特殊醫學(xué)用途配方食品蛋白質(zhì)體外模擬消化研究

首次嘗試采用INFOGEST的體外消化模型, 模擬人體胃腸消化環(huán)境, 對選擇水解乳清蛋白作為蛋白來(lái)源 的特殊醫學(xué)用途全營(yíng)養配方食品 (以下稱(chēng)為: 肽類(lèi)配方) 和市售的蛋白來(lái)源為整蛋白 (濃縮乳清蛋白+酪蛋白) 的同 類(lèi)特殊醫學(xué)用途全營(yíng)養配方食品 (以下稱(chēng)為: 整蛋白配方) 作對比, 分析蛋白消化的差異。兩款產(chǎn)品在消化初始 (0 min)、胃消化結束 (120 min)、腸消化結束 (240 min) 時(shí)的蛋白消化率結果分別為: 肽類(lèi)配方45.3%, 70.1%和90.5%; 整 蛋白配方2.5%, 41.5%和74.8%。結果表明: 肽類(lèi)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(shí)際情況, 適用于FSMP產(chǎn)品的篩選和評價(jià)。

特殊醫學(xué)用途配方食品（foods for special medical purpose，FSMP）是為了滿(mǎn)足進(jìn)食受限、消化吸收障 礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)人群對營(yíng)養素或膳食 的特殊需要，專(zhuān)門(mén)加工配制而成的配方食品[1]。據報 道，住院病人的營(yíng)養不良發(fā)生率約為10%~60%，營(yíng)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(shù)風(fēng)險、增加手術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率及病死率[2-4]。早期識別營(yíng)養不良以及合理的營(yíng)養支持有助于患者盡 快恢復，明顯降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，縮短住院時(shí) 間，改善臨床結局[5]。

特殊醫學(xué)用途配方食品作為一種腸內營(yíng)養制劑，可以經(jīng)胃腸道提供代謝需要的營(yíng)養物質(zhì)及其他各種營(yíng)養素，具有符合人體生理特點(diǎn)、改善和維持腸道黏膜細胞結構與功能的完整性、促進(jìn)腸蠕動(dòng)的恢復，且技術(shù)操作與監測簡(jiǎn)單、并發(fā)癥少、費用低等優(yōu)勢，營(yíng)養成分主要包括三大營(yíng)養物質(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，機體的新陳代謝和生理功能都依賴(lài)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(cháng)發(fā)育所必須的營(yíng)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(zhì)有助于患者增強機體功能，加速疾病康復，縮短住院時(shí)長(cháng)。

然而對于進(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(wú)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)原料對于FSMP的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。體內測定消化率的方法費時(shí)費力，而體外模擬法相對簡(jiǎn)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(méi)有倫理限制的優(yōu)勢。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(lèi)和濃度、胃和腸階段的pH、消化時(shí)間和鹽濃度等。

但由于不同文獻中體外消化模型在參數的設置上存在顯著(zhù)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(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，并盡可能統一消化模型，建立共識協(xié)議，INFOGEST的靜態(tài)消化模型中消化過(guò)程的試驗條件，如pH、消化時(shí)間和酶活性等，是基于食物進(jìn)食后的生理數據而定，該模型已作為篩選工具來(lái)解決食品相關(guān)問(wèn)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(lái)評價(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中應用。

研究通過(guò)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(lèi)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(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(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(jiàn)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(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?lián)u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?lián)u床水浴，分別在反應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(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(lái)源的肽類(lèi)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(shí)（0 min），在整個(gè)胃腸模擬消化過(guò)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(shuō)明采用水解乳清蛋白作為蛋白來(lái)源的肽類(lèi)配方，蛋白已經(jīng)經(jīng)過(guò)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(yíng)養的耐受性，從而改善營(yíng)養狀況。

3　討論

GB 29922—2013《食品安全國家標準 特殊醫學(xué) 用途配方食品通則》[1]規定全營(yíng)養配方食品中優(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(lèi)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(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(guò)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(jìn)腸道微生物對營(yíng)養物質(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 高了機體的消化利用率，糾正負氮平衡，不會(huì )引起患 者胃腸不良反應[21]。

水解乳清蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白來(lái)源，加上其易消化吸收的特性，更適合用于蛋白過(guò)敏、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)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(guò)促進(jìn)胃排空，縮短達全腸道喂養時(shí)間來(lái)顯著(zhù)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(guò)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(fā)現，與使用整蛋白配方的患者相比，使用肽類(lèi)配方的患者的腸內喂養耐受性顯著(zhù)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(lèi)配方更易消化吸收，可以改善腸道耐受性，達到營(yíng)養支持的目標。

4　結論

通過(guò)體外模擬，對選擇水解乳清蛋白作為蛋白來(lái) 源的肽類(lèi)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(lèi)配方的消化率明顯高于整蛋白 配方。由此說(shuō)明，水解乳清蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白來(lái) 源，可用于FSMP產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，對蛋白過(guò)敏、消化吸 收障礙、腸內營(yíng)養不耐受等人群來(lái)說(shuō)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(tài)體外消化模型用于FSMP產(chǎn)品的研究中，研究 結果和文獻數據及理論一致，說(shuō)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)品的篩選和評價(jià)。

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