蛋白质品质评价方法及其在食用菌中的应用进展

　　摘 要：食用菌中蛋白质的含量高、营养价值丰富，具有较高的研发价值，但其品质尚未得到系统评价;阐述食 品中蛋白质品质的评价方法(生物学评价方法、非生物学评价方法、基于消化率和必需氨基酸组成的综合性评 价方法)，探讨各方法在食用菌蛋白质营养评价中的应用情况;通过分析不同的氨基酸营养量化方法和消化吸 收模型，为合理评估和发掘食用菌蛋白质的营养价值提供参考。

　　关键词：品质评价;必需氨基酸参考模式谱;消化吸收

　　我国是全球最大的食用菌生产国和消费国[1]，2018年食用菌产量占全球总产量的72%[2-3]。食用 菌营养丰富、味道鲜美、蛋白质含量高、脂肪含量低，是维生素 B、C 和 D 的良好来源;食用菌中含有多 种矿物质，可提供碳水化合物(不含淀粉)[4]。食用菌中的蛋白质含量可达10%～63%(干重)[5-6]，且氨 基酸种类齐全，能提供8种必需氨基酸(indispensableaminoacids，IAA)。

　　食用菌生产不与粮争地， 作为新的素食蛋白质原料，食用菌有着极大的开发潜力和价值。 蛋白质是人体摄入的主要氮源，不同形式的蛋白质参与了机体的细胞组成、能量供应和代谢活动， 但人体无法储备蛋白质，因此需要从膳食中摄入优质的蛋白质来维持生长和其他生理功能[7]。食用菌中含有丰富的蛋白质，科学评价其品质对后续开发利用和功能研究十分重要。

　　目前食用菌蛋白质的评 价多集中于氨基酸的化学组成，基于消化吸收的系统评估较少，且很多研究存在未及时更新IAA 参考 模式谱的问题。笔者阐述蛋白质品质评价方法的研究进展，介绍不同方法在食用菌蛋白质营养评估中 的应用，以期为科学评估食用菌蛋白质的营养价值提供方法，为 进 一 步 发 掘 利 用 食 用 菌 蛋 白 质 提 供 参考。

　　生物方向评职知识：植物蛋白质研究论文发表SCI期刊

　　1 蛋白质品质评价方法概述

　　蛋白质品质可定义为蛋白质满足人体对氨基酸和氮的代谢需求的能力(维持身体需要以及生长、 怀孕或哺乳的特殊需要)[7]，由蛋白质含量、氨基酸组成以及生物利用率决定。蛋白质品质评价的核心 是氨基酸组成和蛋白质消化率。蛋白质中IAA 的含量越符合膳食摄入需求量，并能有效被人体吸收 利用，其营养价值就越高。

　　食用菌蛋白质营养价值高，值得深度开发利用，但是目前对其品质评价开展的研究尚不深入，缺乏 标准、系统的研究范式，需要从动物蛋白质和植物蛋白质的品质评价方法中寻找借鉴。蛋白质含量和 氨基酸组成要素由化学分析测定，现代营养学在此基础上利用不同的模型来预测蛋白质中IAA 供给 与人体需求的匹配程度。蛋白质品质中的生物利用率要素主要通过动物实验和体外消化吸收模型进 行评估，包括对氮代谢的测定和消化吸收特征、机制和效率的研究。

　　随着临床营养研究的深入，当今蛋 白质品质评价越来越重视消化吸收相关参数。近年来，国内外学者通过凯氏定氮法和色谱技术测定了 食用菌蛋白质的含量和氨基酸的化学组成，但对食用菌蛋白质的消化吸收效率和机制知 之甚少。蛋白质品质评价方法包括传统生物学评价方法和非生物学评价方法，以及结合了消化率和IAA 组成的综合性评价方法。

　　2 生物学评价方法

　　生物学评价方法通常是通过大鼠模型测定氮代谢参数来反映蛋白质利用效率，主要包括真消化率 (trueproteindigestibility，TD;又称校正消化率correctedproteindigestibility，CPD)、蛋白质功效比 值(proteinefficiencyratio，PER)、净 蛋 白 质 利 用 率 (netproteinutilization，NPU)、以 及 真 生 物 价 (truebiologicalvalue，TBV)。

