本文由注册营养学家James Collier撰写说明。JamesHuel配方的设计师,拥有饮食营养学荣誉学位,并在营养学、膳食学等领域具备25年以上的工作经验,其中7年他在NHS(英国国家医疗服务系统)担任临床营养师。他的专业方向涉及众多临床领域,具有针对各种疾病及食物不耐症的丰富经验。
 
蛋白质的质量
许多人认为,不同的蛋白质,质量也各不相同,有些蛋白质比其他蛋白质更加有益。这是事实,但也只是部分正确。许多因素都可能影响食物中蛋白质的质量,包括:
•  蛋白质的氨基酸成分
•  蛋白质的结构
•  一餐中摄入的蛋白质含量
•  膳食中存在的其他营养素和食物成分
•  食物的烹饪方式
•  最近摄入的蛋白质含量
•  个体的代谢状态,例如疾病、运动、睡眠等
•  个体的年龄、体重、性别和健康状况
另外,我们还需要考虑各人需要蛋白质的原因;显然,我们都需要足够的蛋白质来保持身体健康,但是健美运动员会需要大量蛋白质促进肌肉生长,因此蛋白质质量可能对他们来说更重要。
 
蛋白质的消化和吸收
在我们探讨蛋白质的质量之前,先来看看蛋白质的消化和吸收方式。食物消化始于口腔,这是个持续的过程,直至所有营养素都被肠道吸收。消化过程中涉及许多消化酶,消化酶将蛋白质分解或水解成短链寡肽或氨基酸。最简单的蛋白质单位是氨基酸,有20多种不同的类型。两个氨基酸连在一起就称为二肽,肽链中的一些氨基酸称为寡肽,长链则称为多肽。
 
氨基酸通过主动转运的过程以其基本形式为人体所吸收,在这一过程中,氨基酸经泵送穿过细胞膜,然后进入血液。不过,还有另一项活动也在同时进行,寡肽先以其当前的形式被人体吸收,当其进入肠细胞内时,再进一步分解成游离氨基酸。这一过程是基于细胞的酶系统和膜内外的离子浓度差实现的。
 
上述两种蛋白质的吸收过程互相独立,这也就意味着在必要的时候,身体可以吸收更多的蛋白质,因为只有当存在寡肽时,第二种吸收过程才会发挥作用。在含有多种蛋白质来源的高蛋白质膳食中(大部分饮食都在此列),这两种吸收过程所起到的作用水平相当。
 
评定蛋白质质量的方法
评估蛋白质的质量有多种不同的分析方法,可以查看氨基酸的成分构成以及蛋白质被消化和吸收的难易程度。但是,这些方法都有其缺陷,我们将在下文中详细讨论。
 
1)氨基酸评分(AAS),又名化学评分(CS
氨基酸评分快速且便宜。它测量蛋白质中存在的必需氨基酸(EAAs),并将这些值与参考蛋白质进行比较。被测蛋白质的评级基于第一限制必需氨基酸(the most limiting EAAs)的评分,显然,这有现实的局限性。
 
2)蛋白质功效比值(PER
蛋白质功效比值衡量的是蛋白质促进断奶实验鼠生长的能力,即实验鼠体重增加量与蛋白质摄入量的比率。显然,这种方法最大的限制性在于评测以实验鼠为对象,而且主要评测的是身体的生长而不是体能的维持和运动上的需求。
 
3)蛋白质净利用率(NPU
蛋白质净利用率是机体的氮储留量与氮摄入量之比,表示蛋白质被身体实际利用的程度。
 
4)生物价(BV
蛋白质的生物价是最常用的蛋白质评分系统。主要考察机体储留氮量与吸收氮量的百分比值(ChickRoscoe1930),并且将氨基酸谱与人体需求量做对比,以此评估是否能够满足人体需求。在这种方法下,蛋白质分为高生物价(HBV)和低生物价(LBV)。
 
生物价存在明显缺陷,但在比较蛋白质时,人们仍然倾向于用这一方法作为参考指南,特别是在运动营养方面。生物价的主要研究对象是鼠类,但鼠类的消化系统与人类不同,它们的蛋白质需求也与人类不同,因此生物价的评分方法是否适用于人体,仍然存疑。此外,生物价的评分方法忽略了几个影响消化的关键因素,也没有考虑到蛋白质在吸收前与其他食物的相互作用。随着更多的高生物价蛋白被消耗,保留的蛋白质的实际含量也会相应减少,但生物价的办法并没有对此作出解释。
 
生物价办法的另一个局限性在于,蛋白质即使缺少一个必需氨基酸,仍然可能获得高达40的生物价评分。这是因为我们能够保存和循环必需氨基酸,以适应在营养不良的情况下氨基酸摄入不足的状况。
 
