蛋白质消化率校正评分法及其应用范围 蛋白质的营养价值评价指标有哪些？
经消化率校正氨基酸评分法(protein digestibility corrected amino acids core method,PDCAAS)
PDCAAS = 氨基酸评分×真消化率
蛋白质质量评价是国际上非常关注和有争论的主要课题。无论从公众健康或经济角度考虑都需要一种合适的正确评价蛋白质质量的方法。植物性和动物性蛋白质一般都由20种氨基酸组成，但其中仅有9种氨基酸是人类膳食中必需的。在人类摄入的蛋白质来源中，必需氨基酸只占很小部分，这些必需氨基酸的需要量随年龄、生理学情况和健康状态而异。评价蛋白质的方法应能准确和精确区分个别蛋白质对人类生物学需要的相对效能。FAO／WHO对蛋白质质量评价联合专家委员会从1982年起对此进行了大量的工作，过去用蛋白质功效比值(PER)及未校正的氨基酸记分法评价蛋白质质量存在问题，该委员会经过五次讨论提出一种用蛋白质消化率校正的氨基酸记分法(Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)来衡量蛋白质质量，1991年该法获通过和正式公布。
1 评价人类食物蛋白质质量的一般要求
临床上认为评价蛋白质质量最准确的方法应能反映人类生长及代谢，如用氮平衡法，但就费用和耗时上考虑都不宜于将其作为常规的评价方法。自1919年以来，蛋白质功效比值(PER，测定能支持正在生长大鼠生长的能力)曾被许多国家作为指标。在用此法几十年后发现PER过高估计了某些动物性蛋白质对人类的价值而低估了植物性蛋白质的价值，这可能起误导作用。有一段时间氨基酸分(用鸡蛋和乳类的氨基酸模式评分)曾被广泛应用来代替PER。虽然有些蛋白质的质量可以直接用用氨基酸分来评价，而另一些蛋白质则由于消化率和生物利用率差而不合适用该法。因而必需同时考虑氨基酸成分、采用合适的评分模式和测定消化率来准确预测人类膳食中食物蛋白质质量。
2 蛋白质消化率校正的氨基酸记分法(PDCAAS)的测定和应用
在理论上，评价蛋白质质量最合理的方法是将食物的氨基酸含量(考虑其生物利用率)与人的氨基酸需要量模式相比较。人的氨基酸需要量在不同生长阶段的差异很大。对1岁以下婴儿食物蛋白质质量的评价系根据人乳的氨基酸成分作为记分模式。FAO／WHO及美国科学院曾提出以2～5岁儿童的氨基酸模式暂定为两岁以上人类单一的氨基酸记分模式。用PDCAAS来评价食物蛋白质的质量是从以下三方面考虑的：(1)食物蛋白质的必需氨基酸组成；(2)食物蛋白质的消化率；(3)食物蛋白质能提供人体必需氨基酸需要量的能力。
2.1 食物蛋白质的含量和氨基酸成分
混合食物蛋白质的含量可以用测定的氮乘以6.26；其氨基酸成分可以直接分析，即将蛋白质用酸或碱水解，对释放的氨基酸经离子交换色谱法(IEC)、气相-液相色谱法(GLDC)或高效液相色谱法(HPLC)分离后进行定量分析，但这些方法的变异较大。也可以利用已发表的氨基酸成分数据库。但由于这些数据所用的分析方法不同，不同数据来源的同一食物的结果相差较大，因而需要用新的实验技术建立氨基酸成分数据库。混合食物的氨基酸成分可按各个食物的氨基酸成分含量进行加权平均，计算出平均每克混合食物的氨基酸成分。
2.2 蛋白质的消化率
不同蛋白质的消化、吸收和利用的程度不同。蛋白质的消化率可能起源于食物蛋白质固有(蛋白质构型、氨基酸结合)的差别、存在可能改变蛋白质消化的非蛋白质成分(膳食纤维、单宁和植酸)、存在抗生理作用的因子或由于加工情况改变酶从蛋白质中释放氨基酸，因而FAO／WHO的蛋白质评价专家委员会在1975年的一次专家聚会上建议氨基酸记分应该用‘真’蛋白质消化率进行校正。
(1) PDCAAS=未校正的氨基酸分×真消化率(混合膳中国为0.90，分离大豆蛋白为0.95，牛肉为0.94)
(2) 混合中国膳系根据1992年全国营养调查资料推算，其限制性氨基酸为赖氨酸，PDCAAS为0.800
(3) 分离大豆蛋白的限制性氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸，PDCAAS为1.00