　　传统生物学评价方法依靠动物模型能够实现蛋白质消化、吸收和 排泄的体内评估，具有一定的不可替代性。与此同时，大鼠对含硫氨基酸有更高的需求，以其为模型会 高估人类需求，从而导致蛋白质品质被低估。 由于生物学评价方法是基于动物模型获得的氮代谢数据，在测定上耗时费力。

　　因此国内外利用生 物学评价方法对食用菌蛋白质进行的营养研究较少。CUPTAPUN 等[57]通过大鼠实验评估了4种产 自泰国的食用菌———环柄韧伞(凤尾菇 P.sajorcaju)、糙皮侧耳、香菇、洁丽香菇(L.lepidus)的蛋白 质品质，发现 NPU 为30.32(洁丽香菇)～ 40.20(香菇)，BV 为63.72(洁丽香菇)～ 77.18(香菇)，TD 为43.38(环柄韧伞)～ 52.16(香菇)，综合来看香菇蛋白质更易于被大鼠消化利用。该研究同时发现 食用菌蛋白质的上述参数比酪蛋白低，一方面由于样品中含硫氨基酸水平低于酪蛋白;另一方面由于 该研究采用的是子实体干粉，其中的多酚和抗营养因子也会影响蛋白质消化吸收。

　　笔者认为可进一步 对食用菌中的蛋白质进行分离制备，去除抗营养成分，获取消化吸收效率更好的食用菌蛋白质提取物。 LONGVAH 和 DEOSTHALE[58]评价了野生来源的裂褶菌(Schizophyllumcommune)和香菇的营养 价值，测得裂褶菌的净蛋白质比值(netproteinratio，NPR，计算依据为受试动物体重增加及对照动 物体重损失之和与蛋 白 质 摄 入 量 的 关 系)、NPU、TD 分 别 为0.9、23.7、53.2，香 菇 的值 分 别 为1.7、 45.8、76.3，发现香菇的蛋白质被大鼠消化和储留利用的程度显著高于裂褶菌。

　　王宏雨等[8]在 评 估3 种鲜销香菇子实体蛋白质营养价值时，对其生物价(biologicalvalue，BV)进行了报道，但并非依据动 物实验得出的氮代谢数据，而是基于 EAAI进行推算得出(BV=1.09×EAAI-11.7)，虽在节省成本 和时间的条件下实现了估算，但由于不同样品的具体化学组分和物理性质不同，在胃肠道中的消化、吸 收、利用和排泄情况也不同，因而仅凭公式推断不够准确，建议依据动物模型或体外模型来获取生物利 用率信息。

　　3 非生物学评价方法

　　非生物学评价方法是根据样品蛋白质氨基酸组成占参考模式谱(或 参 考 蛋 白 质)的 比 例 来 评 价 营 养 价 值，主 要 参 数 包 括 化 学 评 分 (chemicalscore，CS)、氨 基 酸 评 分 (aminoacidscore，AAS)、 必 需 氨基 酸 指 数(essentialaminoacidindex，EAAI)、氨基酸比值系数(ratiocoefficient，RC)等。

　　其 中 CS依 据 参考 蛋 白 质(如 鸡 蛋 蛋 白 质)进 行 评 价，AAS依据权威机构推荐的IAA 参 考 模 式谱 进 行 评 价，而 EAAI、RC以及其他的一些参数、方 法 则是 在 AAS的 基础上进行更精准的统计 学 评估。 IAA 参考模式谱是非生物学评价方法的核心依据。营养学界对人体蛋白质和氨基酸需求的认知 逐步推进，联合国粮农组织(FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNations，FAO)、世界卫 生组织(WorldHealthOrganization，WHO)和美国医学研究院(InstituteofMedicine，IOM)依据临床 营养学获得的人体氨基酸需求数据多次修订IAA 参考模式谱，最终形成现行版本，并出台了适 用于不同人群的方案[59]。

　　1957年，FAO 建议使用具有“理想”的氨基酸组成的参考蛋白质来定义人类 氨基酸需求的模式[60]。1973年，FAO 认识到，尽管氨基酸需求与牛奶或鸡蛋蛋白质中氨基酸的相对 浓度大体相似，但是这两种参考蛋白质并不完全匹配人体需求，因而可以通过建立氨基酸需求模式来 预测膳食蛋白质的品质。最后 FAO 依据婴儿和儿童的数据，推荐了一个单一的临时评分模式，用于对 蛋白质品质进行初步评估。FAO 同时指出这种模式高估了一般成人蛋白质需求(即低估膳食蛋白质 品质)，适用于孕妇和哺乳期妇女[61]。

