半衰期为8~10天,是比血清白蛋白更敏感的指标。血清运铁蛋白正常参考值为2.5~4.3g/L(免疫比浊法)。
(3)血清前白蛋白(prealbumin):
是肝脏合成的一种糖蛋白,也是运输甲状腺素T 3、T 4的蛋白,半衰期为2天左右,也是评价近期蛋白质营养状况的灵敏指标,正常值为200~500mg/L,儿童比成人偏低,蛋白质-能量营养不良时明显下降。
(4)血清视黄醇结合蛋白(retinol binding protein,RBP):
是血液中视黄醇(维生素A)的转运蛋白,在血液中与视黄醇、前白蛋白以1∶1∶1(mol)的复合物形式存在,完成体内维生素A从肝脏到周围组织的转运。其半衰期约为12小时,是反映膳食中蛋白质营养的最灵敏指标,在血液中含量极微,正常参考值为40~70μg/L。机体维生素A缺乏时,RBP也会降低;患肾脏疾病时会出现RBP升高假象。
(5)血清游离氨基酸浓度或氨基酸比值:
蛋白质营养不良时,血清游离氨基酸浓度会下降,尤其是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸3种必需氨基酸浓度下降明显;血清氨基酸比值[(甘氨酸+丝氨酸+谷氨酸+牛磺酸)/(异亮氨酸+亮氨酸+缬氨酸+甲硫氨酸)]也会发生变化(<2时为正常,>2时为蛋白质营养不良)。
(6)尿中肌酐排出量和肌酐/身高指数:
肌酐是肌肉中肌酸的分解产物,其排出量与机体肌肉存量密切相关,比氮平衡和血清白蛋白等指标更为灵敏。蛋白质营养不良时,肌肉数量降低,肌酐生成量也低,尿中排出量也低。可将尿液中肌酐排出量与相同身高理想体重者肌酐排出量相比较,计算肌酐/身高指数:>90%为正常;80%~90%为轻度蛋白质缺乏;60%~80%为中度蛋白质缺乏;<60%为严重蛋白质缺乏。
2.尿生化指标
羟脯氨酸是胶原蛋白代谢的产物,儿童营养不良或蛋白质缺乏时,尿中羟脯氨酸排出量减少。可将尿中羟脯氨酸排出量与尿液中肌酐排出量比较,计算尿液羟脯氨酸体重指数或尿液羟脯氨身高指数。对于3月龄至10岁儿童,尿液羟脯氨酸体重指数>2.0为正常,1.0~2.0为不足,<1.0为缺乏。
六、食物蛋白质营养价值评价
由于人类食物来源的生物物种差异,其蛋白质种类和氨基酸组成存在很大差别。从物种进化角度看,动物与人类的种属差异的距离更近,其机体蛋白质构成与人类的相似度更高,也就意味着动物性食物的蛋白质氨基酸构成比植物性食物更接近人体需要,也就是说动物蛋白质的营养价值优于植物蛋白质。当然,蛋白质营养的意义离不开数量,因此评价食物蛋白质营养价值主要从 “量”和 “质”两个方面进行。食物蛋白质营养价值的评价方法可概括为生物学法和化学分析法。
(一)食物蛋白质含量
食物蛋白质含量是评价食物蛋白质营养价值的一个重要方面。由于绝大多数食物蛋白质的平均含氮量约为16%,即每克氮相当于6.25g蛋白质。因此,食物蛋白质含量一般都是通过测定食物中的含氮量 [凯氏(Kjeldahl)定氮法],再乘以一个固定的折算系数(6.25)而获得。当然,不同食物蛋白质的含氮量还是略有差别的,故折算系数也不完全相同,如乳及乳制品蛋白质含氮系数为6.38,全小麦中蛋白质折算系数为5.83,大米为5.95,混合膳食中蛋白质折算系数选用6.25。部分食物的蛋白质/氮折算系数(含氮系数)列于表1-1-3。
表1-1-3 氮折算蛋白质的折算系数
(二)食物蛋白质消化率
食物蛋白质消化率(digestibility)是指在消化道内被吸收的蛋白质占全部摄入蛋白质的百分比,是反映食物蛋白质在消化道内被分解和吸收程度的一个常用的生物学指标,也是食物蛋白质营养价值评价的一项重要内容。食物蛋白质消化率一般采用动物实验或人体实验来测定,又可分为表观消化率和真实消化率。
