特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品蛋白質(zhì)體外模擬消化研究

陳佳

上海勵(lì)成營養(yǎng)科技有限公司（上海 200331）

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品（foods for special medical purpose，F(xiàn)SMP）是為了滿足進(jìn)食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)人群對(duì)營養(yǎng)素或膳食的特殊需要，專門加工配制而成的配方食品[1]。據(jù)報(bào)道，住院病人的營養(yǎng)不良發(fā)生率約為10%～60%，營養(yǎng)不良不僅損害機(jī)體組織、器官的生理功能，而且可增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、增加手術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率及病死率[2-4]。早期識(shí)別營養(yǎng)不良以及合理的營養(yǎng)支持有助于患者盡快恢復(fù)，明顯降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，縮短住院時(shí)間，改善臨床結(jié)局[5]。特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品作為一種腸內(nèi)營養(yǎng)制劑，可以經(jīng)胃腸道提供代謝需要的營養(yǎng)物質(zhì)及其他各種營養(yǎng)素，具有符合人體生理特點(diǎn)、改善和維持腸道黏膜細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的完整性、促進(jìn)腸蠕動(dòng)的恢復(fù)，且技術(shù)操作與監(jiān)測(cè)簡單、并發(fā)癥少、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，營養(yǎng)成分主要包括三大營養(yǎng)物質(zhì)即蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，以及維生素和礦物質(zhì)等[6-8]。其中蛋白質(zhì)是一切生命形態(tài)不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，機(jī)體的新陳代謝和生理功能都依賴蛋白質(zhì)的不同形式才得以正常進(jìn)行，蛋白質(zhì)是人體生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)素之一[9]，對(duì)于生理功能出現(xiàn)異常的患者更是必不可少，而且補(bǔ)充充足的蛋白質(zhì)有助于患者增強(qiáng)機(jī)體功能，加速疾病康復(fù)，縮短住院時(shí)長。然而對(duì)于進(jìn)食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)的人群，由于蛋白質(zhì)的消化吸收障礙而無法從食物中攝入足量的蛋白質(zhì)[10]。故而選擇優(yōu)質(zhì)的、消化率高的蛋白質(zhì)原料對(duì)于FSMP的產(chǎn)品開發(fā)至關(guān)重要。

體內(nèi)測(cè)定消化率的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而體外模擬法相對(duì)簡單、快速。體外模擬消化的方法被廣泛應(yīng)用于研究食物的胃腸道行為，盡管體內(nèi)研究仍被認(rèn)為是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，但體外模擬消化的方法具有重現(xiàn)性更好、速度更快、成本更低、沒有倫理限制的優(yōu)勢(shì)。體外消化模型要考慮相關(guān)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(shí)間和鹽濃度等。但由于不同文獻(xiàn)中體外消化模型在參數(shù)的設(shè)置上存在顯著差異，這阻礙了跨研究小組比較結(jié)果和推斷普遍結(jié)果的可能性。而INFOGEST是一個(gè)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(tǒng)一消化模型，建立共識(shí)協(xié)議，INFOGEST的靜態(tài)消化模型中消化過程的試驗(yàn)條件，如pH、消化時(shí)間和酶活性等，是基于食物進(jìn)食后的生理數(shù)據(jù)而定，該模型已作為篩選工具來解決食品相關(guān)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(píng)價(jià)食品中蛋白、脂肪和淀粉的消化情況，蛋白質(zhì)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(yīng)用。

研究通過體外模擬蛋白消化的方法，測(cè)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(qū)別。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

肽類配方（南通勵(lì)成生物工程有限公司）；整蛋白配方[雀巢健康科學(xué)（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(chǎn)分析純）。

1.2 儀器與設(shè)備

Sorvall S T 16R高速離心機(jī)[賽諾菲世爾科技（中國）有限公司]；HH-4數(shù)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(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)體外消化模型[11-12]并稍加改進(jìn)。