　　1985年，FAO 联合 WHO 报告了婴儿、学龄前儿童、学龄儿童和 成年人的氨基酸评分模式，并提议将成人蛋白质摄入的安全水平提高，因此分母变大后求得的模式值 (每克蛋白质中的IAA 需求量)远比1973年要低。此外 FAO 首次建议膳食蛋白质品质评估不仅应考 虑氨基酸组成，还应充分考虑消化率[62]。2007年，WHO 联合 FAO 与 UNU 发布新版模式谱更正了以 往对婴儿蛋白质需求的高估和对成人氨基酸需求的低估[59]。

　　新报告同时也提出某些氨基酸的实际消 化率可能低于粪便消化率等问题，进一步强调IAA 参考模式谱需要综合考虑影响蛋白质品质的多个 方面，如人群适应性、食物矩阵、肠道微生物和生物利用率。 目前，利用非生物学方法评价食用菌蛋白质品质的报道较多，然 而 国 内 研 究 大 都 是 基 于20世 纪 WHO 联合 FAO 提出的系列模式谱，鲜有采用最新的2007版模式谱。

　　熊丙全等[45]对20个不同品系 羊肚菌进行 AAS、CS、EAAI等多个指标的分析，发现羊肚菌IAA 种类齐全，不同品系差异较大，优势 和限制性氨基酸各不相同，其氨基酸总量与各类别氨基酸相关性极显著，但与 EAAI相关性不显著;通 过聚类分析，将样品分为两大类———高品质蛋白品系和营养较差品系，这为羊肚菌开发提供了良好的 数据基础。

　　该研究依据的是1973版模式谱，得出的结论与依据新版模式谱计算的结果会有差异，比如 AAS(0.424 ～ 1.13)，如果基于新模式谱则为0.518～1.965。杨琴等[33]对环纹蘑菇进行了非生物学 营养评价，测得其 AAS为61.7、EAAI为65.55、SRC为70.86，其营养价值介于几种参比食用菌之间。 由于该文引用的1973版模式谱高估了成人对IAA 的需求，因此若依据修订后的模式谱来计算，AAS 会增加，而 EAAI和SRC也因为各IAA 需求的修订存在偏差。

　　笔者所在课题组在系列研究中对刺芹 侧耳(杏鲍菇)[22]、亚东 黑耳[63]、斑玉蕈等食用菌引用了新的IAA 参考 模式 谱 进 行 评 价，通 过 AAS、 RC、CS、EAAI等参数反映氨基酸营养特征，以期为合理预测上述食用菌蛋白质的营养价值提供科学 依据。建议研究人员采用与人体需求更匹配的新版模式谱进行计算，以获取更准确的营养评估数据， 实现不同样品之间营养比较的标准化。

　　4 基于消化率和IAA 组成的综合性评价方法

　　经过长期探索，营养学界已经充分认识到消化吸收效率和IAA 组成均在蛋白质营养评估中有举 足轻重的地位。WHO 联合 FAO 与 UNU 开发过2种结合消化率的蛋白质品质量化法———蛋白质消 化率校正氨基酸评分(proteindigestibility-correctedaminoacidscore，PDCAAS)和可消化IAA 评 分(digestibleindispensableaminoacidscore，DIAAS)。PDCAAS量化了IAA 供应符合人体需求的 情况，可行性高，不仅考虑到氨基酸的组成和含量，还考虑到蛋白质的消化率，自1973年以来一度被用 作最经典的品质评价方法。但由于将粪便消化率作为评估氨基酸生物利用率的测定方法不准确，忽略 了大肠 微 生 物 对 膳 食 和 内 源 性 蛋 白 质 的 代 谢 和 转 化 [66-67]。

　　2013 年 FAO 推 荐 用DIAAS来 代 替 PDCAAS，该法将氨基酸被小肠吸收的消化率测定为回肠消化率，用以替代粪便消化率。回肠消化率 更真实地反映了肠道对蛋白质的消化吸收情况，因而对机体可利用的蛋白质计算更准确[68]。目前尚无 适用于人类的无创回肠消化数据收集方法，因此相关数据非常有限，这也限制了DIAAS的运用[69]。

