FSAP | 大鼠生物测定法评价长角蚱蜢粉强化小麦和小麦-高粱饼干的蛋白质营养品质

乌干达烈士大学农学院、德丹基马蒂科技大学食品生物资源技术研究所的Amos Kipkemoi Ronoh等通过大鼠生物测定法，确定添加长角蚱蜢粉（Ruspolia differens powder，RDP）的小麦和小麦-高粱饼干的蛋白质营养品质及其对生长的影响，并与未添加RDP的饼干进行比较。

Introduction

在许多资源有限的国家，由营养不良引起的蛋白质-能量营养不良（protein-energy malnutrition，PEM）是严峻的公共卫生负担。营养不良、健康状况不佳与5 岁以下儿童高达45%的死亡率有关，且与幼儿认知发展有限、运动能力迟缓和受教育程度较低有关。用易获得的高蛋白食物强化常见谷物，是解决发展中国家营养不良问题的可持续战略之一。高粱是发展中国家幼儿饮食中的一种重要谷物，其蛋白质质量较低。然而，高粱可以加工成不同的食品，如添加高蛋白食品的小麦-高粱饼干，使其成为输送优质蛋白质的潜在食品载体，以减轻幼儿PEM。

为了做到这一点，饼干是由小麦和小麦-高粱粉制成，其中添加不同含量的RDP，是缓解PEM的重要补充食品，因其具有改善的蛋白质、活性赖氨酸含量和提高的体外蛋白质消化率的特点。这种改善归功于长角蚱蜢，这是一种在东非维多利亚湖地区发现的可食用昆虫，其富含34.2%～45.8%的蛋白质，氨基酸评分在0.8～2.0，根据联合国粮农组织制定的人体氨基酸参考标准，足以满足儿童的日常需求。因此，在高能量和蛋白质补充食品配方中添加昆虫蛋白，可以缓解幼儿的PEM。

食物中的蛋白质含量可能并不能有效地表明蛋白质对生长发育的有益程度，尤其是对幼儿而言。通常使用动物模型，如大鼠，评估食物蛋白质质量。通过蛋白质消化率校正氨基酸评分（protein digestibility-corrected amino acid score，PDCAAS）中的回肠或粪便蛋白质消化率或可消化必需氨基酸评分（digestible indispensable amino acid score，DIAAS）中的回肠氨基酸消化率对计算结果进行校正。

虽然食用昆虫已被证明具有较高的蛋白质品质、氨基酸组成和高的体外蛋白质消化率，但仍需要基于代谢和生长指标评估其蛋白质品质。测定食用昆虫蛋白的体内蛋白质消化率可以反映强化产品蛋白质品质的差异。尽管其蛋白质含量较高，但有必要使用大鼠生物测定法评估配制的RDP强化小麦-高粱和小麦饼干作为蛋白质补充剂缓解PEM的功效。

表1添加RDP和脱脂乳粉（g/100 g）的小麦和小麦-高粱饼干的近似成分

注：字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。

表2 实验饲粮的配制（g/kg）

Results

1 生长和康复研究

1.1 蛋白质营养品质

除添加40% RDP的小麦饼干日粮和添加5%、15% RDP的小麦-高粱饼干日粮外，其余强化小麦和小麦-高粱饼干日粮的蛋白质效率（protein efficiency ratio，PER）、饲料效率比（feed efficiency ratio，FER）和蛋白质净保留率（net protein retention ratio，NPRR）均为负值。

表3大鼠生物测定实验前10 d分别饲喂10种饼干、参考日粮和基础日粮大鼠的体质量、PER、FER和NPRR的生长指标

1.2 康复研究

含有10%蛋白质的等氮饮食，无论是强化的还是非强化的，都对大鼠的生长没有影响，仅是一种维持饮食，因为大鼠的体质量没有增加或减少。对于强化饮食，这一发现表明，RDP饮食对生长有显著影响，RDP添加量应高于本研究中使用的10%。

T1，100%小麦-高粱；T2，100%小麦；T3, 5% RDP小麦-高粱；T4，5% RDP小麦；T5，15% RDP小麦-高粱；T6，15% RDP小麦；T7，25% RDP小麦-高粱；T8，25% RDP小麦；T9，40% RDP小麦-高粱；T10，40% RDP小麦；Rehab WS，康复饮食由40% RDP小麦-高粱制成；Rehab WH，康复饮食由40% RDP小麦饼干；milk powder，脱脂乳粉。

图1饲喂未强化、强化小麦和小麦-高粱饼干28 d的大鼠平均增加体质量

无蛋白饮食组至第10天体质量下降10.8%。饲喂康复饲粮后，其体质量迅速增加，小麦-高粱饲粮组的平均体质量分别为84.3～135.9 g，小麦饲粮组的平均体质量为84.2～142.4 g。与未强化谷物饲料组相比，饲喂小麦-高粱和小麦饲料组在康复期间的体质量增加率分别显著提高50%和54.6%（P＜0.05）。在研究结束时，康复饮食组的大鼠体质量高于其他实验组。饲喂脱脂乳粉的大鼠的生长速率比由小麦和小麦-高粱饼干配制的复健日粮中添加40% RDP的大鼠的生长速率最快。以小麦为基础的日粮比以小麦-高粱为基础的日粮生长更快。研究表明，小麦蛋白比高粱蛋白更易消化。

