孫延春

(鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁458030)

酪蛋白磷酸肽應(yīng)用研究進(jìn)展

孫延春

(鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁458030)

酪蛋白磷酸肽具有促進(jìn)鈣、鐵、鋅的吸收、利用，增強(qiáng)精卵結(jié)合、增強(qiáng)機(jī)體免疫力，促腫瘤細(xì)胞凋亡等作用。介紹了酪蛋白磷酸肽的生理功能和作用機(jī)理，并對(duì)其在食品和藥物方面的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹。

酪蛋白磷酸肽；生理功能；應(yīng)用

0 引言

酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphope Ptides，CPPs)是以牛奶酪蛋白為原料，經(jīng)過(guò)單一或復(fù)合蛋白酶的水解，再對(duì)水解產(chǎn)物分離純化后得到的含有磷酸絲氨酸簇的天然生理活性肽。CPPs能促進(jìn)機(jī)體腸黏膜對(duì)鈣、鐵、鋅、硒，尤其是鈣的吸收和利用，被譽(yù)為“礦物質(zhì)載體”[1]。CPPs是目前唯一促進(jìn)鈣吸收的活性肽同時(shí)在提高機(jī)體免疫力、改善繁殖性能等方面也有重要作用[2]。日本、德國(guó)等國(guó)家已把CPPs定為功能性食品，我國(guó)在這方面的研究越來(lái)越受到科學(xué)家和食品工作者的廣泛關(guān)注。本文就CPPs的營(yíng)養(yǎng)作用及在食品、藥物方面的應(yīng)用作一綜述。

1 CPPs的結(jié)構(gòu)

CPPs有α和β兩種構(gòu)型，分別由α-酪蛋白和β-酪蛋白水解分離純化生成，其主要功能區(qū)是αS1-(59-79)5P和β(1-25)4P，活性中心是成串的磷酸絲氨酸和谷氨酸簇，其結(jié)構(gòu)可表示為-SerP-SerP-SerP-GLUGLU-。CPPs分布于αS1-酪蛋白和β-酪蛋白等牛乳蛋白的不同區(qū)域，所以不同的酶作用于酪蛋白生成的CPPs的分子量不同，其磷酸解離常數(shù)也不同。

2 CPPs的理化性質(zhì)

CPPs產(chǎn)品具有良好的溶解性，在pH值為2.0～10.0內(nèi)，其溶解性除在pH值為4.0約為90%外，其他均高于90%，且溶解性隨pH值的增高而增大。CPPs產(chǎn)品較酪蛋白具有更好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。CPPs產(chǎn)品乳化力較好，但與酪蛋白相比下降了約20%。同時(shí)，CPPs產(chǎn)品的乳化性和乳化穩(wěn)定性與酪蛋白相比分別下降了2.89%和1.45倍。CPPs產(chǎn)品具有較好的熱穩(wěn)定性，在CPPs產(chǎn)品加工時(shí)可以進(jìn)行有效的殺菌處理，在100℃（30 min）條件下殺菌不會(huì)對(duì)產(chǎn)品外觀造成改變。CPPs作為鈣、鐵吸收促進(jìn)劑，Ca2+的存在不會(huì)影響產(chǎn)品的色澤[3]。

謝瑋等(2003)進(jìn)行的安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果表明：聚烯烴成核劑的小鼠急性毒理試驗(yàn)，根據(jù)急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，CPPs屬實(shí)際無(wú)毒物質(zhì)(Ames)，小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗(yàn)說(shuō)明該物質(zhì)不具遺傳毒性作用[4]。因此在食品中添加該物質(zhì)是安全可靠的。

3 酪蛋白磷酸肽的生理機(jī)能及作用機(jī)理

3.1 促進(jìn)腸道對(duì)礦物元素的吸收

鈣在腸道中必須以離子的形式才能被吸收，在小腸前段維生素D作為鈣吸收促進(jìn)劑可加強(qiáng)鈣在小腸前段的主動(dòng)吸收。而在小腸后段鈣的吸收形式是被動(dòng)擴(kuò)散，吸收效率取決于小腸內(nèi)鈣離子的游離濃度，但它在中性和弱堿性環(huán)境下易與酸根離子形成不溶性鹽而流失。由于CPPs帶有高濃度的負(fù)電荷，既可以抵抗消化道中各種酶的水解，又可以與鈣結(jié)合成可溶物，從而有效地防止鈣在小腸中性或偏堿環(huán)境中形成磷酸鈣沉淀，同時(shí)它還可以有效地增加鈣在體內(nèi)的滯留時(shí)間，該結(jié)合物在被腸壁細(xì)胞吸收后才把鈣釋放出來(lái)。