1.蛋白质表观消化率(apparent protein digestibility)
即不考虑内源性粪代谢氮的蛋白质消化率,一般通过动物或人体代谢实验测得。测定实验对象在某个特定实验期(约1周)内摄入的食物氮(总摄入氮,I)和从粪便中排出的氮(粪氮,F),然后按下式计算:

2.蛋白质真实消化率(true protein digestibility)
是将粪代谢氮考虑在内的消化率。粪中排出的氮实际上有两个来源,一部分来自未被消化吸收的食物蛋白质,另一部分来源于肠道脱落的肠黏膜细胞以及肠道细菌等所含的氮。蛋白质真实消化率也是通过动物或人体代谢实验测得,但与测定蛋白质表观消化率不同的是,需要首先设置无氮膳食期,收集无氮膳食期内的粪便,测定含氮量,此时完全没有蛋白质摄入的情况下的粪氮即粪代谢氮(Fk)。在无氮膳食期之后,再设置待测食物蛋白质实验期,实验期内摄食待测食物,再分别测定摄入氮和粪氮。
由于测定粪代谢氮比较困难,故在实际工作中常不考虑粪代谢氮,尤其是膳食中的膳食纤维很少时,可不必计算Fk;如果膳食中膳食纤维较多,则可对Fk进行估值,一般成年男子的Fk值按每天12mgN/kg bw计算。食物蛋白质消化率受很多因素影响,包括食物基质、食物加工方式和加工程度、蛋白质种类和性质、膳食纤维、食物中抗蛋白酶物质等。一般来说,动物性食物的消化率高于植物性食物,如鸡蛋、牛奶等优质蛋白质的消化率可高达97%和95%,而玉米、大米等谷类蛋白质的消化率只有85%和88%。植物性食物蛋白由于有纤维包裹,影响其消化率,如果加工去掉纤维或烹调使之软化,可提高其消化率。例如,大豆整粒进食消化率约60%,但加工为豆腐或豆浆,可提高至90%。此外,加热还能破坏大豆中的抗胰蛋白酶因子,使消化率得以提高。
(三)食物蛋白质的利用率
食物蛋白质的利用率指食物蛋白质被消化吸收后在体内被利用的程度。常用的指标有蛋白质功效比值、生物价、蛋白质净利用率、氮平衡指数等。
1.蛋白质功效比值(protein efficiency ratio,PER)
实验动物在实验期内平均每摄入1g蛋白质所增加的体重的克数。一般选用初断乳雄性大鼠,经短暂适应后,用含10%待测蛋白质的饲料喂养,试验期28天,每日记录摄食量,每周称量体重。
由于实验条件和动物种系差异,为比较不同实验室所测得的PER数据,通常设置以酪蛋白(参考蛋白质)为蛋白来源的对照组,并将酪蛋白对照组的PER值校定为2.5,然后校正待测蛋白质的PER。
几种常见食物蛋白质的校正PER为:全鸡蛋3.92、牛奶3.09、鱼4.55、牛肉2.30、大豆2.32、精制面粉0.60、大米2.16。
2.生物价(biological value,BV)
是反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用程度的指标。生物价越高,说明蛋白质被机体利用率越高,也就是蛋白质的营养价值越高。测定时,实验对象(人体或动物)摄食含待测蛋白质的膳食或合成饲料,收集实验期内食物或饲料、粪、尿样品,测定氮含量,得到代谢实验的粪氮(F)和尿氮(U);在此之前给予实验对象完全无氮膳食或饲料,收集无氮摄入条件下的粪、尿样品,测定氮含量,得粪代谢氮(Fk)和尿内源氮(Um)数据,然后计算待测食物蛋白质的生物价。人体实验时,为简便考虑,可按成人全日尿内源氮2~2.5g,粪代谢氮0.91~1.20g计算。
