湯曉娜,許曦瑤,趙鋒

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱,150030)

1 牛奶β-酪蛋白簡(jiǎn)介

牛奶是人類飲食的重要組成部分,牛奶為人體提供能量和營(yíng)養(yǎng),并有助于兒童的成長(zhǎng),對(duì)人的心理發(fā)育也很重要。牛奶主要由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、無機(jī)鹽和水組成[1]。酪蛋白約占牛奶蛋白的80%,含有人體必需的8種氨基酸。酪蛋白又可以進(jìn)一步分為α、β、γ等不同類型,其中β-酪蛋白大約占酪蛋白的30%。牛β-酪蛋白基因分別以A1、A2、A3、B、C等 13種遺傳變異體形式存在,其中A1型和A2型最為常見[2],主要差別是在一級(jí)結(jié)構(gòu)的第67位氨基酸上,前者是組氨酸,后者是脯氨酸。不同種類牛乳中A1和A2β-酪蛋白的相對(duì)濃度不同。一般來說,A1β-酪蛋白濃度高于A2β-酪蛋白的牛奶被稱為A1牛奶,而A2牛奶通常指僅含有A2β-酪蛋白的牛奶。

2 β-酪蛋白水解產(chǎn)物與生理健康

2.1 β-酪蛋白水解產(chǎn)物β-酪啡肽

蛋白酶分解出的很多具有生物功能和生理作用的肽被稱為生物活性肽。具有阿片樣活性的生物活性肽,被稱為阿片肽。阿片肽根據(jù)其來源可分為內(nèi)源性肽和外源性肽:內(nèi)源性阿片肽是由機(jī)體自身產(chǎn)生,外源性阿片肽是由機(jī)體酶消化食物蛋白質(zhì)后攝取食物產(chǎn)生,它們的結(jié)構(gòu)與內(nèi)源性阿片肽相似,因此膳食蛋白質(zhì)被認(rèn)為是阿片肽的重要來源之一,如母乳中的酪蛋白、牛奶中的β-酪蛋白和α-酪蛋白被認(rèn)為是外源性阿片肽的良好來源。μ阿片受體可以識(shí)別來自食物蛋白質(zhì)酶解的肽[3]。一些阿片肽在表現(xiàn)出阿片活性的同時(shí)還表現(xiàn)出生理活性。在嗎啡樣激動(dòng)劑(如酪蛋白類嗎啡肽,又稱酪啡肽,大多由β酪蛋白獲得,也稱為β酪啡肽)激活阿片受體后可控制不同的細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)。這些受體分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸道和一些免疫細(xì)胞,它們可以控制阿片肽的運(yùn)動(dòng)、分泌以及對(duì)其消化、吸收和免疫調(diào)節(jié)功能,所以可以影響許多生理過程。在蛋白酶的水解下,A1β-酪蛋白(B或C亞型β-酪蛋白)被水解生成多肽β-酪啡肽-7(β-casomorphin-7,BCM-7)和相關(guān)的短β-酪啡肽(BCM-5、BCM-4和BCM-3),其中活性最高的是BCM-7和BCM-5,而A2β-酪蛋白水解不會(huì)產(chǎn)生此類多肽物質(zhì)。

1979年,牛奶被證明具有類阿片活性[4]。β-酪啡肽(β-casomorphin,BCM)像大多數(shù)外源性阿片肽一樣,在胃腸道產(chǎn)生,在血液中吸收,能穿過血腦屏障與阿片受體相互作用。因此,BCM可能影響多個(gè)器官或系統(tǒng)的活動(dòng),尤其消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)。它被認(rèn)為是一把雙刃劍既可以作為“戰(zhàn)士”參與對(duì)有害制劑的防御,增加先天免疫,也被認(rèn)為是“牛奶里的魔鬼”,與許多疾病有關(guān)。2014年,世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)表明BCM與中樞神經(jīng)的μ阿片受體結(jié)合從而會(huì)導(dǎo)致身體出現(xiàn)鎮(zhèn)痛、血壓輕微地降低、惡心、腸胃蠕動(dòng)減少等不良現(xiàn)象[5]。這些肽的存在可增加慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn),因此需要進(jìn)一步的研究[6]。