5)蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS
虽然蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS)是一种较新的办法,也更加准确,但并非没有缺点。PDCAAS考察蛋白质的必需氨基酸,以及人体对该蛋白质的消化率;也就是说,PDCAAS是在氨基酸评分(AAS)的基础上,增加了对消化率的考察。在PDCAAS的体制下,蛋白质评分从0.11.0,评分1.0代表了蛋白质的高质量。PDCAAS是目前普遍接受的蛋白质质量测量方法,也是世界卫生组织(WHO)、粮食及农业组织(FAO)和美国食品药品管理局(FDA)所采用的蛋白质方法。
 
所有分数大于1.0的蛋白质都会归为1.0,因为高于1.0则表明蛋白质含有超过人体需求的必需氨基酸(WHO / FAO 1990),这显然对蛋白质的比较有所限制。
 
PDCAAS的另一个缺陷是,评分主要以25岁的儿童为对象(因为他们是营养要求最高的群体)。就体能维持与身体生长的比值而言,成人比儿童要高,但这一点并不在PDCAAS的考虑之列。此外,PDCAAS没有考虑到影响蛋白质消化的某些因素,而且,由于这一评分方法测量的是蛋白质质量的最大潜力,而不是对所需蛋白质质量的真实评估,所以PDCAAS在人体对蛋白质需求的实际应用中用途有限。  
 
然而,PDCAAS最重要的局限性在于,大部分人类饮食的蛋白质来源都很丰富多样。也就是说,膳食的总氨基酸谱会因此得到改善,而且饮食中的其他食物成分还可能影响蛋白质的水解、消化和吸收。为了真实地评估饮食的PDCAAS,必须考虑每一单个氨基酸,因此仅考虑每种食物成分的PDCAAS评分基本上是无用的。
 
以大米为例:大米中蛋白质的PDCAAS评分为0.4-0.5,评分较低的原因主要是因为大米中必需氨基酸赖氨酸的含量低。然而,大米却富含另一种必需氨基酸——甲硫氨酸,但这一点并不在PDCAAS的考虑之列。
 
现在让我们来看看豆类:豆类的蛋白质评分在0.4-0.8之间,豆类品种不同,具体的评分也有所不同,豆类蛋白质中的蛋氨酸含量非常低,但赖氨酸含量却很高。因此,当同时食用豆类和大米时,它们的PDCAAS则可达到1.0,从而构成理想的蛋白质来源。
 
蛋白质的生物利用度
生物利用度是我们实际吸收的蛋白质数量,生物价(BV)和蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS)都将这一项列入考虑中。生物利用度受许多因素的影响,包括一餐中摄取的蛋白质类型的总量以及膳食中的其他成分。
 
蛋白质不仅仅是一长串氨基酸;氨基酸链缠绕在自身周围(即蛋白质的二级结构),这些双链又再继续缠绕自身(即三级结构),然后在氨基酸之间形成键,同时氨基酸链也折叠成为蛋白质分子,进而形成蛋白质的四级结构。蛋白质的结构各不相同,这也可能影响蛋白质的生物利用度。
 
上文已经讨论了生物价(BV)和蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS)的局限性,但人们却常常引用生物价(BV)作为蛋白质的生物利用度的参考。实际上,人们通常认为植物蛋白不如动物蛋白质,虽然这种说法在一定程度上是正确的,却并未考虑到膳食中其实往往含有多种蛋白质的组合。
 
乳清蛋白具有非常高的生物利用度,是健美运动员首选的蛋白质类型。事实上,人们普遍认为乳清蛋白可以迅速被人体消化吸收,吸收后大量乳清蛋白会进入肝脏,并通过糖异生作用转化为碳水化合物,这一过程表明乳清最终并不会作为氮保留在体内,而是为人体提供能量,但这并不是人们最初摄入乳清蛋白的初衷。
 
一项研究曾比较阻力训练之后,补充大米蛋白分离物和乳清蛋白分离物的效果,发现两者在身体成分和运动表现上具有同样的积极影响(Joy et al2013);也就是说,大米蛋白并不逊色于乳清蛋白。
 
Huel中的蛋白质
Huel中的蛋白质来自六大主要成分,其中豌豆和糙米是最主要的蛋白质来源。如上所述,各种蛋白质的组合搭配可在氨基酸谱和生物利用度等方面显着改善蛋白质的质量。Huel中,豌豆蛋白的蛋白质消化率校正氨基酸评分为0.82,糙米蛋白为0.47,结合起来可达到1.0的满分,足以确保为身体提供所有的必需氨基酸,并且保证Huel中的蛋白质具有较高的生物利用度。
 
参考资料
Chick & Rosco 1930. The Biological Values of Proteins. Biochem J. 24 (6): 1780-2.
http://www.pea-lentil.com/core/files/pealentil/uploads/files/Webinar_4a.pdf
WHO/FAO 1989. Protein Quality Evaluation. Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation.
WHO/FAO 1990. Expert consultation on protein quality evaluation. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.
Joy J et al 2013. The effects of 8 weeks of whey or rice protein supplementation on body composition and exercise performance. Nutr J. 12 (86).