审稿人：周鹏

    蛋白质的构成会影响其消化特性，如何调整配方粉中蛋白质的比例构成，使之更接近母乳，仍需要进一步的深入探索。伊利联合江南大学“食品科学与技术国家重点实验室”，通过构建婴儿体外消化模型，深入探讨如何调整牛乳基配方粉中的α-乳清蛋白（又称为α-乳白蛋白）和β-酪蛋白的比例，为乳蛋白配方获得与母乳相似的消化模式提供参考。

    2022年4月，该项研究成果在影响因子4.556的国际学术期刊《Journal of Food Composition and Analysis》上发表。

研究主要发现

    在婴儿体外消化模型中，强化α-乳清蛋白和β-酪蛋白的乳蛋白配方可增加肠道游离氨基酸的释放，提供与母乳接近的蛋白质的营养价值和生物有效性。

    α-乳清蛋白和β-酪蛋白的含量比例影响蛋白质的水解，当配方粉和母乳的主要蛋白质比例相似时，蛋白消化率也相似。

    金领冠“α+β专利配方”（查看相关文章请点击此处）调整了配方粉中蛋白质亚组分的比例，强化α-乳清蛋白、β-酪蛋白比例接近母乳水平，因此其蛋白质的消化特征可能与母乳接近。

研究背景

    母乳喂养和配方奶喂养婴儿生长发育的差异很大一部分原因是母乳和婴儿配方奶粉的成分及生物活性成分的差异。在这些差异中，蛋白质因其作为生命的物质基础之一，在生命过程中发挥着重要作用而备受关注。

    母乳中的蛋白质可以分为乳清蛋白和酪蛋白；从构成这两种蛋白质的亚组分水平上来看，α-乳清蛋白是母乳中最丰富的乳清蛋白，占乳清蛋白的36%；β-酪蛋白是最丰富的酪蛋白，占酪蛋白的68%。目前，多数婴儿配方奶粉通过添加脱脂奶粉和浓缩乳清蛋白可实现乳清蛋白与酪蛋白比例接近母乳的60:40，而α-乳清蛋白和β-酪蛋白分别只占11%和23%，即虽然酪蛋白和乳清蛋白的比例达到了母乳的水平，但婴儿配方粉与母乳的蛋白质亚组分构成仍有相当大的差异。

研究方法

    通过体外装置模拟婴儿胃肠道的消化环境，包括温度、pH、消化酶的组成和含量等，将母乳、α-乳清蛋白和β-酪蛋白未强化的乳蛋白配方，α-乳清蛋白和β-酪蛋白强化比例为低-中-高的乳蛋白配方，进行胃肠道的体外消化，收集消化产物，通过蛋白质凝胶电泳分析消化产物中的蛋白质水解情况，通过高效液相色谱（HPLC）分析消化产物中的游离氨基酸的组成和含量，通过液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）分析消化产物中的肽的序列及相对含量。

图1.研究路线图

研究结果

蛋白质的水解程度

    蛋白质水解在胃消化阶段较为有限，大量的蛋白质仍未能被消化（图2A），进入肠道消化阶段后，蛋白质水解急剧增加，是主要的消化阶段（图2B）。在整个肠道阶段，母乳蛋白水解最高，其次是LMPF和MMPF，HMPF和OMPF相对较低（p>0.05）。蛋白质水解情况的差异可能与蛋白质组成的差异有关。（OMPF：α-乳清蛋白和β-酪蛋白普通比例的乳蛋白配方；LMPF、MMPF和HMPF：强化α-乳清蛋白和β-酪蛋白比例低、中、高的乳蛋白配方。）

图2. 母乳和乳蛋白配方经过胃消化(A)和肠道消化(B)的消化产物SDS-PAGE 分析

HM：母乳；OMPF：α-乳清蛋白和β-酪蛋白普通比例的乳蛋白配方；LMPF、MMPF和HMPF：强化α-乳清蛋白和β-酪蛋白比例低、中、高的乳蛋白配方。

氨基酸构成分析

    α-乳清蛋白和β-酪蛋白是氨基酸的重要来源，因此在不同比例的α-乳清蛋白和β-酪蛋白的作用下，每个样本消化后游离氨基酸的含量存在差异。

    在肠道消化结束时，母乳的游离氨基酸水平最高（1.48±0.01 mg/mL），虽然LMPF和MMPF的游离氨基酸水平略低于母乳，但没有显著差异（分别为1.47±0.01 mg/mL和1.45±0.01 mg/mL，p>0.05）。HMPF的游离氨基酸含量较低，而OMPF的含量最低（图3A）。

    蛋白质的营养价值和生物有效性还与必需氨基酸和非必需氨基酸的比值有关。研究显示：母乳中必需氨基酸的生物有效性也最高，其次是LMPF和MMPF，最后是OMPF和HMPF，但在不同的乳蛋白配方之间没有显著性差异（p>0.05）（图3B）。

图3. (A)母乳和乳蛋白配方在胃肠消化过程中释放的游离氨基酸含量；(B)母乳和乳蛋白配方在胃肠消化结束时释放的必需氨基酸的生物有效性

HM：母乳；OMPF：α-乳清蛋白和β-酪蛋白普通比例的乳蛋白配方；LMPF、MMPF和HMPF：强化α-乳清蛋白和β-酪蛋白比例低、中、高的乳蛋白配方。

肽构成的差异分析

    因人和牛物种之间的差异，母乳和乳蛋白配方蛋白质的肽序列不同。

    研究结果显示，从消化产物中鉴定的肽几乎覆盖了整个β-酪蛋白序列。在乳蛋白配方中，区域f72-83、f98-102、f149-153、f159-f169和f218-224的肽丰度较高；在母乳中，区域f55-64、f75-79、f81-87、f89-f97、f126-132、f151-159和f161-168的肽丰度较高（图4），或与这些位置酶切割位点数量相对较多有关。

    此外，从OMPF到HMP，肽丰度有明显增加的趋势，特别是在f72-83、f98-102、f149-153和f159-169区域，这与β-酪蛋白含量的逐渐强化相对应。

图4. 母乳和乳蛋白配方在胃肠道消化β-酪蛋白后的肽生成情况的示意图

绿色表示相对丰度较低，红色表示在消化产物中肽中检测到的氨基酸相对丰度较高。HM：母乳；OMPF：α-乳清蛋白和β-酪蛋白普通比例的乳蛋白配方；LMPF、MMPF和HMPF：强化α-乳清蛋白和β-酪蛋白比值低、中、高的乳蛋白配方。

研究结论

    研究显示，LMPF和MMPF在婴儿体外消化模型中表现出更高的蛋白质水解程度、游离氨基酸含量，且其必需氨基酸的生物有效性更接近母乳。

    乳蛋白配方的蛋白体外模拟消化过程中，α-乳清蛋白和β-酪蛋白的比例对于蛋白质水解至关重要。α-乳清蛋白和β-酪蛋白的含量影响蛋白质降解以及随后在消化过程中肽和氨基酸的释放。在乳清蛋白/酪蛋白比例均为60:40的乳蛋白配方中，当α-乳清蛋白和β-酪蛋白的比例接近母乳时，即在LMPF和MMPF中，蛋白质的消化模式也更接近母乳，尤其是在肠道消化阶段。这些发现为研发更接近母乳的乳蛋白配方奶粉提供了有价值的信息。

参考文献：

[1]Huang J, Zhang L, Lan H, et al. How to adjust α-lactalbumin and β-casein ratio in milk protein formula to give a similar digestion pattern to human milk?. Journal of Food Composition and Analysis, 2022: 104536.