中華鱉腿肉蛋白質(zhì)體內(nèi)外消化研究

張 丹，王錫昌*

（上海海洋大學食品學院，上海 201306）

中華鱉腿肉蛋白質(zhì)體內(nèi)外消化研究

張 丹，王錫昌*

（上海海洋大學食品學院，上海 201306）

通過測定氨基酸組成、體內(nèi)外蛋白質(zhì)消化率及經(jīng)蛋白質(zhì)消化率校正的氨基酸評分（protein digestibilitycorrected amino acid scores，PDCAAS）等指標，評價熱處理前后中華鱉腿肉蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。結(jié)果表明：中華鱉腿肉熱處理前后必需氨基酸含量分別為36.84%、34.55%（以干質(zhì)量計），占氨基酸總量的41.12%、40.20%，其構(gòu)成符合聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織推薦的理想模式。熱處理前，測得中華鱉腿肉蛋白質(zhì)體外消化率為83.68%，體內(nèi)消化率為95.05%；熱處理后，測得其體外消化率為87.04%，體內(nèi)消化率為96.18%，熱處理后消化率顯著提高（P＜0.05）。結(jié)合氨基酸評分及真實消化率，計算得到熱處理前其PDCAAS為100%，由于蒸煮過程營養(yǎng)物質(zhì)的流失，測得熱處理后Trp氨基酸評分最低為80，熱處理后其PDCAAS為76.94%。

中華鱉；體內(nèi)消化；體外消化；經(jīng)蛋白質(zhì)消化率校正的氨基酸評分

中華鱉（Trionyx sinensis），俗稱甲魚、團魚等，是我國特色水產(chǎn)品。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織漁業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2012年全球中華鱉養(yǎng)殖產(chǎn)量已達到33.6萬 t，其中98.77%產(chǎn)自中國[1]。中華鱉腿肉蛋白質(zhì)含量高達18.20%[2]，是人體攝取蛋白質(zhì)的良好來源。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，一方面取決于其含量，另一方面在很大程度上取決于其氨基酸組成及消化率。蛋白質(zhì)消化率反映了蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被分解的程度，消化率越高，則被機體利用的可能性越大，營養(yǎng)價值越大[3]。目前消化率的研究主要包括體外消化實驗及體內(nèi)消化實驗兩種方法[4]。1991年聯(lián)合國糧農(nóng)組織（The Food and Agriculture Organization of United States，F(xiàn)AO）/世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）蛋白質(zhì)品質(zhì)評價專家委員會公布并推薦通過蛋白質(zhì)消化率校正的氨基酸評分（protein digestibility-corrected amino acid scores，PDCAAS）這一指標來衡量蛋白質(zhì)質(zhì)量[5]。PDCAAS綜合考慮氨基酸評分及真實消化率，能較好地評價蛋白質(zhì)品質(zhì)，為測定蛋白質(zhì)品質(zhì)的首選方法[6-7]。

前人關(guān)于中華鱉蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的研究，主要從蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)組成、氨基酸組成及功能性蛋白方面進行[2,8-9]。對于中華鱉蛋白質(zhì)的消化率及通過真實消化率來計算的PDCAAC尚未見報道。本實驗從體外、體內(nèi)消化實驗及PDCAAS的角度，分析評價熱處理前后中華鱉腿肉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)特性，一方面對熱處理對蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響進行初步探討，另一方面為中華鱉腿肉蛋白質(zhì)更全面的營養(yǎng)價值評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中華鱉由上海尚達水產(chǎn)科技發(fā)展有限公司提供，體質(zhì)量為550～750 g，樣品數(shù)量20 只。飼料由南通特洛菲飼料科技有限公司按照美國AIN-93標準生產(chǎn)。實驗大鼠由上海湯寶生物科技服務(wù)社提供，清潔級，雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，體質(zhì)量為50～70 g。

