王 楠,王 偉,劉彩琴,陳永洲,沈素芬
(1.浙江樹(shù)人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州310015;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化研究所,浙江杭州310021;3.浙江中得農(nóng)業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江杭州310021)
甲魚(yú)蛋白質(zhì)各組分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析
王 楠1,王 偉2,劉彩琴1,陳永洲3,沈素芬3
(1.浙江樹(shù)人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州310015;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化研究所,浙江杭州310021;3.浙江中得農(nóng)業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江杭州310021)
根據(jù)溶解性質(zhì)不同,將甲魚(yú)蛋白質(zhì)分為水溶蛋白、鹽溶蛋白、醇溶蛋白和堿溶蛋白四種級(jí)分。分析各蛋白級(jí)分的含量、氨基酸組成,并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,甲魚(yú)蛋白組分含量為:堿溶蛋白>水溶蛋白>鹽溶蛋白>醇溶蛋白。甲魚(yú)蛋白粗粉及四種蛋白質(zhì)組分中含有常見(jiàn)的17種氨基酸,其必需氨基酸與非必需氨基酸的比值和必需氨基酸占總氨基酸的比值,均高于WHO/FAO的理想模式,其限制性氨基酸均為Met+Cys。其中,鹽溶蛋白和堿溶蛋白組分的AAS值、CS值、EAAI值和PERⅠ值均接近或高于WHO/FAO推薦的理想模式,極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
甲魚(yú),蛋白級(jí)分,氨基酸,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
甲魚(yú)又稱(chēng)鱉、團(tuán)魚(yú)、腳魚(yú)、水魚(yú),動(dòng)物界,脊索動(dòng)物門(mén),脊椎動(dòng)物亞門(mén),爬行綱,龜鱉目,鱉科,鱉屬,是一種水生經(jīng)濟(jì)動(dòng)物。甲魚(yú)肉質(zhì)鮮嫩味美,營(yíng)養(yǎng)豐富,含有蛋白質(zhì)、多種礦物質(zhì)元素及多種不飽和脂肪酸,具有強(qiáng)身健體、提高免疫、延年益壽、防癌抗癌的功效,是一種良好的藥食同源佳品[1-2]。我國(guó)甲魚(yú)養(yǎng)殖主要集中在浙江、江蘇、湖北和廣東省。2012年全國(guó)甲魚(yú)總產(chǎn)量約33.14萬(wàn)噸,其中浙江省甲魚(yú)總產(chǎn)量約15.53萬(wàn)噸,產(chǎn)量位居全國(guó)第一。由于豬、牛等陸生動(dòng)物存在人畜共患病等安全隱患,而水產(chǎn)動(dòng)物是近年來(lái)被世界公認(rèn)的一種安全性較高的蛋白來(lái)源,因此甲魚(yú)可以作為制備高品質(zhì)食品的優(yōu)質(zhì)原料[3]。
根據(jù)Osborne分類(lèi)法[4],蛋白質(zhì)根據(jù)溶解性質(zhì)的不同可分為水溶蛋白、鹽溶蛋白、醇溶蛋白和堿溶蛋白四種組分。關(guān)于蛋白組分的研究多集中在小麥、玉米、蕎麥、大豆等農(nóng)作物蛋白源[5-7]。目前,針對(duì)甲魚(yú)蛋白各組分的構(gòu)成以及其營(yíng)養(yǎng)特性方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以甲魚(yú)為原料,將甲魚(yú)蛋白質(zhì)分為水溶蛋白、鹽溶蛋白、醇溶蛋白和堿溶蛋白四種級(jí)分。分析甲魚(yú)各蛋白級(jí)分的含量、氨基酸組成,并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià),為甲魚(yú)蛋白的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。
1.1 材料與儀器
甲魚(yú) 浙江中得農(nóng)業(yè)集團(tuán)有限公司;透析袋 上海華美生物工程公司;其他試劑 均為分析純。
BS-210s電子天平 德國(guó)Sartorus公司;XW-80A漩渦混勻機(jī) 上海精科實(shí)業(yè)有限公司;TDL-5-A低速臺(tái)式離心機(jī) ANKE公司;DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;LGJ-10冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠(chǎng);HYG-B全溫度搖瓶柜 太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠(chǎng);K350 BUCH凱氏定氮儀 瑞士BUCH公司;日立L-8800全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本日立公司。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 原料的預(yù)處理 新鮮甲魚(yú)宰殺→蒸餾水清洗→去骨、去皮膜→勻漿→冷凍干燥→95%乙醇脫脂→干燥→甲魚(yú)粗蛋白粉。
