（食品科学专业论文）牛乳酪蛋白改性婴儿配方乳的研究.pdf

摘要 牛乳与人乳相比，蛋白质、脂肪和乳糖在含量和组成上都有较大的差异。通过对牛乳的胰蛋 白酶水解作用，水解掉一部分的酪蛋白，所产生的小肽易于消化吸收，对机体有免疫调节的作用。 以水解牛乳为基料，适当添加脱盐乳清粉等辅料来调整乳清蛋白和酪蛋白的比例，添加精炼植物 油来调整饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸之间的比例，再补充必需的维生素和微量元素从而制备出一 种新型的液态婴儿配方乳。 以水解牛乳的风味和组织状态为指标，对牛乳的胰蛋白酶水解时间、水解温度以及酶浓度先 通过单因素试验确定大概范围，再通过二次回归正交实验，确定出水解时间、水解温度以及酶浓 度与水解度和小肽的平均分子量之间的关系。结果表明：当水解时间为2 6 0 7 m i n 、水解温度为 6 0 、酶用量为o 2 9 5 的时候有理想的水解效果，且牛乳风味不会有明显的苦味，水解度为 1 2 5 3 ，此时小肽的分子量为3 4 0 叫2 0 d a ，小肽的含量为5 8 m m l 。 在确定了控制水解度的优化条件以后，对液态婴儿乳的配方进行设计，以水解牛乳为基料， 根据母乳营养特点，对蛋白比例、脂肪酸组成及其它营养成分进行调配，通过计算得出配方为： 每1 0 0 0 m l 成品中，水解液3 3 0 4 m l ，乳清粉( d - 7 0 ) 6 9 6 6 9 ，精练植物油7 1 3 9 ，糖添加的总 量7 2 2 9 ，复合维生素及微量元素的添加量分别为o 5 8 9 和o 3 8 5 9 ，水6 6 7 m l 。得到成品配方乳 的检测结果是：蛋白质含量为1 8 4 6 2 m 咖l ，酪蛋白与乳清蛋白的比例为0 4 4 4 6 ，脂肪含量为 3 3 5 ，其中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例约为1 ：1 ，乳糖含量为6 7 8 ，总糖含量为7 4 9 ， 灰分含量为0 7 0 7 。 利用小鼠检验婴儿配方乳的非特异性免疫功能，结果表明：经3 0 天的自由采食饲喂，试验 组与对照组的小白鼠的碳廓清实验差异显著( p o 0 5 ) ；说明配方乳 对小鼠的非特异性免疫功能有一定的提高作用，且在3 0 天的饲喂期内对免疫器官的发育无显著 的负面影响。同时可以显著的促进小鼠的体重增长。 结论通过小鼠的非特异性免疫功能试验表明，采用胰蛋白酶对牛乳直接进行部分蛋白水 解，并以水解牛乳为基础调制液态婴儿乳配方。方法是可行的，配方比较合理，效果较明显。 关键词：酪蛋白改性水解度婴儿配方乳非特异性免疫试验 a b s t r a c t i h e r ea r es t l s o m es i 卯洒c a l l td i 丘b r e n c e sb e t w e e nh u m a i lm i l ka n dc o wm i l ki np m t e i n ，f a ta i l d 1 a c t o s e t h ep u r p o s eo f t h i ss t u d yw a st oh y 出o l y z ec o wm i l kb y 订y p s i n ，w h i c hc a nr e d u c et h ec o n t e n t o fc a s e i n ，a tt h es a m et i m ep r o d u c es o m es m a l la c t i v ep e p t i d e sa i l ds o m eo f t h e s eh a v et l l ef u n c t i o no f j m m u n i t y t a k et h i sh y d r o l y z e dc o wm j l ka st l em a j nm a t e “a l ，a j s 0a d dd e s a l tw h e yp m t e i n st oa 脚u s t t 1 1 ep r o p o r t i o no f c a s e i na i l dw h e yp r o t e i n ，a d db e a no 订t oa d j l l s tt h ep r o p o r t i o no fs a n 钺e df a n ya c i d a n du n s a t l 咖t e df 矾ya c i d ，a 1 1 ds u p p l ym i c m e l e m e n t 柚dv h 锄i n t a k et h en a v o ra st h ei n d e x ，u s i n gs i n g l ef 缸t o i 。