　　此外，由于在动物体内测定其回肠消化率和粪便消化率与人体真实需求有一定偏差，并且个体差 异大、费用高、耗时长、重复性差，受伦理约束，所以依靠体外模拟消化系统来确定消化率更为实用[70]。 采用消化酶和电解质配制的人工胃液和肠液在设定的生理温度和搅拌动力下模拟消化过程，发 现 牛 奶、羊奶及其酸奶的大多数蛋白质均在胃消化阶段的早期被消化，且酸奶中的β-乳球蛋白和β-酪蛋白 比牛奶中的更容易被消化[71]。现代仿生胃肠道消化系统则在原有模型基础上，利用3D 打印胃模型和 配套的动力学系统，准确地还原胃肠道形态和解剖结构，优化消化液分泌和胃收缩频率等动力学参数， 更加精准地反映动态消化过程 [72]。

　　目前该技术已经能够获取与体内实验相近的酪蛋白消化率，并有 望在蛋白质消化吸收研究中得到更多应用[73]。 在食用菌蛋白质的品质评价上，目前研究多采用基于氨基酸组成的非生物学评价方法，鲜有基于 消化吸收的研究;因为缺乏回肠消化率的数据，未见关于 DIAAS的报道。对于 PDCAAS，许多研究依 据文献中食用菌的粪便消化率进行推算，而针对不同食用菌实际测定消化率评估营养价值的研究较 少。笔者所在课题组[22]研究了5种刺芹侧耳(杏鲍菇)样品的PDCAAS，平均值为0.57，但消化率是直 接参照文献中食用菌的消化率为73%进行计算，存在一定的不准确性。

　　5 展望

　　在过去的半个世纪里，营养学界在定义蛋白质品质和明确推荐摄入量方面取得了较大的进展。色 谱技术和仿生胃肠道消化模拟技术的进步为分析氨基酸组成和评估蛋白质生物利用率提供了更好的 解决方案。随着研究的深入，人们认识到蛋白质、氨基酸摄入量因不同人群的年龄和营养需求而异、食 品成分之间存在互作、特定的蛋白质水解肽存在生理活性等，因此蛋白质品质评估方法一直在改进和 更新，并有望在不同种类食物的营养评估中得到更加广泛的运用。 食用菌蛋白质有着巨大的开发价值。王延圣等[76]总结了食用菌蛋白质在食品、医药、农业、化工、 生物技术、纺织和生物传感器等多领域中的应用情况，发现其商业前景广阔。

　　STEPHAN 等[77]比较了 含有植物蛋白质或紫孢侧耳(P.sapidus)菌丝体的素食香肠，感官测试和质构分析发现紫孢侧耳菌丝 体是植物蛋白质的合适替代物，且它在强度和硬度上更有优势、感官接受度也更高。英国埃克塞特大 学[78]的研究发现，在接受阻抗训练运动的青年男性人群中，摄入真菌蛋白质可刺激休息期和运动后的 肌肉蛋白生成，且与含有相同浓度亮氨酸的牛奶蛋白饮料相比，真菌蛋白饮料对运动后的肌肉生成有 更大的促进作用，为增肌产品研发提供了新的素材。

　　参考文献

　　[1]HUFFMAN DM，LIMF，LIU XT，etal.Edibleandmedicinalmushrooms[J].MycologicalResearch，2005，109 (2)：255-256.

　　[2]中国食用菌协会.2018年度全国食用菌统计调查结果分析[J].全国食用菌信息，2020(4)：37-42.

　　[3]2019年中国食用菌行业发展现状及发展方向分析[DB/OL].(2019-11-5)[2020-07-03]http：//www.chyxx.com/ industry/201911/801785.html.

　　[4]ELAINE M，NAING，Makemoneybygrowingmushrooms[M].Rome：FAOPress，2009：12-14.

　　[5]CHEUNGPCK.Thenutritionalandhealthbenefitsofmushrooms[J].NutritionBulletin，2010，35(4)：292-299.

　　[6]BELUHAN S，RANOGAJEC A.Chemicalcompositionandnon-volatilecomponentsofCroatian wildedible mushrooms[J].FoodChemistry，2011，124(3)：1076-1082.

　　作者： 陈艳芳1，2，鲍大鹏2，陈洪雨2* ，吴莹莹2，王 莹2，万佳宁2，赵 勇1*