胃蛋白酶（P7000）、胰酶（V900486） 美國Sigma公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Kieltel 8400凱氏定氮儀 丹麥福斯公司；L-8800氨基酸自動分析儀 日本日立公司；970CRT熒光分光光度計 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將鮮活的中華鱉宰殺，取腿部肌肉攪碎后分成3 部分。一部分直接分裝，于-20 ℃條件下保存；一部分進行冷凍干燥處理，得到生中華鱉粉；最后一部分進行蒸煮處理（溫度100 ℃、時間15 min、料液比1∶1.5）后，再進行冷凍干燥獲得熟中華鱉粉。

1.3.2 飼料加工

飼料配方如表1所示。

表1 蛋白質(zhì)體內(nèi)消化實驗飼料配方Table1 Feed formulations used for in vivo protein digestion trials g/100 g

1.3.3 氨基酸組成的測定

使用氨基酸自動分析儀測定除色氨酸外的17 種氨基酸含量[10]，色氨酸含量采用熒光分光光度法[11]測定。

1.3.4 蛋白質(zhì)體外消化實驗

參照Akeson等[12]建立的胃蛋白酶-胰酶體外消化模型進行實驗，并略作修改。

1.3.4.1 模擬胃液（simulated gastric fluid，SGF）消化實驗

稱取0.5 g攪拌均勻的腿肉于三角燒瓶中，添加15 mL模擬胃液（0.1 g胃蛋白酶溶于1 L 0.1 mol/L鹽酸，pH 1.5），在恒溫振蕩水浴鍋中37 ℃水浴3 h進行消化。1.3.4.2 模擬腸液（simulated intestinal fl uid，SIF）消化實驗

用0.2 mol/L的NaOH將1.3.4.1節(jié)消化液pH值調(diào)整到8.0。之后在反應(yīng)體系中加入7.5 mL含有0.005 mol/L NaN3的模擬腸液（0.533 g胰酶溶于1 L pH 8.0的磷酸鹽緩沖液），繼續(xù)在恒溫振蕩器水浴鍋中37 ℃水浴加熱24 h。

模擬腸液消化實驗結(jié)束后，向反應(yīng)體系中添加10 mL 20%的三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）終止反應(yīng)。

1.3.4.3 體外蛋白質(zhì)消化率計算

模擬胃液消化率（protein digestibility in gastric fl uid，PDG）、模擬腸液消化率（protein digestibility in intestinal fluid，PDI）及總消化率（total protein digestibility，PDT）按照公式（1）～（3）進行計算。

式中：P0為樣品中的蛋白質(zhì)含量/（g/100 g）；P1為模擬胃液消化后剩余蛋白質(zhì)含量/（g/100 g）；P2為模擬腸液消化后剩余蛋白質(zhì)含量/（g/100 g）。

1.3.5 蛋白質(zhì)體內(nèi)消化實驗

1.3.5.1 體內(nèi)消化實驗

參照AOAC 991.29《True Protein Digestibility of Foods and Food Ingredients》及Wong等[13]的方法，采用大鼠糞氮平衡實驗進行蛋白質(zhì)體內(nèi)消化研究。實驗室飼養(yǎng)SD大鼠2 d后，隨機分成4 組：標準酪蛋白組、無氮飼料組、生中華鱉粉組及熟中華鱉粉組。其中酪蛋白飼料（蛋白質(zhì)含量10%）為對照組，無氮飼料為空白組，生中華鱉粉及熟中華鱉粉飼料（蛋白質(zhì)含量10%）為實驗組。每組8只，每只大鼠在代謝籠中單籠飼養(yǎng)。飼養(yǎng)實驗分為4 d的預備期和5 d的平衡期。在5 d的平衡期中，每天收集未攝食的飼料殘渣及老鼠糞便、尿液，并分裝在不同的容器中。飼料殘渣收集后風干3 d，之后進行稱質(zhì)量。大鼠糞便及殘渣經(jīng)100 ℃干燥、稱質(zhì)量、研磨后進行蛋白質(zhì)含量的測定。整個實驗過程，保證大鼠自由飲水，限制每只大鼠攝食量為15 g/d。

