蛋白質是人類生命中不可缺少的成分，最早的食物營養學評價大都集中在蛋白質的評價上。蛋白質營養價值一方面取決於“量”的水平，另一方面還涉及必需氨基酸所占比例、生物利用特征等“質”的方面。如果食物中所含氨基酸接近於人體需要的模式且含量較高，則蛋白質營養價值較高。

評價手段

食物蛋白質的營養評價所用到的評價手段可概括為生物學法和化學分析法，生物學法主要是通過動物或人體試驗測定食物蛋白質在體內的消化率和利用率，化學分析法則主要是通過對食物中的蛋白質和氨基酸含量的分析，並與參考蛋白質相比較進行評價。

一、蛋白質含量測定

食物蛋白質總的含量水平、某些特定的蛋白結構和氨基酸組成都是衡量食物蛋白質營養價值的基本指標。

（一）粗蛋白的測定

蛋白質與其他宏量營養素顯著不同之處在於其含有一定量的氮元素，且在不同蛋白質中氮元素所占比例大致相同，因此通過測定氮含量，再經適當的折算系數轉換，就可以得到食物中蛋白質的大致含量，稱為粗蛋白（crude protein）。凱氏定氮法是長期以來應用較多的檢測方法，另外還可采用杜馬斯（Dumas）燃燒法。多數食物中總氮含量占蛋白質的16%左右，所以折算系數一般為100/16=6.25。

但有些食物中因含有較多的遊離氨基酸或非蛋白氮（如硝酸鹽）等，因此折算系數稍有不同。聯合國糧農組織和世界衛生組織（FAO/WHO）1973年推薦瞭各類食物的蛋白質換算系數表，至今還在廣泛采用。而通過非蛋白氮的測定，有可能對更準確地計算蛋白質含量提供支持。

氮折算蛋白質的折算系數

（二）氨基酸的測定

構成蛋白質的主要氨基酸有20種（美國等國亦有建議將硒代半胱氨酸列為第21種氨基酸），但每種蛋白質含有的氨基酸種類和數量不盡相同，故僅根據蛋白質的含量不能評價其蛋白質營養價值的高低，食物蛋白質的氨基酸組成和含量也同樣重要。

茚三酮測試結果

氨基酸含量分析的原理是食物中蛋白質經鹽酸水解將肽鏈的酰胺鍵切斷，使蛋白質解離成遊離氨基酸，通過與茚三酮試劑的呈色反應，再經比色測定。盡管有很多方法嘗試探討利用HPLC法、GLC、離子色譜法測定氨基酸含量，但相比而言，還是氨基酸自動分析儀的檢測結果更令人滿意。根據流動相和離子交換柱等條件的不同，可測定天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸等16～18種氨基酸。另外含胱氨酸需要采用過甲酸氧化法進行前處理，而色氨酸需要堿水解再采用熒光分光光度計法進行分析。

（三）特定蛋白和肽的測定

隨著食物科學和食物營養評價技術的發展，越來越多的研究發現，某些特定的蛋白組分或分子量更小的蛋白水解物/肽類物質有著明確的健康功效，可幫助機體完成各種復雜的生理活動，比如α-乳清蛋白、乳鐵蛋白、酪蛋白磷酸肽、谷胱甘肽、海洋魚低聚肽、大豆肽等都已被用於食品添加。綜合利用電泳、免疫化學法、親和層析、凝膠過濾，並結合色譜技術已可實現這些組分的定性、定量分析。最新的技術顯示，通過對比DNA庫可以找到特定蛋白的表達序列，利用特異性蛋白酶進行定點酶切，再用質譜檢測特定氨基殘端，由此可以建立靈敏度高、特異性強的檢測技術。

乳鐵蛋白的測定

二、氨基酸評分

（一）氨基酸評分模式

要評價一種食物蛋白質質量的優劣，除瞭測定其中的氨基酸組分外，各種氨基酸的比例尤其是必需氨基酸的比例十分重要。這需要有一個標準的氨基酸含量或比例作為參考，這就是氨基酸評分模式（amino acid scoring pattern）。

氨基酸評分模式的發展經歷瞭很長一段時間。1946年Block和Mitchell首先建議將雞蛋中的氨基酸組成作為標準，用來評價蛋白質的質量。FAO於1957年首次采用，並在1965年進行瞭修改。但是由於雞蛋中必需氨基酸含量相對較高，導致許多食物的氨基酸評分值偏低。

