植物蛋白質計算的簡單方法

㈠ 食物的營養含量是怎麼測算出來的

食物的種類千差萬別，各種食物蛋白質的含量、氨基酸模式都不一樣，人體對它的消化、吸收和利用程度也存在差異，其營養價值不完全相同。一般來說動物蛋白質的營養價值優於植物蛋白質。
在實際工作中，人們依據不同的應用目的設計了多種評價指標，但就某一種評價方法而言，因其只能以某一種現象作為觀察評定指標，所以都有一定局限性。綜合說來，營養學上主要從食物蛋白質的「量」和「質」兩個方面來考察。即一方面要從「量」的角度考察食物中蛋白質含量的多少，另一方面則要從「質」的角度考察其必需氨基酸的含量及模式以及機體對該食物蛋白質的消化、利用程度。所使用的評價方法多種多樣，總的可概括為生物學法和化學分析法。
2.4.1食物中蛋白質的含量
食物蛋白質含量是評價蛋白質營養價值的一個重要方面。蛋白質的含量是蛋白質發揮其營養價值的物質基礎，食物蛋白質含量的多少盡管不能決定一種食物蛋白質營養價值的高低，但是沒有一定的數量，再好的蛋白質其營養價值也有限。
食物蛋白質含量的測定通常用微量凱氏定氮法測定其含氮量，然後再換算成蛋白質含量。食物蛋白質的含氮量取決於其氨基酸的組成以及非蛋白含氮物質的多少，可在15%~18%變動。食物蛋白質平均含氮量為16%，故常以含氮量乘以系數6.25測得其粗蛋白含量。若要准確計算則可以用不同的系數求得。
2.4.2蛋白質的消化率
蛋白質的消化率(digestibility)是指食物蛋白質被消化酶分解、吸收的程度。消化率愈高，被機體利用的可能性就愈大。食物蛋白質的消化率用該蛋白質中被消化、吸收的氮量與其蛋白質含氮總量的比值表示。一般採用動物或人體實驗測定，根據是否考慮內源糞代謝氮因素，可有表觀消化率(apparent digestibility)和真消化率(true digestibility)之分。
2.4.2.1表觀消化率
表觀消化率即不考慮內源糞代謝氮的蛋白質消化率。通常以動物或人體為實驗對象，在實驗期內，測定實驗對象攝入的食物氮和從糞便中排出的糞氮，然後按下式計算:表觀消化率(%)=食物氮-糞氮食物氮×1002.4.2.2真消化率真消化率(%)=食物氮-(糞氮-糞代謝氮)食物氮×100表觀消化率模糊了兩個要點: ① 糞氮主要由細菌蛋白質組成，其氨基酸組成對了解不同氨基酸的消化率幫助不大;② 糞氮至少有3個來源: 未消化的膳食蛋白質、由小腸黏膜脫落的蛋白質和由血液擴散到腸腔中的尿素氮。
糞代謝氮是受試者在完全不吃含蛋白質食物時糞便中的含氮量。實驗首先設置無氮膳食期，並收集無氮膳食期中的糞便，測定其氮含量即糞代謝氮;然後再設置被測食物蛋白質的實驗期，再分別測定攝入氮和糞氮。以糞氮減去無氮膳食期的糞代謝氮，才是攝入蛋白質中真正未消化吸收的部分，據此測定的才是該食物蛋白質的真消化率。顯然，表觀消化率要比真消化率(即消化率)低。
由於糞代謝氮測定十分繁瑣，且難以准確測定，故在實際工作中常不考慮糞代謝氮。最近，who提出，當膳食中僅含少量纖維時不必測定糞代謝氮;當膳食中含有多量膳食纖維時，對成人可按每天12mg/kg的數值進行計算。
蛋白質的消化率受人體和食物等多種因素的影響，前者如全身狀態、消化功能、精神情緒、飲食習慣和對該食物感官狀態是否適應等;後者有蛋白質在食物中存在形式、結構、食物纖維素含量、烹調加工方式、共同進食的其他食物的影響等。
通常，動物性蛋白質的消化率比植物性的高。如雞蛋和牛奶蛋白質的消化率分別為97%和95%，而玉米和大米蛋白質的消化率分別為85%和88%。這是因為植物蛋白質被纖維素包圍不易被消化酶作用。經過加工烹調後，包裹植物蛋白質的纖維素可被去除、破壞或軟化;可以提高其蛋白質的消化率。例如食用整粒大豆時，其蛋白質消化率僅約60%，若將其加工成豆腐，則可提高到90%。
2.4.3蛋白質的利用率