早在20世紀(jì)40年代，Mellander等首次從酪蛋白的胰蛋白酶水解產(chǎn)物分離到磷酸肽，并證明這些肽的鈣鹽在生理pH值下具有非常好的溶解性，無(wú)論正常嬰兒還是佝僂病患兒，對(duì)CPPs形式的鈣比對(duì)自然條件下的鈣都能更好地利用。研究發(fā)現(xiàn)，CPPs可增加鈣的生物利用率，在缺乏維生素D情況下，患有佝僂病小孩服用酪蛋白經(jīng)胰蛋白酶消化的產(chǎn)物可強(qiáng)化骨骼鈣化[5]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，CPPs可在中性或偏堿性條件下阻止鈣的沉淀，從而促進(jìn)鈣在小腸中吸收。

CPPs雖可抑制磷酸鈣形成沉淀，卻不能使已形成磷酸鈣溶解，CPPs的結(jié)構(gòu)，特別是其分子內(nèi)親水和疏水氨基酸的排布決定了它在磷酸鈣晶體增長(zhǎng)中是一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因子。此外，CPPs還可促進(jìn)鐵、錳、鋅、硒等吸收[6]。

3.2 防齲齒，促進(jìn)牙齒、骨骼中鈣的沉積和鈣化

CPPs促進(jìn)鈣的沉積和鈣化的原因一般認(rèn)為是它在提高鈣的吸收利用的同時(shí)，減少了破骨細(xì)胞的作用，抑制了骨的再吸收。研究證明，CPPs具有明顯抗蛀牙功能，可用于防止和治療牙結(jié)石。CPPs在溶液中能與鈣磷結(jié)合成復(fù)合體，即酪蛋白磷酸肽鈣磷復(fù)合體(CPP-ACP)。它是可溶性復(fù)合物，附著在齲損處，維持高水平的鈣離子濃度，促使鈣離子進(jìn)入齲損區(qū)，促進(jìn)早期齲損再礦化，從而有效地防止牙蝕細(xì)菌的侵蝕，達(dá)到抗齲齒的作用[7]。用CPPs制成的抗齲齒添加劑是目前唯一不同于氟化物的添加劑。

3.3 促進(jìn)動(dòng)物體外受精

通過(guò)動(dòng)物(豬、牛)體外實(shí)驗(yàn)證明[8]，CPPs可明顯促進(jìn)精子進(jìn)入卵細(xì)胞和體外精卵細(xì)胞的融合，他們發(fā)現(xiàn)含CPPs培養(yǎng)液中的精子明顯具有更高的穿透卵細(xì)胞的能力。此外，CPPs還能減少精子的變異程度而使胚胎發(fā)育更加穩(wěn)定，但作用機(jī)理尚不十分清楚，可能與溶解狀態(tài)鈣離子介導(dǎo)的精卵細(xì)胞融合有關(guān)，也可能與谷氨酸的游離羧基有關(guān)。

3.4 增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力

CPPs結(jié)構(gòu)中起免疫調(diào)節(jié)作用的部位是含有3個(gè)氨基酸殘基的小肽且N端和C端分別是一個(gè)磷酸絲氨酸殘基，即SerP-X-SerP結(jié)構(gòu)。鈣離子是觸發(fā)淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)的第一信號(hào)，鈣離子載體A23187對(duì)淋巴細(xì)胞增殖具有絲裂原作用。CPPs通過(guò)SerP鈣離子形成復(fù)合物阻止磷酸鈣沉淀的產(chǎn)生從而促進(jìn)鈣離子的吸收，達(dá)到促進(jìn)動(dòng)物免疫機(jī)能的作用。

Cpps還通過(guò)調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞因子的水平來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)物免疫功能[9]。免疫球蛋白是由B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的，當(dāng)細(xì)胞通過(guò)膜表面受體識(shí)別抗原同時(shí)接受單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞分泌的IL-1時(shí)，靜止的B淋巴細(xì)胞就被激活。被激活的B淋巴細(xì)胞在IL-1的作用下發(fā)生增殖。IL-5是B淋巴細(xì)胞的生長(zhǎng)因子并能促進(jìn)其增殖。在IL-6的作用下，B淋巴細(xì)胞分化成漿細(xì)胞或免疫球蛋白分泌細(xì)胞。Yah等[10]發(fā)現(xiàn)IL-5和IL-6是生成IgA所必需的。酪蛋白磷酸肽1-28能顯著提高小鼠脾細(xì)胞培養(yǎng)物的IgA水平并促進(jìn)IL-5和IL-6的分泌，而對(duì)IL-4，IL-12和IFN-γ則影響很小。以上結(jié)果表明，Cpps通過(guò)促進(jìn)IL-5和IL-6的分泌進(jìn)而刺激B淋巴細(xì)胞增殖并分化成IgA生成細(xì)胞。

