大豆和牛奶在国民膳食结构优化方面的分析与展望

摘要 本文阐述了大豆和牛奶在营养价值、保健功能、安全风险及生产成本等方面的研究现状，分析了大豆及其制品的优势，为推动国民膳食结构调整，提高国民健康水平，增强人们的身体素质提供理论支持。

关键词 大豆；牛奶；保健；营养；安全风险

中图分类号 TS201.4   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）10-0118-06

近年来，蛋白质组学技术在我国食品蛋白质组成、功能成分以及机体营养物质代谢研究中逐步应用，主要集中在富含蛋白的大豆或乳制品领域[1]。以大豆为原料的食品、保健品、医药制品不断发展壮大，特别是大豆精深加工产物的大豆蛋白及其副产物发展迅速。随着科研人员对大豆和牛奶营养和保健价值的研究逐步深入，两者的优劣势越来越明显。随着健康中国战略的提出，大健康产业已成为具有巨大市场潜力的新兴产业，包括医疗产品、保健用品、营养食品、医疗器械、保健器具、休闲健身、健康管理、健康咨询等多个与人类健康紧密相关的生产和服务领域[2]。大豆及其制品在保健用品、营养食品领域有着举足轻重的位置。郭顺堂等[3]指出我国植物基的乳和肉替代品有悠久的历史，各种植物乳尤其是豆奶，发展势头迅猛，提出提高传统食品的利用水平，实现植物蛋白摄取方便化和美味化以及制造技术的智能化，构建高附加值、高营养、高效率的植物基肉类产品的倡议。大豆分离蛋白及浓缩蛋白作为植物肉的主要及关键原料发展迅速。本文从营养价值、保健功能、安全风险和蛋白质成本等方面对大豆和牛奶进行对比分析，为我国膳食结构的调整提供理论依据，有助于推动我国大健康产业的发展和增强人们的体质。

1 营养价值

1.1 蛋白质

大豆的蛋白质含量约占38.0%～45.0%，包含人体所必需的8种氨基酸，大豆分离蛋白的蛋白质消化率校正后的氨基酸分数（PDCAAS）为1[4]，牛乳与羊乳蛋白的蛋白氨基酸组成与大豆蛋白相近[5]。牛乳平均蛋白质含量为3.1%～4.0%，主要由79.6%的酪蛋白、11.5%的乳清蛋白和3.3%的乳球蛋白组成[6～8]。牛乳蛋白质消化吸收率为87.0%～89.0%，生物学价值为85。大豆蛋白和牛奶蛋白均是完全蛋白，人体消化吸收好。大豆蛋白具有较强的食品加工功能特性。

1.2 碳水化合物

大豆中碳水化合物的含量占比为20.0%～30.0%，主要为可溶性碳水化合物大豆低聚糖和不溶性碳水化合物膳食纤维。大豆低聚糖能够促进肠道中有益菌的增殖，但其本身不易被人体吸收，是肥胖症患者和高血糖患者的保健食品原料；膳食纤维能够促进胃肠道的蠕动，有利于排出体内对机体有毒有害的物质，预防慢性炎症和一些疾病的发生[9]。

牛奶中的碳水化合物主要成分是乳糖，含量為4.8%～5.0%[6]。婴幼儿通常能够分泌乳糖酶，但断奶后，乳糖酶在人体内的分泌逐渐减少，从而引起成人乳糖不耐症，需要通过不同的饮食策略缓解乳糖不耐症[10]。

从碳水化合物上看，大豆及其制品中的碳水化合物主要是非能量糖类，其中膳食纤维是人体主要营养物之一，具有营养保健功能，对人体健康具有积极作用，而牛奶中的碳水化合物主要是乳糖，成年人特别是我国成年人摄入后产生乳糖不耐症的风险较大。

1.3 脂肪

国产大豆中的脂肪含量为16.0%～24.0%大豆脂肪酸主要有5种组分，分别为油酸、亚油酸、亚麻酸、软脂酸和硬脂酸，其中软脂酸和硬脂酸为饱和脂肪酸，油酸、亚油酸和亚麻为不饱和脂肪酸。大豆脂肪酸中软脂酸约占8.6～10.9%，油酸约占24.4～26.0%，亚油酸约占51.6～55.4%，亚麻酸约占7.5～7.9%和硬脂酸约占2.9～3.9%[11]。以α-亚麻酸为母体的ω-3系列多不饱和脂肪酸和以亚油酸为母体的ω-6系列多不饱和脂肪酸是人体必需脂肪酸。

牛奶中含脂肪3.5%～4.3%[6]，饱和脂肪酸含量高，必需脂肪酸远低于大豆油。牛奶乳脂中饱和脂肪酸含量占总脂肪酸的65.9%～65.2%，不饱和脂肪酸占31.8%～32.3%，其中亚油酸约占总脂肪酸含量的1.2%，亚麻酸约占总脂肪酸含量的0.4%[12]。