蛋白質的利用率是指食物蛋白質(氨基酸)被消化、吸收後在體內被利用的程度。測定食物蛋白質利用率的指標和方法很多，各指標分別從不同角度反映蛋白質被利用的程度，現扼要介紹如下。
2.4.3.1蛋白質的生物學價值(biological value，bv)
蛋白質的生物學價值簡稱生物價，是機體的氮儲留量與氮吸收量之比。某種蛋白質的生物價的值越高，表明其被機體利用的程度越高，最大值為100。計算公式如下: 蛋白質的生物價=氮儲留量氮吸收量=食物氮-(糞氮-糞代謝氮)-(尿氮-尿內源氮)食物氮-(糞氮-糞代謝氮)×100式中，尿內源氮是機體在無氮膳食條件下尿中所含有的氮。它們來自體內組織蛋白質的分解。尿氮和尿內源氮的檢測原理和方法與糞氮和糞代謝氮一樣。
蛋白質的生物價可受很多因素影響，同一食物蛋白質可因實驗條件不同而有不同的結果，故對不同蛋白質的生物價進行比較時應將實驗條件統一。此外，在測定時多用初斷乳的大鼠，飼料蛋白質的含量為100g/kg(10%)。將飼料蛋白質的含量固定在10%，目的是便於對不同蛋白質進行比較。因為飼料蛋白質含量低時，蛋白質的利用率較高。常見食物蛋白質的生物價見表27。表27常見食物蛋白質的生物價
蛋白質生物價蛋白質生物價蛋白質生物價雞蛋蛋白質94大米77小米57雞蛋白83小麥67玉米60雞蛋黃96生大豆57白菜76脫脂牛奶85熟大豆64紅薯72魚83扁豆72馬鈴薯67牛肉76蠶豆58花生59豬肉74白麵粉52
生物價對指導蛋白質互補以及制定肝、腎病人的膳食很有意義。對肝、腎病人來講，生物價高，表明食物蛋白質中氨基酸主要用來合成人體蛋白，極少有過多的氨基酸經肝、腎代謝而釋放能量或由尿排出多餘的氮，從而大大減少肝腎的負擔，有利其恢復。
2.4.3.2蛋白質凈利用率(net protein utilization，npu)
蛋白質凈利用率是機體的氮儲留量與氮食入量之比，表示蛋白質實際被利用的程度。因為考慮了蛋白質在消化、利用兩個方面的因素，因此更為全面。npu=氮儲留量氮食入量=生物價×消化率除上述用氮平衡法進行動物試驗外，還可以分別用受試蛋白質(占熱能的10%)和無蛋白質的飼料喂養動物7~10天，記錄其攝食的總氮量。試驗結束時測定動物體內總氮量，以試驗前動物屍體總氮量作為對照進行計算。npu=受試動物屍體增加氮量 無蛋白飼料組動物屍體減少氮量攝取食物氮量×1002.4.3.3蛋白質凈比值(net protein ratio，npr)
這是將大鼠分成兩組，分別飼以受試食物蛋白質和等熱量的無蛋白質膳食7~10天，記錄其增加體重和降低體重的克數，求出蛋白質凈比值。npr=平均增加體重(g) 平均降低體重(g)攝入的食物蛋白質(g)2.4.3.4蛋白質功效比值(protein efficiency ratio，per)
蛋白質功效比值是用幼小動物體重的增加與所攝食的蛋白質之比來表示將蛋白質用於生長的效率。出於所測蛋白質主要被用來提供生長之需要，所以該指標被廣泛用作嬰兒食品中蛋白質的評價。per=實驗期內動物體重增加量(g)實驗期內蛋白質攝入量(g)此法通常用生後21~28天剛斷乳的大鼠(體重50~60g)，以含受試蛋白質10%的合成飼料喂養28天，計算動物每攝食1g蛋白質所增加體重的克數。此法簡便實用，已被美國公職分析化學家協會(aoac)推薦為評價食物蛋白質營養價值的必測指標，其他國家也廣泛應用。
由於同一種食物蛋白質，在不同的實驗室所測得的per值重復性不佳，故通常設酪蛋白對照組，並將酪蛋白對照組的per值換算為2.5，然後進行校正。被測蛋白質per=實驗組蛋白質per/對照組蛋白質per×2.5幾種常見食物蛋白質的per為: 全雞蛋3.92，牛奶3.09，魚4.55，牛肉2.30，大豆2.32，精製麵粉0.60，大米2.16。
2.4.3.5氨基酸評分(amino acid score，aas)和蛋白質消化率修正的氨基酸評分(protein digestibility corrected amino acid score，pdcaas)