BCM-7作為牛乳中主要的阿片肽,被認(rèn)為是與A1β-酪蛋白牛奶相關(guān)潛在不良后果有關(guān)。許多綜述和流行病學(xué)研究報(bào)告了A1牛奶分解出的BCM-7對(duì)人類健康的負(fù)面影響,如Ⅰ型糖尿病和呼吸功能障礙,影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)。BCM-5由BCM-7經(jīng)外肽酶形成,BCM-5對(duì)生理功能有許多積極的影響。BCM-5參與妊娠內(nèi)分泌,使妊娠和哺乳期哺乳動(dòng)物的心血管系統(tǒng)均呈下降趨勢(shì)。BCM-5具有抗心律失常和保護(hù)心臟作用。

BCM的給藥方式影響其作用效果。類似全身給藥BCM-7對(duì)Y迷宮中小鼠的主動(dòng)交替行為(與空間有關(guān)的短期記憶)和被動(dòng)回避反應(yīng)(與空間無關(guān)的長(zhǎng)期記憶)的影響,全身給藥BCM-5借助于μ阿片受體調(diào)控改善膽堿紊亂引起的學(xué)習(xí)和記憶障礙。向小鼠腦室內(nèi)注射牛BCM-5,高劑量BCM-5誘導(dǎo)失憶癥,低劑量BCM-5改善東莨菪堿誘導(dǎo)的失憶癥[5]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)小鼠腹腔注射0.1～20 mg/kg 的BCM-5不能顯著影響小鼠的主動(dòng)交替行為和被動(dòng)回避反應(yīng),但是低劑量腹腔注射1 mg/kg BCM-5可以顯著改善東莨菪堿造成的主動(dòng)交替行為和被動(dòng)回避反應(yīng)損傷。研究人員進(jìn)一步用μ阿片受體拮抗劑預(yù)處理小鼠,證實(shí)BCM-5是通過μ阿片受體發(fā)揮其作用[7]。

2.2 β-酪啡肽與疾病

2.2.1 黏液分泌和先天免疫

杯狀細(xì)胞分布于腸道和呼吸道的上皮內(nèi)層,其唯一功能是分泌黏液、形成黏液和發(fā)展先天免疫。2006年,CVETANOVIC等[6]發(fā)現(xiàn)BCM-7也可能通過增加黏蛋白基因的表達(dá)直接作用于腸杯狀細(xì)胞,導(dǎo)致黏蛋白分泌增加。如果BCM與胃腸壁的腸神經(jīng)系統(tǒng)上的μ阿片受體結(jié)合,會(huì)促進(jìn)空腸內(nèi)的黏蛋白分泌和先天免疫。對(duì)MUC2基因(結(jié)腸黏液的主要黏液蛋白——黏糖蛋白的編碼基因)缺陷小鼠的研究證明,牢固結(jié)合的黏液層對(duì)動(dòng)物健康極其重要。小鼠的細(xì)菌會(huì)與上皮層直接接觸,將導(dǎo)致炎癥和癌癥的發(fā)生。因此,含有BCM-7的牛乳制品可以改善腸道保護(hù),支持先天免疫。BCM-7吸收后可調(diào)節(jié)腸道黏液排出,但是如果黏蛋白產(chǎn)生過多,可能會(huì)導(dǎo)致某些個(gè)體的保護(hù)屏障功能被破壞,并干擾微生物群體。因此,BCM一方面參與對(duì)有害制劑的防御增加先天免疫,另一方面會(huì)導(dǎo)致黏蛋白生產(chǎn)過多擾亂微生物群體導(dǎo)致個(gè)體保護(hù)屏障功能遭到破壞。

