评价蛋白质质量的新方法——蛋白质消化率校正的氨基酸记分法
作者：何志谦 闻芝梅
单位：何志谦(中山医科大学医学营养系，广州 510089)；闻芝梅(中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所)
关键词：
卫生研究990121 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]。
, 百拇医药
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[2]。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[3，4]。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。
, 百拇医药
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]。
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真消化率(TD)的计算：
TD=[摄入氮-(氮-FK)]×100/摄入氮
FK=代谢氮或内源性粪氮(进食无氮膳时粪便中排出的氮)
表1 一些食物的真消化率(人类)[1] % 食物
平均值
食物
平均值
鸡蛋
97
小米
79
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牛奶，乳酪
95
豌豆
88
肉，鱼
94
花生
94
玉米
85
花生酱
95
大米(精)
, 百拇医药 88
黄豆粉
86
棉籽
90
分离大豆蛋白
95
全小麦(精)
86
鲜豆
78
小麦粉(精)
96
, http://www.100md.com 全玉米
87
面筋
96
玉米加豆
78
燕麦粉
99
中国混合膳
90
2.3 蛋白质消化率校正的氨基酸记分法的计算
将每克食物的必需氨基酸成分(EAA)与适宜的人体必需氨基酸需要量模式(FAO/WHO 2～5岁儿童参考模式，mg/g蛋白质)比较，得出未校正的氨基酸记分。以其必需氨基酸比值作为限制性氨基酸，将此限制性氨基酸的比值乘以该食物蛋白质的消化率即为其校正的氨基酸记分(PDCAAS)。表2列举了部分混合中国膳食、分离大豆蛋白和牛肉的必需氨基酸记分结果[5，6]表2 混合中国膳食分离大豆蛋白和牛肉的PDCAAS的计算举例〔1，5，6〕 必需氨基酸
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(EAA)
(A)
FAO/WHO
2～5岁儿童参考
模式(mg/g)
混合中国膳食
分离大豆蛋白
牛肉
(B)
EAA模式
((mg/g)
(B/A)
未校正的氨
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基酸记分
PDCAAS(1)
(C)
EAA模式
(mg/g)
(C/A)
未校正的氨
基酸记分
PDCAAS
(D)
EAA模式
(mg/g)
, 百拇医药 (D/A)
未校正的氨
基酸记分
PDCAAS
组氨酸
19
26
1.36
1.22
26
1.37
1.30
34
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1.79
1.68
异亮氨酸
28
43
1.53
1.37
49
1.75
1.66
45
1.61
1.51
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亮氨酸
66
81
1.22
1.10
82
1.24
1.18
79
1.20
1.13
赖氨酸
58
, 百拇医药
51
0.88
0.80(2)
63
1.09
1.04
83
1.43
1.34
蛋氨酸+胱氨酸
25
43
1.71
, 百拇医药
1.54
26
1.04
1.00(3)
37
1.48
1.39
苯丙氨酸+酪氨酸
63
85
1.35
1.21
90
, 百拇医药
1.43
1.36
73
1.16
1.09
苏氨酸
34
36
1.06
0.95
38
1.12
1.06
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44
1.29
1.21
色氨酸
11
14
1.26
1.14
13
1.08
1.03
10.8
0.98
, 百拇医药
0.92(4)
缬氨酸
35
52
1.50
1.35
50
1.43
1.36
49
1.40
1.32
注：(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)
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(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。表3选用了几种不同蛋白质的PDCAAS，这些结果与对人的营养价值的观察也是一致的。
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表3 某些食物蛋白质的PDCAAS[1，5] 蛋白质来源
PDCAAS
蛋白质来源
PDCAAS
分离大豆蛋白
1.00
燕麦粉
0.57
大豆浓缩纯蛋白
0.99
豌豆粉
0.69
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酪蛋白
1.00
花生
0.52
鸡蛋白
1.00
小麦
0.40
牛肉
0.92
面筋
0.25
3 用蛋白质消化率校正的记分法的优缺点
, 百拇医药
其优点在于简单和在科学上的合理性，可以常规用于对食物蛋白质质量的评价。还可以提供补充蛋白质和蛋白质互补可能性的信息。可用于营养标签以便用户计算混合食物的记分。但对质量较差(某些必需氨基酸缺乏或极低)的蛋白质，其PDCAAS与根据生物学分析的蛋白质质量估计的有些不一致。非必需氨基酸和非蛋白氮过量会影响膳食必需氨基酸的利用，PDCAAS不能用于计算非必需氨基酸不成比例的蛋白质对限制性氨基酸利用的不良影响。但这种情况在实际上很少见。
