天然功能性食品添加劑——酪蛋白磷酸肽的研究進(jìn)展

1、天然功能性食品添加劑——酪蛋白磷酸肽的研究進(jìn)展摘要 摘要： 酪蛋白磷酸肽( CPPs) 是含有成簇的磷酸絲氨酸的生物活性肽，現(xiàn)已證明， CPPs 具有重要生理功能。本文就 CPPs 的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、制備工藝、檢測(cè)方法、生理功能及應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的概述。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：酪蛋白磷酸肽；結(jié)構(gòu)；制備；生理功能；應(yīng)用引言酪蛋白磷酸肽（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)

2、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[1]。CPPs 能促進(jìn)機(jī)體腸粘膜對(duì)鈣、鐵、鋅和硒，尤其是鈣的吸收和利用，被譽(yù)為“礦物質(zhì)載體” 。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。日本、德國(guó)等國(guó)家已把 CPPs 定為功能性食品，與 CPPs 相關(guān)的研究越來(lái)越受到我國(guó)科學(xué)家和食品工作者的廣泛關(guān)注。1 CPPs 的結(jié)構(gòu)牛乳酪蛋白的主要成分為αs1、αs2、β和κ-酪蛋白，

3、除κ一酪蛋白外，α和β一酪蛋白都具有成簇存在的磷酸絲氨酸殘基(Ser 一 P)。酪蛋白經(jīng)體外酶水解后，產(chǎn)生 CPPs，CPPs 的核心部位是由 3 個(gè)磷酸絲氨酸殘基組成的一個(gè)一Ser(P)一殘基簇，后面緊接著 2 個(gè)一 Glu 一殘基，即一 serP 一 SerP 一 SerP一 Glu 一 Glu 一，現(xiàn)已證明這個(gè)結(jié)構(gòu)是發(fā)揮其生物活性必不可少的。Hiroshil 等 1974 年用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，酪蛋白可在動(dòng)物體內(nèi)形成 CPPs，并確定

4、其結(jié)構(gòu)為 serP 一 serP-SerP 一 Glu 一 Ile 一 Pro 一 Asn。1996 年Nieholasf 習(xí)等用胰蛋白酶水解酪蛋白，得到包含有一 SerP 一 SerP 一 SerP- Glu 一 Glu 一序列的 CPPs，從而得知了 CPPs 實(shí)際上是一類含有磷酸絲氨酸和谷氨酸的短肽，其產(chǎn)品分子量不均一[2]。2 CPPs 的理化性質(zhì)2.1 溶解性 CPPs 產(chǎn)品具有良好的溶解性，其 pH 值為 2.0～10.0

5、，其溶解性除 在 pH 值 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。2.2 起泡性 CPPs 產(chǎn)品較酪蛋白具有更好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。 2.3 乳化力 CPPs 產(chǎn)品乳化力較好。但與酪蛋白相比有所下降。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。 2.4 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 ℃ 3

6、0 min 條件下殺菌不會(huì)使產(chǎn)品外觀改變。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］ 。3 CPPs 的制備工藝在 Hannu 等［4］的一項(xiàng)研究中總結(jié)了制備生物活性肽(包括 CPPs)的途徑 主要有以下 3 種: 一是在體內(nèi)通過(guò)消化酶的水解，二是用有蛋白水解性的微生3求較高的操作技術(shù)，因此，CPPs 檢測(cè)方法的簡(jiǎn)化仍需要進(jìn)一步研究。5 CPPs 的生理功能及作用機(jī)理5.1 促進(jìn)腸道對(duì)礦物元素的吸收和利

7、用早在 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

8、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[11]。CPPs 促進(jìn)礦物質(zhì)吸收的機(jī)制是: CPPs 帶有較多負(fù)電荷，既可以抵抗消化道中各種酶的水解，又可以通過(guò) Ser- P 與 Ca、Fe 等離子螫合形成可溶物，從而有效地防止溶解的金屬離子在小腸中性或偏堿

9、環(huán)境中與 PO43 －結(jié)合形成磷酸鹽沉淀。同時(shí)，CPPs 還可以有效地增加礦物質(zhì)在體內(nèi)的滯留時(shí)間，最終由于礦物質(zhì)離子濃度的提高而促進(jìn)礦物質(zhì)的被動(dòng)吸收[12]。 5.2 防齲齒, 促進(jìn)牙齒、 骨骼中鈣的沉積和鈣化一般認(rèn)為， 酪蛋白磷酸肽促進(jìn)鈣沉積和骨骼、牙齒鈣化的原因是它在提高鈣吸收、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[13]。牙釉質(zhì)表層的脫礦和再礦化是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。研究表明，酪蛋白磷酸肽具有明顯的抗蛀牙功能，可用于

10、防止和治療牙結(jié)石。酪蛋白磷酸肽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。它是可溶性復(fù)合物，附著在齲齒損壞處，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［14］ 。Cross 等[15]研究證明早期牙釉質(zhì)損傷的修復(fù)是源于酪蛋白磷酸肽（CPP）與無(wú)定形磷酸鈣（ACP）形成的穩(wěn)定復(fù)合物。CPP 形成磷酸鈣運(yùn)載工具，這阻止 了牙釉質(zhì)去礦化并促進(jìn)了再礦化。Yam

11、aguchi 等[16]通過(guò)超聲波脈沖在不破壞情況下測(cè)定牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)的去礦化和再礦化，得出結(jié)論高濃度 CPP–ACP 中含有的無(wú)機(jī)成分可增強(qiáng)牙釉質(zhì)的再礦 化。目前，用酪蛋白磷酸肽制成的抗齲齒添加劑是唯一不同于氟化物的添加 劑。5.3 促進(jìn)受精能力，提高繁殖性能關(guān)于 CPP 促進(jìn)受精能力,提高繁殖性能的報(bào)道較少。Nagai 等(1994)報(bào)道,CPP 能提高精子和卵細(xì)胞的受精率。他們發(fā)現(xiàn),含 CPP 培養(yǎng)液中的精子明顯 比其他組具有更高的穿

12、透卵細(xì)胞的能力,進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這些精子對(duì)鈣的吸收 能力強(qiáng)于對(duì)照組。此外,CPP 還能減少精子的變異程度而使胚胎發(fā)育更加穩(wěn)定。姜毓君等(2004)研究表明,重組β-CPP 二聚體能使家兔精子細(xì)胞內(nèi)的游離 Ca2+ 濃度明顯升高(P<0.01),表明重組β- CPP 二聚體和天然 CPP 一樣,均可起到促進(jìn)精子細(xì)胞對(duì) Ca2+吸收的作用；而且與陰性對(duì)照組相比,重組β-CPP 二聚體升高 精子細(xì)胞內(nèi)的游離 Ca2+濃度的作用較天然蛋白