(4) 牛肉的限制性氨基酸为色氨酸，PDCAAS为0.92
在计算PDCAAS时，任何高于1.0的记分均计为1.0。因为过多的氨基酸不能被身体作为氨基酸来利用，在营养上没有绝对益处。这些多余的氨基酸被脱氨，其氮以尿素的形式排出，其它含碳部分被作为能量利用或转为脂肪或碳水化合物在体内储存。PDCAAS高于1.0的蛋白质都是能满足人体必需氨基酸需要量的质量相等的高质量蛋白质。PDCAAS低于1.0的低质量蛋白质的氨基酸组分不能满足2～5岁儿童对氨基酸的需要量，其消化率也较低。
评价食物蛋白质的营养价值，对于食品品质的鉴定，新的食品资源的研究和开发，指导人群膳食等许多方面，都是十分重要的。各种食物，其蛋白质的含量、氨基酸模式等都不一样，人体对不同的蛋白质的消化、吸收和利用程度也存在差异，所以营养学上主要从食物蛋白质含量、被消化吸收的程度和被人体利用程度三方面全面地进行评价。常用的指标有：
（一）蛋白质的含量
虽然蛋白质的含量不等于质量，但是没有一定数量，再好的蛋白质其营养价值也有限。所以蛋白质含量是食物蛋白质营养价值的基础。食物中蛋白质含量测定一般使用微量凯氏定氮法，测定食物中的氮含量，再乘以由氮换算成蛋白质的换算系数，就可得到食物蛋白质的含量。
（二）蛋白质消化率
蛋白质消化率不仅反映了蛋白质在消化道内被分解的程度，同时还反映消化后的氨基酸和肽被吸收的程度。蛋白质消化率（%）=食物氮-（粪氮-粪代谢氮）x100/食物氮。该计算结果，是食物蛋白质的真消化率。在实际应用中，往往不考虑粪代谢氮，这种消化率叫做表观消化率。
（三）蛋白质利用率
1. 生物价： 蛋白质生物价是反映食物蛋白质消化吸收后，被机体利用程度的指标，生物价的值越高，表明其被机体利用程度越高。计算公式如下：
生物价=储留氮x100/吸收氮
储留氮=吸收氮-（尿氮-尿内源性氮），吸收氮=食物氮-（粪氮-粪代谢氮）
2. 蛋白质净利用率： 蛋白质净利用率是反映食物中蛋白质被利用的程度，因此，它把食物蛋白质的消化和利用两个方面都包括了，因此更为全面。计算公式如下：
蛋白质净利用率（%）=消化率x生物价
3. 蛋白质功效比值： 蛋白质功效比值是用处于生长阶段中的幼年动物在实验期内，其体重增加和摄入蛋白质的量的比值来反映蛋白质的营养价值的指标。
蛋白质功效比值=动物体重增加（g）/ 摄入蛋白质（g）。
4. 氨基酸评分： 也叫蛋白质化学评分，该方法是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式和推荐的理想的模式或参考蛋白质的模式进行比较，因此是反映蛋白质构成和利用率的关系。
氨基酸评分= 被测蛋白质每克氮（或蛋白质）中氨基酸（mg）
理想模式或参考蛋白质中每克氮（或蛋白质）中氨基酸量（mg）
除上述方法和指标外，还有如相对蛋白质值；净蛋白质比值；氮平衡指数等。
五、蛋白质营养不良及营养状况评价
蛋白质缺乏在成人和儿童中都有发生，但处于生长阶段的儿童更为敏感。蛋白质缺乏常有热能不足，故称蛋白质-热能营养不良。临床表现有水肿型和消瘦型两种。反映体内蛋白质营养水平的常用指标主要为血清白蛋白和血清运铁蛋白等。
六、蛋白质参考摄入量及食物来源
蛋白质广泛存在于动植物性食物中。动物性蛋白质质量好，植物性蛋白质利用率较低。因此，注意蛋白质互补，适当进行搭配是非常重要的。我国由于以植物性食物为主，所以推荐的RNI值在1.0~1.2g/kg体重，按热能计算，蛋白质摄入占膳食总热能的10%~14%。
蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般说，蛋白质约占人体全部质量的18%，最重要的还是其与生命现象有关。
蛋白质（protein）是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸（Amino acid）按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。
PDCAAS = 氨基酸评分×真消化率