1.3.5.2 評價指標計算

蛋白質(zhì)真實消化率（true digestibility，TD）、生物價（biological value，BV）、凈蛋白利用率（net protein utilization，NPU）以及蛋白質(zhì)消化率校正的氨基酸評分分別根據(jù)公式（4）～（7）計算[14]。

式中：Ni為攝入氮含量/（mg/d）；Fn為糞氮含量/（mg/d）；Fk為糞代謝氮含量/（mg/d）；Un為尿氮含量/（mg/d）；Uk為尿內(nèi)源氮含量/（mg/d）；LAAS為最低限制性氨基酸評分（limiting amino acids score）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進行單因素方差顯著性分析，統(tǒng)計值用±s表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸組成分析

表2 熱處理前后中華鱉腿肉的氨基酸組成（x±s，n＝3）Table2 Amino acid composition of Chinese soft-shelled turtle muscle protein (x±s,n= 3)

由表2可知，熱處理前后樣品中均檢測出18 種氨基酸，其中谷氨酸含量最高，分別為14.00%、13.21%。熱處理過程中由于營養(yǎng)物質(zhì)流失到蒸煮液中，中華鱉腿肉氨基酸總量（total amino acids，TAA）、必需氨基酸總量（total essential amino acids，TEAA）均低于熱處理前的樣品。熱處理前后，兩者TEAA/TAA、TEAA/非必需氨基酸總量（total nonessential amino acids，TNEAA）均符合FAO/WHO推薦的TEAA/TAA為40%左右、TEAA/TNEAA在60%以上這一理想氨基酸組成模式[15]，為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。

表3 熱處理前后中華鱉腿肉必需氨基酸含量及其評分Table3 Contents and amino acid scores of essential amino acids in Chinese soft-shelled turtle meat

由表3可知，熱處理前后樣品必需氨基酸總量均高于FAO/WHO推薦的32.0[6]，但低于雞蛋中的49.0。根據(jù)氨基酸評分（amino acid scores，AAS），Trp的AAS在熱處理前、后的樣品中均表現(xiàn)最低，分別為115、80。熱處理前中華鱉腿肉必需氨基酸評分均高于100，與湯崢嶸等[16]的研究結(jié)果一致，氨基酸組成十分均衡，為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。

2.2 體外消化實驗

表4 熱處理前后中華鱉腿肉蛋白質(zhì)體外消化率（x±s，n＝3）Table 4in vitro digestibility of Chinese soft-shelled turtle protein (x±s, n= 3) %

前期實驗測得，熱處理前中華鱉腿肉蛋白質(zhì)含量為18.20%，熱處理后腿肉蛋白質(zhì)含量為24.36%[2]。由表4可知，經(jīng)過整個蛋白質(zhì)體外消化過程，熱處理前其腿肉蛋白質(zhì)消化率為83.68%，高于帶魚[17]的80.96%、牛肉[12]的80%等肉類。在胃液中，胃蛋白酶能水解含芳香族氨基酸、蛋氨酸、亮氨酸等氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，把蛋白質(zhì)分解成多肽。但由于胃蛋白酶的消化作用較弱，食物在胃中停留時間較短，所有蛋白質(zhì)在胃中的消化很不完全。食糜進入小腸后，蛋白質(zhì)的不完全水解產(chǎn)物會在腸液中進一步被分解[18]。整個消化過程中，71.79%的蛋白質(zhì)在模擬胃液中被分解，在模擬腸液中有11.89%的蛋白質(zhì)及前者的不完全分解產(chǎn)物被進一步消化。

對比熱處理前后中華鱉腿肉蛋白質(zhì)消化率，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱處理后的PDG、PDI及PDT值均高于熱處理前，且PDG、PDT值差異顯著（P＜0.05），這個結(jié)論與Sun Minjie等[19]關(guān)于熱處理對蛋白質(zhì)消化率影響的研究結(jié)論類似。消化率的提高可能是熱處理使蛋白質(zhì)發(fā)生了不同程度的變性，比如蛋白質(zhì)的伸展、重組，分子間氫鍵、二硫鍵部分斷裂等，最終蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變導致其消化率發(fā)生變化[20]。

