韓仁嬌,王彩云,羅述博,程 英,云戰(zhàn)友,*

(1.內(nèi)蒙古乳業(yè)技術(shù)研究院有限責任公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010110;2.內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010110)

人體內(nèi)乳肽的消化吸收

韓仁嬌1,2,王彩云1,2,羅述博1,2,程 英1,2,云戰(zhàn)友1,2,*

(1.內(nèi)蒙古乳業(yè)技術(shù)研究院有限責任公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010110;2.內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010110)

未經(jīng)處理的乳蛋白是不具備生物活性的,但它可以通過多種形式轉(zhuǎn)化為生物活性肽,例如乳蛋白攝入后經(jīng)胃腸道消化、體外生物酶解等食品加工處理手段,甚至人體也可以自身合成生物活性肽,但乳蛋白經(jīng)人體攝入后自身消化作用產(chǎn)生的生物活性肽所具備的抵抗體內(nèi)消化酶或微環(huán)境作用的能力要遠低于經(jīng)體外消化(如體外蛋白質(zhì)酶解)作用獲得的生物活性肽。本文就乳蛋白酶解后釋放的生物活性肽及其在體內(nèi)的消化吸收方式進行了闡述,對比了體內(nèi)、體外兩種消化方式對乳肽生物活性的影響,同時闡述了乳肽對嬰幼兒健康的影響,有助于更清晰的把握蛋白質(zhì)尤其是肽在人體內(nèi)的吸收及作用方式,為相關(guān)乳肽類產(chǎn)品的開發(fā)提供了一定的理論支撐。

乳肽,生物活性,消化,吸收,嬰兒過敏

研究表明,乳蛋白經(jīng)酶降解后不但可以提高其功能性質(zhì),如溶解性、起泡性、乳化性等,更重要的是能釋放出具有生物活性的肽類,尤其是寡肽混合物,它們與原蛋白質(zhì)及徹底水解后的氨基酸相比具有更好的消化吸收性能,大量研究表明蛋白質(zhì)并不是必須完全水解為氨基酸才能被機體吸收,而是主要以寡肽(特別是二、三肽)的形式吸收,另外,研究證實牛乳蛋白經(jīng)水解后制得的小肽可以滿足正常飲食人群及特殊條件人群(如運動員、手術(shù)后病人、嬰兒及老年人)對蛋白質(zhì)的需求,以達到補給和改善這部分人員蛋白質(zhì)營養(yǎng)的目的[1-4]。在這方面,乳肽較乳蛋白及其徹底水解制備的氨基酸會更有優(yōu)勢。例如,過度運動后產(chǎn)生的疲勞可以通過攝入乳肽作為營養(yǎng)供給,不但可以快速被吸收,也不會與氨基酸形成競爭關(guān)系,還能促進體內(nèi)氨基酸、蛋白質(zhì)和葡萄糖的吸收,提高其機體利用率。

1 乳蛋白水解所產(chǎn)生的生物活性成分

乳蛋白經(jīng)水解以后會產(chǎn)生多種具有生物活性的肽類,像乳鐵蛋白肽、抗氧化肽、抗菌肽、ACE抑制肽、阿片肽、抵抗血壓升高的肽類等[5-8],其中部分肽類在人體所發(fā)揮的生物功能已經(jīng)得到證實,它們對人體健康以及食品加工所帶來的有利影響將是不可估量的。例如酶解牛乳蛋白釋放出的乳鐵蛋白肽對于人體先天的免疫系統(tǒng)是至關(guān)重要的,也是最重要的乳衍生的抗菌肽之一,它對多種病原體都具有廣泛的抗菌活性,對多種革蘭氏陰性和陽性的病原體都具有抑制作用,而且其對有益菌例如乳酸桿菌屬和雙歧桿菌具有較好的增殖和促進作用,這種特殊的功能性質(zhì)使得乳鐵蛋白肽除了可以用于人類和其他動物的健康保健方面,還可以添加到食物當中抑制多種有害微生物的生長,達到良好的抑菌作用[9-12]。同樣,通過體外酶解方式制備的牛乳蛋白抗氧化肽由于其具有很好的清除人體自由基的能力而被廣泛應用在保健品和食品領(lǐng)域,研究表明,用堿性蛋白酶體外制備的肽較體內(nèi)酶解得到的肽具有更強的抗氧化活性,其抗氧化能力較VC高,但較谷胱甘肽低[13]。酶水解已經(jīng)成為一種非常重要的改善乳蛋白功能特性的手段,通過這種手段已經(jīng)得到了大量的具備生物活性的肽。

