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        特殊醫學用途配方食品蛋白質體外模擬消化研究

        作者:冬澤特醫 發布時間:2023-08-18 14:16:05 瀏覽次數:368

        首次嘗試采用INFOGEST的體外消化模型, 模擬人體胃腸消化環境, 對選擇水解乳清蛋白作為蛋白來源 的特殊醫學用途全營養配方食品 (以下稱為: 肽類配方) 和市售的蛋白來源為整蛋白 (濃縮乳清蛋白+酪蛋白) 的同 類特殊醫學用途全營養配方食品 (以下稱為: 整蛋白配方) 作對比, 分析蛋白消化的差異。兩款產品在消化初始 (0 min)、胃消化結束 (120 min)、腸消化結束 (240 min) 時的蛋白消化率結果分別為: 肽類配方45.3%, 70.1%90.5%; 整 蛋白配方2.5%, 41.5%74.8%。結果表明: 肽類配方的消化率明顯高于整蛋白配方, INFOGEST體外模擬方法可靠, 接近人體消化的實際情況, 適用于FSMP產品的篩選和評價。

        特殊醫學用途配方食品(foods for special medical purpose,FSMP)是為了滿足進食受限、消化吸收障 礙、代謝紊亂或特定疾病狀態人群對營養素或膳食 的特殊需要,專門加工配制而成的配方食品[1]。據報 道,住院病人的營養不良發生率約為10%~60%,營養 不良不僅損害機體組織、器官的生理功能,而且可增 加手術風險、增加手術后并發癥發生率及病死率[2-4]。早期識別營養不良以及合理的營養支持有助于患者盡 快恢復,明顯降低術后并發癥發生率,縮短住院時 間,改善臨床結局[5]。

        特殊醫學用途配方食品作為一種腸內營養制劑,可以經胃腸道提供代謝需要的營養物質及其他各種營養素,具有符合人體生理特點、改善和維持腸道黏膜細胞結構與功能的完整性、促進腸蠕動的恢復,且技術操作與監測簡單、并發癥少、費用低等優勢,營養成分主要包括三大營養物質即蛋白質、脂肪和碳水化合物,以及維生素和礦物質等[6-8]。其中蛋白質是一切生命形態不可或缺的物質基礎,機體的新陳代謝和生理功能都依賴蛋白質的不同形式才得以正常進行,蛋白質是人體生長發育所必須的營養素之一[9],對于生理功能出現異常的患者更是必不可少,而且補充充足的蛋白質有助于患者增強機體功能,加速疾病康復,縮短住院時長。

        然而對于進食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態的人群,由于蛋白質的消化吸收障礙而無法從食物中攝入足量的蛋白質[10]。故而選擇優質的、消化率高的蛋白質原料對于FSMP的產品開發至關重要。體內測定消化率的方法費時費力,而體外模擬法相對簡單、快速。體外模擬消化的方法被廣泛應用于研究食物的胃腸道行為,盡管體內研究仍被認為是“黃金標準”,但體外模擬消化的方法具有重現性更好、速度更快、成本更低、沒有倫理限制的優勢。體外消化模型要考慮相關的消化條件,主要包括消化酶的種類和濃度、胃和腸階段的pH、消化時間和鹽濃度等。

        但由于不同文獻中體外消化模型在參數的設置上存在顯著差異,這阻礙了跨研究小組比較結果和推斷普遍結果的可能性。而INFOGEST是一個國際組織,該組織的主要目的之一是固定模擬消化食物的條件,并盡可能統一消化模型,建立共識協議,INFOGEST的靜態消化模型中消化過程的試驗條件,如pH、消化時間和酶活性等,是基于食物進食后的生理數據而定,該模型已作為篩選工具來解決食品相關問題,如食物的消化率、生物利用度、生物活性化合物的釋放等,但大部分的研究用該模型來評價食品中蛋白、脂肪和淀粉的消化情況,蛋白質消化已在不同乳制品、分離的乳蛋白中使用[11-15]。但目前該方法尚未在FSMP中應用。

        研究通過體外模擬蛋白消化的方法,測定添加水解乳清蛋白的FSMP配方和添加整蛋白(濃縮乳清蛋白+酪蛋白)的配方體外消化的區別。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        肽類配方(南通勵成生物工程有限公司);整蛋 白配方[雀巢健康科學(中國)有限公司]。胃蛋白酶、胰蛋白酶(Sigma-Aldrich)。鹽酸、氫氧化鈉、三氯乙酸、氯化鉀、磷酸二氫 鉀、磷酸氫鈉、氯化鈉、六水氯化鎂、碳酸銨(國產 分析純)。

        1.2 儀器與設備

        Sorvall S T 16R高速離心機[賽諾菲世爾科技(中 國)有限公司];HH-4數顯恒溫水浴鍋(常州國華電 器有限公司);SHZ-A水浴振蕩器(常州諾基儀器有 限公司)。

        1.3 方法

        參考INFOGEST標準靜態體外消化模型[11-12]并稍 加改進。

        1.3.1 胃腸模擬液的配制[13]

        胃模擬液(simulated gastric juice,SGF)和腸模 擬液(simulation intestinal fluid,SIF)的濃度見表1。試驗前,可先配制胃腸模擬液備用。