2.2.2 牛奶蛋白過敏

食物過敏是指人體接觸某特定食物后,引發(fā)的不良免疫反應(yīng)。牛奶是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)認(rèn)定的八大類主要過敏食物之一。據(jù)調(diào)查顯示,對(duì)牛奶過敏的學(xué)齡前兒童占 0.6%～2.5%,5～16歲人群占0.3%,成年人<0.5%[8]。牛乳蛋白種類較多,酪蛋白和乳清蛋白中許多成分都具有潛在致敏性[9]。目前普遍認(rèn)為酪蛋白、β-乳球蛋白和α-乳白蛋白被認(rèn)為是牛乳中最主要的過敏原,其中約82%的牛乳過敏病人都對(duì)β-乳球蛋白過敏;牛血清蛋白、免疫球蛋白及乳鐵球蛋白是次要過敏原。此外,有研究進(jìn)一步表明,牛乳酪蛋白中αs1酪蛋白的致敏性明顯高于其他幾種酪蛋白,所以它被認(rèn)為是牛乳酪蛋白中最為關(guān)鍵的過敏原[10-11]。

牛奶蛋白過敏可以是免疫球蛋白E(immunoglobulin E,IgE)介導(dǎo)的或非IgE介導(dǎo)的。IgE介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)是由肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞釋放組胺、前列腺素等生物活性物質(zhì)引發(fā)的速發(fā)型超敏反應(yīng),表現(xiàn)為毛細(xì)血管擴(kuò)張、血管通透性增強(qiáng)、平滑肌收縮以及腺體分泌,以口腔綜合征、皮膚及呼吸道癥狀多見。而非IgE介導(dǎo)的牛奶蛋白過敏是Ⅳ型超敏反應(yīng)即遲發(fā)型超敏反應(yīng),其表現(xiàn)為消化系統(tǒng)病變,過敏原通過胃腸道刺激T細(xì)胞活化,致敏的T細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α等致炎因子,這些炎性細(xì)胞因子增加胃腸道黏膜通透性,使大量過敏原和液體進(jìn)入胃腸道黏膜下層和管腔,激活特異性淋巴細(xì)胞,加劇破壞胃腸道黏膜,引起腹瀉及嘔吐等消化道病變[12]。

如上所述,牛乳蛋白致敏性主要來自其蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)中一些構(gòu)象的特定抗原表位與人體免疫球蛋白(IgE或非IgE)的結(jié)合,而β-酪蛋白參與過敏反應(yīng)的部分機(jī)制是其特異水解產(chǎn)物BCM的負(fù)面作用。早在1990年,就有研究發(fā)現(xiàn)攝入A1酪蛋白減緩胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn),其水解物BCM-7有促炎作用,并誘導(dǎo)T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)導(dǎo)致牛奶蛋白過敏,引起腹脹感、腹部絞痛和腹瀉不良反應(yīng)。BCM在過敏反應(yīng)中的作用來自于嗎啡和其他阿片生物堿誘導(dǎo)肥大細(xì)胞在體內(nèi)外選擇性釋放組胺從而導(dǎo)致過敏。1999年,又有研究發(fā)現(xiàn)BCM-7能從致敏豚鼠的腹膜細(xì)胞中釋放組胺,并能誘導(dǎo)形成風(fēng)疹和支氣管阻塞[13]。BCM-7在健康兒童中也能引起皮膚風(fēng)疹塊反應(yīng),類似于組胺和可待因的作用效果。應(yīng)用阿片受體拮抗劑——納洛酮(烯丙羥嗎啡酮),可以抑制體外組胺釋放以及皮膚反應(yīng)[14]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,BCM-7可以被認(rèn)為是一種無細(xì)胞毒性的,能夠引起牛奶蛋白過敏的多肽。