e x p e r i m e n tt oa s c e n a i nt h e 印p r o x i m a 上e l yr a l l g e o fo p t i m 嘲t e m p e r a 嘶，o p t i m u mt i m e ，o p d m u mc o n c e n t 洲o no fe n 纠m e t h e nt a l ( et h ed e g r e eo f h y d m l y s i sa n dt h ea v e r a g em o i e c u l a rw e i 曲to fs m a l lp 印t i d e sa si n d e x ，s t i l d yt h er e l a t i o n s h j p 啪彻g o p t i m u mt e m p e r a t u r e ，o p t i m u m 石m ea 1 1 do p t i m u mc o n c e n t r a t i o no fe n z y m et h r o u 曲o n h o g o m l i t y e x p “m e n t a n df i n a l l yc h o s e6 0 ，2 6 m i n 粕de 1 1 巧m e 0 2 9 5 ，c a ng e tb e 船rh y d r o l y z e dc o wm i l k t h a th a v en os i g n i 矗c a mb i t c e m e s s ，柚dd e g r e eo f h y d r o l y s i s l 2 5 3 t h ed e g r e eo f h y d r 0 j y s i sa n dt h e a v e r a g em o l e c u l a rw e i 曲to f s m a 儿p e p t i d e sh a v en os i g l l i f i c a n tr e l 枷v 吼 u n d e r t h ep r i n c i p l eo f o 髓r i n ge n o u g he n e 曜| ya n dn u t r i t 主o ni f w a n tt og e tl o o o m l i n 胁tf b r n l u l a m i l kt h ed e s 培ni s ：t a 】c j n gt 1 1 em i 】ka f l e rb c n gh y d m l y z e d3 3 0 4 m la st h em a i nm a t 谢a l ，d e s a l tw h e y p r o t e i n s( d - 7 0 ) 6 9 6 6 岛r e n n e db e a no i l7 1 3 岛g r o s ss u g a r7 2 2 9 ，c o m p o u i l dv i t a m i n 0 ，5 8 9a n d c o m p 叫n dm i c r o e l e m e n t0 3 8 5 9 t h e 右n i s h e dp r o d u c e ：p r o t e i n18 4 6 2 m g ，m la t l dc a s e i 删i g e s t i b l e p r o t e n o 4 4 4 6 ，f 矾3 3 5 卸du n s a t u r a t e df a t 哆a c i d s a t u r a t e df a t t ) ，a c j d1 p r o b a b l y j a c t o s e 6 7 8 ，t o t a 】 s u g a r7 4 9 ，a s ho 7 0 7 b ym ee x p e r i m e n t so f n o n s p e c i n ci m m u n n yo f m i c e ，t h ee x p e r i m e n t 掣o u pa n dt h ec o n t r o l 粤d u p h a v es i g n i 矗c a n td i f f b r e n c eo nc a r b o ne x p u 唱a t l o ne x p e r i m e n t s ；h a v en os i g n i n c a n td i f f b r e n c eo n v i s c e r “w e i g h t ；a n dh a v en os i g l l m c a n td i 髓r e n c eo n1 y s o 巧m ea c 虹v n yo fs e r u m t h e s em e a i lt 1 1 a tm e i n f 如tf b m u l am i l kh a v es o m ee 髓c t0 ne i l l l a l l c i n gn o n - s p e c 墒ci m m l l n i t yo fm i c e ，a n dh a v en 0 n e g a t i v ce 船c t0 ni m m u n eo 唱a 1 1i n3 0s t e s t i n gd a y t h ee x p e r i m 即招a s l op r o v et h a t 血ei n f h t f o m m l ah a ss i g n i f i c 锄ti n f l u e n c eo np r o m o t i n gm i c eg m 、v