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    伊利在国际范围广泛开展科研合作,2014年联手全球生命科学领域的领头羊荷兰瓦赫宁根大学,与欧洲“食品谷”15000多名研发人员一起,共同打造了一个研发实体——伊利欧洲创新中心。该研发中心是中国乳业目前为止规格最高的海外研发中心。除了欧洲创新中心,还和欧洲多家知名科研机构,如英国剑桥大学、荷兰奈梅亨大学等展开合作,组成欧洲创新集群,承揽世界级的研究课题,为产品研发提供“智力引擎”

 

    此次为了更好地了解母乳蛋白质在婴儿消化道的变化过程,伊利联合瓦赫宁根大学,构建符合婴幼儿消化系统特征的体外消化模型,分析中国母乳蛋白质的消化分解过程。该研究于2020年9月发表于营养学的顶级期刊Frontier in Nutrition,IF:6.576。

 

    母乳中含有大量α-乳清蛋白和β-酪蛋白,在既往的临床研究中,“α+β专利蛋白”易消化吸收已得到证实,但中国母乳中的蛋白质在婴儿消化道内消化和吸收的详细成分变化过程此前未被探究此次研究首次解析了中国母乳的体外消化特征,通过体外模型发现母乳中α-乳清蛋白和β-酪蛋白在肠道完全被消化。

 

    伊利金领冠致力于母乳研究,通过强化“α+β”专利蛋白组合,研发出中国专利配方此次研究再次力证伊利“α+β”专利组合蛋白更易消化,为中国母乳研究、开发更符合中国宝宝需求的婴幼儿配方奶粉做出新的贡献,也是伊利强大创新研发实力的有力体现。

 

研究的全新发现

 

一、基于婴儿肠道特征,打造专属0-3月龄婴儿消化系统特征的体外模型;

二、解析了初乳和成熟乳蛋白质在胃部和肠道的消化特征,在体外消化模型中证实母乳中α-乳清蛋白和β-酪蛋白在肠道完全被消化;

三、首次发现蛋白酶抑制剂并非母乳蛋白消化率的主要影响因素。

 

研究背景

 

    母乳中的蛋白质可大体分为两种类型,即酪蛋白乳清蛋白。酪蛋白(包括αS1-、β-和κ-酪蛋白)在婴儿的消化道中被完全消化为氨基酸或小分子肽段,可被吸收或促进矿物质的吸收。而乳清蛋白的构成则较为丰富,包括:酶(如α-乳清蛋白、胆盐激活脂肪酶)、转运蛋白(如血清白蛋白、脂肪酸结合蛋白)和免疫活性蛋白(如乳铁蛋白、免疫球蛋白)等。有研究显示,在母乳喂养的婴儿粪便中发现了完整的乳清蛋白成分,如乳铁蛋白、免疫球蛋白。这些蛋白没有在婴儿消化道中被降解,可能与母乳中存在蛋白酶抑制剂(如α1-抗胰凝乳蛋白酶、α1-抗胰蛋白酶)和高水平总蛋白质含量,使蛋白质的消化程度降低有关。

 

    本研究通过体外消化模型,分析母乳蛋白质在消化模型中的变化,探讨母乳蛋白质在0-3个月龄婴儿胃肠道的消化和分解情况。

 

研究方法

 

    研究采用国际多领域专家共识的INFOGEST体外模型,分别测定7位中国妈妈初乳(产后1周)和成熟乳(产后4周)中蛋白质的降解过程。该模型采用标准化的静态消化方法,模拟食物样品依次通过口腔、胃和肠道的消化过程,过程中涉及的电解质、酶、胆汁、稀释度、pH值和消化时间等参数基于0-3月龄婴儿的消化特征进行调整。

 

    研究通过BCA蛋白定量法十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)液相色谱-串联质谱法(LC-MS / MS)分析胃和肠道消化后的蛋白质成分变化情况。

 

研究结果

 