从脂肪种类和含量上看，大豆油是我国居民优质的日常食用油脂来源，含有丰富的不饱和脂肪酸，特别是必需脂肪酸含量丰富，而牛奶中的脂肪酸中饱和脂肪酸占大部分。

1.4 维生素

大豆中含有维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B6、叶酸、维生素E等，主要为维生素E、叶酸、维生素B3、维生素B1、维生素B2等。大豆中叶酸含量1.81 mg/kg[13]，维生素E含量189.0 mg/kg；维生素B1含量4.1 mg/kg，维生素B2含量2.0 mg/kg，维生素B3 21.0 mg/kg，总维生素A 0.18 mg

RAE（视黄醇活性当量）/kg，胡萝卜素（维生素A的源物质）2.20 mg/kg[14]。

牛奶中维生素E含量约0.3 mg/kg[15]，维生素C含量0.2 mg/kg[16]，叶酸0.037 mg/kg[17]，维生素B1 0.3 mg/kg，维生素B2 1.2 mg/kg，维生素B3 1.1 mg/kg，总维生素A 0.54 mgRAE/kg，视黄醇0.54 mg/kg[14]。

从维生素含量上看，大豆中的多种维生素含量远远高于牛奶，大豆中的维生素E含量是牛奶的630倍，叶酸含量是牛奶的49倍，维生素B1含量是牛奶的14倍，维生素B3 含量是牛奶的19倍，总维生素A含量（视黄醇当量，视黄醇及胡萝卜素）是牛奶的2倍。

1.5 矿物质

大豆中所含矿物质含量占大豆籽粒总重的4.5%～6.8%，且种类繁多，有钾、磷、钙、镁、碘、铁、硒、锌、钠等，其中含量最高的是钾、磷、钙。大豆钙含量1 910 mg/kg，铁含量82 mg/kg，镁含量1 990 mg/kg，钾含量15 030 mg/kg，锌含量33.4 mg/kg，钠含量22.0 mg/kg[14]。这些矿物质在机体组织的正常生理活动和新陈代谢中起着重要作用。

牛奶是人类优质的钙源补充剂，其钙、磷比例约为1.3∶1.0，符合人体对钙、磷的需求比例，易于吸收，牛乳中钙含量1 070.0 mg/kg[14]，锌含量2.6 mg/kg[15]，钾含量1 800 mg/kg，镁含量110 mg/kg，铁含量3.0 mg/kg，钠含量637.0 mg/kg[14]。

从矿物质上看，大豆中的有益矿物质含量远远高于牛奶，特别是铁、锌、镁、钾，而与高血压相关的钠含量远低于牛奶。

2 保健功能

大豆及其制品保健功能的物質基础主要有大豆蛋白、大豆膳食纤维、大豆低聚糖、大豆卵磷脂、大豆异黄酮等成分。研究表明，日摄入25 g大豆蛋白质可降低机体中胆固醇水平、减少患冠心病的风险[18]。大豆蛋白分子量跨度较大，在人体消化吸收时可实现持续、分阶段提供蛋白营养，小分子蛋白含量相对较少[19]，但具有生物活性的物质较多[20]，是开发保健食品的重要源料。大豆分离蛋白对四氯化碳致小鼠的化学性肝损伤具有拮抗作用，其中7S蛋白是主要的保肝活性因子[21，22]。膳食纤维、异黄酮、皂苷、肌醇六磷酸酶、蛋白酶抑制素等具有抑制癌症的作用 [23]。大豆磷脂具有降低胆固醇、改善脂代谢、预防心脑血管疾病和治疗肝脏疾病等功效[24]。大豆异黄酮可以缓解更年期症状、抗炎、抗菌、抗氧化，还具有很好的抗癌功效[25]，大豆分离蛋白的异黄酮含量可达2 305～3 326 mg/kg。

牛奶的保健功能主要体现在乳蛋白、亚油酸、维生素、矿物质上。乳蛋白具有抗癌、抗炎、提高免疫力等功能[8]。亚油酸具有抗癌、抗氧化、抗动脉粥样硬化、降低胆固醇、抑制脂肪积累、促进生长、增强机体免疫力等多种生物活性功能。维生素E具有抗氧化、消除自由基、增强免疫力等生物学作用。锌与人体的免疫功能密切相关，能增强机体免疫力、促进生长发育等[15]。Sonestedt等[26]研究发现大量摄入发酵乳可以降低心血管疾病的风险。Wu等[27]研究发现，较高的酸奶和白干酪/乳清干酪摄入量与ER阴性乳腺癌的风险呈负相关，对预防ER阴性乳腺癌具有积极意义。

