母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)消化性研究

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(1.北京三元食品股份有限公司國家母嬰乳品健康工程技術(shù)研究中心;北京市乳品工程技術(shù)研究中心,北京 100163;2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457)

母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)消化性研究

董學(xué)艷1,2,姜鐵民1,劉繼超1,喬為倉1,何欣1,張明輝1,陳歷俊1，*

(1.北京三元食品股份有限公司國家母嬰乳品健康工程技術(shù)研究中心;北京市乳品工程技術(shù)研究中心,北京 100163;2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457)

以母乳為對照,模擬嬰兒胃腸消化環(huán)境對兩種普通嬰兒配方乳粉和一種適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的蛋白質(zhì)進行體外模擬消化研究,測定其體外胃、腸以及胃腸總消化率和消化液中的氨基酸含量。結(jié)果表明體外胃消化率、腸消化率及胃腸總消化率從高到低依次均為:母乳>適度水解蛋白嬰兒配方乳粉>嬰兒配方乳粉B>嬰兒配方乳粉A,且母乳中蛋白質(zhì)的體外消化率均顯著高于適度水解蛋白嬰兒配方乳粉和兩種普通嬰兒配方乳粉(p<0.05)。此外,在體外胃腸總消化液中,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的必需氨基酸總量顯著高于母乳和嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05),母乳和適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的氨基酸總量顯著高于嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05)。與兩種普通嬰兒配方乳粉相比,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)能更好的被機體消化利用,營養(yǎng)價值更高。

母乳,嬰兒配方乳粉,蛋白質(zhì),體外模擬消化

母乳是嬰兒生命初始最理想的食物,它含有優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、豐富的脂肪酸、乳糖和免疫活性物質(zhì)等,且易于消化吸收,對嬰兒生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用,世界衛(wèi)生組織(WHO)強烈建議,在嬰兒最初6個月內(nèi)給予純母乳喂養(yǎng)[1]。母乳的營養(yǎng)成分組成及營養(yǎng)模式一直是嬰幼兒配方乳粉的黃金標(biāo)準(zhǔn),蛋白質(zhì)是母乳中最重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一,也是決定嬰兒配方乳粉質(zhì)量的重要指標(biāo),蛋白質(zhì)的質(zhì)量與嬰兒的營養(yǎng)狀況,生長發(fā)育及各項生理功能息息相關(guān)[2]。消化率是機體消化吸收的食物量占食物總攝入量的百分比,是評價食物營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)之一。研究蛋白質(zhì)的消化率,不僅可以了解蛋白質(zhì)的消化特性,而且對于全面評價食物的營養(yǎng)價值具有重要意義[3]。

表1 母乳和嬰兒配方乳粉蛋白質(zhì)含量(%)Table 1 The content of protein in human milk and infant formula(%)

注:數(shù)據(jù)來源于配方表。

嬰兒配方乳粉是非母乳喂養(yǎng)兒最重要的營養(yǎng)來源,我國主流的母乳替代品是牛奶嬰兒配方乳粉。近年來,隨著牛奶嬰兒配方乳粉過敏現(xiàn)象的不斷增加和人們營養(yǎng)意識的提升,具有較低致敏率和易吸收、營養(yǎng)豐富的適度水解蛋白嬰兒配方乳粉越來越受到人們的重視[4]。乳蛋白適度水解配方食品是指將牛奶蛋白經(jīng)過加熱和(或)酶水解為小分子乳蛋白、肽段和氨基酸,以降低大分子牛奶蛋白的致敏性,其產(chǎn)品應(yīng)符合規(guī)定的能量和各營養(yǎng)素指標(biāo)要求。適度水解蛋白的水解程度比完全水解蛋白略低,但可以減少水解后的苦味,同時又保留了蛋白易消化吸收、不過敏等優(yōu)點[5]。適度水解蛋白配方曾被多項臨床研究證實具有過敏預(yù)防效果,被推薦作為嬰幼兒過敏預(yù)防的早期膳食干預(yù)[6]。但有關(guān)母乳、普通嬰兒配方乳粉和適度水解蛋白嬰兒配方乳粉消化吸收方面的對比研究較少。因此實驗采用胃蛋白酶和胰蛋白酶模擬嬰兒體內(nèi)消化環(huán)境,對比研究母乳、兩種普通嬰兒配方乳粉和一種適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的消化性,評價其營養(yǎng)價值,一方面用具體數(shù)據(jù)直觀的說明各自消化性的具體差別,另一方面積累嬰兒配方乳粉基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù),為進一步研究和開發(fā)嬰兒配方乳粉提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

