雪蛤油肽基喷雾干燥固体饮料：异味消减、理化性质与胃肠道释放特性研究

《Food Nutrition》：Oviductus ranae peptide-based spray-dried solid beverage: off-odor reduction, physicochemical properties, and gastrointestinal release

　　

雪蛤油（Oviductus Ranae，OR）肽基喷雾干燥固体饮料：异味消减、理化性质与胃肠道释放特性 研究亮点： •制备兼具抗氧化活性与α-淀粉酶抑制活性的多肽 •喷雾干燥乳清蛋白（Whey Protein，WP）-菊粉（Inulin，IL）复合壁材可掩蔽多肽酶解物的不良风味 •固体饮料表现出良好的溶解性、粉末流动性和热稳定性 •基于固体饮料的胃延迟释放实现肠道靶向递送多肽 摘要： 雪蛤油（OR），俗称雪蛤油，是中国林蛙（Rana chensinensis）的干燥输卵管，在东亚膳食实践中长期被用作优质传统滋补品。本研究针对雪蛤油蛋白分子量大、经胃肠道消化后生物利用度低的问题，采用酶解-微囊化联合策略实现其高值化利用。研究人员以水解度（Degree of Hydrolysis，DH）、ABTS自由基清除能力和α-淀粉酶抑制活性为评价指标，通过单因素实验系统优化酶解条件。结果表明，最佳酶解条件为：碱性蛋白酶添加量1.0%（w/w）、水解温度50°C、水解时间6 h，所得酶解物的水解度为35.07 ± 0.57%，ABTS自由基清除率为53.63 ± 1.81%，α-淀粉酶抑制率为32.14 ± 1.59%。随后，研究人员以乳清蛋白（WP）和菊粉（IL）为复合壁材，通过喷雾干燥制备OR肽固体饮料。当WP与IL质量比为4:1时，肽粉溶解度提升至77.32 ± 1.62%，结块率降至4.73 ± 0.20%，休止角降至16.2 ± 1.40°，表现出优异的流动性。该配方固体饮料在90°C处理2 h或20 mmol/L NaCl条件下均表现出良好的稳定性，平均粒径仅从311.4 ± 6.6 nm分别增至392.0 ± 7.6 nm和357.9 ± 9.5 nm。感官评价表明，该配方显著改善了OR肽的风味特征，苦味值从22.39降至7.96，甜味值从14.56升至27.83，同时有效掩蔽了残留异味并赋予产品特有的奶香气息。体外模拟胃肠道消化进一步表明，WP-IL基质在胃相阶段延缓多肽释放，促进肠相阶段的靶向释放，并在消化4 h后仍保持可观的生物活性。综上，本研究为OR的深加工与增值利用提供了新范式，也为天然生物活性肽在食品体系中的应用开辟了新方向。

论文解读

一、研究背景与意义

雪蛤油（Oviductus Ranae，OR），俗称雪蛤油，是中国林蛙（Rana chensinensis）的干燥输卵管，在东亚膳食实践中长期被用作优质传统滋补品。其富含优质蛋白质、不饱和脂肪酸和微量元素，具有免疫调节、抗疲劳和滋养皮肤等功效，是功能性食品开发中极具潜力的动物源资源。然而，天然OR蛋白分子量较大，经胃肠道消化后生物利用度较低，直接摄入难以充分发挥其生理功效。酶解技术是将高分子量食品蛋白转化为低分子量生物活性肽的高效生物技术途径，所得多肽可表现出抗氧化和碳水化合物水解酶抑制活性。然而，OR酶解物在直接应用于食品基质时存在固有局限性：短链多肽常暴露疏水性氨基酸残基，导致明显的苦味和残留鱼腥味，降低感官可接受性；肽粉在储存过程中易吸湿、氧化和劣变，导致理化不稳定、生物活性丧失和粉末功能性差。现有关于OR的研究多集中于营养成分分析、粗提和传统药理学评价，关于OR定向酶解制备生物活性肽的研究仍有限，含包埋OR肽的喷雾干燥固体饮料更为罕见。此外，多数生物活性肽包埋研究采用单一壁材或侧重包埋效率，而非设计能同时掩蔽异味、改善粉末功能性和保护储存及消化过程中生物活性的复合壁材系统。因此，本研究旨在建立从定向多肽制备到复合壁材包埋再到产品级评价的一体化技术路线，为OR源功能性食品的工业开发提供实验基础。

二、主要关键技术方法

研究人员采用以下关键技术方法开展研究：以碱性蛋白酶为工具酶对脱腥OR进行定向酶解制备生物活性肽；采用乳清蛋白（Whey Protein，WP）与菊粉（Inulin，IL）复合壁材体系，通过喷雾干燥技术制备OR肽固体饮料；利用电子鼻（E-nose）和电子舌（E-tongue）结合顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-GC-MS）技术对样品的风味特征进行系统评价；采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）对样品的结构特征和热稳定性进行表征；采用体外模拟胃肠道消化模型（依据Minekus等2014年方法制备模拟胃液和肠液）评价固体饮料中多肽的释放行为与生物活性变化。OR原料购自吉林永德堂中派中药饮片有限公司。