动物性食物蛋白质生物价较高,如鸡蛋蛋白质的生物价高达94(鸡蛋白83、鸡蛋黄96),牛奶85、鱼肉83、牛肉76、猪肉74;而植物性食物的蛋白质生物价相对较低,如大米77、小麦67、熟大豆64、扁豆72、蚕豆58、小麦精粉52、小米57、玉米60、白菜76、红薯72、马铃薯67、花生59。动植物食物混合食用,其蛋白质的生物价比单一食用要高。
3.蛋白质净利用率(net protein utilization,NPU)
考虑食物蛋白质的消化和利用两个方面,评估摄入的总氮量中有多少最终被机体利用而储留在体内,即储留氮/摄入氮的值,是反映待测食物蛋白质利用程度的另一个重要指标。实际上这个指标是生物价×消化率所得的乘积:
由于考虑了待测蛋白质消化和利用两个方面,所以NPU能更全面地反映待测食物蛋白质的实际利用程度。
4.氮平衡指数(nitrogen balance index,NBI)
是基于氮平衡情况对待测食物蛋白质进行评价的方法。给予实验对象(人或动物)不同水平的蛋白质摄入量(氮水平),观察氮平衡情况;将氮摄入量或氮吸收量与氮平衡数据进行线性回归分析,回归曲线的斜率即为氮平衡指数。显然,氮平衡指数(回归曲线斜率)越大意味着蛋白质营养价值越高。实际上,用氮摄入量与氮平衡回归分析得到的氮平衡指数的意义相当于蛋白质净利用率,而用氮吸收量与氮平衡回归分析得到的氮平衡指数相当于生物价的意义。
5.氨基酸评分(amino acid score,AAS)
又称氨基酸化学分(chemical score,CS),是将被测食物蛋白质中某种必需氨基酸含量与参考蛋白质中该氨基酸含量进行比较。参考蛋白质一般采用FAO/WHO专家委员会或其他权威学术组织推荐的乳清蛋白,所评氨基酸多采用限制氨基酸。
6.消化率校正的氨基酸评分(protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS)
是考虑食物蛋白质消化率的氨基酸评分。

PDCAAS=氨基酸评分×真消化率

七、蛋白质在儿童膳食中的地位
蛋白质是机体组织的构筑材料,同时也是体内多种生理调节剂的前体物质,因此蛋白质营养对于儿童生长发育、认知功能和免疫功能均具有极为重要的促进和保障作用。此外,膳食蛋白质消化吸收后的各种氨基酸及各种代谢产物,广泛参与体内生理生化反应和代谢调节,对远期健康也具有重要影响。
(一)蛋白质补充与早产儿及婴幼儿的生长发育
充足的蛋白质可显著提高婴幼儿体格生长。无论是对足月儿的观察,还是早产儿喂养结果均显示,在能量摄入量不发生变化的情况下,增加蛋白质摄入量可显著提高婴儿的生长速率。这种效果远大于增加总能量摄入量产生的效果。从某种程度上讲,母乳强化剂(human milk fortifier)正是依靠添加的蛋白质,来实现早产低体重儿的快速追赶生长。此外,早产儿最初的母乳中蛋白质含量也明显高于足月儿母乳,这也有助于早产儿的追赶生长。但随着泌乳过程的进展,早产儿母乳中蛋白质的含量快速下降,很快变得和足月儿母乳一样,不能支持低体重儿快速的生长发育。通过使用以蛋白质为主要成分的母乳强化剂,就可以增加早产低体重儿的蛋白质摄入量,这不但可以促进婴儿体格生长,同时也促进婴儿的脑和免疫功能的发展,并有助于提高早产儿的生存能力。资料显示,早产儿在出生后的4周内给予普通婴儿配方和添加蛋白质的强化早产儿配方喂养,其在7~8岁时的语言智商测试结果和神经认识功能受损的风险就完全不一样。大量基于对低体重儿的流行病学资料显示,增加蛋白质摄入量可明显地促进体格生长,同时也可促进认知发育。
(二)过量蛋白质摄入与后续健康