从保健功能上看，大豆富含多种有益的功能因子，包括蛋白、大豆膳食纤维、大豆低聚糖、大豆卵磷脂、大豆异黄酮等，而牛奶的保健功能主要集中在发酵乳制品中。发酵乳中的醇类、有机酸及氨基酸等代谢物能够预防癌症、提升消化功能、抑制细菌腐败，增强免疫力等[28-29]，非发酵乳的作用不明显[26-27]。

3 安全风险

3.1 大豆及其制品的安全风险

3.1.1 抗营养因子。大豆的抗营养因子主要为胰蛋白酶抑制剂、凝集素、脲酶、脂肪氧合酶[30]。与此同时，胰蛋白酶抑制剂、凝集素、脲酶、脂肪氧合酶等也具有医疗保健功能，还可以作为食品添加剂[20]。

3.1.2 过敏原。β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白被认为是主要的致敏性蛋白[31]，采用热加工、辐射、酶解、高压等多种传统理化方式进行加工改性，可以降低其致敏性[32]。2021年5月，粮农组织/世卫组织食品过敏原风险评估特别联合专家磋商会报告指出由于缺乏有关流行率、严重程度和/或效力的数据，或由于某些食物的地区消费，委员会建议大豆不应列为全球优先过敏原[33]。Savage[34]基于非大豆食用传统的西方人的研究认为，大豆过敏影响大约0.4%的儿童，大约50.0%的大豆过敏儿童在7岁时不再过敏。Klemola等[35]研究发现，大豆蛋白可以作为大部分牛乳蛋白过敏患者的替代品，以降低其过敏性。

3.1.3 植物雌性激素。大豆异黄酮是一类具有多种生物活性的天然植物雌激素，主要包括染料木素、大豆黄素及少量黄豆素。研究表明，一些特殊人群，如幼儿、胎儿、孕妇若长期暴露于植物雌激素下，也许会对健康产生不利影响[36]。动物试验表明，生命早期接触大豆异黄酮会影响动物生殖系统的结构和功能及其基因表达，但目前尚无证据表明这种作用会发生在食用大豆配方奶粉的婴幼儿身上[37]。

3.2 牛奶的安全风险

3.2.1 乳糖不耐症。全世界乳的生产和消费以牛乳为主，约占95%，但亚洲黄种人中乳糖不耐症的人群占有相当大的比重[38]。杨月欣等[39]研究了中国儿童乳糖酶缺乏和乳糖不耐受的发生率，结果表明，3～5岁，7～8岁和11～13岁组儿童中，乳糖不耐受发生率分别为12.2%、32.3%和29.0%。中国四大城市儿童乳糖酶降低或消失发生的年龄在7～8岁。

3.2.2 过敏原。牛奶蛋白是常见的八大过敏原之一。研究结果表明，A1β-酪蛋白很可能是引起消化不适症状的原因之一[40]，部分人群可能会因为摄入而发生过敏[41]，主要表现为出现皮肤、胃肠道或呼吸等方面的疾病，可能引发死亡风险，过敏率约为2.0%～7.5%[42-43]，儿童对牛奶的严重反应率为25.3%，成人为39.3%[44]。最主要的过敏原是酪蛋白、β-乳球蛋白和α-乳白蛋白，涵盖了乳蛋白的主要成分[45]。母乳中乳清蛋白/酪蛋白比值初乳阶段为90∶10，过渡乳为80∶20左右，成熟乳为60∶40左右[46]，而牛奶的比值约为13∶87，相差比例较大，增加了过敏的风险。

3.2.3 雌激素。牛奶中的雌激素为食物源性雌激素，是环境雌激素的一种。张树成等[47]在分析男性精液质量的变化时发现，男性精子质量下降、数量减少，可能与环境雌激素有关。牛奶中雌激素含量要高于100年前的传统牛奶，可能的主要原因是对奶牛注射大量的雌激素类药物，随着奶牛的分泌带到奶中[48]。Ganmaa等[49]用逐步回归法分析了40个国家的饮食与女性乳腺癌、卵巢癌及子宫内膜癌发病率和死亡率的相关性，推测牛奶和乳制品中雌激素与乳腺癌、卵巢癌和子宫内膜癌的发生有关。Qin等[50]提出牛奶及乳制品中的雌激素可能是前列腺癌发生的诱因之一。Remesar等[51]计算人类饮食中雌酮的吸收率，发现46.6%来源于乳制品。牛奶和乳制品是人体雌性激素的主要膳食来源，主要含有内源性雌性激素雌二醇和孕酮，市场上部分商品牛奶中的雌二醇含量达到5～20 pg/mL，而儿童血清中的雌二醇含量则低于2 pg/mL。因此，长期摄入含有高雌性激素含量的牛奶会导致儿童性早熟或对成人的内分泌系统产生干扰[52]。