2.2.3 乳糖不耐癥

大多數(shù)食物反應(yīng)可能不是過敏性的,而是不耐受。牛奶不耐受通常是由于乳糖酶缺乏。在人體中由于乳糖酶活性的降低,乳制品中的雙糖乳糖無法被消化。由于滲透作用,腸道內(nèi)未消化的乳糖促使過多的水分排泄到腸腔內(nèi),膨脹的腸管刺激腸蠕動(dòng),促進(jìn)腸管內(nèi)容物的運(yùn)動(dòng)性增加[15]。有研究顯示,部分β-酪蛋白基因變體,如A1、B 和C,可能導(dǎo)致人體患有牛乳不耐癥和一些其他疾病,這是由于BCM-7的存在[5,16],而含A2β-酪蛋白的牛奶則可以減輕牛乳不耐癥患者的急性腸胃道癥狀[17]。2016年,SUN等[18]設(shè)計(jì)了隨機(jī)雙盲交叉實(shí)驗(yàn),選取了45名牛奶不耐受的中國(guó)漢族成年人隨機(jī)分為2組,一組牛奶含有A2β-酪蛋白,另一組牛奶含有A1/A2混合牛奶(常規(guī)牛奶),但根據(jù)布里斯托爾糞便量表,A2牛奶與消化不適、大便頻率和大便柔軟等自我報(bào)告標(biāo)記物(以血清炎癥生物標(biāo)志物為特征)的增加無關(guān)。用OMOM全息膠囊胃腸內(nèi)窺鏡測(cè)得的全胃腸運(yùn)輸時(shí)間,A1/A2牛奶明顯比A2牛奶運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。飲用含有A1、A2β-酪蛋白的牛奶會(huì)加重胃腸道癥狀,增加胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間,增加血清炎癥標(biāo)志物,降低糞便總短鏈脂肪酸含量,減緩認(rèn)知處理速度,降低處理準(zhǔn)確性。食用僅含A2β-酪蛋白的牛奶不會(huì)對(duì)這些方面產(chǎn)生不利影響,這表明在含有2種β-酪蛋白牛奶的變化歸因于A1β-酪蛋白的存在。2017年,HE等[19]對(duì)600名牛奶不耐受的受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn),來研究食用含有A1或A2β-酪蛋白的牛奶后的胃腸道變化。食用A2β-酪蛋白后1和3 h的所有癥狀評(píng)分均顯著低于A1牛奶,持續(xù)至12 h,腹脹、腹痛、大便頻率和大便一致性仍有顯著差異。為了檢查乳糖吸收不良對(duì)胃腸道癥狀的影響,將受試者分為乳糖吸收者和乳糖吸收不良者,食用含有A2β-酪蛋白的牛奶后,乳糖吸收者和乳糖吸收不良者的胃腸道癥狀是相似的[20]。因此,乳糖不耐受的受試者中,胃腸道癥狀可能與A1β-酪蛋白有關(guān),而不是乳糖本身。

2.2.4 Ⅰ型糖尿病

Ⅰ型糖尿病是由于自身免疫系統(tǒng)紊亂、β細(xì)胞被嚴(yán)重破壞、胰島素分泌絕對(duì)不足,從而導(dǎo)致血糖升高[21]。2020年,有研究表明,BCM可能參與破壞糖尿病前期受試者的B細(xì)胞,但有研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果反駁了這種觀點(diǎn)[22]。這項(xiàng)研究為期2個(gè)月,目的是觀察在患有Ⅰ型糖尿病的成年雄性 Wistar 大鼠中喂食A1和A2酪蛋白水解物對(duì)健康的促進(jìn)或健康惡化效應(yīng)[22]。研究選取6周齡成年雄性大鼠,首先分為3組,一個(gè)對(duì)照組,以及分別以A1和A2酪蛋白水解物作為飼糧飼喂50 d的2個(gè)處理組。到第51天每組分為2個(gè)亞組,其中1個(gè)亞組用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立糖尿病大鼠模型。與健康大鼠相比,糖尿病大鼠空腹血糖、血液生化指標(biāo)顯著升高,體重、高密度脂蛋白,以及反應(yīng)人體胰島功能的重要指示標(biāo)志胰島素和鏈接肽(C肽)水平顯著降低。然而,除了A1酪蛋白+ 鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病組的膽固醇和低密度脂蛋白水平顯著高于對(duì)照組+鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病組外,對(duì)照組+鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病、A1酪蛋白 + 鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病、A2酪蛋白 + 鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病的各項(xiàng)生化指標(biāo)、糖尿病特異性指標(biāo)和組織病理學(xué)檢查結(jié)果均無顯著差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,無論對(duì)健康大鼠還是糖尿病大鼠,飼喂A1酪蛋白和A2酪蛋白對(duì)健康指標(biāo)均無明顯影響,2種酪蛋白水解物的飼喂效果相似,因此,關(guān)于A1酪蛋白水解物可能導(dǎo)致Ⅰ型糖尿病的這種說法尚存在較大爭(zhēng)議。