1973年FAO/WHO聯合專傢委員會在1965年的基礎上結合氮平衡實驗、放射性核素測定等技術，並考慮其他一系列因素，提出瞭以人體氨基酸需要量為基礎的氨基酸評分模式。FAO/WHO聯合專傢委員會在1973年建議的氨基酸評分模式被各個國傢廣泛采用，但隨著應用的增加和方法的進展，也顯示瞭其部分局限性，由於該模式是各個不同的年齡組用同一個模式，而沒有考慮到學齡兒童對必需氨基酸的需要量要高於成年人這一事實，結果低估瞭一些食物的蛋白質質量。

1985年FAO/WHO/UNU專傢組報道瞭不同年齡組的不同氨基酸評分模式，並分別建議瞭嬰兒、學齡前兒童、學齡兒童和成人的氨基酸模式（見下表），這表明一種食物的蛋白質質量可因消費者的年齡段不同而不同。FAO/WHO/UNU專傢組還認為滿足兒童氨基酸模式的膳食和蛋白質同樣可很好地滿足成年人的需要，反之則不然。

由上表可以看出，由於使用人群的不一樣，同一種食物的氨基酸評分因食用者年齡組的不同，可以有不同的評分，專傢組認為學齡前兒童的評分模式可以運用於除嬰兒之外的所有年齡組，但有可能低估蛋白質質量從而高估蛋白質需要量。

2007年WHO/FAO/UNU專傢委員會修訂瞭不同年齡組的氨基酸評分模式，詳見下表。

（二）氨基酸評分法

運用氨基酸評分法（amino acid score，AAS）可以較直觀地對食物蛋白質進行質量評價。評分結果可以用商值來表示，也可以用百分數表示。

一般是測定食物中比較容易缺乏的氨基酸，特別是賴氨酸、含硫氨基酸、蘇氨酸和色氨酸等。評分最低的氨基酸稱為限制氨基酸，並可按評分高低分為第一、第二、第三限制氨基酸。通過計算氨基酸評分，可以評價此食物氨基酸組成的缺陷，並采取互補的方式來提高混合膳食中蛋白質質量。

氨基酸評分（AAS）的計算公式如下：

氨基酸評分（AAS）的計算公式

（三）蛋白質消化率校正後的氨基酸評分法

氨基酸評分法比較簡單，隻要有食物蛋白質氨基酸資料，即可通過與理想或參考蛋白質氨基酸模式進行比較計算氨基酸分，對蛋白質的營養價值做出評價；但這種方法的缺點是沒有考慮食物蛋白質的消化率。

故1989年FAO/WHO將食物蛋白質消化率納入氨基酸評分，建立瞭一種新方法，稱經消化率校正氨基酸評分法（protein digestibility correctedamino acid score method，PDCAAS）。這種方法可以取代蛋白質功效比值（PER）對除瞭孕婦和嬰兒以外所有人群的食物蛋白質進行評價。計算公式：PDCAAS=氨基酸評分×真消化率。

幾種常見食物蛋白質的AAS和PDCAAS，見下表。

（四）可消化必需氨基酸評分法

2013年FAO膳食蛋白質質量評估的專傢咨詢會認為蛋白質消化率和氨基酸消化率存在較大的差別，建議采用可消化必需氨基酸評分（digestibleindispensable amino acid score，DIAAS）替代PDCAAS來評價蛋白質質量。必需氨基酸消化率應來自人體回腸必需氨基酸真消化率，在人體資料不易獲取的情況下，可采用以生長期的豬為研究對象獲得的回腸必需氨基酸消化率，其次可采用生長期的大鼠來測定。

針對不同人群提出的DIAAS氨基酸評分模式見上表，其中出生半年內的嬰兒氨基酸評分模式采用2007年WHO/FAO/UNU報告中母乳必需氨基酸含量；0.5～3歲兒童氨基酸評分模式采用0.5歲兒童的氨基酸評分模式；其他人群采用表中3～10歲兒童的氨基酸評分模式。混合膳食中DIAAS的計算方法詳見下表。

三、蛋白質和氨基酸消化率

在評價蛋白質質量方面，蛋白質和氨基酸消化率測定的重要性僅次於必需氨基酸的含量和比例的分析。因為並不是所有蛋白質在體內消化、吸收、利用的程度都一致，可能與蛋白質來源、非蛋白成分的影響（膳食纖維、胰蛋白酶抑制劑、單寧和植酸等）、生理因素等有關。