t h r e s u l t ss u g g e s tf h a tt h ee x p e r j m e n t sm a k ean e w “n do f i 耐抽tf o n n u l am j 】kw h j c hw 觚p r o v i d e d w i t ht h ef u n c t i o no fi m m u n j t ya 1 1 dp r o m o t i n gg r o 、v c h ， k e yw o r d ：c a s e i ne n 巧m a t i cm o d i n c a t i o n ； d e 鲈e eo fh y d r o l y s i s ；i n 胁tf b n t l u l am j l k n o n s p e c m ci m m u n t y i l i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得黑龙江八一农垦大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究蚣各能 蝴： 年4 月蜂b 关于论文使用授权的说明 本人完全了解黑龙江八一农垦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意黑龙江八农垦大学可以用不同方式 在不同刊物上发表，传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名 导师签名： ：佬 秘f 军 时间：五磊年月加日 时间： 影年6 月修日 第一章引言 婴儿时期是人的一生中的特殊生长发育阶段，具有非常重要意义的时期。这主要源于两个原 因，其一是婴儿的自身代谢系统尚未发育完善生理代谢功能较差，因此需要营养全面、易于消 化吸收的营养物质作为食物来源；另一方面婴几时期的生长发育非常迅速，需要摄入大量的营 养素来源源不断的供给身体发育的需要，因此在婴几时期营养素摄入的数量和质量都将影响到人 一生的身体健康。因此，婴儿在出生后必须摄取与自身生长发育相适应的营养物质，从而保证身 体的正常生长发育和从事各项生命活动f j l 。 考虑到婴儿的消化吸收特点和营养需要，母乳无疑还是婴儿最理想的天然食品。w 1 1 0 提倡 婴儿出生后母乳哺育至少2 个月，以保证婴儿生长发育、提高免疫力和预防传染疾病。然而。 由于工作状况、职业、疾病等等方面的原因，母乳的喂养现状并不乐观，母乳缺乏现象非常普遍 ( 张美芳，1 9 9 7 ) 。根据w h 0 1 9 9 4 年至2 0 0 0 年对9 4 个国家的统计数据，目前只有3 5 的婴 儿山生后的前4 个月是母乳哺育的( 高松柏，2 0 0 3 ) ，据统计，在我国一岁以下婴儿母乳喂养率 在城市为5 8 ( 母乳喂养率”是新生儿出生后4 个月内，纯母乳喂养在婴儿喂养中所占比例) ， 农村为7 5 ：中国出生4 个月内的婴儿的纯母乳喂养率已从1 9 9 8 年的7 6 下降到了2 0 0 4 年的 6 4 。在这种情况r ，国家采取的措施足积极鼓励和提倡母乳喂养婴儿，另一方面就是研究出更 适合在没有母乳喂养的情况下可以替代母乳为婴儿提供合理营养素的婴儿配方食品。我嘲目前每 年的新生儿约为2 6 0 0 2 8 0 0 万，这就使婴儿配方乳食品产业有了很大的发展空间，全球的婴儿配 方食品( i n f a 月tf o 姗u l a s ) 的年销售额已达到1 0 9 亿美元【卜”。 当由于种种原因缺乏母乳时，牛乳因其来源广泛、与母乳成分较为接近而常被用来作为母乳 的替代品。但牛乳毕竟不同于母乳，二者之间仍然存在着一定的差别，如以牛乳喂养初生婴儿常 会引起许多不适应症，如消化不良、过敏反应等。为了消除对牛乳的种种不适应症，婴儿食品的 科研工作者进行，大量的科学实验。采用对牛乳进行适度水解的方法可以提高牛乳的消化率，同 时在一定程度上减少婴儿对牛乳过敏的发生。 1 婴儿配方食品研究现状 在1 8 和1 9 世纪时并没有婴儿配方食品，没有母乳的孩子是用米糊、麦糊和牛乳来喂养的， 婴儿的死亡率极高。用于代替母乳喂养婴儿的食品称为母乳代用品，目的只是供给没有母乳的婴 儿食用，并没有考虑各种营养素的需要，且多是家庭自制型的。到1 9 世纪末，生物学和医学的 进步为母乳代用品的发展提供了研究的基础，随着其发展人们才对婴儿配方食品有了比较完整 概念，不仅要在组成成分上更要在功能性上接近母乳。形成了工业化生产后，婴儿配方食品成为 除了母乳以外可以提供给婴儿合理营养素的蓐耍食物来源。 l ，l 国外婴儿配方食品研究现状 】8 5 6 年发明了牛乳的真空浓缩的方法，生产出了炼乳，这种产品的酪蛋白凝块少，易于保 存，广泛应用于婴儿的人工喂养( 艾长余，1 9 9 2 ) 。1 8 6 7 年，德国人j u s 订sv o n l i e b i n g 发明了第 一个安全的婴儿配方，并获得专利。它由小麦粉、麦芽粉和少许碳酸钾加入到牛乳中煮沸而成。 1 9 世纪末，h e r b e r 和r 曲n e r 创立了婴儿喂养的能量测定法，印根据婴儿的能量需要来进行 1 9 世纪末，h 盯b e r 和r u b n e r 创立了婴儿喂养的能量测定法，即根据婴儿的能量需要来进行 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文第一章引言 喂养，它奠定了研究婴儿新陈代谢的基础。