2.2.5 心血管疾病

BCM-7的攝入與心血管疾病死亡率有關(guān)[23]。2003年,TAILFORD等[24]報(bào)道,與口服A1β-酪蛋白的兔子相比,注射A2β-酪蛋白的兔子主動(dòng)脈脂質(zhì)條紋形成(動(dòng)脈粥樣硬化早期指標(biāo))明顯減少,喂食A1牛奶的兔子膽固醇水平更高。與之相反,一些研究表明,β-酪蛋白A1/A2的攝入與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加之間的關(guān)系尚不確定。2013年,有研究發(fā)現(xiàn)BCM-7顯著降低細(xì)胞培養(yǎng)體系中的血管緊張素II,并導(dǎo)致胰島素釋放增加和胰高血糖素的抑制,胰高血糖素是高血糖和糖尿病心臟病的主要調(diào)節(jié)因子[25]。在比較不同的研究時(shí),必須考慮研究參與者的選擇標(biāo)準(zhǔn)。雖然每一項(xiàng)研究設(shè)計(jì)都綜合考慮各種因素,努力在隨機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化和控制混雜變量,但限于物種差異等原因很難達(dá)到完全一致,包括上述對(duì)兔子的研究。

2.3 神經(jīng)障礙

有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明BCM-7的抗氧化和甲基化作用導(dǎo)致神經(jīng)障礙[26]。A1β-酪蛋白釋放的BCM-7參與了氧化應(yīng)激的促進(jìn)。體外培養(yǎng)系統(tǒng)中,BCM-7能夠降低培養(yǎng)人類神經(jīng)元和腸道上皮細(xì)胞對(duì)半胱氨酸的攝取。半胱氨酸限制細(xì)胞內(nèi)初級(jí)抗氧化劑谷胱甘肽的合成,而BCM-7處理降低了細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽,及其還原性與氧化性的比例,表明BCM-7促進(jìn)氧化應(yīng)激半胱氨酸的充分吸收不僅為胃腸道提供了抗氧化資源,而且也是人體內(nèi)維持全身谷胱甘肽濃度水平的首個(gè)環(huán)節(jié)。血液中低濃度的半胱氨酸和谷胱甘肽是自閉癥的特征,所以,BCM-7限制半胱氨酸吸收對(duì)自閉癥兒童更為關(guān)鍵,因?yàn)榕c一般人群相比,自閉癥兒童的半胱氨酸和谷胱甘肽濃度較低,有發(fā)生胃腸道炎癥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[27]。