（一）蛋白質消化率的測定方法

1.體內測定方法

測定糞便中排出的氮含量並計算其在攝入氮中所占的比例，主要反映蛋白質在機體內消化酶作用下被分解的程度，所得結果為蛋白質的真消化率（true digestibility，TD）。公式如下：

糞氮絕大部分來自未被消化吸收的食物氮，也包括消化道脫落的腸黏膜細胞和腸道微生物及由腸黏膜分泌的消化液氮，後者總稱為糞代謝氮。

糞代謝氮的測定傳統上是在受試者進食無蛋白膳食時測得，但由於無蛋白膳食會引起機體的應激反應，影響結果的準確性，現在傾向於食用高消化率的低蛋白膳食，如含5%酪蛋白的膳食。如果不計糞代謝氮，所得結果為表觀消化率（apparent digestibility，AD）。

由於表觀消化率的測定方法簡單易行，所以應用較廣，但所得結果對蛋白質消化吸收做瞭較低的估計，導致推薦的蛋白質攝入量增加，真消化率則較為精確，並且不受蛋白質攝入量的影響。下表中列出瞭部分食物中蛋白質的真消化率值。

幾種食物蛋白質的TD值/%

食物蛋白質消化率的高低與以下一些因素有關：

（1）蛋白質構象：

蛋白質的結構狀態影響其酶水解的速度。天然蛋白通常比部分變性的蛋白質難消化，一般不溶性纖維狀蛋白和廣泛變性的球狀蛋白難以被酶水解，消化率較低。

（2）抗營養因子的影響：

大多數的植物蛋白中含胰蛋白酶抑制劑和胰凝乳蛋白酶抑制劑，這些抑制劑使豆類和油料種子中的蛋白質不能被酶完全水解；外源性凝集素是糖蛋白，它與腸黏膜細胞結合妨礙瞭氨基酸的吸收；單寧是多酚的縮合產物，能與賴氨酸殘基共價結合，從而抑制肽鍵的斷裂。這些抗營養因子經加熱處理後可部分失活，因此加工後的蛋白質比天然的易消化。

（3）與其他成分作用：

蛋白質與多糖和食用膳食纖維相互作用也會降低其水解的速度和徹底性。

（4）加工：

蛋白質經高溫和堿處理會導致一些氨基酸殘基發生化學變化，可降低蛋白質消化率。蛋白質與還原糖發生美拉德反應也會降低賴氨酸殘基的消化率。

2.回腸末端消化率的測定方法

通過測定糞便中氮含量來評價蛋白質消化率已經受到瞭許多質疑。主要原因是因為大腸中的微生物對未消化產物的發酵作用，腸道內細菌可以分解未消化的肽段，主要轉變為氨被機體吸收或構成微生物的結構蛋白等，從而影響瞭氮的排出量，Mason認為糞便中62%～76%的氮來自細菌，結果可能高估瞭蛋白質的消化率和氨基酸的生物利用率（約高5%～10%）。

回腸末端取樣法可以解決這一方法上的缺陷。該法是通過外科手術在回腸末端造口或施以回-直腸吻合術，收集回腸食糜進行測定。一般選用的實驗動物是豬，在回腸末端做T型管，並開口於體表，收集回腸消化產物進行測定；也有研究在回腸末端造口術患者中進行。

3.指示劑法

上述無論是收集糞便還是回腸末端的食糜，都需要收集動物的全部糞便進行分析。但通常收集動物的全部糞便比較麻煩，有時不容易實現。指示劑法可避免全收糞帶來的麻煩，比較省時省力。

用做指示劑的物質必須不為動物消化和吸收，均勻分佈並且有很高的回收率。可分為外源性

指示劑和內源性指示劑。最常用的外源指示劑是三氧化二鉻（Cr 2 O 3）。但由於在試驗的具體操作過程中存在著收集不完全和測定準確性等方面的原因，用Cr 2 O 3 做指示劑的回收率一般達不到100%。國內外學者測定不同飼料中Cr 2 O 3 的回收率在85%～110%之間；內源性指示劑法是指用食物中自身所含的不可消化、吸收的物質做指示劑，如鹽酸不溶灰分，缺點是糞便的收集不能污染含不溶灰分的砂粒等。

一般可用下式來計算食物中營養成分的消化率：

4.體外測定法（in vitro）

由於體內測定蛋白質消化率的方法比較費時費力，體外消化實驗可用來預測蛋白質的消化率。該法是在體外幾種酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶、肽酶和細菌蛋白酶）的作用下，測定蛋白質上清液中的成分來估計蛋白質的消化率。