3.5 細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)作用

酪蛋白磷酸肽促腫瘤細(xì)胞凋亡的作用已經(jīng)在人腸上皮腺瘤細(xì)胞HT-29細(xì)胞、Caco2細(xì)胞、白血病細(xì)胞HL-60以及神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞PC12等細(xì)胞模型中得到證明。上述腫瘤細(xì)胞可以被β-酪蛋白磷酸肽觸發(fā)凋亡。酪蛋白磷酸肽誘導(dǎo)了惡性腫瘤細(xì)胞凋亡卻未對(duì)非惡性細(xì)胞(如CHO細(xì)胞和脾細(xì)胞)起到同樣的作用，提示其具有潛在的藥理學(xué)意義。因此，細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)肽可能成為潛在的抗癌藥物。

4 酪蛋白磷酸肽的應(yīng)用

4.1 酪蛋白磷酸肽在食品工業(yè)中的應(yīng)用

CPPs是作為吸收促進(jìn)劑用于開(kāi)發(fā)制造鈣、鐵功能食品的關(guān)鍵性原料，也是迄今為止唯一成功應(yīng)用于功能性食品的生理活性肽。缺鈣是世界性的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題，如何提高鈣的吸收利用率是目前需解決的主要問(wèn)題之一，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有200多種補(bǔ)鈣劑，大多著眼于增加鈣的攝入量，而提高鈣的吸收、利用率的產(chǎn)品種類很少。近年來(lái)，一些營(yíng)養(yǎng)食品和保健食品生產(chǎn)廠家已在強(qiáng)化鈣的同時(shí)也對(duì)維生素D進(jìn)行強(qiáng)化，目的是提高鈣的吸收利用率，但維生素D的過(guò)量攝入會(huì)對(duì)人體的腎和骨造成一定的危害。目前在國(guó)外市場(chǎng)上已有含CPPs的許多適用于兒童、老人、孕婦等不同人群的各種保健食品，諸如糖果、飲料、餅干、奶酪制品、甜點(diǎn)、畜肉制品、各種乳制品等。CPPs在日本、東南亞、歐洲、澳大利亞等地已廣泛應(yīng)用于鈣強(qiáng)化乳制品、果汁飲料，蛋白飲料和速溶飲品、運(yùn)動(dòng)食品、糖果、營(yíng)養(yǎng)素補(bǔ)充劑以及防齲齒口香糖中。日本三星食品公司、明治制果公司等推出了添加CPPs的餅干。丹麥也于1991年實(shí)現(xiàn)了CPPs的商品化。此外，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家均進(jìn)行了積極的研究。

CPPs具有在很寬的pH值范圍內(nèi)完全溶解的特性，可耐受高溫處理，具有良好的穩(wěn)定性，因此，可添加于下列各種產(chǎn)品中：強(qiáng)化鈣、鐵、鋅的營(yíng)養(yǎng)保健品、奶類制品，如液態(tài)奶、乳飲料、嬰幼兒奶粉、學(xué)生配方奶、高鈣低脂奶等；兒童營(yíng)養(yǎng)食品，如嬰兒營(yíng)養(yǎng)米粉、高鈣餅干等；豆制品，如高鈣豆奶粉、鈣豆腐等；營(yíng)養(yǎng)麥片、口香糖等；防齲固齒的牙膏、啤酒等含氣飲料(可使泡沫細(xì)膩、持久，并促進(jìn)其中的礦物質(zhì)吸收)，在上述產(chǎn)品中應(yīng)用時(shí)，CPPs可起到使產(chǎn)品配方更完善、合理，真正達(dá)到向人體補(bǔ)充這些礦物營(yíng)養(yǎng)素的目的，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)原有產(chǎn)品的升級(jí)換代。此外，添加了CPPs的制品，其原有的風(fēng)味和口感可保持不變。如對(duì)保健雪米餅的研制中加入了酪蛋白磷酸肽，提高了鈣的吸收利用率，使強(qiáng)化后的產(chǎn)品品質(zhì)有了提高；在制備酸豆乳飲料的工藝中，也添加了酪蛋白磷酸肽，使產(chǎn)品更富有營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，同時(shí)口感和風(fēng)味更佳[11]。