1 9 1 5 年，美国人g e r s t e n b e 唱e r 和他的同事们发明了 第一个以乳为基础的婴儿配方。该配方把植物油、动物脂肪添加到脱脂乳中，使其脂肪及其它成 分含量均接近于母乳，这个配方是把经均质的植物油、动物脂肪添加到脱脂乳中，使其脂肪含量 接近于母乳，其成分为：脂肪4 6 、碳水化台物6 5 、蛋白质o 9 。此配方被专家称之为s m a ， ( s ”t h e t i c m 1 k a d e p t e d ) 。c e r s t c n b e 唱e r 使用这种配方乳，成功地喂养了3 0 0 名婴儿。目前世界 上的婴儿配方食品大多由此演变而来，且主要以牛乳为基础。 随着对牛乳成分、母乳成分和婴儿营养认识的提高，欧洲和美国对婴儿配方食品的研究不断 深入。1 9 6 1 年美国惠氏研究出了第一个以乳清蛋白为主的婴儿配方s 2 6 ，由此至7 0 年代末，世 界上采用婴儿配方食品喂养婴儿是很普遍的。1 9 7 2 年芬兰维奥利公司推出了全球第一个液态婴 儿乳，获得了极大的成功。虽然后来由于提倡母乳喂养，使用配方食品喂养婴儿的比例相对减少， 但是由于身体状况、疾病以及职业的原因，仍有许多孩子得不到母乳喂养，还有那些具有某些疾 病婴儿的特殊需要，对婴儿配方食品的研究仍在不断地深入、不断地改进，产生了各类不同的婴 儿配方食品。进入2 0 世纪食品工艺学的高速发展，营养学、生物化学、药学、毒理学和免疫学 的不断进步，婴儿配方食品正继续朝着接近母乳的方向发展1 6j 。 1 2 我国婴儿配方食品研究现状 1 2 1 早期的婴儿配方食品 公共卫生学家、中华医学会的创始人伍连德先生于1 9 1 6 年在其创办的杂志中华医学杂志 上发表了一篇题为制牛乳以代人乳法的文章，写到婴儿出生后最好的食物是母乳，但当因其 他的原因不能食用母乳时，应取新鲜无霉菌的牛乳煮沸后加沸水和糖喂养婴儿，这是早期对母乳 代用品的介绍。1 9 2 6 年祝慎之研究了以大豆为基础的母乳代用品，做了动物实验并相继在国内 外发表了一些文章。至1 9 5 4 年之前普遍使用的是以稻米和小麦为基本原料，添加少量奶粉、蛋 黄粉、钙、食盐等的糕干( 或称奶糕、代粥糕、乳儿糕) 作为母乳代用品，总产量在当时达到了 3 6 5 万多斤，包括北京、天津、上海、广州和武汉等地都有生产【”】。 然而，这些代乳品是不能满足婴儿的生长需要的，1 9 5 4 年中国医学科学院食品与卫生研究 所周启源教授，在借鉴了大量的国内外的研究资料考虑到我国的实际国情的基础上研制成功 “5 4 1 0 ”乳儿糕配方，其以大豆、稻米、蛋黄粉、蔗糖、豆油、核黄小米、骨粉、碳酸钙、食盐和 香草粉为原料，采用了热处理的方法消除大豆粉中抗胰蛋白酶因子的作用，补充了植物原料缺少 的核黄素并测定了维生素a 、胡萝h 素、硫胺素和尼克酸等的含量并加以补充和调配，按婴儿 对能量和氨基酸的需要，调整了原料的配比；并相继完成了的生产工艺的确定、动物试验、营养 评价和促婴儿生长试验。至此我国才有了真正意义上的婴儿配方食品，为我国婴儿配方食 品的工业化生产奠定了基础，当时主要的生产企业以上海益民一厂和哈尔滨松江罐头厂为代表。 5 0 年代到7 0 年代，出现了一些相似的产品如鸡蛋稻米粉( 江西) 、糕子粉( 北京) 、鱼豆代 乳粉( 福建) 、楠豆代乳粉( 贵州) 等，这主要为了适应当时各地及广大农村的需要，蛋白质来 源以蛋白质含量高的豆类、鱼类和蛋类为主( 首选大豆) ，可单独使用亦可混合使用；以骨粉作 为代乳粉钙的主要来源，亦可用碳酸钙或蛋壳粉代替；也添加了维生素a 和维生素b ，。 2 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文第一章引言 1 2 2 新型婴儿配方食品 随着医学及儿童营养学的发展，7 0 年代末开始了婴儿食品的母乳化研究，着重在牛乳与人 乳的组成成分的差异及对婴儿生长发育的影响上，张维红、王亦芸、徐综、史美权等翻译了相关 的大量国外资料【l “。1 9 8 1 年由黑龙江省乳品工业研究所在全脂加糖奶粉的基础上主持研制 的“婴儿配方奶粉i ”通过了省级鉴定i l ”。1 9 8 5 年内蒙古轻工业研究所和黑龙江乳品工业研究所 完成了“六五”重点攻关项目，即以脱盐乳清粉为基料配以设计好的物料( 鲜牛奶、精练植物油、 蔗糖、多种维生索和微量元素等) 的“婴儿配方奶粉i i ”，也称作母乳化奶粉，其中乳清蛋白与酪 蛋白的比例为6 0 ：4 0 ，提高乳糖含量至总糖的9 0 ，添加植物油以增加不饱和脂肪酸，使之接近 人乳的成分。 2 0 世纪9 0 年代以后，婴儿配方食品( 主要是婴儿配方奶粉) 的研究深入到改善奶粉的消化 吸收性质、必需营养索的强化和功能性成分的添加上，不仅在成分上还要在功能性上更加接近母 乳。黑龙江省乳品工业开发中心研制的“婴儿配方奶粉”，以精制饴糖或麦芽糊糟取代脱盐乳清 粉，并通过了省级鉴定。