鹿茸板胶原肽-钙螯合物的制备、结构表征及其抗骨质疏松活性评价

推荐：本研究针对传统钙补充剂吸收率低、易沉淀等问题，以鹿茸板胶原肽(APCP)为原料，通过优化螯合条件制备了APCP-Ca螯合物。研究发现APCP-Ca在pH 7.0、50°C条件下具有最佳稳定性，能显著促进Caco-2细胞钙转运，并通过调节血清骨代谢标志物(ALP/OCN/PINP/β-CTX)改善骨质疏松大鼠骨密度。从APCP-Ca中分离得到新型钙螯合肽单体GG10-Ca，其晶体结构更致密。该研究为开发高生物利用度钙补充剂提供了新思路。

　　

钙是维持人体生理功能的关键元素，但全球范围内普遍存在钙缺乏问题，尤其是老年人群体。传统钙补充剂存在吸收率低、易在胃肠道沉淀等缺陷，而肽-钙螯合物因其高吸收率和稳定性成为研究热点。鹿茸作为传统中药材，其鹿茸板含有高达46.3%的蛋白质，但关于其胶原肽与钙螯合的研究尚未深入。

针对这一科学问题，吉林农业大学的研究团队在《Journal of Functional Foods》发表了创新性研究。他们通过酶解鹿茸板胶原蛋白获得肽段，优化制备了鹿茸板胶原肽-钙螯合物(APCP-Ca)，并系统评价了其稳定性、钙吸收特性及抗骨质疏松活性。研究采用Caco-2细胞模型评估钙转运效率，建立维甲酸诱导的骨质疏松大鼠模型，结合多维色谱技术分离纯化高亲和力钙螯合肽，并运用分子对接、分子动力学模拟以及多种光谱学方法进行结构表征。

关键技术方法包括：(1)采用单因素实验优化APCP-Ca制备条件；(2)通过EDTA滴定法测定钙保留率评价稳定性；(3)建立Caco-2细胞单层模型评估钙转运；(4)利用Micro-CT检测大鼠骨密度；(5)结合凝胶过滤色谱和RP-HPLC纯化钙螯合肽；(6)应用FTIR、XRD、SEM、AFM等技术进行结构解析。

研究结果揭示：

1. 最佳螯合条件与稳定性分析

   在肽钙比3:1、50°C、pH 7.0条件下，APCP-Ca螯合率达65.15%。热稳定性实验显示30-80°C处理1小时后钙保留率无显著变化，在肠道pH 7.2环境下表现出良好溶解性。

2. 细胞吸收特性

   CCK-8实验证实APCP-Ca在60-1000 μg/mL浓度范围内无细胞毒性。Caco-2细胞转运实验显示，APCP-Ca组的钙转运量显著高于CaCl₂组(p<0.05)，120分钟时钙吸收量达峰值。

3. 抗骨质疏松效应

   在维甲酸诱导的骨质疏松大鼠模型中，APCP-Ca治疗组血清Ca、P水平较模型组显著升高(p<0.01)，同时ALP、OCN、PINP和β-CTX等骨代谢标志物趋于正常。Micro-CT显示APCP-Ca组骨密度(BMD)值较模型组提高27.6%，HE染色证实其能改善骨小梁微结构。

4. 新型钙螯合肽的鉴定

   通过Sephadex G-25凝胶色谱和RP-HPLC分离获得分子量919.455 Da的肽段GG10(序列GRPGAPGPAG)。分子对接显示其与Ca²⁺结合能为-0.645 kcal/mol，分子动力学模拟证实复合物RMSD稳定在1.0 ?。

5. 结构表征

   FTIR分析表明GG10-Ca中酰胺I带(1651.73 cm^-1)和酰胺II带(1546.14 cm^-1)发生特征位移。XRD图谱在2θ=56.42°处出现新衍射峰，证实形成新型晶体结构。SEM显示GG10-Ca表面呈现致密颗粒状形貌，AFM观察到粒径显著增大。

这项研究首次系统阐明了鹿茸板胶原肽-钙螯合物的构效关系，发现其通过双重机制发挥作用：一方面作为钙离子载体增强肠道吸收，另一方面通过调节骨代谢平衡抑制骨质疏松进程。分离得到的GG10-Ca具有独特晶体结构，为开发新一代肽基钙补充剂提供了物质基础。该成果不仅拓展了鹿茸副产物的高值化利用途径，也为功能性补钙产品的设计提供了理论依据和技术支撑。