首页 >学术前沿>专家视点

                                                                                                                     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.

推荐文章
中国营养学会2020妇幼营养学术年会会议快讯:母乳成分与生命早期营养健康

2020年11月6日
2020年11月6-7日,一年一度的妇幼营养与健康领域的学术盛会:中国营养学会2020妇幼营养学术年会在南京召开。合理膳食是健康基石,妇幼营养又是全生命周期健康的基础,此次大会围绕妇幼人群健康生活方式、健康饮食理念、良好饮食风尚以及营养科普知识和技能等主题,充分开展学术探讨与经验分享,现场交流如火如荼。

伊利携手乳业国创中心《Nature》与院士专家共话母乳营养,启动AI应用平台助力婴幼儿健康

2024年5月5日,第六届YMINI母乳研究高峰论坛在京举行,本次论坛由国际顶尖科学期刊《Nature》、国家乳业技术创新中心与伊利全球母婴营养研究中心联合举办。

母乳作为治疗方案的非营养用途

2022年4月14日
母乳具有天然的抗菌特性,因此可用于治疗一系列皮肤问题,包括割伤和擦伤。此外,在人乳中发现的多种生长因子、细胞因子、HAMLET复合物和细胞群,引起研究人员对母乳作为天然药物的研究兴趣。未来,随着对母乳的深入研究,将支持更多新治疗策略的应用,不仅可以促进婴儿的健康成长,也将作为个体化医疗的方案,使更广泛的人群受益。

第六届YMINI母乳研究高峰论坛花絮视频
母乳中的激素成分与婴幼儿生长发育

2021年6月29日
母乳喂养已被证明可通过表观遗传效应影响子代的疾病和健康,尽管我们对母乳的生物活性物质的理解不断完善,但母乳组成的复杂性及其生物学效应机制尚未完全解开。母乳喂养可影响子代的生长发育和代谢状态,母乳中的多种激素,在这个过程中可能发挥了重要的作用[1]。

探索母乳奥秘,领航生命早期营养与健康研究 | 第四届母乳研究高峰论坛隆重召开

2022年11月2日
由中国食品科学技术学会主办,伊利母婴营养研究院支持的2022年中国乳业科技与高质量发展研讨会——生命早期营养与健康暨第四届母乳研究高峰论坛以线下线上结合、直播联动的方式召开。

第十五次全国围产医学学术会议 | 伊利最新系列母乳研究成果发布

2021年9月28日
2021年9月23-25日,中华医学会第十五次全国围产医学学术会议在四川省成都市隆重召开。会议为妇产和儿科专家学者提供了绝佳的学术和交流平台,多名权威专家展开精彩演讲,数千名学者齐聚一堂,共逐围产医学领域前沿,碰撞学科观点,交流诊疗理念。

Σ时代创意动画视频
母乳糖复合物(HMGs)保护婴儿免受病原体感染

2022年4月14日
母乳喂养不仅维持婴儿的生长发育,也保护婴儿免受病原体的感染。母乳低聚糖(HMO)保护婴儿免受病原体感染的作用已得到充分研究和证明,低聚糖除了以游离形式存在,也常常以糖复合物的形式存在。目前,学术界对母乳糖复合物(HMGs)及其保护作用关注尚少。

母乳低聚糖的研究历史与最新发现

2018年11月19日
母乳低聚糖(Human Milk Oligosaccharides, HMOs)是母乳中除乳糖和脂肪外,含量第三丰富的物质(Bode, 2012)。HMOs的含量在泌乳期各个阶段有变化,在成熟乳中约为12-14g/L,而初乳中约为20-24g/L(Chen, 2015)。在早产儿母乳中,HMOs的含量也比足月儿母乳高。HMOs的存在与含量存在个体差异,并与哺乳母亲的路易斯分泌型组成有关(Chen, 2015)。由于婴幼儿配方粉的原料通常是牛乳,而牛乳中通常不含或含有很少这类低聚糖物质,HMOs便成为了婴幼儿配方粉想要更加接近母乳成分所必须跨越的一道鸿沟。


推荐文章