蛋白質營養價值的高低也可根據其必需氨基酸的含量以及它們之間的相互關系來評價。食物蛋白質氨基酸模式與人體蛋白質構成模式越接近，其營養價值就越高。氨基酸評分則能評價其接近程度，是一種廣為採用的食物蛋白質營養價值評價方法。氨基酸評分也可稱為蛋白質評分和化學評分。
氨基酸評分不僅適用於單一食物蛋白質的評價，還可用於混合食物蛋白質的評價。該法的基本步驟是將被測食物蛋白質的必需氨基酸組成與推薦的理想蛋白質或參考蛋白質氨基酸模式進行比較。
為了便於評定，最初將雞蛋或人奶蛋白質中所含氨基酸作為參考標准，因為它們是已知營養價值最好的蛋白質，並稱為參考蛋白質;1957年fao提出人的暫訂氨基酸需要量模式，並以此代替雞蛋蛋白質標准;1973年fao/who有關專家委員會再次對人體氨基酸需要量進行評價而制定新的計分模式，並且認為盡管尚無實驗證據表明其是否優於乳與蛋等優質蛋白質的模式，但是一般認為比全蛋或乳蛋白質的模式更為合適，並被廣泛採用;1981年fao/who/unu聯合專家會議，根據新近資料分別對嬰兒、學齡前兒童(2~5歲)、學齡兒童(10~12歲)和成人提出了新的必需氨基酸需要量模式，與此同時再次修訂了氨基酸計分模式如下: aas(%)=1g受試蛋白質中限制性氨基酸的毫克數需要量模式中該氨基酸的毫克數×100第一限制性氨基酸評分值即為該食物蛋白質的最終氨基酸評分。
顯然，由於嬰兒、兒童和成人的必需氨基酸需要量不同，對於同一蛋白質的氨基酸評分亦不相同。嬰兒和兒童對必需氨基酸的需要量遠比成人高。故對嬰兒和兒童來說，受試蛋白質中任何一種必需氨基酸的最低分(第一限制氨基酸)，對成人而言，其蛋白質質量並不一定很低。
氨基酸評分的方法比較簡單，但對食物蛋白質的消化率沒有考慮。因此，1990年由fao/who蛋白質評價聯合專家委員會提出了一種新的方法--蛋白質消化率修正的氨基酸評分。這種方法可替代蛋白質功效比值per對除孕婦和1歲以下嬰兒以外的所有人群的食物蛋白質進行評價，並認為是簡單、科學、合理的常規評價食物蛋白質質量的方法。表28是幾種食物蛋白質經消化率修正的氨基酸評分，其計算公式為: pdcaas=aas×蛋白質真消化率表28幾種食物蛋白質的pdcaas
食物蛋白pdcaas食物蛋白pdcaas酪蛋白1.00青斑豆0.63雞蛋1.00燕麥粉0.57大豆分離蛋白0.99花生粉0.52牛肉0.92小扁豆0.52豌豆0.69全麥0.40菜豆0.68麵筋0.25
從氨基酸評分可以說明雞蛋、牛乳的蛋白質構成最接近人體蛋白質需要量模式，故其蛋白質的營養價值較高。而植物性的食物往往缺少賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸，其營養價值相對較低。值得注意的是，採用pdcaas對大豆分離蛋白的評價可與酪蛋白和雞卵蛋白媲美。從經濟和營養價值方面考慮，使用大豆分離蛋白或大豆濃縮蛋白來替代或補充動物蛋白質，或者將其與其他植物蛋白質混合使用可有效提高蛋白質的質量。表29幾種食物蛋白質bv、npu和化學分的比較
食物蛋白bvnpu化學分per全雞蛋98941003.9牛奶7771953.1大豆粉7065742.3小麥6765691.5玉米6055621.2大米7770772.2明膠0000
2.4.3.6微生物測定法
利用微生物可測定酸水解後蛋白質中氨基酸的含量，也可以測定可利用氨基酸和蛋白質的質量。早先有人用產酶鏈球菌測定可利用的精氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸和色氨酸，但遺憾的是此種微生物的生長不需要賴氨酸，所以不能用它測定賴氨酸或可利用賴氨酸的總量。