蛋白质质量评价是国际上非常关注和有争论的主要课题。无论从公众健康或经济角度考虑都需要一种合适的正确评价蛋白质质量的方法。植物性和动物性蛋白质一般都由20种氨基酸组成，但其中仅有9种氨基酸是人类膳食中必需的。在人类摄入的蛋白质来源中，必需氨基酸只占很小部分，这些必需氨基酸的需要量随年龄、生理学情况和健康状态而异。评价蛋白质的方法应能准确和精确区分个别蛋白质对人类生物学需要的相对效能。FAO／WHO对蛋白质质量评价联合专家委员会从1982年起对此进行了大量的工作，过去用蛋白质功效比值(PER)及未校正的氨基酸记分法评价蛋白质质量存在问题，该委员会经过五次讨论提出一种用蛋白质消化率校正的氨基酸记分法(Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)来衡量蛋白质质量，1991年该法获通过和正式公布。
1 评价人类食物蛋白质质量的一般要求
临床上认为评价蛋白质质量最准确的方法应能反映人类生长及代谢，如用氮平衡法，但就费用和耗时上考虑都不宜于将其作为常规的评价方法。自1919年以来，蛋白质功效比值(PER，测定能支持正在生长大鼠生长的能力)曾被许多国家作为指标。在用此法几十年后发现PER过高估计了某些动物性蛋白质对人类的价值而低估了植物性蛋白质的价值，这可能起误导作用。有一段时间氨基酸分(用鸡蛋和乳类的氨基酸模式评分)曾被广泛应用来代替PER。虽然有些蛋白质的质量可以直接用用氨基酸分来评价，而另一些蛋白质则由于消化率和生物利用率差而不合适用该法。因而必需同时考虑氨基酸成分、采用合适的评分模式和测定消化率来准确预测人类膳食中食物蛋白质质量。
2 蛋白质消化率校正的氨基酸记分法(PDCAAS)的测定和应用
在理论上，评价蛋白质质量最合理的方法是将食物的氨基酸含量(考虑其生物利用率)与人的氨基酸需要量模式相比较。人的氨基酸需要量在不同生长阶段的差异很大。对1岁以下婴儿食物蛋白质质量的评价系根据人乳的氨基酸成分作为记分模式。FAO／WHO及美国科学院曾提出以2～5岁儿童的氨基酸模式暂定为两岁以上人类单一的氨基酸记分模式。用PDCAAS来评价食物蛋白质的质量是从以下三方面考虑的：(1)食物蛋白质的必需氨基酸组成；(2)食物蛋白质的消化率；(3)食物蛋白质能提供人体必需氨基酸需要量的能力。
2.1 食物蛋白质的含量和氨基酸成分
混合食物蛋白质的含量可以用测定的氮乘以6.26；其氨基酸成分可以直接分析，即将蛋白质用酸或碱水解，对释放的氨基酸经离子交换色谱法(IEC)、气相-液相色谱法(GLDC)或高效液相色谱法(HPLC)分离后进行定量分析，但这些方法的变异较大。也可以利用已发表的氨基酸成分数据库。但由于这些数据所用的分析方法不同，不同数据来源的同一食物的结果相差较大，因而需要用新的实验技术建立氨基酸成分数据库。混合食物的氨基酸成分可按各个食物的氨基酸成分含量进行加权平均，计算出平均每克混合食物的氨基酸成分。
2.2 蛋白质的消化率
不同蛋白质的消化、吸收和利用的程度不同。蛋白质的消化率可能起源于食物蛋白质固有(蛋白质构型、氨基酸结合)的差别、存在可能改变蛋白质消化的非蛋白质成分(膳食纤维、单宁和植酸)、存在抗生理作用的因子或由于加工情况改变酶从蛋白质中释放氨基酸，因而FAO／WHO的蛋白质评价专家委员会在1975年的一次专家聚会上建议氨基酸记分应该用‘真’蛋白质消化率进行校正。
(1) PDCAAS=未校正的氨基酸分×真消化率(混合膳中国为0.90，分离大豆蛋白为0.95，牛肉为0.94)
(2) 混合中国膳系根据1992年全国营养调查资料推算，其限制性氨基酸为赖氨酸，PDCAAS为0.800
(3) 分离大豆蛋白的限制性氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸，PDCAAS为1.00
(4) 牛肉的限制性氨基酸为色氨酸，PDCAAS为0.92
在计算PDCAAS时，任何高于1.0的记分均计为1.0。因为过多的氨基酸不能被身体作为氨基酸来利用，在营养上没有绝对益处。这些多余的氨基酸被脱氨，其氮以尿素的形式排出，其它含碳部分被作为能量利用或转为脂肪或碳水化合物在体内储存。PDCAAS高于1.0的蛋白质都是能满足人体必需氨基酸需要量的质量相等的高质量蛋白质。PDCAAS低于1.0的低质量蛋白质的氨基酸组分不能满足2～5岁儿童对氨基酸的需要量，其消化率也较低。