母乳樣本 3份均來源于北京地區(qū)(產(chǎn)后30 d);普通嬰兒配方乳粉A(1段),B(1段)以及適度水解蛋白嬰兒配方乳粉(1段) 市售,其蛋白質(zhì)含量如表1所示。胃蛋白酶(1∶10000)、胰蛋白酶(1∶250)、氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司;Lowry法蛋白濃度測定試劑盒 北京索萊寶科技有限公司;甲醇、乙腈(均為色譜純) 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;鹽酸、氫氧化鈉、三氯乙酸(均為分析純) 北京化工廠。

HH-S電熱恒溫水浴鍋 余姚市東方電工儀器廠;ZQZY-B振蕩培養(yǎng)箱 上海知楚儀器有限公司;PB-10 pH計 德國Sartorius公司;3K-15高速冷凍離心機 美國Sigma公司;BioTek Elx 800酶標(biāo)儀 美國伯騰儀器有限公司;Waters UPLC H-class 超高效液相色譜 美國Waters公司。

1.2實驗方法

1.2.1 母乳樣本采集 乳母于上午6:00～8:00對嬰兒進行哺乳,并使用吸奶器排空一側(cè)乳房的乳汁。上午9:00～11:00用吸奶器取早前排空一側(cè)乳房的全部乳汁。將前乳、后乳輕搖混合后的成熟乳(產(chǎn)后30 d)留取60 mL置于冷凍管內(nèi),并于2 h內(nèi)放入-80 ℃冰箱凍存待用。

1.2.2 體外模擬消化 母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的體外模擬消化方法參照Johns[7]的方法。

體外模擬胃消化:根據(jù)表1中的蛋白質(zhì)含量將樣品用蒸餾水配制成蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乳液,于37 ℃水浴中預(yù)熱10 min,用1 mol/L的HCl調(diào)乳液pH至3。在每100 mL樣品中添加3×106U胃蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為3×106U),于37 ℃恒溫搖床上消化水解1.5 h,然后用l mol/L的NaOH調(diào)節(jié)乳液pH至7滅酶,測定其中蛋白質(zhì)的胃消化率。

體外模擬腸消化:根據(jù)表1中的蛋白質(zhì)含量將樣品用蒸餾水配制成蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乳液,于37 ℃水浴中預(yù)熱10 min,用l mol/L的NaOH調(diào)乳液pH至7。在每100 mL樣品中添加1.25×105U胰蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為1.25×105U),于37 ℃恒溫搖床上消化水解2 h,然后沸水浴5 min滅活,測定其中蛋白質(zhì)的腸消化率。

（1）城區(qū)河道及兩岸現(xiàn)狀給傳統(tǒng)清淤工作帶來困難。常州城區(qū)大部分河道窄長，且河道上橫跨多座小橋。如：市區(qū)東南市河段，全長約3.1km，河道窄的部分11～12m，寬的部分15～16m。橫跨11座橋，最窄處為3.8m，凈高不足2m，導(dǎo)致清淤設(shè)備進場施工不便，清淤程度難以徹底等問題。此外，由于常州城區(qū)河道大部分為直立駁岸河道，河道周邊構(gòu)筑物較多，傳統(tǒng)清淤方式容易導(dǎo)致河道床體松動、河岸坍塌，危及周邊建筑物及公路路基等構(gòu)筑物安全。

體外模擬總消化:先進行體外模擬胃消化,接著進行體外模擬腸消化,胃、腸消化結(jié)束后測定的即為蛋白質(zhì)的總消化率。

1.2.3 蛋白質(zhì)體外消化率的測定 母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)體外消化率的測定參照孫敏杰等[3]和于立梅等[8]的方法。取4 mL消化好的樣品,加入等體積的10%的三氯乙酸沉淀蛋白,4 ℃、14000 r/min離心10 min,收集上清液,用Lowry法測定其中可溶性蛋白的含量(標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.074x+0.0001,r=0.997),然后根據(jù)公式計算消化率。

蛋白質(zhì)消化率(%)=(上清液中可溶性蛋白的含量/樣品中總蛋白的含量)×100

1.2.4 體外模擬消化液中氨基酸的測定 取4 mL方法1.2.2節(jié)中制備的消化液,依照方法1.2.3節(jié)沉淀未消化的蛋白質(zhì),收集上清液,參考張敏等方法[9]測定上清液中氨基酸的含量。