2 乳肽的消化吸收

2.1 乳肽的消化

經(jīng)口攝入人體的乳肽主要經(jīng)過胃、十二指腸以及小腸的消化最終被人體吸收,而這個消化過程涉及到許多在體外無法進行模擬的變量,例如剪切、混合、作用時間等都將會影響到食物的消化過程,所以目前食物尤其是蛋白質(zhì)的體外模擬消化與真正的體內(nèi)消化還是存在一定區(qū)別的。胃腸道存在的蛋白酶對于蛋白質(zhì)及多肽的氨基序列有特異的識別位點或敏感位點,從而使不同蛋白質(zhì)及多肽具有不同的耐消化性能。也正是這種特異性的識別位點,決定了進入體內(nèi)的肽類的消化場所,識別位點在胃內(nèi)的肽類就可以在胃里進行消化并將識別信號傳遞到指定部位,識別為點在小腸或其他部位的肽類,則要繼續(xù)經(jīng)過運載體運送到指定部位才能發(fā)揮作用[14-15]。

肽在體內(nèi)的消化某種程度上會受到很多可變因素的抵抗,這些因素主要來自于胃腸道的消化模式,生物活性肽是否能在被人體胃腸道消化之前就作用于周邊其他組織是影響其發(fā)揮生物功能的主要因素[16]。大量研究證實只有相當少的一部分牛乳蛋白可以抵抗體外模擬胃腸道消化的作用,通過胃和十二指腸的連續(xù)作用,大部分牛乳蛋白(酪蛋白和乳清蛋白)都已被水解,只有少部分β-乳球蛋白能抵抗消化道內(nèi)蛋白酶的作用,正是這個原因,β-乳球蛋白被認為是乳蛋白中最難被消化的,主要是由于β-乳球蛋白大分子內(nèi)部含有大量的酸性氨基酸殘基阻礙了電離作用[17]。因此,目前對于嬰兒乳蛋白過敏的研究大多指向β-乳球蛋白,認為其可能是誘發(fā)嬰兒過敏的主要因素[18-19]。

從as1-酪蛋白和β-酪蛋白中提取的酪蛋白磷酸肽很難被消化系統(tǒng)分解,可以抵抗酶的作用,因此能更好地發(fā)揮其生物功能,例如提高機體鈣、鐵、鋅的吸收能力等,而相反,富含磷酸基團的酪蛋白簇則幾乎可以完全被消化系統(tǒng)分解,因此,與普通的乳蛋白相比,人體攝入經(jīng)過酶解等生物加工制備的活性肽具備更好的發(fā)揮其生物功能的條件[19-20]。

2.2 乳肽的吸收

目前肽的吸收主要有體內(nèi)和體外兩種方式來評價,傳統(tǒng)認為,蛋白質(zhì)或肽只有經(jīng)過胃內(nèi)酶的作用徹底消化為氨基酸后才能被人體吸收,通過研究使我們認識到傳統(tǒng)的觀點過于片面,完全以氨基酸形式進行吸收僅僅是蛋白質(zhì)或肽進入人體后的一部分吸收形式,一些小肽是可以被完整吸收的,小腸細胞絨毛膜刷狀緣內(nèi)的含酶量及活性決定了肽的吸收率,刷狀緣酶是控制生物活性肽在體內(nèi)半衰期的主要因素,它主要存在于胃和小腸內(nèi),這些酶會將攝入的肽分解為更小的片段,因此不同的生物活性肽抵抗刷狀緣酶活性的能力便至關(guān)重要,這決定它們是否被這些酶類分解,而分解后的片段是所攝入的活性肽在體內(nèi)的活化形式,也是它們在體內(nèi)有效表達的關(guān)鍵[21-24]。研究證實一些生物活性肽雖然可以逃脫體內(nèi)酶的作用,通過粘液層完整的被小腸上皮細胞吸收,但是由這些活性肽分解成的小片段卻難于逃脫[25]。