2 体内蛋白质消化率

随着强化水平的增加，大鼠的食物摄入量显著减少。与未强化的饼干日粮相比，小麦和小麦-高粱饼干日粮分别减少18.3%～37.3%和11.7%～37.4%。此外，40% RDP替代小麦和小麦-高粱时，食物摄入量最低（27.85 g和27.88 g）。大鼠食物摄入量以0% RDP的小麦和小麦-高粱饲粮最高，与脱脂乳粉和基础饲粮相近。

与未强化日粮相比，小麦和小麦-高粱饼干日粮中RDP的增加分别使蛋白质摄入量减少18.2%～37.2%和11.7%～37.4%。随着强化水平的提高，小麦饼干和小麦-高粱饼干的蛋白质排泄量也分别比100%谷物饼干提高100%～245.6%和39.7%～167.9%。结果表明，随着RDP添加量的提高，小麦和小麦-高粱饼干饲粮的蛋白质保留率分别降低50.5%～80.3%和32.9%～81.2%。非强化饮食中的蛋白质摄入量与参考饮食中的蛋白质摄入量相似。因此，随着RDP添加量的增加，蛋白质保留率显著降低。

表4饲喂10种饼干、参考日粮和基础日粮的大鼠的进食量、粪便质量、蛋白质摄入量、蛋白质粪便排出量和蛋白质滞留量

与100%谷物饲粮相比，添加RDP的小麦和小麦-高粱饲粮的赖氨酸含量分别提高2.9%～32.8%和6.7%～47.9%。

表5对照和实验饲粮氨基酸评分（mg/g）采用联合国粮食及农业组织3～10岁儿童需求模式和国家要求委员会（National Research Council，NRC）的大鼠氨基酸参考模式

强化饼干日粮的蛋白质表观消化率（apparent protein digestibility，APD）随着RDP添加量的增加而降低。与未强化日粮相比，小麦和小麦-高粱饼干日粮的APD分别降低13%～29%和9%～29%。对照饼干日粮的APD与对照日粮相似。强化饼干日粮的TPD随着RDP添加量的增加而降低。与对照日粮相比，小麦饼干和小麦-高粱饼干日粮的蛋白质真消化率（true protein digestibility，TPD）分别降低45%～64%和41%～54%。

表6基于10种饼干品种和参考日粮的APD和TPD

3 PDCAAS蛋白评价

与未强化饼干相比，添加RDP的强化饼干的PDCAAS增加。

4 DIAAS蛋白评价

在小麦-高粱饼干中，未强化饼干的DIAAS为41%，而40% RDP强化饼干的DIAAS为60%。然而，这些日粮未达到人类营养中膳食蛋白质质量评价建议的最低DIAAS（75%）。

表7 6个月～3岁儿童对照和实验饮食的蛋白质摄入量（mg/g）及氨基酸需取量

Conclusion

添加40% RDP的小麦和小麦-高粱饼干可促进大鼠生长。在蛋白质含量为10%时，强化饲粮的作用为维持饲粮，不促进生长。添加RDP可降低小麦和小麦-高粱饼干的NPR、PER和TPD，提高PDCAAS和DIAAS。实验饲粮的蛋白质品质不符合推荐的最低PDCAAS（70%）和DIAAS（75%）。然而，补充40% RDP的小麦和小麦-高粱饼干由于蛋白质含量高，最有可能促进营养不良儿童的康复。

Abstract

Protein-energy malnutrition (PEM) is a persistent public health challenge in most developing countries. This study investigated the protein nutritional value of wheat and wheat-sorghum biscuits fortified with longhorn grasshopper (Ruspolia differens) to determine their suitability as a supplementary food. Fourteen diets were fed to male weanling Sprague-Dawley rats, including 11 isonitrogenous diets with 10% protein prepared from 10 biscuit variations and skimmed milk powder as a reference, 1 protein-free diet, and 2 rehabilitation diets made with wheat and wheat-sorghum biscuits fortified with 40% Ruspolia differens powder (RDP). The protein efficiency ratio, food efficiency ratio, true and apparent protein digestibility, and net protein retention ratio results for the fortified biscuit diets were all negative, with the exception of wheat biscuits supplemented with RDP 40%. The isonitrogenous diets maintained the rats with no substantial weight gain or loss. Rats on rehabilitation diets gained weight rapidly, by 61% and 69% for wheat-sorghum and wheat diets, respectively. Weight increase during rehabilitation was considerably higher (P < 0.05) by 50% and 54.6% in wheat-sorghum and wheat diet groups compared to normal growth phases. The rehabilitated rats had a greater percentage of body weight than the experimental groups. The protein digestibility-corrected amino acid score (PDCAAS) of fortified biscuits ranged from 26% to 33% for wheat biscuits and 22% to 32% for wheat-sorghum biscuits. The digestible indispensable amino acid score (DIAAS) of the fortified biscuits varied from 47% to 60% for wheat biscuits and 44% to 60% for wheat-sorghum biscuits. As a result, the fortified biscuits fell short of the minimum requirements of 70% for PDCAAS and 75% for DIAAS in fortified protein diets. Furthermore, it appears that substituting 10% RDP to wheat-sorghum and wheat biscuits does not promote rat growth. Fortification with 40% RDP, on the other hand, dramatically improves rat’s growth and rehabilitation. Because of their high protein nutritional content, the biscuits fortified with 40% RDP could be used as a supplementary to help rehabilitate malnourished children.

编辑：赵雯、阎一鸣； 责任编辑：刘莉

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