增加蛋白质摄入量带来的并不全是好处。在早产儿或低体重儿的喂养中,增加蛋白质摄入量虽然可以明显地促进体格、智力和免疫力的发展,其代价可能会增加远期健康的风险。这种观点起始于对母乳喂养儿和配方喂养儿的比较性观察。研究发现,母乳喂养儿在儿童期乃至成年后肥胖风险低于人工喂养儿,母乳喂养可降低儿童肥胖风险,给予母乳喂养的时间越长,儿童肥胖的风险就越低。另外有研究显示,配方喂养儿比母乳喂养儿长得更快,体重更高,而这种生长速率延续到儿童青少年甚至成年期。这些研究的最终指向都是配方粉的高蛋白质含量和婴儿高蛋白质摄入量。从营养学来讲,配方粉的蛋白质质量无法与母乳蛋白质质量相比,为保证婴儿生长,配方粉只好加大了其中蛋白质的含量。如母乳中的蛋白质含量一般为1.1~1.2g/100ml,而配方奶中一般为1.3~2.0g/100ml;而且比较母乳喂养中吸吮的难度与奶瓶喂养中奶液几乎自流的情况不难理解,人工喂养儿还会摄入更多的乳液。那么,蛋白质摄入量的差异是否就是造成配方喂养儿肥胖风险升高的原因呢?为了验证 “配方奶喂养儿的较高蛋白质摄入量可以增加肥胖风险”这一假说,以德国的Koletzko教授为首的欧洲多国学者,于2002—2006年联合开展了一项多中心的随机对照喂养实验研究,将1090名拟采用人工喂养方式喂养的新生婴儿随机分组,分别用较低蛋白配方和高蛋白配方喂养12个月,并于24个月时完成随访;同时纳入了589名纯母乳喂养儿进行对照观察。结果显示,24月龄时低蛋白配方组身长别体重Z评分和BMI明显低于高蛋白组,而与母乳喂养组无差别,证实了高蛋白配方会造成儿童2岁更高体重,而对身长并没有明显促进,这可能会升高远期超重和肥胖风险。
现已证实,蛋白质摄入量、生长速率以及远期健康危害之间存在着密切联系,其机制可能在于过量蛋白质摄入导致血清浓度氨基酸升高,其中的某些氨基酸通过下丘脑-垂体系统,对生长激素、甲状腺素、胰岛素、胰岛素样生长因子-1等产生影响,这些影响可能涉及慢性疾病风险的各种因素。已经证实,由过度营养导致的生长加速(特别是在婴儿期的生长曲线的向上交叉)可负向程序化调控代谢综合征的所有构件,如肥胖、血压、血脂和胰岛素抵抗。一个明显的例子是,早产儿出生后2周内的增重速率与青春期血流量介导的肱动脉舒张功能密切相关,显示早产儿出生后的膳食蛋白质摄入量是影响体重增重的主要因素。
母乳具有恰到好处的蛋白质含量水平,连同母乳所具有的其他营养优势,既可以充分支持儿童的体格生长、智力发育和免疫发展,同时又不会带来远期健康的风险。母乳中蛋白质含量和质量可以作为一个例子,能很好地说明适宜的蛋白质营养对于健康的重要意义。因此,在婴幼儿喂养中,既要预防蛋白质缺乏,也要避免蛋白质过量摄入。实现这种平衡的一个重要支点是蛋白质的质量。
八、推荐摄入量和食物来源
(一)推荐摄入量
为满足人体蛋白质营养,需要在估计蛋白质需要量的基础上,确定合理的膳食摄入量。由于机体生理状态和蛋白质代谢状况不同,不同个体对蛋白质的需要量存在很大差异,因此很难确定某一个体的蛋白质需要量,也就难以针对某特定个体推荐膳食蛋白质的摄入量水平。膳食蛋白质的推荐摄入量基于群体资料的估计,常用的表达方式为蛋白质参考摄入量(DRI),包括平均需要量(EAR)、推荐摄入量(RNI)、适宜摄入量(AI)。EAR是根据氮平衡研究确定的可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群体中50%个体蛋白质需要量的摄入水平,但该蛋白质摄入水平不能满足群体中另外50%个体对蛋白质的需要,为满足该特定人群中97%~98%个体蛋白质需要,在EAR的基础上加上2倍标准差获得推荐摄入量RNI。根据成人的EAR可推算儿童青少年的RNI,但对于处于生长发育特殊时期的婴儿,采用适宜摄入量AI来代替RNI,其蛋白质AI是从母乳中的含量和母乳摄入量推算获得。