在食物蛋白质的氨基酸构成中,按照人体的需要及其比例关系相对含量不足,限制了其他氨基酸利用的那些氨基酸,称为限制氨基酸.显然,限制氨基酸必出现于必需氨基酸之中.在限制氨基酸中缺乏量最甚者,称
为第一限制氨基酸.限制氨基酸严重影响机体对食物蛋白质的利用程度,
表1. 人体必需氨基酸需要量模式(mg / kg · d)
氨基酸
婴儿
平均(范围)
学前儿童
(2~5岁)
学龄儿童
(10~12岁)
成年人
His
Ile
Leu
Lys
Met+Cyss
Phe+Tyr
Thr
Trp
Val
总计
包括His
减去His
26(18~36)
46(41~53)
93(83~107)66(53~76)
42(29~60)
72(68~118)
43(40~45)
17(16~17)
55(44~77)
460(408~588)
434(390~552)
(19)
28
66
58
25
63
34
11
35
339
320
(19)
28
44
44
22
22
28
(9)
25
241
222
16
13
19
16
17
19
9
5
13
127
111
引自:WHO technical report series, 747, 1985
决定食物蛋白质的营养价值.这是由于只要有任何一种必需氨基酸供给不足,其他氨基酸供给再丰富,机体的蛋白质合成也会因缺乏材料而受阻.形象地讲,犹如如下情形:你准备了盖十间瓦房的各种建筑材料,却仅备了刚够盖一间房的木梁,便只能建起一间房,其他建材再多也建不出第二间房,道理是一样的.
食物中最主要的限制氨基酸为Lys和Met.大多数植物蛋白质中Lys含量不足;大豆,花生,牛奶和肉类蛋白质中Met相对不足.通常,Lys是谷类蛋白质的第一限制氨基酸,而Met则是大多数非谷类植物蛋白质的第一限制氨基酸.此外,小麦,大麦,燕麦和大米还缺乏Thr,玉米还缺乏Trp,Thr和Trp分别是它们的第二限制氨基酸.几种常见食用植物蛋白质的限制氨基酸如表2所示.
表2. 几种食物蛋白质的限制氨基酸
名称
第一限制氨基酸
第二限制氨基酸
第三限制氨基酸
小麦
大麦
燕麦
大米
玉米
花生
大豆
棉籽
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys
Met
Met
Lys
Thr
Thr
Thr
Thr
Trp
-
-
-
Val
Met
Met
-
Thr
-
-
-
引自: 天津轻工业学院,无锡轻工业学院合编,食品生物化学,1981
1.4. 蛋白质的互补作用
不同食物蛋白质的氨基酸构成不同,限制氨基酸不同,已如上述.如果将不同的食物适当混合食用,它们之间的相对不足和相对丰富可相互一定程度地补偿,从而拉近与人体必需氨基酸需要量模式的距离,使食物蛋白质的营养价值得到一定程度提高,这种现象称为蛋白质的互补作用.
例如,豆腐(大豆蛋白质)和面筋(小麦蛋白质)在单独食用时,其生物价(BV)分别为65和67,而当将两者以42 :58的比例混合食用时,其BV可提升至77.这是由于小麦蛋白质缺乏Lys,而Met却较丰富;而大豆蛋白质的Lys含量丰富而Met相对不足,两种蛋白质混合食用后,实现了蛋白质互补,因而使总的蛋白质营养价值得到提高.
实际上,多种食物混吃以提高食物蛋白质营养价值的办法,在我国的饮食习惯中早已有之,其中的道理,近代营养学才揭示了出来.在现代营养学认识的基础上,人们更应明确地反对偏食,提倡合理膳食,均衡营养.
根据同样道理,在科学地分析和计算的基础上,向食品中添加限制氨基酸成品,以提高食品蛋白质营养价值的方法,已取得巨大成功,这方面的工作涉及食品的营养强化问题,不再深述.我国人民日常食物的几种蛋白质搭配,其蛋白质互补作用的效果见表3.
表3. 几种食物蛋白质的生物价(BV)
名称
食物蛋白质的
配合比例(%)
生物价(BV)
单独进食
混合进食
豆腐
面筋
42
58
65
67
77
小麦
大豆
67
33
67
64
77
大豆
鸡蛋
70
30
64
94
77
玉米
小米
大豆
40
40
20
60
57
64
73