1.2.2 甲魚(yú)蛋白組分的分級(jí)制備 參照Osbome[4]分級(jí)制備法。
1.2.2.1 水溶蛋白 稱(chēng)取甲魚(yú)粗蛋白粉100g,加入到1000m L蒸餾水中,室溫下攪拌提取4h,然后以2000×g離心20m in,再重復(fù)提取2次,收集上清液,合并后濃縮,冷凍干燥所得產(chǎn)品即為甲魚(yú)水溶蛋白組分。
1.2.2.2 鹽溶蛋白 將水溶蛋白提取后的沉淀用1000m L pH為8.0的50mmol/L Tris-HCl緩沖液(內(nèi)含0.5mol/L NaCl)進(jìn)行提取,在室溫條件下攪拌浸提4h,然后以2000×g離心20m in,再重復(fù)提取2次,得上清液,4℃置于去離子水中透析(MWCO:8000u)72h,期間換水?dāng)?shù)次,將透析袋內(nèi)蛋白液離心獲得沉淀。沉淀冷凍干燥所得產(chǎn)品即為鹽溶蛋白級(jí)分。
1.2.2.3 醇溶蛋白 將鹽溶蛋白提取后的沉淀加入到1000m L的45%乙醇中,室溫下攪拌提取4h,然后以2000×g離心20min,再重復(fù)提取2次,收集上清液,合并后濃縮,冷凍干燥所得產(chǎn)品即為醇溶蛋白組分。
1.2.2.4 堿溶蛋白 醇溶蛋白提取后的沉淀加入到1000m L 0.1mol/L NaOH中,室溫下攪拌提取4h,然后以2000×g離心20min,再重復(fù)提取2次,收集上清液合并后滴加20%的三氯乙酸(w/v),至三氯乙酸最終濃度為5%(w/v),然后以2000×g離心20m in,沉淀用預(yù)冷丙酮洗滌兩次,室溫下風(fēng)干,所得產(chǎn)品即為堿溶蛋白組分。
1.2.3 粗蛋白質(zhì)的含量測(cè)定 微量凱氏定氮法(GB 5009.5-2010),其中氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)為6.25。純蛋白量(%)=蛋白提取得率(%)×粗蛋白含量(%)×100
1.2.4 氨基酸測(cè)定方法 樣品的前處理采用鹽酸水解法(色氨酸采用KOH水解)。準(zhǔn)確稱(chēng)取100mg樣品,放入水解試管中,加入10m L 6mol/L的鹽酸,真空后封管。置于110℃烘箱內(nèi)水解24h。樣品冷卻后,用濾膜過(guò)濾水解樣品,并移取1m L置于蒸發(fā)試管中蒸發(fā),待干燥后向其中加入2.0m L高純水漩渦混合20s,于4℃儲(chǔ)備待測(cè)。利用配備日立專(zhuān)用離子交換樹(shù)脂柱(4.6mm×60mm)的全自動(dòng)氨基酸分析儀進(jìn)行氨基酸組成分析。
1.2.5 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)方法 基于各級(jí)分氨基酸分析結(jié)果,計(jì)算甲魚(yú)蛋白各級(jí)分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值指標(biāo)。將測(cè)得的必需氨基酸含量換算為百分含量,與1973年FAO/ WHO建議的每克氮氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式[8]和雞蛋蛋白質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較分析[9],計(jì)算必需氨基酸與總氨基酸之比(%)、氨基酸評(píng)分(AAS)、化學(xué)評(píng)分(CS)、必需氨基酸指數(shù)(EAAI)和蛋白質(zhì)功效比值(PER)[10-13]。
1.2.5.1 氨基酸評(píng)分(am ino acid score,AAS) AAS=被測(cè)蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸的含量(%)/(FAO/WHO)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式中同種氨基酸含量(%)
氨基酸評(píng)分步驟:計(jì)算被測(cè)蛋白質(zhì)每種必需氨基酸的評(píng)分值;找出第一限制氨基酸評(píng)分值,即為該蛋白質(zhì)的氨基酸評(píng)分。
1.2.5.2 化學(xué)評(píng)分(CS) CS=被測(cè)蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸的含量(%)/全雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸含量(%)
1.2.5.3 必需氨基酸指數(shù)(EAAI)
式中,n為比較的必需氨基酸個(gè)數(shù);T為被測(cè)蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量(%);S為全雞蛋蛋白質(zhì)的必需氨基酸含量(%)