3.2.4 牛奶与疾病风险。Fraser[53]等研究发现，牛奶与乳腺癌风险之间存在显著关联，较高的牛奶摄入量会增加患乳腺癌的风险，并且不论是全脂牛奶还是低脂牛奶，对患乳腺癌风险的影响都没有明显的差异。Liu等[54]观察到大量摄入全脂牛奶会略微增加患卵巢癌的风险（OR=1.228），相关性显著（P=0.022）。Liu等[55]研究认为，全脂牛奶的大量摄入与结直肠癌患者的死亡率增加有关。Borin等[56]研究认为，豆奶在肾结石风险因素方面优于牛奶。男性摄入全脂牛奶会显著增加前列腺癌的死亡风险，并且全脂牛奶摄入量的增加与前列腺癌死亡风险的增加之间存在线性剂量关系。Kaluza等[57]对绝经后妇女组成的人群经过16.6年的跟踪调查，发现长期大量饮用牛奶与ER+/PR+乳腺癌的风险增加相关。Wang等[58]分析多项研究报告发现食用乳制品（非酸奶）可能会增加非霍奇金淋巴瘤的风险。

在安全风险方面，大豆及其制品主要集中在抗营养因子、过敏原和植物雌性激素3个方面，其中的抗营养因子通过正常的熟化能够有效去除。作为植物雌性激素，大豆异黄酮具有一定的保健功能，目前已被广泛应用于各类保健食品中，大剂量的使用对婴幼儿可能产生潜在的不良影响，因此需要特别关注。作为过敏原已经从八大过敏原中排除，过敏危害较小，并且在牛奶过敏人群中的过敏率低，可作为牛奶过敏人群的替代。牛奶的安全风险主要集中在乳糖不耐症、过敏原和雌激素方面，我国乳糖不耐症患者比重较大，且沒有经济有效的处理方式进行优化。作为八大过敏原之一，过敏患者数量较多，过敏反应危害较大。牛奶作为哺乳期动物的主要食物，其中雌激素的存在无法避免，综合分析表明牛奶可能与多种癌症存在关联，因此有必要谨慎看待当前的牛奶消费指南。

3.2.5 其他。牛奶中的铁仅为母乳中的1/5，1 L牛奶中仅含1 mg铁，而1个1岁的幼儿每天至少需要5～8 mg铁，加之牛奶中的铁难以吸收，故以牛奶为主食的婴幼儿，极易患“牛奶性贫血”。除铁含量低外，由于牛奶中缺铜，导致铁不能正常吸收，牛奶中含较多的磷，可与铁结合生成难溶于水的络合物，导致铁的利用率低[59]。

4 成本分析

一般奶牛精饲料的豆粕占比为24%，精粗比为6∶4，不同产奶期有所不同，每天产奶19.8 kg/头，一般每产1.0 kg奶需供给精饲料0.45～0.50 kg，精饲料的蛋白含量为18%[60]。每kg奶约需要0.12 kg豆粕。智研咨询发布的《2021—2027年中国牛奶行业市场现状调查及发展战略研究报告》统计2020年中国牛奶产量为3 440.0 万t，共需要豆粕412.8 万t，共转化乳蛋白约122.1 万t，蛋白转化率约为38.2%，生产牛奶造成了巨大的蛋白质浪费，而生产相同量的大豆蛋白只需要大豆约305.0 万t，占我国年产大豆量的16%左右。按每hm²土地可以生产的蛋白质计算，1 hm²土地可生产大豆蛋白383.28 kg，而牛奶只能生产40.80 kg[18]，生产大豆蛋白使用的土地是生产牛奶蛋白的1/10左右。大豆的全国平均单位面积总成本为7 295.1 元/hm²，每hm²产大豆1 887.46 kg，平均3.86 元/kg[61]，蛋白质的产出成本为11.0 元/kg。牛奶成本为3.89 元/kg[62]，蛋白质的产出成本为109.6 元/kg。蛋白质是大豆和牛奶中最为重要的营养物质，而大豆的蛋白质的产出成本几乎是牛奶产出成本的1/10。

5 讨论与展望

大豆和牛奶的营养要素都很丰富，特别是蛋白质和脂肪，两者是中国膳食指南中同层次的膳食营养来源。大豆蛋白质的氨基酸组成较均衡，根据研究，推荐每天摄入25 g大豆蛋白计算，应摄入至少65 g以上大豆，而我国的膳食指南建议摄入25～30 g，明显不足。牛乳的获得需要转化各种植物蛋白包括大豆蛋白，蛋白转化率低，蛋白转化成本和占用土地面积是大豆的近10倍，同时产生温室气体，破坏环境。基于营养、保健、安全、环保、成本等多方面的综合考虑，未来提高大豆及其制品在我国居民膳食中的比重，合理控制牛奶及其制品的比重，提高资源利用率，提高人民的健康水平，保护环境将成为社会发展的必然。

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（责编：何 艳）