由北京食品工业研究所主持研究的“酶法改性酪蛋白在婴儿配方奶粉中 的应用”于1 9 9 5 年通过了国家鉴定，主要是想解决长期进口大量的乳清粉的问题，提供较易消 化吸收的蛋白质来源1 2 。1 9 9 6 年，由无锡工业大学食品学院完成的“八五”科技攻关项目“新生婴 儿配方乳粉的研究”通过鉴定，该项目主要是通过酶法选择性地除去嬲酪蛋白，清除或水解除去 b 球蛋白的过敏性，强化了维生素和矿物质，增加了牛磺酸以及溶菌酶和免疫球蛋白等活性物质， 使其在营养价值和免疫功能上都能更接近母乳l l 。 2 婴儿的生长发育特点及对营养素的需要 婴儿的生长发育是其一生发育最旺盛的阶段，在出生的第一年中，头4 6 月后其体重从出 生时约3 蝇增加至约6 k 。而在一岁前，又再增加至9 蚝以上，发育的速率是很快的。从营养及 生理方面来说，这一阶段至少有如下几个特点：( 1 ) 新生儿之后，开始从子宫内营养过渡到子宫 外营养，它离开母体而独立，但其消化器官仍有不健全的地方，所以有人称初生儿为子宫外的胎 儿，以表示需要特别的照顾，因此依赖母亲的喂养。( 2 ) 婴儿或幼儿是生长非常迅速的机体，需 要完全的营养素，但其消化器官正在发育而远未成熟，因此生理需要与身体的消化功能问存在着 矛盾，对婴儿来说，唾液腺的分泌机能还低，咀嚼肌虽然己较早发育，有利于吮吸，但舌和齿远 不能完成口腔消化食物的第一步，胃的容量很小，仅3 0 3 5 札，粘液腺和肌层很薄，胃的幽门 括约肌比较健全，但贲门却往往仍未能紧闭，胃液虽然含盐酸、蛋白酶、凝乳酶等，但其分泌距 离成人的消化功能还很远。肠道的粘膜发育较快，但肠的肌层发育较慢，其神经丛及髓鞘也仍在 发育中，故对肠液分泌及蠕动的调节还未健全。不过，婴儿消化道对母乳的适应性良好。( 3 ) 婴 儿体内营养索的储备量相对的小，适应能力也低。因此也容易发生过敏，而这种不耐受性又往往 不易察觉，有时误以为肠道感染。因为最基本的表现之一是腹泻，而腹泻却又会导致营养素的丢 失。( 4 ) 及至幼儿阶段后，上述的发育情况得到改进，乳齿生长和胃容量的加大( 3 0 0 5 0 0 m l ) 。 对食物的可接受性提高。此时，幼儿正常条件下的活动加强，体力消耗也大饮食也逐步过渡到 基本上由自己的消化器官来摄取营养素的一个很长的过程。( 5 ) 在怀孕后期，胎儿大脑急剧发 育阶段之后，乳儿出生5 6 月之后到第二年末，大脑佾在急剧的发展。并奠定一个重要的基础， 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文第一章引言 需要营养素的支持。 婴儿对营养素的需要从以下几个方面考虑主要是：( 1 ) 热量婴幼儿的热量需要与成人有些 不同，除基础代谢，动作活动所需，以及食物的特殊动力作用的热量外，还有从消化道排泄粪便 的热量。因此，按公斤体重的热量需，在初生到6 个月为5 0 4 k j ，而6 个月到1 岁为4 2 0k j ，这 种高热量需要在初生时为最高点，一岁后徐缓减少直至青春期前。( 2 ) 蛋白质用于婴幼儿维持各 种组织新陈代谢，各种新组织的生长，以及各种组织的成熟。故这一时期处于正氮平衡状态，不 仅要求有相当高的量，而且需要优质的蛋白质。以母乳喂养时，按每公斤体重计需要量为2 9 ， 而以乳为蛋白质来源时则需3 5 9 。主要以大豆及谷类蛋白供给时，要求则更高，为4 9 k 百1 - d 。 初生6 个月的婴儿，9 种必需氨基酸的需要量均比成人大5 1 0 倍，组氨酸对于婴儿来讲是必需 的氨基酸，并要求氨基酸间有一个合适的比例或模式。( 3 ) 脂肪婴幼儿需要各种脂肪酸和脂肪 类，其中必需脂肪酸提供的热量不应低于总热量的1 3 。( 4 ) 碳水化物婴儿需要碳水化物， 母乳喂养时，其热量供给一半来自碳水化物，婴儿膳食中如果没有碳水化物，则很难避免酮病( 婴 儿酮症低血糖) 的出现，幼儿亦是如此。( 5 ) 此外，婴儿对水的需要比成人为敏感，失水的后果 也较成人严重。在温带地区计，每日摄入量为每公斤体重1 5 0 m l 是适宜的。在母乳喂养时，从 出生到四个月内，婴儿可从母乳中取得各种营养素，但水分仍需按情况补充。 2 1 蛋白质的消化与吸收机制 2 1 1 蛋白质在体内的消化吸收过程 2 1 1 1 蛋白质的消化过程 膳食蛋白质在体内转变为营养物质或代谢产物之前，必需先水解成各种氨基酸。人所摄取 的食物中蛋白质降解可分三个阶段，最初在肠腔、接着在肠上皮细胞的刷状缘、最后在肠上皮细 胞的细胞液中( s a w a b 描，1 9 9 2 ) 。蛋白质起初在胃中由胃蛋白酶水解羰基端连接芳香环的亮氨 酸的肽键，然后受小肠中由胰腺分泌的肽链内切酶一胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶的共 同作用，胰蛋白酶水解碳端连接赖氨酸和精氨酸残基的肽键，而胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶作用 于碳端含有芳香环和疏水氨基酸残基如亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸的肽键。生成的肽再由胰腺 分泌的内切酶a 和b 水解成其它物质，羧肽酶a 由碳末端水解成中性氨基酸，羧肽酶b 由 碳末端水解成碱性氨基酸。