《Food Research International》:Effects of age-related gastrointestinal conditions on the digestion of myofibrillar protein-stabilized fish oil oleogel emulsions
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•提高胃蛋白酶活性使胃蛋白水解率从1.32%增加到7.71%。•提高胃pH值会降低蛋白质水解率并改变颗粒电荷。•较高的胆盐水平可以减少大颗粒的形成并促进重新分散。引言人口老龄化已成为全球主要的人口趋势,增加了对适合老年人特定生理特征和营养需求食品的需求。2022年65岁或以上的人
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提高胃蛋白酶活性使胃蛋白水解率从1.32%增加到7.71%。
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提高胃pH值会降低蛋白质水解率并改变颗粒电荷。
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较高的胆盐水平可以减少大颗粒的形成并促进重新分散。
引言
人口老龄化已成为全球主要的人口趋势,增加了对适合老年人特定生理特征和营养需求食品的需求。2022年65岁或以上的人口比例约为9%,预计到2050年将达到约16%(Cao等人,2024年)。老龄化通常伴随着胃酸分泌减少、消化酶分泌减少、胆汁供应不足以及胃排空延迟和肠道吸收能力下降,这些都可能显著影响食物的分解和营养物质的消化(Hernández-Olivas, Munoz-Pina, Andres, & Heredia, 2020; Shani-Levi et al., 2017; Villamide, Nicodemus, Fraga, & Caraba?o, 2010)。尽管像INFOGEST这样的标准化协议提高了体外消化研究的可重复性,但其参数主要代表健康成年人的情况,即胃pH值为3.0、胃蛋白酶浓度为2000 U/mL、胆盐浓度为10 mM(Charitou, Dimitrellou, Lazaridou, Michaelidou, & Moschakis, 2026; Wang et al., 2026)。针对老年人的消化模型通常使用较高的胃pH值和较低的胃蛋白酶及胆盐浓度。然而,由于胃肠道的衰老情况非常复杂,这些因素应该单独进行评估,而不是简单地纳入单一固定条件中。对于乳化脂质食品而言,这种生理变化尤为重要,因为其消化过程在很大程度上依赖于油水界面的动态。胃pH值和胃蛋白酶活性的变化可以改变界面蛋白的电荷、构象、吸附行为和水解情况,从而影响液滴的聚集和消化酶的可达性。胆盐供应的减少可能进一步影响蛋白质的置换、脂质产物的溶解以及混合胶束的组装。因此,通过吸附蛋白层稳定的乳液为研究与衰老相关的胃肠道条件如何影响脂质基食品的消化行为提供了一个合适的平台(Wu et al., 2026; Zhou et al., 2026)。
鱼油是长链n-3多不饱和脂肪酸EPA和DHA的丰富来源,已被证实对心血管健康、炎症控制和认知功能有益(Ahmad et al., 2025)。然而,其使用受到氧化不稳定性和消化生物可利用性不佳的限制(Chen et al., 2024)。将鱼油加入蜂蜡油凝胶中可以通过形成有序的三维脂质框架来增强其物理化学稳定性并延缓氧化变质(Alongi, Lucci, Clodoveo, Schena, & Calligaris, 2022; Wang et al., 2022; Zhou & Wei, 2023)。然而,在与衰老相关的消化条件下,这种结构可能会限制液滴的变形、脂肪酶的接触以及脂质的释放。肌原纤维蛋白在油水界面具有良好的吸附、展开和成膜性能,使其能够成为油凝胶基乳液中的有效乳化剂(Han et al., 2021; Pan et al., 2024)。它们对pH值、离子强度和酶促水解的敏感性使得它们能够引起结构和界面的变化,从而控制乳液的消化过程。金鳞鲷(Trachinotus ovatus)的肌原纤维蛋白与鱼油油凝胶共同构成了一个富含营养的海洋蛋白-脂质系统,可用于开发专为老年人设计的食物(An, Nickols-Richardson, Alston, Shen, & Clarke, 2020; Lee, Yong, Kim, Choi, & Jo, 2020; Pan et al., 2024)。
以往关于油凝胶乳液的研究主要集中在配方、流变学、储存稳定性和在常规成人条件下的消化方面。与年龄相关的胃肠道变量对界面蛋白构象、蛋白水解和液滴组织的影响尚不完全清楚。此外,固定成人模型与老年人模型之间的直接比较也使得难以区分各个消化变量的贡献。因此,本研究采用了含有蜂蜡结构鱼油油凝胶滴的金鳞鲷肌原纤维蛋白稳定乳液,并对其进行了基于梯度的消化实验。该乳液的配方中,分散的脂质相为蜂蜡结构鱼油,乳化剂为金鳞鲷来源的肌原纤维蛋白。胃pH值(3.0–6.0)、胃蛋白酶活性(最终胃内容物中的1500–2000 U/mL)和胆盐浓度(5–10 mM)分别独立变化,以涵盖标准的成人INFOGEST参数和选定的与衰老相关的条件。系统评估了这些变量对蛋白质水解和构象演变、界面重构以及液滴聚集或重新分散的影响。这些发现有助于深入理解蛋白稳定油凝胶乳液的消化机制,并为设计针对老年人的海洋蛋白-脂质输送系统提供了基础。
章节片段
材料
金鳞鲷(Trachinotus ovatus),平均体重约为0.70公斤,购自中国沈阳的零售市场。食品级蜂蜡、鱼油和猪油分别由中国沧州的汇恒蜡制品厂、舟山的新生家生物工程有限公司和成都的四川高金食品有限公司提供。猪源胃蛋白酶和胰酶购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司,所有其他试剂均为分析级。
乳液消化物的总硫氢基含量
硫氢基氧化产生的二硫键有助于保持蛋白质的三级构象和乳液的稳定性(Pan et al., 2026; Zhang et al., 2023)。如图1所示,总硫氢基含量在不同消化条件下表现出依赖于胃肠道阶段的变化。
由肌原纤维蛋白稳定的猪油乳液(标记为F-Con)被用作MP–FOO乳液的常规动物脂肪对照。在所有测试条件下,MP–FOO消化物均表现出...
结论
与年龄相关的胃肠道条件显著调节了蛋白质的构象、界面组织和溶解度。在胃消化过程中,胃蛋白酶活性的提高增强了蛋白质的水解、构象重排和疏水区域的可达性,同时改变了硫氢基团的化学环境。胃pH值同时影响蛋白质的水解、二级结构和颗粒大小。强酸性条件促进了水解并有利于...
CRediT作者贡献声明
牛玉敏:撰写——初稿撰写、实验设计、数据分析、概念化。胡莉:撰写——审稿与编辑、实验设计。韩宗源:撰写——审稿与编辑、验证、监督、资源协调、实验设计、数据分析、概念化。王红丽:撰写——审稿与编辑、实验设计。姜宇昂:撰写——审稿与编辑、实验设计。曹学燕:撰写——审稿与编辑、实验设计。邵军华:撰写——审稿与...
本研究得到了广东省水产品加工与安全重点实验室开放基金(GDPKLAPPS24010)和广东省自然科学基金基础与应用基础研究项目(2026A1515010808)的支持。
牛玉敏|胡莉|韩宗源|王红丽|姜宇昂|曹学燕|邵军华