1.2.5.4 蛋白質(zhì)功效比值(protein effciency ratio,PER) 根據(jù)A lsmeyer等[12]報(bào)道的回歸方程計(jì)算。
1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析方法
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,描述性統(tǒng)計(jì)值使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。
2.1 甲魚(yú)蛋白組分的含量特點(diǎn)
甲魚(yú)富含豐富的蛋白質(zhì),為明確甲魚(yú)蛋白中各級(jí)分的含量特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)特性,本研究利用傳統(tǒng)的Osbome蛋白提取方法,根據(jù)每種蛋白組分溶解特性的區(qū)別,提取得到四種蛋白組分,得出甲魚(yú)蛋白大致的蛋白組分含量差異(見(jiàn)表1),由于甲魚(yú)在品種的區(qū)別和產(chǎn)地等因素的不同,其蛋白組分的含量可能略有差異。
表1 甲魚(yú)蛋白各個(gè)蛋白組分的分級(jí)結(jié)果Table 1 The distilling results of four protein components in turtle protein
由表1可知,甲魚(yú)蛋白組分的純蛋白含量特點(diǎn)為:堿溶蛋白>水溶蛋白>鹽溶蛋白>醇溶蛋白。其中,堿溶純蛋白含量為9.51%,是甲魚(yú)蛋白的優(yōu)勢(shì)蛋白級(jí)分。其次是水溶蛋白,其純蛋白含量為2.77%,再次是鹽溶蛋白和醇溶蛋白。
2.2 甲魚(yú)蛋白質(zhì)組分的氨基酸組成分析
采用氨基酸分析儀,對(duì)甲魚(yú)粗蛋白粉及其四個(gè)蛋白組分的氨基酸組成進(jìn)行了分析,結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 甲魚(yú)蛋白質(zhì)組分的氨基酸組成及含量(Mean±SD,%,n=3)Table 2 Composition and contents of amino acids of turtle protein components(Mean±SD,%,n=3)
表2中的氨基酸分析結(jié)果表明,甲魚(yú)粗蛋白粉及四種蛋白質(zhì)組分中含有常見(jiàn)的17種氨基酸,其中甲魚(yú)粗蛋白粉、水溶蛋白、鹽溶蛋白、堿溶蛋白中Glu含量最高;醇溶蛋白中Val含量最高。甲魚(yú)粗蛋白粉及各個(gè)蛋白組分必需氨基酸比例均衡,必需氨基酸含量總和的順序?yàn)椋蝴}溶蛋白(39.55%)>堿溶蛋白(32.46%)>甲魚(yú)粗蛋白粉(20.95%)>水溶蛋白(15.45%)>醇溶蛋白(14.36%)。甲魚(yú)粗蛋白粉的必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為55.31%,鹽溶蛋白、水溶蛋白、醇溶蛋白、堿溶蛋白的必需氨基酸與非必需氨基酸的比值分別為80.50%、66.68%、101.27%、66.50%,高于WHO/FAO提出的必需氨基酸與非必需氨基酸之比為60%的參考蛋白模式。根據(jù)WHO/FAO提出的參考蛋白的理想模式,必需氨基酸/氨基酸總量(%)為40%左右。由表2可以看出,甲魚(yú)粗蛋白粉、水溶蛋白、鹽溶蛋白、醇溶蛋白和堿溶蛋白的必需氨基酸占總氨基酸的比值分別為35.61%、40.01%、44.60%、50.32%、39.94%,均接近或略高于WHO/FAO提出的參考模式的推薦值。說(shuō)明,甲魚(yú)粗蛋白粉及四種蛋白組分均為高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值蛋白質(zhì)。
2.3 甲魚(yú)蛋白質(zhì)組分的氨基酸種類(lèi)分布特點(diǎn)
按照氨基酸的化學(xué)性質(zhì)對(duì)甲魚(yú)粗蛋白及四種蛋白組分中的氨基酸進(jìn)行歸類(lèi),計(jì)算不同種類(lèi)氨基酸的分配比例,甲魚(yú)蛋白質(zhì)組分的氨基酸種類(lèi)分布見(jiàn)表3。
表3 甲魚(yú)蛋白質(zhì)組分的氨基酸種類(lèi)分布(%)Table 3 The amino acids category distribution of turtle protein components(%)
表3結(jié)果表明,鹽溶蛋白和堿溶蛋白的疏水性氨基酸、不帶電極性氨基酸、堿性氨基酸、酸性氨基酸、含硫氨基酸、芳香族氨基酸含量均較高;其次是甲魚(yú)粗蛋白粉;醇溶蛋白和水溶蛋白各種性質(zhì)的氨基酸含量均較低。有報(bào)道認(rèn)為[14-15],疏水性氨基酸及芳香族氨基酸含量多會(huì)增加蛋白肽的功能活性,甲魚(yú)粗蛋白粉及四個(gè)蛋白組分中,疏水性氨基酸含量比例最高,說(shuō)明甲魚(yú)蛋白及其各組分是制備功能肽的優(yōu)質(zhì)原料。其中,堿溶蛋白含量較高,因此更適合作為功能肽的原料。
2.4 甲魚(yú)蛋白組分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析