一些微生物也被用來測定蛋白質的營養價值。如糞鏈球菌、產氣莢膜梭狀芽孢桿菌、梨狀四膜蟲等。由於梨狀四膜蟲對氨基酸的需求類似於大鼠和人類，因此是最常用的微生物。體外消化的方法還可以直接取動物消化道的消化液進行實驗。該方法的缺陷是所收集的消化液保存比較困難，可影響結果的準確性。

（二）氨基酸消化率

各種氨基酸消化率的測定與蛋白質類似，也是通過測定糞便中或回腸末端消化產物中的氨基酸含量並進行計算。

大量的數據結果顯示，在部分食物中蛋白質的消化率與氨基酸的消化率並不一致。Sarwar的結果顯示對某些限制性氨基酸的消化率與該食物蛋白的消化率差別較大。如在大豆、豌豆和小扁豆中蛋氨酸、半胱氨酸和色氨酸的真消化率要顯著低於其蛋白質消化率。下表中是一些代表性食物中蛋白質和某些氨基酸消化率的數據。

部分食物中蛋白質和氨基酸的消化率/%

四、蛋白質利用率的評價

測定蛋白質的利用率從而對蛋白質質量做出正確的評估，有利於指導膳食蛋白質營養，利用和發現新的蛋白質資源。生物利用率高的蛋白質質量較高，可被人體很好地消化和吸收利用，攝入較少量就能達到人體最佳發育狀態。

常用的評價蛋白質利用率的方法有以下幾種：

（一）蛋白質的功效比值

1.生物法

蛋白質功效比值（protein efficiency ratio，PER）最早是由美國AOAC推薦的測定食物蛋白質營養效應的推薦標準方法之一，自從1919年以後，就在國際上廣泛應用。其定義是在嚴格規定的條件下，動物每攝取1g待測蛋白質所能增加的體重克數。本方法方便易行，雖然動物攝取的蛋白質克數與體重增加之間並不一定成線性關系，但仍不失為評價蛋白質質量的較好方法。

該方法一般用雄性斷乳大鼠，用含10%蛋白質的飼料喂飼28天，然後計算PER。計算公式為

為瞭便於結果的互相比較，常設一個酪蛋白對照組作為參考標準，以酪蛋白的PER為2.5，將其他待測蛋白換算後求得相應蛋白質的PER值，也有用與酪蛋白比較的百分數來表示。下表是幾種常見食物蛋白質的PER值：

幾種常見食物蛋白質的PER值

隨著對蛋白評價方法研究的深入，越來越多的研究提示瞭PER在使用上的局限性，其主要表現在以下幾個方面：

（1）首先PER值與受試蛋白的營養價值並不成比例。例如功效比值為1.5的蛋白質，其營養價值並不相當於功效比值為3.0蛋白質的50%。

（2）與人體實驗結果相比，大鼠實驗測得的PER值可能高估瞭一些動物性蛋白質的營養價值而低估瞭一些植物蛋白質的營養價值。造成結果不一致的原因是大鼠的生長速度比人類要快，從而增加瞭對必需氨基酸的需要量。

（3）另外，大鼠和人類的必需氨基酸需要模式不同，如大鼠對含硫氨基酸的需要比人類要多，除此之外，組氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的需要量也比人類要高。

（4）PER不能正確反映維持氮平衡所需的蛋白質營養價值。如果一種蛋白質可以維持人體的氮平衡，但如果不能促進生長，則其PER值就可能為零，這從營養的角度上講也不合理。目前雖然PER在應用上有其局限性，但由於其簡便易測，仍然在許多研究中廣泛使用。

2.計算法

以數理統計為基礎的回歸分析法來測定蛋白質功效比值是建立在蛋白質中蛋氨酸、亮氨酸、組氨酸和酪氨酸與蛋白質的功效比具有顯著數學關系的基礎上，準確性與生物法相當，並且經濟、省事、省力。有學者進行瞭比較後認為化學法和生物法兩者之間的誤差為±2%。

（二）蛋白質生物價

蛋白質的生物價（biological value，BV）是用以表示蛋白質吸收後被機體儲留的程度。公式如下：

同糞代謝氮相似，尿內源性氮是在機體不攝入蛋白質時尿中所含的氮，主要來源於組織分解。糞代謝氮和尿內源性氮可以在實驗開始第一階段進食無氮膳食期間測定。蛋白質的生物價也常用來評價蛋白質質量，下表是常見食物蛋白質的生物價：

