酶解苋菜作为肠内营养基料:营养表征、酚类生物可及性及理化性质

《Foods》:Enzymatically Hydrolyzed Amaranth as a Base for Enteral Nutrition: Nutritional Characterization, Phenolic Bioaccessibility, and Physicochemical Properties

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月28日 来源:Foods 6.0

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  植物基肠内配方是乳制品来源产品的一种低过敏原替代品,但将未充分利用的假谷物掺入肠内配方仍缺乏充分表征。本研究以千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)可溶部分为原料,添加豌豆分离蛋白、红花油和碳水化合物组分,开发了一种实验室规模的强化肠内

  
植物基肠内配方是乳制品来源产品的一种低过敏原替代品,但将未充分利用的假谷物掺入肠内配方仍缺乏充分表征。本研究以千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)可溶部分为原料,添加豌豆分离蛋白、红花油和碳水化合物组分,开发了一种实验室规模的强化肠内给药饮料(FBEA)原型。采用α-淀粉酶和Alcalase进行顺序酶处理,将苋菜籽粉水解为可溶部分,相对于未水解粉提高了游离氨基酸含量,其中精氨酸从0.52增至241.39 mg kg?1,赖氨酸从3.91增至129.10 mg kg?1,谷氨酸从103.62增至368.54 mg kg?1。强化后蛋白质含量为25.46% DW,脂质含量为24.95% DW,能量密度为1014 kcal L?1,与等热量配方一致,七种必需氨基酸均满足FAO/WHO/UNU参考充足值。体外消化表明,可溶部分和FBEA在抗氧化活性与酚类含量的生物可及性方面均超过苋菜粉,其中FBEA实现了最高的肠道酚类释放。该配方符合欧洲临床营养与代谢学会(ESPEN)理化推荐值,渗透压为292 mOsm kg?1,粘度为51 mPa·s,模拟管饲流动性与两种商业配方相当。这些发现表明,酶解苋菜作为植物基肠内制剂原型具有潜力,但临床适用性仍需进一步的安全性、保质期和耐受性数据。
基于酶解苋菜的肠内营养配方研究解读

全球对植物基功能食品和饮料的需求持续增长,主要受慢性病患病率上升、消费者健康意识增强以及可持续性关切驱动。肠内营养(enteral nutrition, EN)是胃肠道功能正常但口服摄入不足患者的重要营养支持方式。然而,市售肠内营养产品多依赖乳源蛋白,如酪蛋白和乳清蛋白或其水解物,这带来了乳糖不耐受和牛奶蛋白过敏等问题。此外,动物源原料供应链的环境负担通常高于植物基替代品。因此,植物源蛋白作为专用营养产品替代成分受到关注,但仅用植物蛋白分离物替代动物蛋白,并不能完全解决营养完整型肠内产品在粘度、渗透压、悬浮稳定性、消化性和管饲给药等方面的技术挑战。

苋菜(Amaranthus spp.)是一种无麸质假谷物,具有均衡的氨基酸谱、高赖氨酸含量、膳食纤维以及角鲨烯和生育酚等生物活性化合物,但完整籽粒中蛋白质、淀粉、脂质、纤维和酚类化合物形成的复杂基质,限制了其水溶性、悬浮稳定性和适合饮料型配方的流变行为。酶解可降解淀粉、降低粘度,并通过蛋白水解生成肽和游离氨基酸而提高溶解度,也可能释放基质结合型酚类化合物。然而,这种改性能否同时满足肠内营养配方所需的营养、理化和工艺特性,此前尚不清楚。因此,研究人员以千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)酶解全谷物粉的可溶部分作为主要功能基础,开发并系统表征了一种多组分植物基肠内营养配方。

研究人员从哈萨克斯坦彼得罗巴甫洛夫斯克地区获得千穗谷籽粒,经α-淀粉酶和Alcalase顺序酶解、离心收集上清液(amaranth hydrolysate supernatant, AHS),再添加豌豆分离蛋白、红花油、卵磷脂、麦芽糊精、稳定剂及矿物质/维生素预混物制成强化肠内给药饮料(fortified beverage for enteral administration, FBEA),并设置不含AHS的配方匹配对照(control sample without AHS, CSA)。采用凯氏定氮法、索氏抽提法、蒽酮-硫酸法和酶-重量法分析宏量营养素;采用UPLC-MS/MS测定氨基酸谱;应用INFOGEST 2.0标准化静态体外消化模型,结合Folin-Ciocalteu法、DPPH和ABTS法评估总酚含量(total phenolic content, TPC)和抗氧化活性的生物可及性;使用旋转粘度计、冰点渗透压计和pH计测定理化性质;通过重力喂养系统评估管饲流动性。商业肠内产品Nutrien Standard和Nutrison作为管饲性能对照。