BCM-7還可以對(duì)甲基化反應(yīng)產(chǎn)生顯著影響,這對(duì)神經(jīng)發(fā)育尤其重要[28]。BCM-7有助于神經(jīng)干細(xì)胞分化,人BCM-7促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生,而牛BCM-7有利于星形膠質(zhì)細(xì)胞的形成。此外,較高的BCM濃度與行為和精神疾病之間存在顯著關(guān)聯(lián)。一些體外研究證明了牛BCM-7通過抑制半胱氨酸攝取和調(diào)控DNA甲基化過程調(diào)節(jié)表觀遺傳效應(yīng)的能力。2009年,俄羅斯科學(xué)家已經(jīng)證明,BCM-7會(huì)進(jìn)入喂食配方奶粉的嬰兒的血液,并且嬰兒對(duì)BCM-7的代謝很快[21]。喂食期間,血液中BCM-7水平保持較高的嬰兒,其精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育延遲的風(fēng)險(xiǎn)較高。使用高靈敏度ELISA方法來檢測(cè)自閉癥兒童尿液中BCM-7的濃度,其尿液樣品中BCM-7的濃度明顯高于健康兒童,因此長(zhǎng)期食用會(huì)產(chǎn)生較高水平牛BCM的牛奶制品可導(dǎo)致兒童早期神經(jīng)認(rèn)知發(fā)育受損。

斷奶年齡前后食用含有A1β-酪蛋白的牛奶,通過腸-腦軸介導(dǎo)機(jī)制,對(duì)大腦發(fā)育和情緒行為有重要影響。在出生后早期攝入含有A1β-酪蛋白,會(huì)對(duì)嬰兒情緒行為產(chǎn)生負(fù)面影響,并伴隨著大腦區(qū)域特異性神經(jīng)化學(xué)和代謝變化以及腸源性代謝譜的改變。因此,斷奶后食用含有A1β-酪蛋白的牛奶可能通過一種腸-腦軸機(jī)制影響情緒[7]。

3 A2β-酪蛋白的應(yīng)用

3.1 A2基因型奶牛

最初,所有的牛奶都是A2型的。在5 000～10 000年前開始發(fā)生基因突變,導(dǎo)致一部分歐洲品種的奶牛產(chǎn)生了A1β-酪蛋白的變體[29]。與西門塔爾牛和布魯拉牛等黃色和棕色品種相比,黑色和白色品種的A1β-酪蛋白比例較高。最新的研究表明,人工選擇A2酪蛋白基因奶牛對(duì)提高乳蛋白產(chǎn)量有利,A2等位基因有較高的牛奶和蛋白質(zhì)產(chǎn)量和較低的脂肪率,并且A2A2奶牛的日產(chǎn)奶量比A1A1和A1A2奶牛加起來多2.1%[30]。

目前中國(guó)最常見的荷斯坦奶牛中,有接近30%的牛只產(chǎn)生A2牛奶,其余70%的荷斯坦奶牛有的只產(chǎn)生A1牛奶,有的產(chǎn)同時(shí)含有A1和A2的牛奶。市面上的普通牛奶是A1和A2酪蛋白的混合奶,其A2與A1的比例約為3∶7。此外,牦牛奶、羊奶都是A2酪蛋白[31]。2000年,新西蘭成立了首家A2牛奶公司,通過DNA檢測(cè)識(shí)別出那些不含有A1酪蛋白的奶牛,把它們產(chǎn)的牛奶命名為“A2牛奶”。目前,國(guó)內(nèi)已有科研機(jī)構(gòu)、育種公司在公牛選育方面開展相關(guān)工作。北京奶牛中心通過血統(tǒng)追溯,對(duì)精選的155個(gè)公牛進(jìn)行精細(xì)基因分型,定位了53個(gè)公牛家系A(chǔ)2純合血統(tǒng)。山東等地區(qū)的育種公司開展了A2基因型荷斯坦種公牛的定向培育,建立了種公牛β-酪蛋白基因型鑒定方法,篩選獲得A2型β-酪蛋白奶牛種群,結(jié)合奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定來計(jì)劃選配,定向培育兼具高產(chǎn)和A2型β-酪蛋白遺傳基礎(chǔ)的種公牛。由于A2等位基因具有更高的生產(chǎn)潛力,并且A2等位基因沒有任何不利影響,因此它是在雜交奶牛中進(jìn)行更廣泛繁殖以提高奶農(nóng)盈利能力的可靠候選基因。