分析評(píng)價(jià)食物蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,對(duì)于食品品質(zhì)的鑒定、指導(dǎo)人群膳食等諸多方面具有重要的意義。食品蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的高低取決于其為體內(nèi)合成含氮化合物所提供的必需氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量及比例。一般來(lái)說(shuō),不同來(lái)源的食物蛋白質(zhì)含量、氨基酸模式等均不同,人體對(duì)不同蛋白質(zhì)的消化、吸收和利用程度也存在差異。因此,食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)主要從食物蛋白質(zhì)必需氨基酸含量、被消化吸收、利用程度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究采用A lsmeyer等[13]報(bào)道的回歸方程,通過(guò)計(jì)算AAS、CS和PER等指標(biāo),評(píng)價(jià)甲魚(yú)蛋白組分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,其相關(guān)營(yíng)養(yǎng)參數(shù)見(jiàn)表4。
表4 甲魚(yú)蛋白組分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析結(jié)果Table 4 The nutrition value analysis result of turtle protein components
根據(jù)FAO/WHO建議的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式和全雞蛋蛋白質(zhì)的氨基酸模式,分別計(jì)算出氨基酸評(píng)分(AAS)、化學(xué)評(píng)分(CS)、必需氨基酸指數(shù)(EAAI)和蛋白質(zhì)功效比值(PER)。由表4可見(jiàn),鹽溶蛋白的氨基酸評(píng)分除Met+Cys、Lys、Thr的AAS值分別為0.79、0.91和0.92,略低于1,其他氨基酸評(píng)分均高于1。堿溶蛋白的氨基酸評(píng)分除Met+Cys、Val、Leu的AAS值分別為0.70、0.77和0.99,略低于1,其他氨基酸評(píng)分均高于1,說(shuō)明鹽溶蛋白和堿溶蛋白必需氨基酸模式優(yōu)越于FAO/WHO理想模式。甲魚(yú)蛋白粗粉的各氨基酸評(píng)分均略低于1,說(shuō)明甲魚(yú)蛋白粗粉必需氨基酸組成相對(duì)較均衡,接近于FAO/WHO理想模式。水溶蛋白和醇溶蛋白的氨基酸評(píng)分,除醇溶蛋白纈氨酸的AAS值為2.11,其他氨基酸AAS值均小于1,說(shuō)明水溶蛋白和醇溶蛋白的必需氨基酸組成模式差異于FAO/WHO理想模式。從化學(xué)評(píng)分看,除了鹽溶蛋白Leu的CS值和醇溶蛋白的Val的CS值高于1,其他各個(gè)蛋白組分的氨基酸CS值均低于1,這說(shuō)明甲魚(yú)蛋白粗粉、各個(gè)蛋白質(zhì)組分和全雞蛋蛋白質(zhì)還有一定差異。
根據(jù)AAS和CS判斷,甲魚(yú)粗蛋白粉及四個(gè)蛋白組分的第一限制性氨基酸(氨基酸評(píng)分值最低)均為Met+Cys。甲魚(yú)粗蛋白粉、水溶蛋白、堿溶蛋白的第二限制性氨基酸為Val,鹽溶蛋白的第二限制性氨基酸為L(zhǎng)ys,醇溶蛋白的第二限制性氨基酸為Ile和Leu。
EAAI是反應(yīng)食物中必需氨基酸與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)相接近程度的指標(biāo)。EAAI愈大,則表明營(yíng)養(yǎng)價(jià)值愈高。甲魚(yú)粗蛋白粉的EAAI為40.67,略低于半刺厚唇魚(yú)(58.62)[11]、鰱魚(yú)(57.59)、草魚(yú)(60.59)和鳙魚(yú)(60.87)[16];鹽溶蛋白和堿溶蛋白的EAAI分別為75.62和61.13,水溶蛋白和醇溶蛋白的EAAI較低,分別為31.51和12.17。以上結(jié)果表明就蛋白質(zhì)品質(zhì)而言,鹽溶蛋白>堿溶蛋白>甲魚(yú)粗蛋白粉>水溶蛋白>醇溶蛋白。
PER是指實(shí)驗(yàn)期內(nèi)幼年動(dòng)物體重增加和攝入蛋白質(zhì)量的比值,用來(lái)反映蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)。采用回歸方程計(jì)算得到甲魚(yú)粗蛋白粉及四種蛋白級(jí)分的PER值,其中鹽溶蛋白的PERⅠ、PERⅡ、PERⅢ和堿溶蛋白的PERⅠ、PERⅡ的值都高于優(yōu)質(zhì)蛋白的衡量標(biāo)準(zhǔn)值2.00[17]。甲魚(yú)粗蛋白粉的PER接近于優(yōu)質(zhì)蛋白的衡量標(biāo)準(zhǔn)值2.00。水溶蛋白和醇溶蛋白的PER值較低。鹽溶蛋白和堿溶蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于甲魚(yú)粗蛋白粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,高于水溶蛋白和醇溶蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