2.3 體內(nèi)消化實驗

表5 體內(nèi)消化實驗中大鼠的攝食及體質(zhì)量增加結(jié)果（x±s，n＝8）Table5 Food intake and weight gain in rats from in vivo digestion trials (x±s,n= 8) g/d

表5是酪蛋白組與實驗組大鼠攝食量（Fi）、蛋白攝入量（Pi）及體質(zhì)量增量（weight gain，Wg）的結(jié)果，對照組（酪蛋白組）與實驗組在攝食、蛋白攝入量、體質(zhì)量增量上沒有顯著性差異（P＞0.05）。理論上通過體內(nèi)消化實驗評估蛋白質(zhì)品質(zhì)，如果實驗組蛋白質(zhì)品質(zhì)低于酪蛋白組，動物的攝食就會減少。如果實驗組與酪蛋白組的攝食量出現(xiàn)顯著性差異，導致實驗組攝入的蛋白質(zhì)部分用于能量及蛋白組織的合成，則實驗結(jié)果將會受到影響[21]。

表6 熱處理前后中華鱉蛋白質(zhì)體內(nèi)消化實驗營養(yǎng)評價指標（x±s，n＝8）Table6 Nutritional assessment indicators showing the in vivo digestibility of Chinese soft-shelled turtle protein (x±s,n= 8)

體外消化實驗數(shù)據(jù)說明中華鱉腿肉蛋白質(zhì)具有較好的消化性，且經(jīng)過熱處理中華鱉腿肉蛋白質(zhì)的消化率呈現(xiàn)出顯著性提升。為此，實驗又進一步通過體內(nèi)消化實驗對結(jié)果進行了驗證。實驗結(jié)果如表6所示。熱處理后中華鱉粉蛋白質(zhì)消化率為96.18%，顯著高于熱處理前的95.05%，與體內(nèi)消化率研究結(jié)果相同，進一步驗證了熱處理可以提高蛋白質(zhì)消化率這一結(jié)論。對比酪蛋白組消化率，熟中華鱉粉與酪蛋白之間的消化率差異不顯著，但兩者均顯著高于生中華鱉粉，說明熱處理后的中華鱉腿肉蛋白質(zhì)品質(zhì)與酪蛋白相當，但低于牛肉的98%[5]。蛋白質(zhì)生物價（BV）是反映食物蛋白質(zhì)消化吸收后被機體利用程度的指標，BV值越高，說明被機體利用程度較高。中華鱉腿肉熱處理前，其BV值為94.50%，略高于酪蛋白93.78%，差異不顯著，但明顯高于魚肉（83%）、牛肉（76%）、豬肉（74%）[3]等肉類蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)凈利用率（NPU）在BV的基礎(chǔ)上，進一步考慮了在消化過程中未吸收而丟失的氮，將生物價乘以消化率。熱處理前后中華鱉腿肉的NPU值與酪蛋白組均沒有顯著性差異。綜上所述，中華鱉腿肉的TD、BV、NPU 3 個評價指標均表明其蛋白質(zhì)具有較高的營養(yǎng)價值，可作為優(yōu)質(zhì)蛋白的來源。2.4 蛋白質(zhì)消化率校正的氨基酸評分

PDCAAS是基于氨基酸組成與消化率的蛋白質(zhì)評價指標，該指標綜合考慮氨基酸評分及真實消化率，能較好的評價蛋白質(zhì)品質(zhì)。PDCAAS最大為100%，當PDCAAS大于100%時則認定為100%，表示蛋白質(zhì)在消化后能夠提供給機體需求的100%氨基酸[6,22]。由表3的氨基酸評分及表6的TD值分析得出，熱處理前其PDCAAS為100%，熱處理后中華鱉腿肉PDCAAS為76.94%。熱處理前中華鱉腿肉蛋白質(zhì)的PDCAAS與乳清蛋白、酪蛋白、雞蛋蛋白、大豆蛋白等優(yōu)質(zhì)蛋白一致，高于牛肉92%[5]，表明其營養(yǎng)價值高，易于消化吸收[23]。