在A2奶牛的繁育方面也可以選擇基因編輯[32]?；诤怂崦傅淖饔?可以利用鋅指核酸酶、轉(zhuǎn)錄激活物樣效應(yīng)器核酸酶和CRISPR/Cas9系統(tǒng)等基因編輯工具,實(shí)現(xiàn)內(nèi)源基因的定向修飾和外源基因的定向整合。

3.2 A2β-酪蛋白乳制品

人乳和牛乳無論是在蛋白質(zhì)的種類和組成上還有乳清蛋白質(zhì)上都有很大差異。在磷結(jié)合量上,酪蛋白與白蛋白和球蛋白的比例上,對(duì)于無機(jī)鹽的凝聚反應(yīng)都不同。人乳除了不含有β-乳球蛋白也不含有(或含量極低)α酪蛋白,但具有類似牛乳的κ-酪蛋白、β-酪蛋白的性質(zhì)[33]。酪蛋白的粒子直徑也有所差異,人乳要比牛乳的粒子直徑小得多[34]。

3.2.1 嬰兒奶粉

除了母乳,嬰兒配方奶粉是嬰兒獲得蛋白質(zhì)的唯一途徑,作為特殊膳食用途的食品,可完全或部分替代母乳[35]。嬰兒配方奶粉的研發(fā)者以牛奶或者豆奶為基礎(chǔ),模擬母乳的營(yíng)養(yǎng)成分,使配方奶粉滿足正常身體生長(zhǎng),人們都更加青睞于在嬰兒奶粉中使用益生元和特定乳蛋白組分等成分的創(chuàng)新產(chǎn)品[10,25]。新生兒的腸黏膜對(duì)相對(duì)較大的肽具有更大的滲透性,這是因?yàn)樗鼈儾怀墒斓木o密連接,肽穿過這些連接,從而逃避水解[36]。俄羅斯科學(xué)家已經(jīng)證明,BCM-7會(huì)進(jìn)入嬰兒的血液[14],并且能夠被嬰兒快速代謝,而其成人則代謝緩慢。含有酪蛋白但不含A1酪蛋白的嬰兒配方奶粉現(xiàn)在中國(guó)和澳大利亞廣泛銷售,并被商業(yè)推廣定位于對(duì)嬰兒消化系統(tǒng)更溫和的母乳替代食品。

3.2.2 奶酪和酸奶

牛β-酪蛋白的遺傳特征對(duì)干酪和酸奶制造的凝乳酶或酸誘導(dǎo)凝膠過程中有重要影響,A2β-酪蛋白是不凝結(jié)和凝結(jié)不良牛奶的促成因素。因?yàn)榭偫业鞍滋貏e是κ-酪蛋白的含量較低,以及Ca、Mg和P礦物質(zhì)的濃度較低,用含有A2酪蛋白的乳制品制成的酸奶和奶酪會(huì)有多孔的凝膠結(jié)構(gòu),含有更短的蛋白質(zhì)鏈,并且用含有A2β-酪蛋白制成的乳制品比含有A1β-酪蛋白制成的乳制品凝膠強(qiáng)度低。而且還有研究表明,A2β-酪蛋白的乳制品會(huì)導(dǎo)致凝固和凝乳的惡化。所以不建議用A2酪蛋白牛乳用于生產(chǎn)奶酪和酸奶。

隨著紫外光譜、質(zhì)譜、高效液相色譜以及酶聯(lián)免疫吸附等分子生物學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于乳制品中的BCM分析,已經(jīng)在原牛奶和一些奶酪中檢測(cè)到BCM-7,但是在市售酸奶中未檢測(cè)出。既然酪蛋白經(jīng)過多種食品加工程序處理可以在奶酪中產(chǎn)生BCM-7,表明這種多肽也可以在酸奶加工過程中出現(xiàn),但某些特定的酸奶加工過程可能又將其降解了。BCM-7是否在酸奶中形成,以及在不同處理過程中形成和降解的定量評(píng)估還需要進(jìn)一步研究,這可能與熱處理及發(fā)酵過程有很大的關(guān)聯(lián),生產(chǎn)者能否在乳制品加工過程中消除酪啡肽是一個(gè)值得探討的問題[5]。