BCA蛋白定量法检测母乳蛋白质含量经胃肠道消化后的变化

 

    BCA蛋白定量法检测表明,母乳中蛋白的浓度在初乳中为7.1-16.6g/L,成熟乳中为6.6-13.8g/L。母乳中蛋白质的总含量从消化开始到结束逐渐降低,经胃部消化阶段后,母乳蛋白消化存在较大的个体差异(25-80%);经肠道阶段消化后,个体间无明显差异,且未消化蛋白占初始蛋白含量的0.5%至4.2%。 

 

图1. BCA蛋白定量测定法评估7位中国母乳样品经胃和肠道阶段消化后的蛋白含量。

(A):初乳和成熟乳经消化后的蛋白含量(g/L);

(B):初乳和成熟乳经消化后蛋白占比(%),初始总蛋白量设定为100%。M1-7=母乳样本序号;C:初乳;M:成熟乳。

 

SDS-PAGE凝胶电泳法测定母乳中未消化的蛋白质

 

    SDS-PAGE凝胶电泳的方法虽无法进行定量测定,但可以定性地观察初乳和成熟乳蛋白在胃和肠道消化前后的变化情况(图2)。结果表明,酪蛋白和α-乳清蛋白在胃部不易消化,但在经过肠道后完全消化;而乳铁蛋白和血清白蛋白在肠道消化后仍未完全消化。

 

图2. SDS-PAGE凝胶电泳显示初乳和成熟乳的在体外消化后的蛋白质种类变化

 

LC-MS/MS测定母乳中蛋白种类的变化

 

    通过LC-MS/MS的精确分析,发现在胃消化阶段之后,乳清中的蛋白质部分保留,酪蛋白在胃消化阶段也未完全被消化,但酪蛋白在肠道消化阶段后几乎被完全消化,这可能与其结构特征有关(表1)。

 

    母乳在肠道消化阶段后仍可检测到40多种乳清蛋白,留存较高的蛋白质均为免疫活性蛋白,包括乳铁蛋白、血清白蛋白、胆盐活化的脂肪酶、免疫球蛋白、α1-抗胰凝乳蛋白酶等(表1)。

 

表1. 7位中国母亲的母乳中经体外消化后留存含量高的前15种母乳蛋白质

 

    相比成熟乳,初乳中大多数蛋白质组在胃期未消化的占比更高。其中,蛋白酶抑制剂和蛋白质合成组的消化程度较低。而成熟乳中,蛋白酶抑制剂和免疫活性蛋白组在胃消化过程中的消化程度较低(表2)。

 

    此外这项研究还表明,母乳中的蛋白酶抑制剂的水平和总蛋白质含量与消化过程中的整体蛋白分解情况无关,与既往的研究结果有所不同。

 

表2. 7位中国母亲的母乳中经体外胃和肠道消化后仍未消化的母乳蛋白质(按生物功能分类),基于LC-MS/MS获得的蛋白iBAQ值*占总蛋白的百分比(%)

*iBAQ:基于肽段强度的蛋白质绝对定量

 

研究结论

 

    这项研究首次通过0-3月龄婴儿体外消化模型分析母乳蛋白质消化过程的详细信息。研究显示,在胃部消化之后,未消化蛋白质在不同妈妈间的差异较大,但在肠道消化阶段后的消化程度相似。在肠道消化后,酪蛋白的消化程度高于乳清蛋白;与其他种类的蛋白相比,免疫活性蛋白的相对水平最高,可支持婴儿的肠道对抗病原体。此外,与预期相反,蛋白质降解程度不受蛋白酶抑制剂和总蛋白含量的直接影响。

 

参考文献:

[1]Elwakiel M, Boeren S, Wang W, et al. Degradation of proteins from colostrum and mature milk from Chinese mothers using an in vitro infant digestion model[J]. Frontiers in nutrition, 2020, 7: 162. doi: 10.3389/fnut.2020.00162

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