3 結(jié) 論

中華鱉腿肉氨基酸組成、體內(nèi)外消化實驗及PDCAAS等研究結(jié)果均表明其蛋白質(zhì)為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。中華鱉腿肉各必需氨基酸評分均高于100，且其PDCAAS得分為100%。熱處理后的腿肉蛋白質(zhì)由于蒸煮過程，一部分營養(yǎng)物質(zhì)流失到湯汁中，總氨基酸含量減少，PDCAAS得分為76.94%。雖然熱處理前后氨基酸組成發(fā)生了變化，但其TEAA/TAA、TEAA/TNEAA比值均符合FAO/WHO推薦的理想模式。

體外消化實驗通過胃蛋白酶-胰酶消化模型模擬了食物在人體消化道內(nèi)的消化過程，實驗先后測定熱處理前后中華鱉腿肉蛋白質(zhì)在模擬胃液、模擬腸液消化率及總消化率。結(jié)果表明，中華鱉腿肉消化率為83.68%，熱處理后其消化率顯著提高（87.04%）。體內(nèi)消化實驗又通過大鼠糞氮平衡實驗進一步對結(jié)果進行驗證，熱處理后蛋白質(zhì)體內(nèi)消化率96.18%高于熱處理前蛋白質(zhì)消化率95.05%。體內(nèi)外消化消化實驗表明熱處理能提高中華鱉腿肉蛋白質(zhì)消化率，更容易被人體消化吸收。

參考文獻：

[1] FAO. Cultured Aquatic Species Information Programme Trionyx sinensis (Weigmann, 1834)[DB/OL]. http://www.fao.org/fishery/ statistics/global-aquaculture-production/query/en.

[2] 張丹, 王錫昌. 中華鱉肉蛋白質(zhì)營養(yǎng)特征分析及評價[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(15): 236-239.

[3] 林洪. 水產(chǎn)品營養(yǎng)與安全[M]. 北京: 化學工程出版社, 2007: 25.

[4] 孫敏杰, 木泰華. 蛋白質(zhì)消化率測定方法的研究進展[J]. 食品工業(yè)科技, 2011, 32(2): 382-385.

[5] FAO/WHO. Protein quality evaluation[C]//FAO food and nutrition paper No. 51. Rome: Food and Agriculture Organizations of the United Nations, 1991: 26-38.

[6] SCHAAFSMA G. The protein digestibility-corrected amino acid score[J]. The Journal of Nutrition, 2000, 130(Suppl 7): 1865-1867.

[7] 莫英杰, 張欣然, 王蘇, 等. 國內(nèi)外嬰幼兒食品中蛋白質(zhì)質(zhì)量評價方法的對比研究[J]. 中國食品學報, 2011, 11(3): 168-173.

[8] 張丹, 王錫昌, 劉源. 中華鱉營養(yǎng)、風味及功能特性研究進展[J]. 食品工業(yè)科技, 2013, 34(24): 392-395.

[9] 劉彥, 劉承初. 甲魚的營養(yǎng)價值與保健功效研究[J]. 上海農(nóng)業(yè)學報, 2010, 26(2): 93-96.

[10] 中國預防醫(yī)學科學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所. GB/T 5009.124— 2003 食品中氨基酸的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2003.

[11] 吳芳, 郭衛(wèi)東, 張潤, 等. 熒光法測定微藻中色氨酸的含量[J]. 海洋科學, 2005, 29(10): 1-4.

[12] AKESON W R, STAHMANN M A. A pepsin pancreatin digest index of protein quality evaluation[J]. The Journal of Nutrition, 1964, 83(3): 257-261.

