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文檔簡介
1、天然功能性食品添加劑——酪蛋白磷酸肽的研究進展摘要 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 的結構、理化性質、制備工藝、檢測方法、生理功能及應用進行了系統(tǒng)的概述。 關鍵詞 關鍵詞:酪蛋白磷酸肽;結構;制備;生理功能;應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)過單一或復合蛋白酶的水解,再對
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 能促進機體腸粘膜對鈣、鐵、鋅和硒,尤其是鈣的吸收和利用,被譽為“礦物質載體” 。CPPs 是目前唯一促進鈣吸收 的活性肽,同時在提高機體免疫力、改善繁殖性能等方面也有重要作用。日本、德國等國家已把 CPPs 定為功能性食品,與 CPPs 相關的研究越來越受到我國科學家和食品工作者的廣泛關注。1 CPPs 的結構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 個磷酸絲氨酸殘基組成的一個一Ser(P)一殘基簇,后面緊接著 2 個一 Glu 一殘基,即一 serP 一 SerP 一 SerP一 Glu 一 Glu 一,現(xiàn)已證明這個結構是發(fā)揮其生物活性必不可少的。Hiroshil 等 1974 年用動物實驗表明,酪蛋白可在動物體內形成 CPPs,并確定
4、其結構為 serP 一 serP-SerP 一 Glu 一 Ile 一 Pro 一 Asn。1996 年Nieholasf 習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,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)品加工時可以進行有效的殺菌處理,在 100 ℃ 3
6、0 min 條件下殺菌不會使產(chǎn)品外觀改變。CPPs 作為鈣、鐵吸收促進劑,Ca2 +的存在不會影響產(chǎn)品的色澤[3] 。3 CPPs 的制備工藝在 Hannu 等[4]的一項研究中總結了制備生物活性肽(包括 CPPs)的途徑 主要有以下 3 種: 一是在體內通過消化酶的水解,二是用有蛋白水解性的微生3求較高的操作技術,因此,CPPs 檢測方法的簡化仍需要進一步研究。5 CPPs 的生理功能及作用機理5.1 促進腸道對礦物元素的吸收和利
7、用早在 20 世紀 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,無論正常嬰兒還是佝僂病患兒,對 CPPs 形式的鈣比對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)物可強化骨骼鈣化[5]。動物實驗證明,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 的結構, 特別是其分子內親水和疏水氨基酸的排布決定了它在磷酸鈣晶體增長中是一個重要的調節(jié)因子。此外 CPPs 還可促進鐵、錳 、鋅、硒等吸收[11]。CPPs 促進礦物質吸收的機制是: CPPs 帶有較多負電荷,既可以抵抗消化道中各種酶的水解,又可以通過 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 -結合形成磷酸鹽沉淀。同時,CPPs 還可以有效地增加礦物質在體內的滯留時間,最終由于礦物質離子濃度的提高而促進礦物質的被動吸收[12]。 5.2 防齲齒, 促進牙齒、 骨骼中鈣的沉積和鈣化一般認為, 酪蛋白磷酸肽促進鈣沉積和骨骼、牙齒鈣化的原因是它在提高鈣吸收、利用的同時,減少了破骨細胞的作用,抑制了骨的再吸收[13]。牙釉質表層的脫礦和再礦化是一個動態(tài)變化的過程。研究表明,酪蛋白磷酸肽具有明顯的抗蛀牙功能,可用于
10、防止和治療牙結石。酪蛋白磷酸肽在溶液中能與鈣磷結合成復合體,即酪蛋白磷酸肽鈣磷復合體。它是可溶性復合物,附著在齲齒損壞處,維持高水平的鈣離子濃度,促使鈣離子進入齲損區(qū),促進 早期齲損再礦化,從而有效地防止牙蝕細菌的侵蝕,達到抗齲齒的作用[14] 。Cross 等[15]研究證明早期牙釉質損傷的修復是源于酪蛋白磷酸肽(CPP)與無定形磷酸鈣(ACP)形成的穩(wěn)定復合物。CPP 形成磷酸鈣運載工具,這阻止 了牙釉質去礦化并促進了再礦化。Yam
11、aguchi 等[16]通過超聲波脈沖在不破壞情況下測定牙釉質結構的去礦化和再礦化,得出結論高濃度 CPP–ACP 中含有的無機成分可增強牙釉質的再礦 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 促進受精能力,提高繁殖性能關于 CPP 促進受精能力,提高繁殖性能的報道較少。Nagai 等(1994)報道,CPP 能提高精子和卵細胞的受精率。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、透卵細胞的能力,進一步試驗發(fā)現(xiàn),這些精子對鈣的吸收 能力強于對照組。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胞內的游離 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,均可起到促進精子細胞對 Ca2+吸收的作用;而且與陰性對照組相比,重組β-CPP 二聚體升高 精子細胞內的游離 Ca2+濃度的作用較天然蛋白
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