常見食物蛋白質的生物價/%

（三）蛋白質凈利用率

蛋白質凈利用率（net protein utilization，NPU）是反映被測食物蛋白質利用程度的另一項指標，由於考慮瞭被測食物蛋白質消化和利用兩個方面，所以能更全面地反映被測食物蛋白質的實際利用程度。公式如下：

2ac9c8d9d7e464716246af9907c78df1

下表是部分食物中蛋白質的凈利用率：

075ebb8e2479e708c8a6def2768ef689幾種食物蛋白質的凈利用率/%

（四）凈蛋白質比值

凈蛋白質比值（net protein ratio，NPR）也是以動物的體重改變作為衡量依據，原理與功效比值的測定類似。公式如下：

本方法中對照動物攝取無蛋白質飼料，實驗組飼料中蛋白質水平為10%。

（五）氮平衡指數

氮平衡指數（nitrogen balance index，NBI）是以氮平衡為指標評價食物蛋白質營養價值的方法。此法可避免蛋白質攝入水平對蛋白質利用程度的影響。方法是給予成人或實驗動物，從低到高不同水平蛋白質；測定實驗期內攝入氮、尿氮和糞氮；根據測定結果求出直線回歸方程式，並以其斜率與氮平衡水平線間的截距獲得一個指數，即氮平衡指數。

不同質量蛋白質的氮平衡指數不同。優質蛋白質能達到氮平衡的數量比劣質蛋白質所需要的數量要少。例如，全雞蛋蛋白質的氮平衡指數，見下表。根據攝入氮和排出氮數據計算直線回歸方程式為Y=-35.22X+0.59，此直線與氮平衡的交叉點為35.22÷0.59=59.69；59.69即為全雞蛋蛋白質的氮平衡指數。

5f855d594fb33f10bb1b4a5ba4741815全雞蛋蛋白質氮平衡指數

（六）非蛋白氮含量測定

食品中的含氮化合物除蛋白質外，還有磷脂、氨、遊離氨基酸及含氮堿等，這部分物質中所含的氮稱為非蛋白氮。非蛋白氮的含量和比例關系到食物的貯存性能和食用品質，因此測定非蛋白氮的含量對評價食物的蛋白質質量有一定意義。

測定原理是加入某些試劑使蛋白質沉淀而與非蛋白質分離，再用凱氏定氮法測定氮含量。

五、其他

蛋白質的其他評價方法還包括對個體氨基酸的評價和互補作用評價。

在自然界中，有些食物存在許多活性肽段和氨基酸，它們除瞭作為蛋白質的營養功能外，還發揮著其他的重要生理功能。如大豆多肽（soypeptide）、多肽類激素、活性氨基酸牛磺酸（taurine）等。它們有調節機體功能、促進新陳代謝、減少慢性病發病率等。

隨著生物工程技術的發展，活性肽和氨基酸的開發和應用將會有廣泛的前景，分析和評價這

些活性多肽類也將成為新的方向。

中國人作為主食的植物性蛋白質往往相對缺少賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸等必需氨基酸，故其營養價值相對較低。例如在大米與面粉的蛋白質中賴氨酸的含量最少。為瞭提高植物性蛋白質的營養價值，往往將兩種或兩種以上的食物混合食用，從而達到以多補少的目的，提高膳食蛋白質的營養價值。

這種相互補充必需氨基酸不足的作用叫蛋白質互補作用（protein complementary action）。如谷類、豆類、奶粉單獨食用時氨基酸評分值分別為44、68、83，而以谷類67%、豆類22%、奶粉11%混合後可達88分。

我國民間有吃八寶粥的習慣，實際上八寶粥就有一種很好的蛋白質互補作用。它用豆類食物中含有較高的賴氨酸補充谷類食物中賴氫酸的不足，而谷類食物中蛋氨酸又可補充豆類食物中蛋氨酸的不足。在谷類蛋白質必需氨基酸含量中，賴氨酸的含量較低，尤其是小米和小麥中賴氨酸最少。馬鈴薯的蛋白質中賴氨酸很豐富。玉米蛋白質中缺乏賴氨酸和色氨酸，而小米和馬鈴薯中色氨酸較多。因此，把多種糧食混合食用，可以起到蛋白質的互補作用，強化食品也可利用補充限制氨基酸來提高谷類蛋白質的營養價值。