0~6月龄婴儿应该给予纯母乳喂养。人乳供给蛋白质营养,既能保证婴儿获得最佳的生长发育,同时又与肝脏和肾脏的代谢能力相适配。按照母乳(成熟乳)中蛋白质的平均浓度为1.16g/100g计算,若平均每日摄入母乳750m l(780g),则可以得到0~6月龄婴儿蛋白质的AI值为9g/d。选择6kg为0~6月龄婴儿平均体重的代表值,则可推算0~6月龄婴儿单位体重的AI值为1.5g/(kg·d)。对于非母乳喂养的婴儿,由于配方食品(包括配方奶)中蛋白质的质量低于母乳,为弥补蛋白质营养价值的不足,需要适当增加蛋白质的摄入量,因此非母乳喂养儿的蛋白质AI则需要适当提高。但是,增加蛋白质摄入量可能会增加远期慢性疾病风险,因此对于非母乳喂养儿,无论怎样调整蛋白质摄入量,都会存在潜在的健康风险。
此外,婴儿早期肝脏功能还不成熟,母乳蛋白质除8种必需氨基酸外,还富含组氨酸、半胱氨酸、色氨酸,以及牛磺酸。这是人工喂养婴儿蛋白质营养需要考虑的。
7~12月龄婴儿蛋白质的AI应依据通过母乳(按600ml计)摄入的蛋白质的量,再加上通过辅食摄入的蛋白质的量来确定。在婴儿辅食蛋白质摄入量资料不足的情况下,则根据成人蛋白质的EAR,用代谢体重法推算7~12月龄婴儿蛋白质的EAR为15g/d,进而确定该年龄段婴儿RNI为20g/d。
儿童和青少年对蛋白质摄入的需要量,应满足维持健康生理状态和良好生长发育所需要的蛋白质的量,可参照国际权威学术组织WHO/FAO/联合国大学(United Nations University,UNU)(2007)确定的儿童和青少年膳食蛋白质的安全摄入量,再考虑中国的膳食结构和蛋白质质量,用PDCAAS加以校正,得到针对中国膳食的儿童和青少年蛋白质EAR,进而确定RNI。
儿童蛋白质的可耐受最高摄入量(UL)需要依据过量蛋白质摄入导致的健康损害资料为依据,目前相关资料并不充分,没有制订蛋白质UL水平。但是,根据已有的资料,一般认为每日蛋白质的摄入量以不超过推荐量的2倍为宜。不同年龄段儿童、青少年的膳食蛋白质参考摄入量见表1-1-4。
表1-1-4 不同年龄段儿童、青少年的膳食蛋白质参考摄入量(g)
(二)食物来源
食物蛋白质的营养价值取决于所含必需氨基酸的种类、数量和构成模式。按照蛋白质的营养价值,可将蛋白质分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。完全蛋白所含必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当,能为人体充分利用,不但能维持成人的健康,也能促进儿童生长发育,有较高的营养价值。例如,乳类中的酪蛋白、乳白蛋白,蛋类中的卵白蛋白、卵磷蛋白,肉类中的白蛋白、肌蛋白,大豆中的大豆蛋白,小麦中的麦谷蛋白,玉米中的谷蛋白等都属于完全蛋白。其中,白蛋白营养价值最高,如母乳中蛋白质、鸡蛋白蛋白、奶中白蛋白(乳清蛋白)、血浆白蛋白等,不但必需氨基酸构成与人体需要接近,还易于消化吸收。半完全蛋白所含必需氨基酸种类也齐全,但有的氨基酸数量不足,比例不适当,这样的蛋白质可以维持生命,但不能促进生长发育,如小麦中的麦胶蛋白等。不完全蛋白中所含必需氨基酸种类不全,这样的蛋白质既不能维持生命,也不能促进生长发育,如玉米中的玉米胶蛋白、动物结缔组织和肉皮中的胶质蛋白、豌豆中的豆球蛋白等。