活性肽到達靶向位點發(fā)揮任何生理功效都必須要求未被水解,目的是為了保護具有生物活性的序列不被破壞,所以體內(nèi)胃腸水解就成為關(guān)系到生成或降低生物活性序列至關(guān)重要的因素,由于體外與體內(nèi)存在較大差異,所以體外方式獲得的活性肽的生理功效很難被確定下來,盡管許多食物基質(zhì)都能提供相應的活性序列,但牛乳蛋白是迄今為止制備食物衍生生物活性肽最有價值的來源。研究證實,體外方式從食物中分解出的生物活性乳肽較乳蛋白經(jīng)體內(nèi)水解或胃腸消化得到的乳肽能更加有效的發(fā)揮其生物活性,因為它具有更強的抵抗人體胃腸道消化作用的能力,能以完整的小肽形式被人體吸收,而這樣的肽靶向發(fā)揮生物功效的能力會更強,因此具有更大的生物效價[26-27]。

2.3 乳肽對嬰兒健康的影響

大約2%～3%的嬰兒表現(xiàn)出對牛乳蛋白的不適應癥,甚至其他更強的敏感性,這些嬰兒是典型的對牛奶過敏,主要表現(xiàn)為皮膚、胃腸道以及呼吸道癥狀。對于這些嬰兒,營養(yǎng)專家推薦食用去除了過敏源的配方乳,像牛乳蛋白水解物,對于一些牛乳蛋白過敏的嬰兒也推薦食用牛乳蛋白徹底水解制備的氨基酸配方乳[28-29]。

關(guān)于食用含牛乳基的嬰兒配方粉可以減少嬰兒的過敏反應主要可以從以下兩方面理解,一方面是對于已經(jīng)存在對牛奶過敏的嬰兒可以明顯地降低能夠引起臨床癥狀的變應原性,為了達到這一目的必須使蛋白質(zhì)具有盡可能小的分子結(jié)構(gòu),以便于先前致敏個體的免疫系統(tǒng)去更好的識別抗原,因此要求蛋白必須經(jīng)過廣泛的水解確保其充分的分布于這些特殊的區(qū)域。另一方面是對于非過敏的嬰兒進行牛奶過敏反應的預防,盡管在這方面對于分子量的要求顯得不是那么的重要或明顯,預防主要是指充分的降低或減少過敏反應,延遲或阻止過敏反應最終導致臨床癥狀。配方粉在最初設(shè)計的時候包含部分水解的牛乳蛋白就是有意的去提供一些乳過敏原的預防[30-32]。

關(guān)于水解牛乳蛋白嬰幼兒配方粉對牛乳蛋白過敏(cow milk protein allergy,CMPA)嬰兒的安全性和有效性國內(nèi)外專家也做了大量的研究,德國嬰兒營養(yǎng)干預研究(German Infant Nutrition Intervention study,GINI study)指出,建議用水解酪蛋白嬰兒配方粉來預防高危嬰兒的過敏風險,另外還指出,除了可以用來對CMPA嬰兒的飲食管理以外,大量事實證明,水解酪蛋白配方粉還對嬰兒健康成長的其他方面起到促進作用,例如,早期對嬰兒喂食一定量的嬰幼兒配方粉會對其后期生長過程中的風味辨知能力產(chǎn)生什么不同的影響,對于出生前幾個月喂食了酪蛋白水解物的嬰兒來說,其在4～5歲時對酸味和其他風味的反應要明顯優(yōu)于其他嬰兒[33-36]。

3 結(jié)論與展望

低分子量的乳肽較未經(jīng)酶解處理的乳蛋白具有更好的抵抗體內(nèi)胃腸道消化酶的作用,會在體內(nèi)發(fā)揮更多的生物價值。通過體外模擬的方式去評價肽的消化吸收性往往存在較大的爭議,因為通過體外建立的實驗模型較多,往往是在相對孤立的條件下去分析,與真正的體內(nèi)消化吸收模式存在一定差異,在未來還需加大對肽類體內(nèi)研究實驗的力度,更清晰地把握蛋白質(zhì)尤其是肽在人體內(nèi)的吸收及作用方式。

[1]Ma YY,Li YL,Zhai JJ,et al. Fractionation and evaluation of radical scavenging peptides frominvitrodigests of buckwheat protein[J]. Food Chem,2010,118:582-588.

[2]Lijun You,Mouming Zhao,Joe M Regenstein,et al.Invitroantioxidant activity andinvivoanti-fatigue effect of loach(Misgurnus anguillicaudatus)peptides prepared by papain digestion[J]. Food Chem,2011,124:188-194.

[3]L?nnerdal B. Bioactive proteins in human milk:mechanisms of action[J]. Pediatr,2010,156:S26-30.