4 小结
用蛋白质消化率校正的氨基酸记分法衡量和表达蛋白质的质量是目前简易而又准确的方法，是一种对植物性蛋白质及其制品最合适的可行常规方法，经FAO/WHO专家委员会核定，于1991年通过和正式公布。其后许多国家(包括美国的食品药品管理局及一些欧洲国家)承认此法，并陆续有论证文章[5]。当然没有一种方法是十全十美的，对氨基酸成分分析和蛋白质消化率的分析还有待进一步改进。我国是一个食用植物蛋白质的大国，继续开发和利用植物蛋白质资源是一项长期的任务，本法也许能助一臂之力。
, 百拇医药
作者简介：何志谦，男，博士，教授
参考文献
1 FAO/WHO. Protein quality evaluation. FAO food and nutrition paper No. 51. Rome:Food and Agriculture Organizations of the United Nations
2 FAO/WHO/UNU. Energy and protein requirements. In:WHO Tech Rept Ser 724. Geneva:World Health Organization,1985
3 FAO/WHO. Energy and protein requirement. WHO Tech. Rept. Ser. 522. Geneva： World Health Organization,1993
, 百拇医药
4 NAS/NRC. Improvement of protein nutriture. Washington DC: US Food and Nutrition Board, National Academy of Science, 1974
5 Henley EC, Kaster JM. Protein evaluation by protein digestibility-corrected amino acid scoring. Food Tech, 1994,4：74—77
6 葛可佑.90年代中国人群的膳食与营养状况(1992年全国营养调查).北京：人民卫生出版社，1996.89
1998-10-29收稿, 百拇医药
单位：何志谦(中山医科大学医学营养系，广州 510089)；闻芝梅(中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所)
关键词：
卫生研究990121 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]。
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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[2]。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[3，4]。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。
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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]。
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真消化率(TD)的计算：
TD=[摄入氮-(氮-FK)]×100/摄入氮
FK=代谢氮或内源性粪氮(进食无氮膳时粪便中排出的氮)
表1 一些食物的真消化率(人类)[1] % 食物
平均值
食物
平均值
鸡蛋
97
小米
79
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牛奶，乳酪
95
豌豆
88
肉，鱼
94
花生
94
玉米
85
花生酱
95
大米(精)
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黄豆粉
86
棉籽
90
分离大豆蛋白
95
全小麦(精)
86
鲜豆
78
小麦粉(精)
96
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87
面筋
96
玉米加豆
78
燕麦粉
99
中国混合膳
90
2.3 蛋白质消化率校正的氨基酸记分法的计算
将每克食物的必需氨基酸成分(EAA)与适宜的人体必需氨基酸需要量模式(FAO/WHO 2～5岁儿童参考模式，mg/g蛋白质)比较，得出未校正的氨基酸记分。以其必需氨基酸比值作为限制性氨基酸，将此限制性氨基酸的比值乘以该食物蛋白质的消化率即为其校正的氨基酸记分(PDCAAS)。表2列举了部分混合中国膳食、分离大豆蛋白和牛肉的必需氨基酸记分结果[5，6]表2 混合中国膳食分离大豆蛋白和牛肉的PDCAAS的计算举例〔1，5，6〕 必需氨基酸
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(EAA)
(A)
FAO/WHO
2～5岁儿童参考
模式(mg/g)
混合中国膳食
分离大豆蛋白
牛肉
(B)
EAA模式
((mg/g)
(B/A)
未校正的氨
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基酸记分
PDCAAS(1)
(C)
EAA模式
(mg/g)
(C/A)
未校正的氨
基酸记分
PDCAAS
(D)
EAA模式
(mg/g)
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未校正的氨
基酸记分
PDCAAS
组氨酸
19
26
1.36
1.22
26
1.37
1.30