蛋白质水解后，肠腔内含有少量游离氨基酸和大部分肽，这些肽由2 6 个氨基酸残基组成( a n d r e ，1 9 9 4 ) 。 2 1 1 2 小肽的转运载体吸收机制 上世纪五、六十年代，a g o r ( 1 9 5 3 ) 首先观察到肠道能完整地吸收转运双苷肽。此后，n e w a y 和s m i t h 证实了小肽可以完整转运吸收的观点。近2 0 年来，研究表明：蛋白质降解后的产物大 部分是2 个或3 个氨基酸残基组成的小肽，可以完整形式被吸收进入循环系统，被机体利用。 h a r a ( 1 9 8 4 ) 在小肠粘膜上发现了小肽的载体；a d i d i ( 1 9 9 6 ) 克隆了小肽的2 型载体。 小肽的吸收机制与游离氨基酸完全不同。小肽的吸收是逆浓度进行的，其转运系统可能有以 下三种： ( 1 ) 氢离子和钙离子浓度电导的消耗能量的过程。这种转运方式在缺氧或添加代谢抑 制剂的情况下被抑制： ( 2 ) 具有p h 依赖性，转运的动力来源于质子的电化学梯度，非耗能性 钠离子和氢离子交换系统。转运1 分子的小肽，需要2 分子的氢离子。当小肽以易化扩散方式进 4 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文第一章引言 入细胞，导致细胞内p h 值下降，从而使钠离子和氢离子互运通道活化而释放出氢离子，使细胞 内p h 恢复到原来的水平。当缺少氢离子时，小肽的吸收靠膜外的底物浓度进行。当细胞外氢离 子浓度高于细胞内时，则逆底物浓度转运；( 3 ) 以载体谷胱甘肽( g s h ) 转运系统转运。 b a c h w e l l ( 1 9 9 5 ) 已证实肠粘膜上有甘氨酰脯氨酸的寡肽转运载体i l w 。 目前动物体内的小肽转运载体发现的至少有五种，其中研究最为广泛的是p e p t l 和p e p t 2 。 p e p t l 和p e p t 2 都是依质子的寡肽转运载体( p o t ) 家族的成员。p 印t 1 是低亲和力、高容量的 肽载体，p e p t 2 是高亲和力、低容量的肽载体。p e p t l 主要在消化道中表达，在肾脏中也有微弱 的表达：p e p t 2 主要在肾脏中表达。影响小肽转运载体转运的因素主要有：营养水平，胰岛素水 平和c a m p 水平等叫1 。 小肽的营养必要性已被许多实验所证实，小肽比游离氨基酸在吸收率和利用率上的优势也逐 渐被人们认可。由于肽可能在氨基酸的吸收过程中起主导作用，蛋白质在消化过程产生肽的种类、 数量、比例以及小肽与游离氨基酸之间比例对小肽吸收利用都有影响。与游离氨基酸相比，小肽 的吸收具有耗能低，不易饱和，且各种肽之间运转无竞争性与抑制性的特点；另外，肽本身对于 氨基酸或肽的转运的促进作用，动物对肽氨基酸残基的吸收比对游离氨基酸的吸收更迅速、更有 效：小肽与氨基酸相互独立的吸收机制，有助于减轻由于游离氨基酸相互竞争共同吸收位点而产 生的吸收抑制，进而影响动物体内蛋白质代谢。 2 2 乳肽的分析方法 蛋白质和多肽的分析方法很多，近年来有了许多新的发展。常用的方法主要有凝胶电泳法和 高效液相色谱法。在电泳法中，s d s p a g e 是目前应用广泛的一种高分辨力的电泳方法，用于 蛋白质的分离鉴定和分子量测定，常用的缓冲液系统是t r i s 。毛细管电泳是近年来发展的一种新 技术，目前已用于多肽、蛋白质以及核酸的分离分析、遗传工程产物的鉴定、制药工业、食品工 业、农业、水处理以及去垢剂和多聚物。 在高效液相色谱分析蛋白及多肽的研究中，常用的色谱方法有反相色谱、离子交换色谱、 亲合色谱和体积排阻色谱。目前以反相色谱和体积排阻色谱较为常用。 反相液相色谱是基于溶质、极性流动相和非极性固定相表面问的疏水效应建立的种色谱 模式。在生物大分子的反相液相色谱条件下流动相多采用酸性的，低离子强度的水溶液，并加 入一定比例能与水互相溶的异丙醇、乙腈或甲酵等有机改性剂。反相液相色谱是蛋白和多肽分离、 分析纯化和结构阐明广泛使用的一种方法。p i o t 【4 lj 等人利用反相液相色谱分析了牛血红蛋白的胃 蛋白酶水解产物。 体积排阻色谱是一种按照溶质分子在流动相中的体积大小分离的色谱法。填料具有一定范 围的孔尺寸，大分子难以进入而先流出色谱柱，小分子后流出。因此，体积排阻色谱是测定蛋白 和多肽分子量的一种有效方法，在生物大分子的分离分析中起着重要作用。因其方法简单、条件 温和、重复性强，在生物大分子的分离分析中起着重要作用。它不仅可用于蛋白质的分离纯化， 还可用于测定蛋白质分子量的大小和分子量分布情况的检测i 4 “。 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文 第一章引言 2 3 人乳与牛乳组成成分上的差异 2 3 1 人乳与牛乳蛋白质组成上的差异 在各种营养素日趋完善的同时，酪蛋白的消化问题日益成为婴儿配方食品研究的主要问题。 牛乳与母乳在蛋白质组成上存在差异，尤其是二者之间酪蛋白组成与含量的差异是造成婴儿对牛 乳难于消化的主要原因。母乳与牛乳蛋白质成分的差异如表1 1 所示【3 s 】。 