        1.3.2 模擬胃消化階段

        參考INFOGEST標準靜態體外消化模型[11]并稍加 改進。配制蛋白含量4%的樣品于錐形瓶中,將樣 品溶液加入SGF中,用鹽酸溶液調節pH至3.0,加入 CaCl2(H2O)2溶液,加入胃蛋白酶溶液使最終消化液中 胃蛋白酶活達2 000 U/mL,然后加水定容,使樣品溶 液和SGF的體積比為1∶1,將樣品置于37 ℃下搖床水 浴,分別在0,5,10,30,60和120 min取樣,調節 pH到7.0滅酶。

        1.3.3 模擬腸消化階段

        當模擬胃消化反應120 min后,用NaOH溶液調節 pH至7.0滅酶,之后加入SIF,加入CaCl2(H2O)2溶液, 加入胰蛋白酶溶液使最終消化液中胰蛋白酶活達100 U/mL,然后加水定容,使樣品溶液和SIF的體積比為 1∶1,將樣品置于37 ℃下搖床水浴,分別在反應60和 120 min時取樣,沸水浴5 min滅酶。

        1.4 消化后的樣品處理[16-17]

        樣品取出后,加入等體積的24%的三氯乙酸 (Trichloroacetic acid,TCA)溶液沉淀,按9 000 r/min 離心20 min,取上清液檢測蛋白含量。

        1.5 蛋白消化率的計算[18]

        以式(1)計算蛋白消化率。


        1)式中:M0為空白對照上清液中的蛋白總量,g;M1 為樣品上清液中的蛋白總量,g;M2為樣品的蛋白總 量,g。

        2 結果與分析

        2.1 兩款FSMP產品的消化率

        由表2和圖1可知,在初始消化時(0 min),選 擇水解乳清蛋白作為蛋白來源的肽類配方的消化率為 45.3%,遠遠高于整蛋白的消化率(2.5%)。不僅是 在初始消化時(0 min),在整個胃腸模擬消化過程 中的消化率均高于整蛋白配方,特別是在胃消化階段 (0~120 min),消化率明顯高于整蛋白配方。說明采用水解乳清蛋白作為蛋白來源的肽類配方,蛋白已經經過預消化,在胃腸模擬消化階段,更易消化,更利于胃排空,對于消化吸收障礙人群更適用,可以提高腸內營養的耐受性,從而改善營養狀況。

        3 討論

        GB 29922—2013《食品安全國家標準 特殊醫學 用途配方食品通則》[1]規定全營養配方食品中優質蛋 白質所占比例不少于50%,優質蛋白是指蛋白質中所 含的必需氨基酸種類齊全、數量充足、比例適當。乳 清蛋白、酪蛋白以及大豆蛋白等都屬于優質蛋白[19], 其中水解乳清蛋白是乳清蛋白的水解產物,主要以肽 形式存在,它是蛋白質的一種預消化形式。

        根據已有報道,Nakano等[20]曾在體外模擬乳清蛋白和水解乳清 蛋白的消化吸收速度,水解乳清蛋白和濃縮乳清蛋白 通過胃蛋白酶和胰酶處理快速消化,很容易用這兩種 酶消化,然而單一酶不能完全將濃縮乳清蛋白消化, 并且仍然保留了高分子量的蛋白質,如β-乳球蛋白和 a-乳白蛋白,結果表明水解乳清蛋白相比乳清蛋白更 易于消化吸收。水解乳清蛋白的消化率遠高于整蛋白 形式的濃縮乳清蛋白和酪蛋白,其胃排空速度快,且 較乳清蛋白更容易被機體消化吸收且為機體所耐受。此外,水解乳清蛋白促進腸道微生物對營養物質的利 用,促進氨基酸、微量元素吸收的諸多特點,整體提 高了機體的消化利用率,糾正負氮平衡,不會引起患 者胃腸不良反應[21]。

        水解乳清蛋白是一種優質的蛋白來源,加上其易消化吸收的特性,更適合用于蛋白過敏、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態的人群。多項研究也證明了這一結論,龍繼紅[22]的研究表明水解蛋白配方乳粉可以通過促進胃排空,縮短達全腸道喂養時間來顯著改善嬰幼兒的胃腸道耐受性,其中的小分子蛋白更易被嬰幼兒消化吸收,從而減輕了乳蛋白過敏引起的便秘、腹瀉等癥狀,提高蛋白質的消化吸收率并降低致敏性。

        有文章報道[23],在膳食中加入多肽,腸道黏膜的損傷減少,而且黏膜的功能和結構升高。Hanan等[24]在對180名危重癥患兒的隨機對照研究中發現,與使用整蛋白配方的患者相比,使用肽類配方的患者的腸內喂養耐受性顯著提高,患者胃殘留、腹脹、嘔吐甚至吐血的發生率明顯降低。Staelens等[25]、Elfadil等[26]和Marino等[27]的研究也同樣證明了肽類配方更易消化吸收,可以改善腸道耐受性,達到營養支持的目標。

        4 結論

        通過體外模擬,對選擇水解乳清蛋白作為蛋白來 源的肽類配方和整蛋白配方作對比,分析蛋白消化的 差異。結果表明:肽類配方的消化率明顯高于整蛋白 配方。由此說明,水解乳清蛋白是一種優質的蛋白來 源,可用于FSMP產品開發中,對蛋白過敏、消化吸 收障礙、腸內營養不耐受等人群來說更易消化吸收, 可提高機體的消化利用率。試驗首次將INFOGEST標 準靜態體外消化模型用于FSMP產品的研究中,研究 結果和文獻數據及理論一致,說明INFOGEST體外 模擬方法可靠,接近人體消化的實際情況,適用于 FSMP產品的篩選和評價。

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