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(yàn)前，可先配制胃腸模擬液備用。

表1 胃腸模擬液

1.3.2 模擬胃消化階段

參考INFOGEST標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)體外消化模型[11]并稍加改進(jìn)。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(diào)節(jié)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(dá)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?lián)u床水浴，分別在0，5，10，30，60和120 min取樣，調(diào)節(jié)pH到7.0滅酶。

1.3.3 模擬腸消化階段

當(dāng)模擬胃消化反應(yīng)120 min后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)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(dá)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?lián)u床水浴，分別在反應(yīng)60和120 min時(shí)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(cè)蛋白含量。

1.5 蛋白消化率的計(jì)算[18]

以式（1）計(jì)算蛋白消化率。

式中：M0為空白對(duì)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(jié)果與分析

2.1 兩款FSMP產(chǎn)品的消化率

由表2和圖1可知，在初始消化時(shí)（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(yuǎn)遠(yuǎn)高于整蛋白的消化率（2.5%）。不僅是在初始消化時(shí)（0 min），在整個(gè)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(jīng)經(jīng)過預(yù)消化，在胃腸模擬消化階段，更易消化，更利于胃排空，對(duì)于消化吸收障礙人群更適用，可以提高腸內(nèi)營養(yǎng)的耐受性，從而改善營養(yǎng)狀況。

圖1 FSMP的蛋白消化率

表2 FSMP的蛋白消化率

3 討論

GB 29922—2013《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品通則》[1]規(guī)定全營養(yǎng)配方食品中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)所占比例不少于50%，優(yōu)質(zhì)蛋白是指蛋白質(zhì)中所含的必需氨基酸種類齊全、數(shù)量充足、比例適當(dāng)。乳清蛋白、酪蛋白以及大豆蛋白等都屬于優(yōu)質(zhì)蛋白[19]，其中水解乳清蛋白是乳清蛋白的水解產(chǎn)物，主要以肽形式存在，它是蛋白質(zhì)的一種預(yù)消化形式。根據(jù)已有報(bào)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(zhì)，如β-乳球蛋白和a-乳白蛋白，結(jié)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(yuǎn)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(jī)體消化吸收且為機(jī)體所耐受。此外，水解乳清蛋白促進(jìn)腸道微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用，促進(jìn)氨基酸、微量元素吸收的諸多特點(diǎn)，整體提高了機(jī)體的消化利用率，糾正負(fù)氮平衡，不會(huì)引起患者胃腸不良反應(yīng)[21]。

水解乳清蛋白是一種優(yōu)質(zhì)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(tài)的人群。多項(xiàng)研究也證明了這一結(jié)論，龍繼紅[22]的研究表明水解蛋白配方乳粉可以通過促進(jìn)胃排空，縮短達(dá)全腸道喂養(yǎng)時(shí)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(zhì)的消化吸收率并降低致敏性。有文章報(bào)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(jié)構(gòu)升高。Hanan等[24]在對(duì)180名危重癥患兒的隨機(jī)對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，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(nèi)喂養(yǎng)耐受性顯著提高，患者胃殘留、腹脹、嘔吐甚至吐血的發(fā)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(dá)到營養(yǎng)支持的目標(biāo)。

4 結(jié)論

通過體外模擬，對(duì)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(duì)比，分析蛋白消化的差異。結(jié)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(yōu)質(zhì)的蛋白來源，可用于FSMP產(chǎn)品開發(fā)中，對(duì)蛋白過敏、消化吸收障礙、腸內(nèi)營養(yǎng)不耐受等人群來說更易消化吸收，可提高機(jī)體的消化利用率。試驗(yàn)首次將INFOGEST標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)體外消化模型用于FSMP產(chǎn)品的研究中，研究結(jié)果和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及理論一致，說明INFOGEST體外模擬方法可靠，接近人體消化的實(shí)際情況，適用于FSMP產(chǎn)品的篩選和評(píng)價(jià)。