表1 1 母乳与牛乳蛋白质成分的差异 t a b l e l - lt h ed i 廿h e n c eb 吐w e c nh u m 卸m i l kp r o t e i n 锄dc o wm i l kp m t e i n 堡旦重型堂堂塾! 丝!生! ! ! g 竺! 酪蛋白 25 02 73 0 鸺一酪蛋白 b 酪蛋白 y 酪蛋白 其它酪蛋白 乳清蛋白 * 乳白蛋白 b 乳球蛋白 血清白蛋白 免疫球蛋白 乳铁蛋白 溶菌酶 牛磺酸( m g ，l ) 非蛋白氦 蛋白质作为人体生长发育的必需营养素，在饮食中必不可少。不同类型的蛋白质具有不同的 消化率及吸收率，对人来说也存在着个体差异，而且不同的发育时期也不尽相同，尤其是婴儿的 消化系统发育尚不完善、代谢功能较差，因此，婴儿食品在蛋白质方面必需满足以下特点：易于 消化、吸收、利用，营养全面、蛋白均谯、氨基酸模式较接近人体组织蛋白( 陈炳卿，2 0 0 1 ) 。 2 3 1 1 牛乳与人乳中酪蛋白种类与结构的差异 人乳与牛乳之所以存在着明显的差异，除表现在酪蛋白与乳清蛋白含量的差异外，酪蛋白的 种类及结构也存在着明显的差异。 酪蛋白是指乳在2 0 、p h 值为4 6 的条件下沉淀下来的蛋白质，约占牛乳蛋白的8 0 以 上，这种蛋白质呈酸性，是一种含磷的蛋白质，其酪蛋白成分的宏观差异如表1 1 。 酪蛋白是几种含磷蛋白的复合体，以胶束状态存在于乳中。大多数乳酪蛋白主要成分包括 1 - 酪蛋白、s 2 一酪蛋白、p 酪蛋白、忏酪蛋白四种蛋白。其中，“s - 酪蛋白是牛乳中的主要酪蛋 白，占总酪蛋白的3 8 ，而在人乳中的含量甚少，这种蛋白在很大程度上导致了牛乳蛋白在婴 儿胃内的难消化性，b 酪蛋白既存在于牛乳中，也存在于人乳中，是人乳中的主要蛋白，在牛乳 6 哪；兰泖铷姗嘶髓赭m 钉 鸲 印 铀：g 加鲫 = ； 如 一 瑚 一 必 中的含量仅次于酪蛋白，占总酪蛋白含量的3 5 ，而在人乳中b 酪蛋白含量最高。k - 酪蛋 白是酪蛋白中唯一含有糖成分、对钙不敏感的酪蛋白，在牛乳中占总酪蛋白的1 3 ，而在人乳 中占总量的8 。b 酪蛋白对凝乳酶敏感，凝乳酶作用于k 酪蛋白p h e ( 1 0 5 ) 、m e t ( 1 0 6 ) 残 基之间。人乳中的b 酪蛋白受凝乳酶或胃蛋白酶作用后产生一种含糖肽。有研究报道，k - 酪蛋白 在新生儿肠道中有促进双歧杆菌生长的作用，因而有利于婴幼儿的消化道健康和防止腹泻，而b 酪蛋白经酶解后效果更明显，研究证实这种作用与含糖肽有关。另外，b 酪蛋白及其酶解产物的 大量短肽对新生儿的生长发育和成年人的某些生理机能的作用仍值得进一步的研究。牛乳中 q s l 酪蛋白、p - 酪蛋白和k - 酪蛋白等通过* 螺旋、p - 折叠和p 一转角等结构构成了酪蛋白的空间 结构( 朱发增，1 9 9 7 ) 。酪蛋白胶粒由亚胶粒组成，亚胶粒的外壳有k _ 酪蛋白分子和磷酸丝氨酸 残基。在亚胶粒的外壳有磷酸根，各亚胶粒通过其连接为酪蛋白的微团( e u n i c e ，1 9 8 9 ) 。母乳 中的这种胶粒类似球状，表面粗糙多孔，粒度范围为2 0 6 0 0 n m ，牛乳为1 3 0 1 6 0i l i i l 。牛乳 中含有大量的- 酪蛋白，而母乳中几乎不含有，这种酪蛋白是导致牛乳中酪蛋白消化性比 母乳差的主要原因。母乳中的酪蛋白在胃内形成较小的胶束粒子，呈分散状态，而牛乳中的酪蛋 白在胃内形成较大的凝块，且坚硬，不易被婴儿消化吸收( f i l e r ，1 9 9 3 ) 1 2 7 】。 2 3 1 2 乳源肽类的功能性质 乳中含有一系列的生物活性物质，其中包括胃肠功能调节因子、对胃肠道有潜在影响的血流 动力学调节因子、生长因子、免疫调节因子、非免疫疾病防御及微生物调控因子等。乳的许多生 物活性是潜在的，需要蛋白酶的分解，可从无活性的原始乳蛋白中释放生物活性肽，我们把这种 具有生物功能和生理作用的肽称为生物活性肽( b i 0 1 0 9 i c a la c t i v e p e p t i d e ，b a p ) 。乳中的生物活 性肽主要包括阿片样肽、降血压肽、抗血栓肽、免疫促进肽、促钙吸收的酪蛋白磷酸肽等。 酪蛋白中含有人体必需的8 种氨基酸，是一种全价蛋白质( p e r 值为2 5 ) ，能够为生物体 生长发育提供必需的氨基酸。除了营养功能外，其在动物消化道中经蛋白酶分解产生的肽段的潜 在生物学活性已受到广泛重视。人们对酪蛋白用蛋白酶水解后，分离到许多生物活性物质，按照 其功能分为：阿片肽、降血压肽、抗血栓肽、免疫促进肽、促进矿物离子吸收肽、抗菌肽等许多 种类。其中较为重要的一种肽是酪蛋白阿片肽。通常把采自于牛乳酪蛋白的阿片肚， 叫乳酪啡 肽( c a s o m o r p h i n ，c m ) ，来自于乳清蛋白的阿片肽，叫乳吗啡( l a c t o r p h i n s ) 。酪啡肽的生理活 性作用主要包括：免疫活性作用，阿片活性作用，促进激素分泌和对消化活动的作用m i 9 1 i o 挣 s a l i l o r 0 等发现，人奶和牛奶酪蛋白受胰酶作用后可释放免疫调节肽，并提出应该把奶中的酪蛋 白也列入影响母乳被动免疫力传递的诸因素之中。