CPPs有良好的加工穩(wěn)定性。商品CPPs在5℃和25℃保存2年后，其防止鈣沉淀能力功能指標(biāo)基本無(wú)變化。在酸化條件下，CPPs溶解經(jīng)受120℃／15 min處理，功能指標(biāo)仍達(dá)95%以上。說(shuō)明CPPs能完全適合嚴(yán)格的UHT加工要求，在酸性條件下更為穩(wěn)定。在堿性條件下，穩(wěn)定性較差，隨受熱溫度提高和受熱時(shí)間延長(zhǎng)，脫磷酸基反應(yīng)會(huì)加劇，CPPs的功能會(huì)受到影響。在一般使用條件下，CPPs的結(jié)構(gòu)和功能都是穩(wěn)定的。

4.2 酪蛋白磷酸肽在藥物中的應(yīng)用

由于CPPs是從天然蛋白中提取的多肽，具有致敏性小、無(wú)細(xì)胞毒性、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此充分運(yùn)用這些特點(diǎn)，可用于對(duì)佝僂病，牙科病和骨質(zhì)疏松癥等疾病的治療；制成抗蛀牙牙膏，漱口液或含片等，還制成可促進(jìn)動(dòng)物體外受精和細(xì)胞融合的生化制劑等[12]。

4.3 CPPs在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用

CPPs在動(dòng)物生產(chǎn)上主要是作為一種功能性的飼料添加劑使用。添加到日糧中促進(jìn)動(dòng)物對(duì)礦物質(zhì)離子的吸收利用。Ashida等[13]試驗(yàn)表明，在低鈣日糧中添加0.5%～1.0%的CPPs可提高蛋雞的蛋殼強(qiáng)度，降低破蛋率，增強(qiáng)機(jī)體的體質(zhì)，減少腿病的發(fā)生。在種豬日糧中添加CPPs能顯著提高卵細(xì)胞的受精率，提高種畜繁殖性能。對(duì)懷孕母畜及種用家畜，還可防止其他常量微量礦物元素的缺乏。在仔豬日糧中添加CPPs可促進(jìn)鐵的吸收，防止?fàn)I養(yǎng)性缺鐵貧血，并能顯著提高仔豬血清中特異性IgA，IgM，IgG的含量，從而增強(qiáng)仔豬的免疫力[14]。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著生活水平的不斷提高，人類鈣營(yíng)養(yǎng)素不足的問(wèn)題日益受到廣泛的關(guān)注。目前，國(guó)外已將CPPs應(yīng)用于兒童咖喱飯、飲料、口香糖等食品和保健品中。對(duì)兒童缺鈣、老年人骨質(zhì)疏松、不育癥的治療和牙齒保健方面的研究和應(yīng)用也在進(jìn)行之中。還有人研究了酪蛋白、脫脂乳蛋白和CPPs的致敏反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)CPPs的致敏性很小，表明它能夠適用于對(duì)牛奶過(guò)敏的體質(zhì)。

由于我國(guó)民眾膳食組成以植物性食物為主，其中含有大量的影響鈣、鐵、鋅吸收因子，如植酸、草酸、纖維素等，沒(méi)有大量消費(fèi)乳制品的習(xí)慣，缺鈣尤為嚴(yán)重。目前，我國(guó)從兒童到中老年人各年齡組的人群，普遍存在缺鈣問(wèn)題。CPPs不僅可促進(jìn)鈣的吸收，對(duì)鐵、鋅的吸收利用也有良好的促進(jìn)效果，且CPPs來(lái)源于牛乳蛋白質(zhì)，具有不良反應(yīng)小、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，即使超量服用也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何毒副作用，這更使得CPPs在營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品和保健食品中的應(yīng)用備受矚目。因此開(kāi)發(fā)添加CPPs的營(yíng)養(yǎng)食品和保健品，能真正達(dá)到有效補(bǔ)充人體缺乏的礦物質(zhì)的目的，滿足人們的營(yíng)養(yǎng)需求，必能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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Research application of casein phosphope ptides

SUN Yan-chun
(Hebi College of Vocation and Technolgy,Hebi 458030，China)

Casein phosphorope ptides can promote calcium,iron,and zinc absorption and utilization,enhance zona-binding combination,enhance immunity,promote tumor cell apoptosis functions.Introduces the casein phosphope ptides physiological functions and mechanism,and its food and drug applications are introduced.

casein phosphope ptides；physiological functions；application

Q516

B

1001-2230（2011）02-0053-03

2010-10-08

孫延春（1973-），女，副教授，研究方向?yàn)槭称飞锘瘜W(xué)。