[13] WONG K, CHEUNG P C, ANG JR P O. Nutritional evaluation of protein concentrates isolated from two red seaweeds: Hypnea charoides and Hypnea japonica in growing rats[J]. Hydrobiologia, 2004, 512(1/3): 271-278.

[14] 鄧澤元, 樂國偉. 食品營養(yǎng)學[M]. 南京: 東南大學出版社, 2007: 32-37.

[15] FAO/WHO Ad Hoc Expert Committee. Energy and protein requirments[M]. FAO Nutrition Meeting Report Series, 1973, 52: 40-73.

[16] 湯崢嶸, 王道尊, 譚玉鈞. 中華鱉生化組成的分析: Ⅲ. 肌肉氨基酸的組成[J]. 水生生物學報, 1998, 22(4): 307-313.

[17] 張怡潔, 何芳, 俞吉, 等. 帶魚純魚肉重組工藝以及制品蛋白質(zhì)體外消化的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2012, 38(6): 17-21.

[18] 孫遠明. 食品營養(yǎng)學[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學出版社, 2010: 22.

[19] SUN Minjie, MU Taihua, ZHANG Miao, et al. Nutritional assessment and effects of heat processing on digestibility of Chinese sweet potato protein[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2012, 26(1/2): 104-110.

[20] 張敏, 李宏軍, 高忠誠. 擠壓膨化加工對食品中營養(yǎng)成分的影響[J].北方園藝, 2003(3): 63-64.

[21] CARIAS D, CIOCCIA A M, HEVIA P. Effect of food intake on protein quality measured in chicks by traditional or biochemical methods[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1998, 78(4): 479-485.

[22] BOYE J, WIJESINHA-BETTONI R, BURLINGAME B. Protein quality evaluation twenty years after the introduction of the protein digestibility corrected amino acid score method[J]. British Journal of Nutrition, 2012, 108(Suppl 2): 183-211.

[23] 李潔瑩. 蛋白質(zhì)粉的營養(yǎng)價值評價及對老年大鼠的抗衰老研究[D].廣州: 南方醫(yī)科大學, 2013: 32.

Digestibility in vitro and in vivo of Chinese Soft-Shelled Turtle Protein

ZHANG Dan, WANG Xi-chang*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

The nutritional value of Chinese soft-shelled turtle leg muscle protein before and after heat treatment was evaluated based on amino composition, in vitro and in vivo digestibility and protein digestibility-corrected amino acid score (PDCAAS). The results showed that the contents of essential amino acids were 36.84% and 34.55%, respectively before and after heat treatment. The ratios of total essential amino acids to total amino acids (TEAA/TAA) were 41.12% and 40.20%, respectively, meeting the FAO/WHO standard. The in vitro and in vivo digestibility of Chinese soft-shelled turtle protein were 83.68% and 95.05%, and increased to 87.04% and 96.18%, respectively after heat treatment. These results suggested that heat treatment signif i cantly increased the in vitro and in vivo digestibility (P ＜ 0.05). The PDCAAS of Chinese softshelled turtle, as calculated by multiplying the limiting amino acid score by protein digestibility, reduced from 100% to 76.94% due to the nutrient losses during cooking.

Chinese soft-shelled turtle; in vitro digestibility; in vivo digestibility; protein digestibility-corrected amino acid scores (PDCAAS)

TS254.1

A

1002-6630（2014）21-0113-05

10.7506/spkx1002-6630-201421022

2014-06-30

上海市科委工程中心建設(shè)項目（11DZ2280300）；上海市教委重點學科建設(shè)項目（J50704）；上海高校知識服務(wù)平臺《上海海洋大學水產(chǎn)動物遺傳育種中心》項目（ZF1206）

張丹（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品營養(yǎng)與安全。E-mail：546392607@qq.com

*通信作者：王錫昌（1964—），男，教授，博士，研究方向為食品營養(yǎng)與安全。E-mail：xcwang@shou.edu.cn