三、研究结果

3.1 OR肽制备工艺优化

研究人员以水解度（DH）、ABTS自由基清除率和α-淀粉酶抑制率为评价指标，通过单因素实验系统考察了酶种类、酶添加量、水解时间和温度对酶解效果的影响。结果表明，碱性蛋白酶（AP）和风味蛋白酶（FP）的水解能力显著优于其他蛋白酶，其中AP处理所得酶解物的DH达35.93 ± 0.15%，ABTS自由基清除率达55.40 ± 1.80%，α-淀粉酶抑制活性亦最为显著。AP因能特异性识别和切割蛋白质分子内埋藏的疏水性侧链，且酶稳定性高、不易受OR中非蛋白组分抑制，故综合性能最优。酶添加量从0.5%增至1.0%时，DH、抗氧化活性和α-淀粉酶抑制活性均显著提升；但继续增至2.5%时，各指标不再明显改善，α-淀粉酶抑制活性甚至出现下降，这可能与过量水解导致短肽与游离氨基酸比例失衡及活性肽序列完整性受损有关。水解时间超过6 h后，各指标趋于平台期，综合考虑水解效率和资源消耗，确定6 h为最优时间。温度实验中，50°C和60°C下DH相当，但50°C所得酶解物的抗氧化和α-淀粉酶抑制活性更优，表明较高温度虽可加速酶促反应速率，但持续高温可能诱导部分生物活性肽段发生构象改变，损害其功能效力。最终确定最优酶解条件为：碱性蛋白酶添加量1.0%（w/w）、温度50°C、时间6 h，所得酶解物DH为35.07 ± 0.57%，ABTS自由基清除率为53.63 ± 1.81%，α-淀粉酶抑制率为32.14 ± 1.59%。

3.2 固体饮料配方优化

研究人员以溶解性、结块率、休止角和稳定性为评价指标，系统考察了不同WP与IL配比对喷雾干燥固体饮料品质的影响。结果表明，随着WP比例增加，溶解度逐步上升而结块率下降。当WP与IL质量比为4:1时，固体饮料的溶解度为77.33 ± 1.62%，结块率仅为4.73 ± 0.20%，休止角为16.2° ± 1.4°，表明该配方具有优异的粉末流动性和分散性。IL作为多糖虽本身溶解较快，但其高浓度溶液的高黏度易导致局部结块；与蛋白质共配后可促进多糖在水相中的分散，从而提高体系整体溶解度并减轻结块。稳定性方面，所有配比下平均粒径随IL含量降低而减小，4:1配比时达最小值311.4 ± 6.6 nm。经90°C处理2 h后，所有配方粒径均显著增大，这主要归因于热诱导的WP变性和聚集以及蛋白质与菊粉间可能发生的类美拉德交联；但4:1配方仍保持相对较小的粒径（392.0 ± 7.6 nm），表明该配比下形成的复合网络结构能有效抑制蛋白质颗粒的热聚集。在20 mmol/L NaCl条件下，所有配方仅出现轻微粒径增大，说明IL吸附在WP表面提供的空间位阻可有效抵消盐离子诱导的聚集效应。

3.3 固体饮料表征

FT-IR分析显示，OR肽固体饮料在2925 cm^-1处出现C-H伸缩振动峰，相较于WP（2933 cm^-1）和IL（2938 cm^-1）发生明显红移，表明复合体系亲水性增强。OR肽与WP、IL共配制成固体饮料后，酶解肽原有的特征吸收带基本被掩盖，表明多肽与两种辅料之间形成了包合物。肽相关谱带的位移和掩盖说明OR肽并非与WP和IL简单物理混合，而是通过氢键、疏水相互作用和可能的静电相互作用形成了新的复合网络，这有助于限制肽在基质中的迁移，从而改善粉末稳定性、减少结块并增强热稳定性。XRD分析表明，WP和IL均为天然无定形生物聚合物，OR肽固体饮料呈现类似的宽弥散峰，证实其同样具有无定形特征。OR肽本身因酶解产物为高度异质的肽混合物，无法形成长程周期性堆叠，故也呈无定形状态。这种无定形复合结构可降低相分离、结晶和分子迁移的风险，对储存稳定性至关重要。TGA分析显示，所有样品均呈现三个质量损失阶段（30-120°C、200-450°C和450-600°C）。OR肽固体饮料在200-450°C窗口内呈现双峰降解模式，第一亚峰（约235°C）主要来自IL组分的热分解，第二亚峰（约310°C）主要来自WP和OR肽的降解。虽然第二亚峰的最大失重速率高于单独的WP和OR肽，但主要降解事件移至明显更高的温度，表明WP与IL共配可有效增强各组分的稳定性并延缓高温下的降解。