1.3統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件分析處理,并用方差分析進行檢驗,p<0.05為統(tǒng)計學(xué)有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的體外消化率

由圖1可知,母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)在模擬胃、腸和胃腸總消化環(huán)境下的消化率有一定差別。體外胃、腸和胃腸總消化率從高到低依次均為:母乳>適度水解蛋白嬰兒配方乳粉>嬰兒配方乳粉B>嬰兒配方乳粉A,其中體外胃消化率數(shù)值從大到小依次為50.59%,42.28%,33.64%和30.56%,體外腸消化率數(shù)值從大到小依次為75.74%,67.60%,54.30%和50.13%,體外胃、腸總消化率數(shù)值從大到小依次為88.49%,80.42%,72.04%和67.84%。在模擬胃、腸和胃腸總消化環(huán)境下,母乳中蛋白質(zhì)的消化率均顯著高于適度水解蛋白嬰兒配方乳粉且顯著高于嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05)。此外,母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的體外腸消化率均大于體外胃消化率。結(jié)果表明母乳中蛋白質(zhì)的消化率最高,最易于嬰兒的消化。與普通嬰兒配方乳粉A、B相比,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的消化率更接近母乳,其大部分蛋白質(zhì)更易被消化吸收、營養(yǎng)價值更高。嬰兒攝入的食物蛋白質(zhì)只有少部分在胃內(nèi)進行了消化,大部分蛋白質(zhì)將在小腸中進行消化吸收。

圖1 母乳和嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的體外消化率Fig.1 In vitro digestibility of protein in human milk and infant formula注:標(biāo)不同字母的均值有顯著性差異(p<0.05)，表2同。

各樣本蛋白質(zhì)的體外胃、腸以及胃腸總消化率方面，母乳最高,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉其次,嬰兒配方乳粉A、B最低。這可能是由于不同樣本中蛋白質(zhì)組分不同所致[10]。成熟母乳中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%,而成熟牛乳中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.40%。母乳不含難以消化吸收的αs-酪蛋白和易致敏的β-乳球蛋白,母乳中乳清蛋白和酪蛋白的比例為70∶30,牛乳嬰兒配方乳粉雖經(jīng)科學(xué)調(diào)配,其中乳清蛋白和酪蛋白質(zhì)量比不低于60∶40,因此,以小分子乳清蛋白為主的母乳更易于嬰兒的消化和吸收,而調(diào)配后的牛乳嬰兒配方乳粉在消化吸收率方面低于人乳[11-12]。另一方面,雖然適度水解蛋白嬰兒配方乳粉和普通牛乳嬰兒配方乳粉中乳清蛋白和酪蛋白含量相當(dāng),但適度水解蛋白嬰兒配方乳粉是一種更易消化的配方乳粉,其配方中的大分子乳清蛋白已被部分水解,在一定程度上降低了胃腸消化的負擔(dān),這可能是適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)消化率高于嬰兒配方乳粉A、B的重要原因[13]。

此外,母乳和不同嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的體外胃消化率均大于體外腸消化率,與顧浩峰等[10]、郭艷紅等[13]報道的結(jié)果一致。一方面是因為母乳或配方乳粉在胃內(nèi)停留時間短(1～1.5 h),且胃內(nèi)pH急劇升高,遠高于胃蛋白酶的最適pH,所以在胃中只完成一部分消化[14-15]。另一方面,嬰兒腸道中含有最主要的蛋白消化酶((胰蛋白酶,活性高、且數(shù)量較多,約占分泌胰液中蛋白質(zhì)的20%,所以大部分蛋白質(zhì)在小腸中消化吸收[16]。