[4]Bouzerzour K,Morgan F,Cuinet,I,et al.Invivodigestion of infant formula in piglets:Protein digestion kinetics and release of bioactive peptides[J]. British Journal of Nutrition,2012,1:1-10.

[5]Lain Campbell. Digestion and absorption[J]. Physiology,2012:62-63.

[6]López-Expósito I,Pellegrini A,Amigo L,et al. Synergistic Effect Between Different Milk-Derived Peptides and Proteins[J]. Dairy Sci,2008,91:2184-2189.

[7]Sánchez D,Kassan M,Contreras MM,et al. Long-term intake of a milk casein hydrolysate attenuates the development of hypertension and involves cardiovascular benefits[J]. Pharm Res,2011,63:398-404.

[8]María del Mar Contreras,M Angeles Sevilla,José Monroy-Ruiz,et al. Food-grade production of an antihypertensive casein hydrolysate and resistance of active peptides to drying and storage[J]. International Dairy Journal,2011,7(21):470-476.

[9]Konstantin A argyri,Dennis D Miller,Raymond P GLAHN,et al. Peptides Isolated frominVitroDigests of Milk Enhance Iron Uptake by Caco-2 Cells[J]. Agricultural and Food Chemistry,2007,55:10221-10225.

[10]Liao Y,Jiang R,L?nnerdal B. Biochemical and molecular impacts of lactoferrin on small intestinal growth and development during early life[J]. Biochem Cell Biol,2012,90:476-484.

[11]L?nnerdal B,Jiang R,Du X. Bovine lactoferrin can be taken up by the human intestinal lactoferrin receptor and exert bioactivities[J]. Pediatr Gastroenterol Nutr,2011,53:606-614.

[12]Oda H,Wakabayashi H,Yamauchi K,et al. Isolation of a bifidogenic peptide from the pepsin hydrolysate of bovine lactoferrin[J]. Appl Environ Microbiol,2013,79:1843-1849.

[13]Ningning Xie,Chan Wang,Jing Ao,et al. Non-gastrointestinal-hydrolysis enhances bioavailability and antioxidant efficacy of casein as compared with itsinvitrogastrointestinal digest[J]. Food Research International,2013,51:114-122.

[14]Gianluca Picariello,Giuseppe Iacomino,Gianfranco Mamone,et al. Transport across Caco-2 monolayers of peptides arising frominvitrodigestion of bovine milk proteins[J]. Food Chem,2012,139:203-212.

[15]Clare D A,Swaisgood H E. Bioactive milk peptides:A prospectus[J]. Journal of Dairy Science,2000,83,1187-1195.

[16]Hur S J,Lim B O,Decker E A,et al.Invitrohuman digestion models for food applications[J]. Food Chemistry,2011,125:1-12.

[17]Trisha LP,Udenigwe CC,Aluko RE. Effects of cationic property on theinvitroantioxidant activities of pea protein hydrolysate fractions[J]. Food Res Int,2011,44:1069-1074.

[18]Yvan V,Martin B,Christophe D,et al. Guidelines for the diagnosis andmanagement of cows milk protein allergy in infants[J]. Archives Disease in Childhood,2007,92(10):902-908.

[19]Zutavern A,Brocrow I,Schaaf B,et al. Timing of solid food introduction in relation to eczema,asthma,allergic rhinitis,and food and inhalant sensitization at the age of 6 years:results from the prospectiv birth cohort study LISA[J].Pediatrics,2008,121(1):44-52.

[19]尤麗菊. 酪蛋白磷酸肽的藥理作用[J].中國實用醫(yī)藥,2008,3(34):224-225.

[20]Esther Miquel,Amparo Alegr′a,Reyes Barbera′,et al.Casein phosphopeptides released by simulated gastrointestinal digestion of infant formulas and their potential role in mineral binding[J]. International Dairy Journal,2006,16:992-1000.

[21]Gilbert E R,Wong E A,Webb K E,et al. Board-invited review:peptide absorption and utilization:implications for animal nutrition and health[J]. Journal of Animal Science,2008,86(9):2135-2155.

[22]Okada T,Yoshida H,Akazawa R,et al. Distinct roles of activating transcription factor 6(ATF6)and double-stranded RNA-activated protein kinase-like endoplasmic reticulum kinase(PERK)in transcription during the mammalian unfolded protein response[J]. Biochemical Journal,2002,366:585-594.

[23]Bakke S,Jordal A E O.Dietary protein hydrolysates and free amino acids affect the spatial expression of peptide transporter PepT1 in the digestive tract of Atlantic cod(Gadus morhua)[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part B:Biochemistry and Molecular Biology,2010,156(1):48-55.