1.人乳
母乳蛋白是0~6月龄婴儿蛋白质的最好来源,不仅数量适宜,必需氨基酸模式也无可匹敌。7~12月龄的婴儿蛋白质的最好来源仍是人乳,之后随着年龄增长,所摄入的食物品种日益丰富,各种动植物食物也逐渐成为蛋白质的重要来源,包括奶类、蛋类、肉类、鱼类、谷类及豆类。
2.乳类
牛奶含蛋白质3.0%~3.5%,乳粉和酸奶等乳制品由于水分变化而使蛋白质含量不同,但其蛋白质营养价值和意义与鲜牛乳是相同的,尤其突出的是乳类食物还是钙营养的优质来源。婴儿配方奶大多在牛奶的基础上,降低蛋白质总量,以利于减轻喂养儿的肾溶质负荷,并调整蛋白质的构成,如将乳清蛋白的比例增加至60%,同时减少酪蛋白至40%,以利于消化吸收和优化氨基酸比例,满足婴儿的需要。婴儿配方奶粉中的蛋白质,经过调整蛋白质构成,其与鲜牛乳中蛋白质应有所不同。这种蛋白质调整的目的是在含量和蛋白质组分构成上向接近母乳的方向变化,但由于不同产品的配方、原料、生产工艺和质控水平差异,很难清晰描述其蛋白质质量的状况。
3.蛋类
是儿童优质蛋白质的来源,营养学研究中常将鸡蛋蛋白作为参考蛋白。蛋类含蛋白质11%~14%,在婴儿辅食和幼儿膳食中应用较多。
4.动物肉类
也是优质蛋白质来源,但伴随动物性蛋白质的还有较多的动物脂肪,特别是畜肉含较多的饱和脂肪,但鱼类例外。鱼类能提供优质蛋白质,其肌肉纤维较短易于消化,其脂肪含量不高,且所含脂肪中有较丰富的、有益于婴幼儿脑和视功能发育的n-3长链多不饱和脂肪酸。畜禽肉鱼类是婴儿辅食和幼儿膳食中的重要食材,除了提供丰富优质蛋白质外,还可供给其他许多优质营养素,是各种维生素和铁、锌、碘等微量元素的重要来源。
5.谷类
是3岁以上儿童膳食的主要组成部分,谷类含蛋白质7%~9%,蛋白质含量不算高,但由于其在膳食中可以达到较大的比例,并逐渐发展为主食,所以仍然是膳食蛋白质的主要来源。粗粮含有比精细加工粮食相对较高的蛋白质含量,但是由于粗粮也含有较多的粗纤维影响到蛋白质的吸收,而不宜作为婴幼儿的蛋白质的合理来源。尽管从预防慢性疾病的角度,鼓励成人适当多吃粗粮,但此建议并不能推广到儿童群体。因此,婴幼儿膳食中最好少用加工程度较低的粮谷类食物,如全麦粉、糙米等。
6.豆类
与其他植物性食物相比,豆类,特别是大豆含有丰富蛋白质(高达36%~40%),其蛋白质氨基酸组成也比较合理,在体内的利用率较高,尤其是和谷类蛋白质具有较好的互补作用,是植物性食物中非常好的蛋白质来源。但婴幼儿和低龄儿童膳食中大豆类食物也不宜过多,因为尽管其蛋白质质量不差,但仍逊色于乳类蛋白质,除非对乳类蛋白质过敏的儿童。与此相关的另外一个可能存在的误区是,有一些幼儿园用豆浆代替鲜奶,比较其蛋白质数量和质量以及钙含量,豆浆不能与牛奶相提并论。
为了确保儿童膳食蛋白质的质量,儿童膳食中来自动物性食物的优质蛋白质最好能够占到半数以上。儿童膳食中常见的蛋白质来源食物举例见表1-1-5;国家标准规定的婴儿配方食品(GB10765-2010)、较大婴儿和幼儿配方食品(GB10767-2010)中的蛋白质含量见表1-1-6。
表1-1-5 儿童膳食中常见食物的蛋白质含量(每100g可食部)
摘自:杨月欣,等.中国食物成分表.第2版.北京:北京医科大学出版社,2012.
表1-1-6 婴儿配方食品、较大婴儿和幼儿配方食品和婴幼儿谷类辅助食品中蛋白质含量
基于国家标准规定值计算:a,GB10765-2010婴儿配方食品;b,GB10767-2010较大婴儿和幼儿配方食品;c,GB 10769-2010婴幼儿谷类辅助食品

(汪之顼)