近來，人們常用梨形四膜蟲來進行蛋白質的營養評價。梨形四膜蟲是一種可吞食食物顆粒、具有鞭毛的原生動物，其生長不完全依賴可溶性營養素。此外，它和處在生長階段的大鼠一樣也需要10種必需氨基酸(包括賴氨酸)，因而優於產酶鏈球菌。評價方法主要是將受試蛋白質預先進行部分消化，隨後在一定的條件下測定梨形四膜蟲在此水解液中的生長情況，從而評定蛋白質的營養價值。據報告，對某些食物來說，四膜蟲的生長與大鼠實驗測得的per值高度相關。
四膜蟲法較動物實驗法快速、簡便，費用也低。其主要的缺點是這種原生動物對食品添加劑和調味品很敏感。
如前所述，蛋白質營養評價的方法多種多樣，既有生物學的方法也有化學分析的方法。這兩類方法各有利弊: ① 生物學的方法往往通過考察受試蛋白質對試驗動物(特別是幼小動物，甚至是微生物)生長的貢獻來評價受試蛋白質營養價值的高低。由於該方法綜合考察了受試蛋白質被實驗動物消化、吸收、利用的情況，因此更加全面和客觀。該方法的缺點是實驗動物的必需氨基酸需要量模式和人體的必需氨基酸需要量模式存在著一定的差異，將實驗結果應用於人體時存在著一定的偏差。② 化學分析的方法通過分析受試蛋白質的氨基酸組成，並與人體的氨基酸需要量模式進行比較來評價蛋白質營養價值的高低。該方法所獲得的結果比較直觀，更易於生產和生活實踐的指導。其缺點是無法考察食品加工以及混合膳食條件下食物中其他成分對受試蛋白質消化、吸收和利用的影響，這可能是化學評價和生物學評價不一致的重要原因。
總之，蛋白質營養價值評價對於食品品質的鑒定、新的食品資源的研究和開發、指導人群膳食等許多方面有重要意義。在對食物蛋白質進行營養評價時，特別是對蛋白質作系統研究或者探索一個新蛋白質資源時，應將各種方法結合起來使用，並注意以下幾點:
(1) 首先測定蛋白質的含量和氨基酸模式，計算蛋白質消化率修正的氨基酸分。
(2) 若測定結果表明此蛋白質可能是一種有價值的新資源時，可進一步測定其蛋白質(氨基酸)的利用率，用生物學試驗評價蛋白質的質量。
(3) 注意食品加工過程中蛋白質的變化。這通常是通過測定賴氨酸和蛋氨酸的利用率來判斷，因為它們在食品加工時最易破壞。而這也可能是生物學評價低於化學評價的原因。
(4) 最好對樣品中的氮、氨基酸和包括微生物毒素在內的各種毒素進行適當的分析檢驗，以除去非蛋白質物質的作用。
(5) 最後，應十分慎重地對受試蛋白質進行滿足人體需要量方面的檢驗。
2.4.4蛋白質的互補作用(protein complementary action)
不同食物蛋白質中氨基酸的含量和比例關系不同，其營養價值不一，若將兩種或兩種以上的食物適當混合食用，使它們之間相對不足的氨基酸互相補償，從而接近人體所需的氨基酸模式，提高蛋白質的營養價值，稱為蛋白質的互補作用。例如豆腐和麵筋蛋白質在單獨進食時，其生物價(bv)分別為65和67，而當兩者以42∶58的比例混合進食時，其bv可提高至77。這是因為麵筋蛋白質中缺乏賴氨酸，蛋氨酸卻較多，而大豆蛋白質賴氨酸含量較多，可是蛋氨酸不足。兩種蛋白質混合食用則互相補充，從而提高其營養價值。這種提高食物營養價值的方法實際上早已被人們在生活中採用，並且在後來的實驗中得到驗證。幾種食物混合後蛋白質的生物價見表210。表210幾種食物混合後蛋白質的生物價
食物名稱單獨食用時bv混合食用所佔比例(%)小麥6737-31大米77324046大豆6416208豌豆4815--玉米60-40-牛肉乾76--15混合食用時bv747389
為充分發揮食物蛋白質的互補作用，在調配膳食時，應遵循3個原則:
(1)食物的生物學種屬愈遠愈好，如動物性和植物性食物之間的混合比單純植物性食物之間的混合要好。
(2)搭配的種類愈多愈好。
(3) 食用時間愈近愈好。因為單個氨基酸在血液的停留時間約4h，然後到達組織器官，再合成組織器官的蛋白質。而合成組織器官蛋白質的氨基酸必須同時到達才能發揮互補作用。

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