[24]Dalmasso G,Nguyen H T T,YanY T,et al. MicroRNA-92b regulates expression of the oligopeptide transporter PepT1 in intstinal epithelial cells[J].American Journal of Physiology:Gastrointestinal and Liver Physiology,2011,300(1):G52-G59.

[25]Shimizu M,Tsunogai M,Arai S. Transepithelial transport of oligopeptides in the human intestinal cell,Caco-2[J]. Peptides,1997,18:681-687.

[26]Ingersoll S A,Ayyadurai S,Charania M A,et al. The role and pathophysiological relevance of membrane transporter PepT1 in intestinal inflammation and inflammatory bowel disease[J]. American Journal of Physiology:Gastrointestinal and Liver Physiology,2012,302(5):G484-G492.

[27]Gianluca Picariello,Gianfranco Mamone,Chiara Nitride,et al. Protein digestomics:Integrated platforms to study food-protein digestion and derived functional and active peptides[J]. Trends in Analytical Chemistry,2013,52:120-134.

[28]Ana Q,Contreras MM,Ramos M,et al. Stability to gastrointestinal enzymes and structure-activity relationship of[beta]-casein-peptides with antihypertensive properties[J]. Peptides,2009,30:1848-1853.

[29]張忠華,吳少雄. 嬰幼兒牛乳蛋白過敏癥的研究進展[J]. 中國乳品工業(yè),2008,36(11):47-50.

[30]H Lee Leary,Jr PhD. Non-clinical containing testing of formulas hydrolyzed milk protein[J]. The Journal of Pediatrics,1992,121:S42-S46.

[31]馬琳,申昆玲,夏曉玲,等. 腸內(nèi)營養(yǎng)粉劑治療食物蛋白過敏嬰兒有效性及安全性多中心臨床研究[J].中國實用兒科雜志.2012,27(10):766-769.

[32]顏海清,謝麗,張茜. 深度水解蛋白配方奶粉治療嬰兒牛奶蛋白過敏性腹瀉的療效[J]. 廣東醫(yī)學,2013,34(4):555-557.

[33]Mead Johnson Nutrition. Intact and hydrolyzed milk protein functionality[J]. Agro Food Industry Hi-Tech,2011,22:14-15.

[34]邵潔.水解蛋白配方與嬰幼兒牛奶過敏的預防和治療[J].臨床兒科雜志,2008,26(11):997-999.

[35]Jarvinen K M,Beyer K,Vila L,et al. B-cell epitopes as a screening instrument for persistent cow’s milk allergy[J]. The Journal of Allergy and Clinical Immunology,2002,110:293-297.

[36]曹曉燕,潘道東. 水解乳蛋白產(chǎn)生肽及降低蛋白過敏性研究[J]. 中國食品學報,2012,12(2):7-13.

The digestion and absorption of milk peptides in man

HAN Ren-jiao1,2,WANG Cai-yun1,2,LUO Shu-bo1,2,CHENG Ying1,2,YUN Zhan-you1,2,*

(1.Inner Mongolia Research Center of Diary Technology Co.,Ltd.,Hohhot 010110,China;2.Inner Mongolia Yili Industrial Group Co.,Ltd.,Hohhot 010110,China)

Untreated milk protein is not have biological activity,but it can be converted into bioactive peptides through various forms,such as milk protein intake after gastrointestinal digestion and food processing means such as biological enzymolysisinvitro,even the human body can also synthesize bioactive peptides. But the ability to resist the body’s digestive enzymes and micro environment of bioactive peptides obtained byinvitrodigestion(such asinvitroprotein enzyme solution)is far lower than theinvivodigestion. This paper introduced the bioactive peptides release by milk protease solution and the way of digestion and absorption in the body. This paper compared the affect of digestion methods byinvivoandinvitro.At the same time,this paper expounded the health effect of milk peptide on infants and young children.It could provide a theoretical basis for the development of milk peptide products.

milk peptide;biological active;digestion;absorption;infants allergy

2016-12-14

韓仁嬌(1986-)，女，碩士研究生，研究方向：乳品加工，E-mail：hanrenjiao@yili.com。

*通訊作者:云戰(zhàn)友(1964-)，男，博士，教授，研究方向：乳品加工，E-mail：yzy@yili.com。

TS201.1

A

1002-0306(2017)06-0397-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.067