3.4 风味特征评价

电子鼻分析显示，经碱性蛋白酶水解后，某些气味属性（如S1、S2和S15传感器响应）增强，而大多数气味强度显著下降。这归因于蛋白酶破坏OR天然蛋白结构，释放了原先被封闭在蛋白基质中的气味活性化合物；同时蛋白的广泛水解显著降低了其对多种挥发性风味物质的吸附亲和力，导致大量此类分子损失。进一步将OR肽与WP和IL共配制成固体饮料后，所有气味属性强度进一步减弱，OR特有的鱼腥味得到显著抑制。电子舌分析表明，酶解后OR的酸味和苦味显著增强，这是蛋白水解过程中暴露更多氨基和羧基所致。制成固体饮料后，苦味值从22.39降至7.96，甜味值从14.56升至27.83，苦味降低主要归因于WP-IL基质物理阻隔苦味肽与味觉受体的接触，甜味增加主要来源于IL的甜味贡献。GC-MS分析共鉴定出21种挥发性化合物，其中天然OR中检出14种，酶解物中10种，固体饮料中12种。己醛和戊醛是OR鱼腥味和青草味的关键化学标志物，其在酶解物中显著降低，在固体饮料中进一步减少，多种化合物低于检测限。同时，固体饮料中出现了2-庚烯醛、2-庚酮、2-壬酮和辛酸等源自WP的特征性挥发性物质，短链脂肪酸如己酸和辛酸在适当浓度下可赋予宜人的奶香和奶油香气，使固体饮料在有效掩蔽OR固有异味的同时获得特有的乳制品风味。

3.5 氨基酸组成分析

氨基酸分析表明，OR中检出全部8种人体必需氨基酸，其中苏氨酸最为丰富，在OR和OR肽中分别占14.9%和14.6%，而在WP中仅占6.3%。酶解对OR的氨基酸组成影响较小，整体轮廓和比例保持相对相似。在OR肽固体饮料中，WP的添加使其氨基酸组成趋近于WP；而林蛙肽的掺入进一步丰富了其营养价值，将苏氨酸比例从6.3%提升至7.4%。

3.6 体外模拟消化

体外模拟消化实验表明，WP-IL混合物本身因WP和IL固有的抗氧化特性以及消化蛋白酶对WP的逐步水解，在消化4 h后表现出25.10 ± 0.66%的ABTS自由基清除率。相比之下，OR肽固体饮料的抗氧化能力在4 h消化期间稳步增强，且胃相阶段的增强速率明显低于肠相阶段，这主要归因于OR肽的逐步释放，在肠相条件下释放更为迅速。α-淀粉酶抑制方面，WP-IL混合物仅表现出微弱抑制作用（4 h后抑制率8.63 ± 0.63%），而OR肽固体饮料消化液达到24.39 ± 0.61%的抑制率。肠道是人体消化吸收的主要场所，生物活性成分在肠道环境中释放有利于其功能发挥。WP-IL基质有效调控了消化释放曲线，在胃相阶段延缓多肽释放，促进肠相阶段更充分的释放，从而可能增强其生物利用度和功效。

四、研究结论与讨论

本研究以水解度、ABTS自由基清除能力和α-淀粉酶抑制活性为联合响应指标，通过单因素实验系统优化了OR肽的制备工艺。最佳酶解条件为：碱性蛋白酶添加量1.0%（w/w）、水解温度50°C、水解时间6 h。在此条件下，酶解物的水解度为35.07 ± 0.57%，ABTS自由基清除率为53.63 ± 1.81%，α-淀粉酶抑制率为32.14 ± 1.59%，对应的ABTS清除和α-淀粉酶抑制IC₅₀值分别为8.07 mg/mL和14.74 mg/mL。随后以WP和IL为共配辅料通过喷雾干燥制备固体饮料，WP与IL质量比为4:1时，肽粉溶解度提升至77.32 ± 1.62%，结块率降至4.73 ± 0.20%，休止角降至16.2 ± 1.40°，表明具有优异的流动性。该配方固体饮料表现出良好的稳定性：经90°C处理2 h或20 mmol/L NaCl处理后，平均粒径仅从311.4 ± 6.6 nm分别增至392.0 ± 7.6 nm和357.9 ± 9.5 nm。感官评价表明，该配方显著改善了OR肽的风味特征，苦味值从22.39降至7.96，甜味值从14.56升至27.83，同时有效掩蔽残留异味并赋予产品特有的奶香。体外模拟胃肠道消化进一步证实，WP-IL基质在胃相阶段延缓多肽释放，促进肠相阶段的靶向释放，并在消化4 h后保持可观的生物活性。

讨论部分指出，本研究相较于以往OR研究不仅报道酶解物生物活性或传统包埋配方，而是建立了从定向多肽制备到复合壁材包埋再到产品级评价的一体化技术路线，为OR源功能性食品的工业开发提供了实验基础，也为其他动物源生物活性肽资源的利用提供了参考。研究结论部分强调，这项工作为OR的深加工和增值利用提供了新范式，为天然生物活性肽融入食品体系开辟了新方向。同时，研究也承认存在若干局限性：OR肽的精确氨基酸序列、肽结构和构效关系尚未完全阐明；研究主要依赖体外实验，未评价吸收、生物利用度、代谢或体内功效。因此，未来需要进一步研究以阐明其作用机制，从而提升OR的商业应用价值。