在婴儿条件下,牛酪蛋白成分的体外消化过程中蛋白水解与肽释放与母乳的对比研究

《Food Chemistry》:Proteolysis and peptide release during in vitro digestion at infant conditions of bovine casein ingredients in comparison with human milk

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月12日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •酪蛋白在胃中消化约需10分钟,而乳清蛋白在肠道中消化约需5分钟。•PMCI增强了胃消化过程中游离氨基的释放。•MCI的脱钙处理增强了肠道消化过程中的肽生成。•纤溶酶预水解和钙缺失有助于生物活性肽的释放。•人乳产生的肽种类更多但数量较少,与牛乳配方相比。引言牛乳(BM)蛋白通

  
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    酪蛋白在胃中消化约需10分钟,而乳清蛋白在肠道中消化约需5分钟。
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    PMCI增强了胃消化过程中游离氨基的释放。
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    MCI的脱钙处理增强了肠道消化过程中的肽生成。
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    纤溶酶预水解和钙缺失有助于生物活性肽的释放。
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    人乳产生的肽种类更多但数量较少,与牛乳配方相比。

引言

牛乳(BM)蛋白通常被配制成尽可能模拟人乳(HM)的组成和功能特性。其中,消化行为是评估婴儿健康的重要因素。蛋白质消化始于胃中胃蛋白酶介导的水解和酪蛋白凝结,随后是肠道中胰腺酶的作用(Ahn等,2013;Indrio等,2022)。值得注意的是,与人乳相比,牛乳蛋白倾向于形成更硬的胃凝块,从而损害蛋白质水解、营养素释放,并可能影响胃舒适感(Huppertz & Chia,2021;Nakai & Li-Chan,1987)。研究牛乳衍生蛋白原料的修饰及其在婴儿消化条件下对胃凝结和蛋白质水解的影响,有助于更好地理解组成对消化行为的促进作用,并为婴儿配方原料设计的进一步研究提供支持。乳蛋白(来自牛乳和人乳)在消化过程中的蛋白质水解可产生生物活性肽,通常长度为3至20个氨基酸(AAs)(Pihlanto,2011),并可能发挥多种生物学功能,包括抗高血压、抗氧化、抗菌、抗癌、解热、食欲调节、免疫调节或阿片类活性(Nagpal等,2011)。因此,特定生物活性肽的释放程度是理解婴儿消化条件下乳蛋白系统消化行为和潜在功能特性的重要方面。
微粒酪蛋白分离物(MCI)通过温和的方法生产,保留了酪蛋白的自然结构——酪蛋白微粒,为靶向酪蛋白修饰提供了有前景的基础(O'Regan & Mulvihil,2011)。新兴技术如脱钙和水解可以改变微粒结构,包括微粒稳定性和酶的可及性(Nguyen等,2016;Wada & L?nnerdal,2015;Wang等,2018;Wang等,2023),这可能有助于形成更柔软的胃凝块,有益于婴儿的肠道舒适感。脱钙MCI的影响及其对消化行为的作用已在前有研究,结果显示胃凝块变松(Li等,2025)以及游离氨基和小肽的增加(Wang等,2023)。纤溶酶是人乳和牛乳中天然存在的蛋白酶,参与乳腺内的预消化过程,可能有助于提高消化率和在哺乳过程中生物活性肽的产生(Dallas等,2014;Nielsen等,2017)。与此生理机制一致,人工激活牛乳中的纤溶酶以诱导部分蛋白水解,已被提出作为一种模拟人乳预消化的策略,期望获得相似的生物活性或优势。因此,这种纤溶酶介导的预水解MCI可能代表一个有前景的配方候选物。然而,纤溶酶介导的酪蛋白产物的消化尚未被研究。
简化或隔离的乳蛋白系统常用于食品消化研究中,以在受控消化条件下调查蛋白组成和结构修饰对胃凝结、蛋白质水解和肽产生的内在影响(Komatsu等,2019;Mulet-Cabero等,2020;Huppertz & Lambers,2020;Zhang等,2023)。这种还原论方法能够在评估组成效应的同时,最大限度地减少额外基质成分和工业加工变量的干扰。
为了研究婴儿消化条件下修饰牛乳蛋白原料的体外消化特征,采用INFOGEST模型(但已调整为婴儿胃肠条件),对40:60酪蛋白-乳清蛋白混合物和脱脂人乳(SHM)进行了消化水解和肽产生的比较分析。本研究评估了MCI、纤溶酶处理的MCI(PMCI)和减钙MCI(CaMCI)作为MCI来源,与乳清蛋白浓缩物(WPC)结合使用,同时将SHM和100% WPC系统分别作为生理参考和蛋白参考系统。本研究旨在为简化乳蛋白系统中的蛋白消化行为提供基本的、机制性的见解,并增进对婴儿消化条件下MCI修饰对蛋白质水解和肽产生影响的深入理解。