2.2母乳和不同嬰兒配方乳粉體外模擬消化液中氨基酸含量分析

母乳和不同嬰兒配方乳粉體外胃、腸和胃腸總消化液中氨基酸的含量如表2所示,由表2可知,各組樣品的不同消化液中氨基酸種類基本齊全,但在氨基酸含量上有一定差別。在非必需氨基酸總量方面,體外胃、腸和胃腸總消化液中的含量從高到低依次均為:母乳>適度水解蛋白嬰兒配方乳粉>嬰兒配方乳粉B>嬰兒配方乳粉A,且母乳中的含量均顯著高于適度水解蛋白嬰兒配方乳粉且顯著高于嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05)。在必需氨酸總量方面,體外胃、腸和胃腸總消化液中的含量從高到低依次均為:適度水解蛋白嬰兒配方乳粉>母乳>嬰兒配方乳粉B>嬰兒配方乳粉A。在體外胃消化液中,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的含量顯著高于嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05),且三者與母乳均沒有顯著差異(p>0.05);在體外腸消化液中,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的含量顯著高于嬰兒配方乳粉(p<0.05),與母乳沒有顯著差異(p>0.05);在體外胃腸總消化液中,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的含量顯著高于母乳和嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05)。在氨基酸總量方面,體外胃、腸和胃腸總消化液中的含量從高到低依次均為:母乳>適度水解蛋白嬰兒配方乳粉>嬰兒配方乳粉B>嬰兒配方乳粉A。在體外胃、腸消化液中,母乳中的含量均顯著高于適度水解蛋白嬰兒配方乳粉和嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05);在體外胃腸總消化液中,母乳和適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中的含量顯著高于嬰兒配方乳粉A、B(p<0.05),二者之間沒有顯著差異(p>0.05)。結(jié)果表明母乳體外胃、腸和胃腸總消化液中的氨基酸總量最高,進一步說明母乳中蛋白質(zhì)具有較高消化利用率。與普通嬰兒配方乳粉A、B相比,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉在胃、腸以及胃腸總消化液中氨基酸含量較高、且最接近母乳,其蛋白質(zhì)更易被消化利用。

3 結(jié)論

通過模擬嬰兒體內(nèi)消化環(huán)境,對母乳、兩種普通嬰兒配方乳粉和一種適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的胃、腸以及胃腸總消化率及消化液中氨基酸含量進行分析和比較,結(jié)果表明母乳中蛋白質(zhì)的消化率和消化液中的必需氨基酸總量和氨基酸總量最高,最易于嬰兒的消化吸收。與兩種普通嬰兒配方乳粉相比,適度水解蛋白嬰兒配方乳粉中蛋白質(zhì)的消化率和消化液中的必需氨基酸總量和氨基酸總量最接近母乳,其蛋白質(zhì)更易被消化利用。

表2 母乳和嬰兒配方乳粉消化液中氨基酸的含量(mg/100 mL)Table 2 Content of amino acids in digestive juice for human milk and infant formula(mg/100 mL)

續(xù)表

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Researchofdigestibilityofproteininhumanmilkanddifferentinfantformula

DONGXue-yan1,2,JIANGTie-min1,LIUJi-chao1,QIAOWei-cang1,HEXin1,ZHANGMing-hui1,CHENLi-jun1,*

(1.Beijing Sanyuan Foods Co.,Ltd National Health Engineering Research Center for Maternal and Infant Dairy;Beijing Dairy Engineering and Technical Research Center,Beijing 100163,China; 2.College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

Invitrodigestion of proteins in two infant formulas and one moderately hydrolyzed protein infant formula were conducted in a simulated digestion environment of infants,and human milk was used as control. Theinvitrogastric,intestinal and total digestibility of proteins and the content of amino acids in digestive juice were measured. The results showed that theinvitrogastric,intestinal and total digestibility of proteins were in the order of human milk>moderately hydrolyzed protein infant formula>infant formula B>infant formula A,and the digestibility of proteins in human milk was significantly higher than that in moderately hydrolyzed protein infant formula and two infant formulas(p<0.05). Additionally,the content of essential amino acids in total digestive juice for moderately hydrolyzed protein infant formula was significantly higher than that in human milk and two infant formulas(p<0.05). The content of total amino acids for human milk and moderately hydrolyzed protein infant formula was significantly higher than that in two infant formulas(p<0.05). Compared with the two infant formulas,proteins in moderately hydrolyzed protein infant formula are nutritional due to easy digestion and utilization.

human milk;infant formula;protein;invitrodigestion

2017-03-03

董學(xué)艷(1983-)，女，博士，研究方向：乳品科學(xué)，E-mail:dongxueyan1985@126.com。

*通訊作者:陳歷俊(1967-)，男，博士，教授級高級工程師，研究方向：新型乳制品和質(zhì)量安全控制技術(shù)研究與開發(fā)，E-mail:chenlijun@sanyuan.com.cn。

國家十二五科技支撐計劃(2013BAD18B04)；奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團隊項目。

TS201.4

:A

:1002-0306(2017)17-0028-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.006