3.1 水解和强化对宏量营养素组成的影响
通过比较原苋菜粉(amaranth grain flour, AGF)、AHS、CSA和FBEA的宏量营养素,发现酶解使AHS中蛋白质和脂质相对含量降低,碳水化合物升高;强化后FBEA蛋白质为25.46% DW、脂质为24.95% DW,能量密度为1014.7 kcal L?1,符合等热量配方要求。这表明酶解本质上是相分离和选择性增溶过程,而强化则形成了结构稳定的乳化分散体系。

3.2 水解和强化后的氨基酸组成、分布与充足性
3.2.1 水解和强化后游离氨基酸的表征与分布
游离氨基酸谱显示,AGF总游离氨基酸含量最低,水解和强化后大多数游离氨基酸含量显著增加,尤其精氨酸、赖氨酸、谷氨酸等;色氨酸反而下降,甘氨酸在AGF中未检出而在AHS和FBEA中出现。FBEA的游离氨基酸谱与未处理籽粒差异显著,但AHS贡献未能单独量化。

3.2.2 FBEA的必需氨基酸充足性
与FAO/WHO/UNU成人必需氨基酸参考模式比较,FBEA中七种必需氨基酸均达到或超过参考值,其中缬氨酸为101.7%,接近临界。色氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸因酸水解方法学限制未获得可靠数据,因此无法计算完整氨基酸评分,需采用额外水解方法进一步确认。

3.3 模拟消化后酚类的体外生物可及性
通过INFOGEST 2.0体外消化,所有样品的酚类和抗氧化活性生物可及性均从胃期到肠期增加。AHS的DPPH和ABTS自由基清除活性生物可及性最高,FBEA在肠道阶段表现出最高的TPC释放;CSA在各阶段均最低。这说明FBEA中增强的酚类和抗氧化释放主要来自苋菜水解物,而非添加的强化成分。需要注意的是,体外生物可及性仅反映基质释放,并不代表体内吸收和临床效果。

3.4 FBEA理化参数动态
逐步监测渗透压、pH和粘度发现,最终FBEA渗透压为292 mOsm kg?1,pH为6.51,粘度为51 mPa·s,均处于ESPEN推荐的肠内配方安全范围内。这表明分步添加策略能够精确控制关键理化参数,使配方适合肠内给药。

3.5 FBEA管饲性能评估及与商业配方比较
重力管饲测试显示,200 mL FBEA通过喂养管的时间为465.67 s,流速为0.429 mL/s,与两种商业配方无显著差异,且未出现沉淀或管腔阻塞。FBEA的蛋白质含量介于两种商业产品之间,脂肪含量较高,碳水化合物较低,渗透压最低。说明其流变和物理特性符合常规肠内给药要求。

讨论部分指出,FBEA的酚类生物可及性提升主要归因于酶解释放的苋菜源生物活性化合物,而非添加剂;但长期储存中的相分离、粘度漂移、脂质氧化、维生素降解和微生物稳定性等未评估。研究结论部分可翻译为:本研究证明,酶解千穗谷粉的可溶部分可作为植物基肠内配方的功能基础,满足肠内给药的关键营养、理化和技术要求。α-淀粉酶与Alcalase的协同作用水解了苋菜籽粒基质,显著提高了游离氨基酸含量;强化后形成了分散乳液体系,达到等热量要求;七种必需氨基酸全部满足参考充足值,但缬氨酸需谨慎解读。INFOGEST 2.0体外消化显示,AHS和FBEA的酚类及抗氧化释放高于AGF,FBEA肠道酚类回收率最高,且对照CSA证明该效应主要来自苋菜水解物。渗透压292 mOsm kg?1、pH 6.51和粘度51 mPa·s均在推荐范围内,模拟管饲流动性与两种商业配方相当,无堵塞或沉淀。总体而言,这些发现支持生产以苋菜为基础的肠内配方原型在技术上的可行性,但其临床适用性尚需进一步的安全性、保质期、营养完整性、生物利用度和患者耐受性证据,并需符合相关法规及临床验证要求。该研究发表于《Foods》。
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