34
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1.79
1.68
异亮氨酸
28
43
1.53
1.37
49
1.75
1.66
45
1.61
1.51
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亮氨酸
66
81
1.22
1.10
82
1.24
1.18
79
1.20
1.13
赖氨酸
58
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51
0.88
0.80(2)
63
1.09
1.04
83
1.43
1.34
蛋氨酸+胱氨酸
25
43
1.71
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1.54
26
1.04
1.00(3)
37
1.48
1.39
苯丙氨酸+酪氨酸
63
85
1.35
1.21
90
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1.43
1.36
73
1.16
1.09
苏氨酸
34
36
1.06
0.95
38
1.12
1.06
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1.29
1.21
色氨酸
11
14
1.26
1.14
13
1.08
1.03
10.8
0.98
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缬氨酸
35
52
1.50
1.35
50
1.43
1.36
49
1.40
1.32
注：(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)
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(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。表3选用了几种不同蛋白质的PDCAAS，这些结果与对人的营养价值的观察也是一致的。
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表3 某些食物蛋白质的PDCAAS[1，5] 蛋白质来源
PDCAAS
蛋白质来源
PDCAAS
分离大豆蛋白
1.00
燕麦粉
0.57
大豆浓缩纯蛋白
0.99
豌豆粉
0.69
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酪蛋白
1.00
花生
0.52
鸡蛋白
1.00
小麦
0.40
牛肉
0.92
面筋
0.25
3 用蛋白质消化率校正的记分法的优缺点
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其优点在于简单和在科学上的合理性，可以常规用于对食物蛋白质质量的评价。还可以提供补充蛋白质和蛋白质互补可能性的信息。可用于营养标签以便用户计算混合食物的记分。但对质量较差(某些必需氨基酸缺乏或极低)的蛋白质，其PDCAAS与根据生物学分析的蛋白质质量估计的有些不一致。非必需氨基酸和非蛋白氮过量会影响膳食必需氨基酸的利用，PDCAAS不能用于计算非必需氨基酸不成比例的蛋白质对限制性氨基酸利用的不良影响。但这种情况在实际上很少见。
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用蛋白质消化率校正的氨基酸记分法衡量和表达蛋白质的质量是目前简易而又准确的方法，是一种对植物性蛋白质及其制品最合适的可行常规方法，经FAO/WHO专家委员会核定，于1991年通过和正式公布。其后许多国家(包括美国的食品药品管理局及一些欧洲国家)承认此法，并陆续有论证文章[5]。当然没有一种方法是十全十美的，对氨基酸成分分析和蛋白质消化率的分析还有待进一步改进。我国是一个食用植物蛋白质的大国，继续开发和利用植物蛋白质资源是一项长期的任务，本法也许能助一臂之力。
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作者简介：何志谦，男，博士，教授
参考文献
1 FAO/WHO. Protein quality evaluation. FAO food and nutrition paper No. 51. Rome:Food and Agriculture Organizations of the United Nations
2 FAO/WHO/UNU. Energy and protein requirements. In:WHO Tech Rept Ser 724. Geneva:World Health Organization,1985
3 FAO/WHO. Energy and protein requirement. WHO Tech. Rept. Ser. 522. Geneva： World Health Organization,1993
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4 NAS/NRC. Improvement of protein nutriture. Washington DC: US Food and Nutrition Board, National Academy of Science, 1974
5 Henley EC, Kaster JM. Protein evaluation by protein digestibility-corrected amino acid scoring. Food Tech, 1994,4：74—77
6 葛可佑.90年代中国人群的膳食与营养状况(1992年全国营养调查).北京：人民卫生出版社，1996.89
1998-10-29收稿, 百拇医药