甲魚(yú)蛋白組分的純蛋白含量特點(diǎn)為:堿溶蛋白>水溶蛋白>鹽溶蛋白>醇溶蛋白。甲魚(yú)粗蛋白粉及四種蛋白質(zhì)組分中含有常見(jiàn)的17種氨基酸,必需氨基酸含量總和的順序?yàn)椋蝴}溶蛋白(39.55%)>堿溶蛋白(32.46%)>甲魚(yú)粗蛋白粉(20.95%)>水溶蛋白(15.45%)>醇溶蛋白(14.36%)。甲魚(yú)粗蛋白粉、鹽溶蛋白、水溶蛋白、醇溶蛋白、堿溶蛋白的必需氨基酸與非必需氨基酸的比值和必需氨基酸占總氨基酸的比值,接近或高于WHO/FAO提出的參考模式推薦值60%和40%。說(shuō)明,甲魚(yú)粗蛋白粉及四種蛋白組分均為理想蛋白質(zhì),是優(yōu)良的蛋白質(zhì)來(lái)源。
其中,鹽溶蛋白和堿溶蛋白組分Met+Cys的AAS值分別為0.79、0.70,CS值分別為0.51、0.45,EAAI值分別為75.62、61.13,PERⅠ值分別為4.01、2.31,均接近或高于WHO/FAO推薦的理想模式。說(shuō)明,鹽溶蛋白和堿溶蛋白具有蛋白質(zhì)含量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、機(jī)體利用率高、疏水性氨基酸含量高等特點(diǎn),極具開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值。
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Fractionation and nutritional properties evaluation of turtle protein
WANG Nan1,WANGW ei2,LIU Cai-qin1,CHEN Yong-zhou3,SHEN Su-fen3
(1.College of Biology and Environmental Engineering,Zhejiang Shuren University,Hangzhou 310015,China;2.Institute of Quality and Standard for Agricultural Products,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021,China;3.Zhejiang Zhongde Agriculture Group Co.,Ltd.,Hangzhou 310021,China)
According to the different dissolve ability of protein components,four kinds of protein componentshad got from turtle protein. In order to evaluate the nutritional value,components of each protein fraction andcomposition of amino acids were analyzed. The result showed that the content characteristics of proteincomponents was glutelin >albumin >globulin >prolamine. Glutelin was the predominant component in turtleprotein. Seventeen common amino acids were found in Turtle protein and four kinds of protein components.The ratio of total essential amino acids to total amino acids,and the ratio of total essential amino acids to totalnonessential amino acids were higher than (FAO/WHO) standard. Their limited amino acid was Met+Cys.Glutelin and globulin possessed higher AAS,CS,EAAI,and PERⅠ value,with good nutritional quality.
turtle;protein fraction;amino acids;nutritional value
TS201.1
A
1002-0306(2015)08-0343-05
10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.063
2014-05-09
王楠(1981-),女,博士,講師,研究方向:食品科學(xué)。
國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31401500);浙江省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(LQ13C200005)。