3.2.3 A2產(chǎn)品市場(chǎng)現(xiàn)狀

在不斷擴(kuò)大的健康食品市場(chǎng)中,A2牛奶是一個(gè)相對(duì)較新的產(chǎn)品。最初由新西蘭A2公司開展商業(yè)化推廣后才逐漸被消費(fèi)者青睞。在英國(guó)、澳大利亞、新西蘭以及美國(guó),該公司都推出了自己品牌的A2牛奶,并擁有著A2酪蛋白牛奶以及嬰兒配方奶粉等相關(guān)產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)商業(yè)化[37]。在不斷擴(kuò)大的健康食品市場(chǎng)中,A2牛奶是一個(gè)相對(duì)較新的產(chǎn)品。從1955年至今,許多研究比較了僅含A2β-酪蛋白的牛奶與僅含A1β-酪蛋白的牛奶對(duì)人類的影響,其中不少研究是A2公司這樣的企業(yè)主導(dǎo)或資助完成的。

目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在液態(tài)奶品類方面,A2公司、澳牧、紐仕蘭、三元、蒙牛、新希望、完達(dá)山等國(guó)內(nèi)外品牌紛紛推出A2型β-酪蛋白鮮牛奶。在奶粉品類方面,A2公司、美贊臣、惠氏、雀巢、完達(dá)山等國(guó)內(nèi)外知名品牌相繼上市了A2型兒童奶粉、孕產(chǎn)婦奶粉等產(chǎn)品。此外,還有企業(yè)推出了A2型β-酪蛋白有機(jī)鮮牛奶、A2型β-酪蛋白有機(jī)兒童奶粉和有機(jī)孕產(chǎn)婦奶粉。在嬰幼兒配方奶粉品類上,國(guó)外多家知名品牌均已推出A2型β-酪蛋白嬰幼兒配方奶粉。在我國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)也在加快布局,搶占國(guó)內(nèi)A2型嬰幼兒配方奶粉細(xì)分市場(chǎng)份額[37]。當(dāng)下,乳制品行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,A2型乳制品無疑是細(xì)分領(lǐng)域的剛需拳頭產(chǎn)品,其對(duì)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)滿足度的提升,具有重要的支撐作用。

4 小結(jié)與展望

隨著消費(fèi)者對(duì)新型高端以及特種奶制品的需求日益增多,關(guān)于牛奶中A1和A2酪蛋白與人體健康之間的關(guān)聯(lián)程度的證據(jù)也越來越多。本文討論的部分研究已經(jīng)表明A1酪蛋白存在促炎作用以及多個(gè)方面影響身體健康,包括胃腸道、內(nèi)分泌、神經(jīng)。但是,所有的數(shù)據(jù)都來源于人類流行病學(xué)數(shù)據(jù),主要是在體外進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),并且A1牛奶與心血管系統(tǒng)以及Ⅰ型糖尿病的關(guān)聯(lián)存在爭(zhēng)議。長(zhǎng)期食用A2型牛奶對(duì)一些特定人群是有益的,但是它并不能完全解決牛奶蛋白質(zhì)致敏的問題,對(duì)于食用牛奶制品無不適反應(yīng)的人群也不是必需品,而且從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性來說,還需要更多獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)和科研學(xué)者來揭示其確切的作用機(jī)制。目前,國(guó)內(nèi)外乳企已經(jīng)或正在布局A2牛奶細(xì)分市場(chǎng),A2型乳制品已逐漸成為面向市場(chǎng)的一種高端細(xì)分產(chǎn)品,科研機(jī)構(gòu)及乳制品企業(yè)加大了A2型乳制品的科研和開發(fā)力度,未來將為消費(fèi)者提供更具功能性、更優(yōu)質(zhì)的乳制品。