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食品中蛋白质质量评价方法的研究进展

期刊:食品工业科技DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022050228

董娟、张亚飞、马宁等作者来自天津科技大学食品科学与工程学院、国家合成生物技术创新中心以及星甲(天津)生物技术有限公司卡勒贞产品开发中心,他们的研究论文《食品中蛋白质质量评价方法的研究进展》于2023年4月发表在《食品工业科技》期刊上。这篇论文属于类型b,是一篇综述性文章,主要探讨了食品中蛋白质质量评价方法的研究进展,特别是对蛋白质消化率校正氨基酸评分(Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)和可消化氨基酸评分(Digestibility Indispensable Amino Acid Score, DIAAS)进行了详细讨论。

首先,论文介绍了蛋白质在人体中的重要性。蛋白质是维持人体生长发育和生命健康的关键营养素,其主要功能包括催化反应、信号传递、调节体液平衡及免疫保护等。联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)和联合国大学(UNU)提出,成年人推荐摄入高品质蛋白质为0.8 g/kg/d,而儿童、孕妇等人群的蛋白质摄入量应达到1.5 g/kg/d左右。蛋白质摄入不足或过多都会对健康产生负面影响,因此,科学合理的蛋白质质量评价方法对于人类合理膳食、获取充足营养、有效开发新型蛋白质资源至关重要。

接下来,论文回顾了几种常见的蛋白质质量评价方法,包括生物学评价方法和非生物学评价方法。生物学评价方法包括氮平衡(Nitrogen Balance, NB)、生物学价值(Biological Value, BV)、蛋白质效率比(Protein Efficiency Ratio, PER)等,这些方法虽然在一定程度上能够反映蛋白质的质量,但都存在一定的局限性。例如,NB操作困难、灵敏度低;BV未考虑蛋白质在体内的消化率;PER通过大鼠测得,忽视了大鼠与人体对含硫氨基酸的需求差异。非生物学评价方法包括化学评分(Chemical Score, CS)、氨基酸评分(Amino Acid Score, AAS)、必需氨基酸指数(Essential Amino Acid Index, EAAI)等,这些方法均未考虑蛋白质的消化利用率。

为了克服这些局限性,FAO和WHO在氨基酸评分的基础上提出了PDCAAS,该方法综合考虑了蛋白质的氨基酸组成和消化率,并通过真粪便消化率对AAS进行了校正。PDCAAS的应用不仅限于食品中蛋白质质量的评价,还可以用于指导蛋白质的工业生产,获得高质量蛋白。例如,Pehlivanoğlu等通过PDCAAS评价不同生产工艺的乳清蛋白的蛋白质质量,发现所有样品的必需氨基酸含量和消化率都较低,PDCAAS为0.08~0.71,均低于正常乳清蛋白,表明蛋白质质量与生产工艺有很大关系。

然而,PDCAAS也存在一些局限性,主要体现在采用粪便氨基酸消化率校正氨基酸评分、未考虑蛋白质生物利用度的变化以及将PDCAAS的最高值限定为1。为了解决这些问题,FAO在2013年决定使用DIAAS替代PDCAAS。DIAAS通过氨基酸分数与真回肠消化率相乘得到,以最低得分作为该食物的DIAAS值,同时将分数最低的氨基酸作为限制性氨基酸。DIAAS的优点在于其能够识别高质量蛋白质,利于补充低质量蛋白质的营养价值。根据DIAAS值可将蛋白质划分为不同等级,DIAAS≥100为优质蛋白质,DIAAS=75~99为高质量蛋白质,DIAAS<75为低质量蛋白质。

DIAAS的应用也非常广泛,Bailey等通过测定不同猪肉部位及不同加工条件下的DIAAS发现,猪肉的DIAAS都大于100,腰部肉在0.5~3岁评分模式DIAAS最高,培根肉在3岁以上的儿童、青少年及成人的评分模式下DIAAS最高。Herreman等测定了5种动物蛋白和12种植物蛋白的DIAAS,然后通过限制性氨基酸互补的方法调整混合食物中各蛋白的比例来获得较高的DIAAS。这表明DIAAS在测定过程中可明确某种食品的限制性氨基酸,准确指导不同食物进行氨基酸互补,有助于人们通过合理搭配饮食获得高质量蛋白。

尽管DIAAS具有许多优点,但也存在一些局限性。首先,不同食品的氮-蛋白质转换因子不同,使用特定食物的转换因子会高估植物蛋白DIAAS值,低估动物蛋白DIAAS值。其次,测定方法不统一,生长猪和人类的回肠消化极为相似,DIAAS通过回归方程以生长猪预测人类的回肠氨基酸消化率,需优化实验方法提高方程的稳定性。此外,不同地区和人群对于蛋白质的需求不同,DIAAS不能作为唯一适用的蛋白质质量评价方法。最后,食品加工过程会影响蛋白质消化率,DIAAS在分析膳食蛋白质质量时,忽视了食物基质间的相互作用对蛋白质消化率的影响。

论文最后总结了蛋白质质量评价方法的研究进展,并提出了未来研究的重点。首先,应提高回归方程的稳定性,减少动物实验,优化体外消化方法或通过微创同位素示踪法测定人体蛋白质消化率。其次,建立完备的数据库供不同国家参考和使用,需考虑不同国家和地区的饮食习惯,不同人群的身体素质,食物自身基质和膳食加工过程的影响等。此外,植物性饮食趋势发展迅速,对植物性食物还需要更系统和全面的研究,以提高植物蛋白的利用率。最后,考虑通过必需氨基酸互补来满足人体蛋白质需求,进而提高DIAAS的准确性,最大程度减少研究过程对动物和人类的伤害,促使其成为方便、快捷、经济且适用于全世界的标准方法。

这篇综述论文的学术价值在于全面回顾了蛋白质质量评价方法的发展历程,特别是对PDCAAS和DIAAS进行了深入讨论,指出了它们的优缺点和应用前景。论文为探索优质蛋白质来源、研究蛋白质互补和开发高质量蛋白食品提供了理论依据,具有重要的科学价值和实际应用意义。

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