分节摘要

材料

HM由丹麦国家人乳库(丹麦Hvidovre医院)捐赠,为冻存的乳池,包含来自11位丹麦母亲的乳。乳解冻后在4°C、3500 rpm离心30分钟。通过去除脂肪制备SHM,随后储存在-70°C直至进一步分析。四种不同的蛋白粉由Arla Foods Ingredients P/S(丹麦Videb?k)提供,包括Lacprodan? DI-8089(WPC)、Lacprodan? MicelPure? Organic(MCI)、CaMCI和PMCI。加工

胃和肠道消化过程中的蛋白水解

测定了胃和肠道消化物中的游离氨基末端,并按蛋白浓度进行归一化,作为蛋白水解的度量(图1)。进行双因素方差分析,以检验胃肠消化时间(G0、G5、G10、G30、G60、I0、I10、I30和I60)和餐型(MCI:WPC、PMCI:WPC、CaMCI:WPC、WPC和SHM)对游离氨基水平的影响。胃和肠道消化时间点和餐型对游离氨基水平的影响

讨论

本研究采用的静态体外消化(INFOGEST)模型已调整为婴儿胃肠消化条件,并针对不同MCI蛋白混合物(MCI:WPC、CaMCI:WPC、PMCI:WPC)与100% WPC和SHM进行了1小时的对比测试。分析内容包括游离氨基末端水平、蛋白表征和消化物的肽组学。需要注意的是,婴儿配方生产过程中通常应用的工业加工步骤(例如灭菌和

结论

本研究表明,在婴儿条件下进行静态体外消化时,MCI修饰(纤溶酶处理或减钙)显著改变了MCI:WPC混合物的蛋白质水解消化动力学和肽释放特征。酪蛋白主要在胃消化阶段被消化,而乳清蛋白主要在肠道消化阶段被消化。与其他牛乳蛋白混合物和SHM相比,PMCI:WPC促进了更快的胃消化,并释放了更多的肽

CRediT作者贡献声明

李梦佳:写作–审阅与编辑,写作–初稿撰写,可视化,验证,方法论,调查研究,形式分析,概念化。Katrine Munch Andresen:可视化,验证,软件,方法论,调查研究,数据整理。Tine Steen Dige Madsen:资源,方法论,调查研究。Luiza Patrycja Morawska:写作–审阅与编辑,资源,项目管理,资金获取,概念化。Ann Bj?rnshave:写作–审阅与编辑,

未引用参考文献

Nielsen, Beverly and Dallas, 2018
Nielsen, Beverly, Underwood and Dallas, 2018
O'Regan and Mulvihill, 2011

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:S?ren Drud-Heydary Nielsen、Luiza Patrycja Morawska和Ann Bj?rnshave隶属于Arla Foods Ingredients Group P/S(丹麦Viby J.),该公司持有与微粒酪蛋白分离物技术相关的知识产权。S?ren Drud-Heydary Nielsen、Luiza Patrycja Morawska、Ann Bj?rnshave、李梦佳、Lotte Bach Larsen和Nina Aagaard Poulsen均

致谢

本研究是Arla Food for Health项目资助的"婴儿肠道舒适用酪蛋白"(CASGUT)项目的一部分。博士研究生李梦佳获得中国留学基金委员会的资助。数据通过获取AU(奥胡斯大学)的研究基础设施生成,包括FOODHAY(食品与健康开放创新实验室,丹麦研究基础设施路线图)。作者感谢来自Arla Food Ingredients(丹麦)的Manja Fabricius M?bjerg
李梦佳|Katrine Munch Andresen|Tine Steen Dige Madsen|Luiza Patrycja Morawska|Ann Bj?rnshave|Lotte Bach Larsen|S?ren Drud-Heydary Nielsen|Nina Aagaard Poulsen
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