他们从人酪蛋白胰酶水解物中得到一个六肽： v 猷g 1 u - p r o 1 1 e p m t y r ，为p - 酪蛋白5 4 5 9 氨基酸残基片段以及另一种尚未定位的三肽：g 1 y 1 e u p h e ；从牛酪蛋白中也得到一个六肽：n n t h 卜m e t - p m l e u t 砷，是q s l ，酪蛋白的c 末端 部分以及一个三肽：l e u l e u - 1 w 为b 酪蛋白的1 9 1 1 9 3 氨基酸残基片断。上述肽和人工合成 的相应的肽在体外试验中有明显促进人和绵羊吞噬细胞活性的作用，在体内可提高实验鼠抵御肺 炎菌感染的能力j 1 4 ”。 同完全游离的氨基酸相比，小肽更快且更容易被机体吸收( 邹远东，2 0 0 4 ) 。外源的蛋白质 在机体内总是先被水解成小分子的氨基酸再被吸收( 王镜岩，2 0 0 3 ) ，先在胃内进行消化，然后 主要经历肠道内阶段，肠上皮细胞刷状边缘阶段和肠上皮细胞细胞液阶段；而肽尤其是小肽( 分 子量1 8 0 1 0 0 0 d ) 不经人体的促酶、胃蛋白酶、胰酶、淀粉酶、消化酶及酸碱物质二次水解， 7 可直接进入小肠被吸收，后进入循环系统( 王永祯，2 0 0 2 ) ；肽在生物体内的渗透压较游离的氨 基酸小，因此可以减少腹泻的发生；肽在转运时所需的碳水化台物也较游离氨基酸少，且水解液 的口味也较游离氨基酸混合物更易接受。 2 3 2 其他组成分的差异 虽然牛乳一直作为母乳的代用品或代用品的原料，但是牛乳与人乳在组成成分上还是存在着 很大的差异的。脂肪在总量上没有什么差异，平均都在3 5 左右，而在饱和脂肪酸与不饱和脂肪 酸的含量上的差异较大，( 人乳大约为4 8 ：5 2 ；牛乳大约为6 6 ：3 4 ) 而目前不饱和脂肪酸对婴儿生 长发育的作用已经研究的比较的深入了，尤其是多不饱和脂肪酸对婴儿大脑和中枢神经系统的发 育以及视力的影响( 见表2 - 5 ) 。母乳中多不饱和脂肪酸包括n 亚麻酸、e p a 、d h a 、亚油酸及 花生四烯酸等，其中以亚油酸含量最为丰富，约占多不饱和脂肪酸总量的6 0 9 0 。母乳中与 婴儿生长发育直接相关的多不饱和脂肪酸主要是e p a 、d h a 及花生四烯酸，洳亚麻酸、亚油酸 在体内经过链延长和脱饱和作用可分别形成e p a 、d h a 及花生四烯酸。一般母乳脂质中花生四 烯酸含量为o 6 3 ，d h a 含量o 3 l ，e p a 含量甚微。而牛乳的油酸和亚油酸的含量都 少于人乳。 乳糖是6 个月以内的婴儿的主要的能量来源，人乳的乳糖大约为6 5 7 0 虮，而牛乳中为4 5 5 0 叽，且人乳中以p 晋l 糖为主，人乳中的乳糖为p 哥l 糖，p 乳糖促进肠道内双岐杆菌的发育， 后者是肠道正常菌，对多种致病菌有拮抗作用，并有效地避免菌群比例失调，防止婴幼儿腹泻乳 中有许多免疫球蛋白，有效抵抗病菌的侵袭，减少腹泻发生。有报道母乳中有特异性抗轮状病毒 因子，而牛乳中的乳糖为* 乳糖，哥l 糖促进大肠杆菌的繁殖，有利于类脂物质的完全氧化及肝 糖原的储存”。 母乳和牛乳中的水分含量都大约是8 8 1 0 0 9 ，微量元素和维生素上的差异见表2 4 。 2 4 婴儿配方食品常添加营养物质种类 2 4 1 牛磺酸 牛磺酸的化学名称是2 氨基乙磺酸，能促进婴幼儿机体发育，调节神经传导( 张平伟等， 1 9 9 7 ) ，促进神经细胞的分化成熟( 韩晓滨等，1 9 9 2 ) 。对视觉能力的完善以及c a 的吸收有良好 作用( 陆淳等，2 0 0 1 ) 。在成人体内，经过复杂的酶催化作用，能合成牛磺酸，但婴儿体内，因 酶的活力低，不能自己合成，必须从食物中摄取。大多数动物的乳中都有牛磺酸，而以人乳中牛 磺酸含量最高。牛乳中的含量仅为人乳的1 ，1 0 ，所以用牛乳粉喂养的婴幼儿，其血清中的牛磺酸 明显低于母乳喂养的婴儿。如今在婴儿乳粉中已普遍添加了牛磺酸。 2 4 2 d a 和a a d h a 对于婴儿脑细胞的分裂、增殖、神经传导、突触的生长和发育起着极为重要的作用。 对大脑活动、脂肪代谢、婴儿智力发育及免疫功能都有极大影响( 刘威等，2 0 0 2 ) 。另外，d h a 在视网膜磷脂中占4 0 5 0 ，对提高婴儿的视敏度，促进视力发育发挥重要作用( j o r 辨n s e n ， 1 9 9 6 ；m a l ( r i d e s ，1 9 9 3 ) 。a a 是构成大脑和视网膜的最主要的多不饱和脂肪酸之一( 韩宏裕 等，1 9 9 9 ) ，在脑和神经组织中，a a 含量占多不饱和脂肪酸的4 0 5 0 ，在神经末梢甚至高达 黑龙江八一农垦大学硕士学位论文第一章引言 7 0 。作为重要的结构脂类成分。a a 主要存在于细胞膜的磷脂中，对维持细胞膜的完整、调节 膜的通透性、流动性起着重要的作用( 袁成凌等，2 0 0 0 ) 。根据文献报道( 李涛等2 0 0 2 ) ，4 6 个月的婴儿乳指标中d i a 标定在2 6 4 2 9 m 1 0 0 m l ；a a 标定在2 5 3 9 m 1 0 0 m l 。 2 4 3 乳铁蛋白 乳铁蛋白的分子量约为8 0 0 0 0 d a ，每个分子上结合两个铁分子，是具有抗菌作用的糖蛋白( 龚 广予，2 0 0 1 ) 。哺乳动物的乳中都含有，以人乳的含量最高。每毫升人乳中的含量：初乳为6 o 8 0 m g ，常乳为2 o 4 0 m g ；牛初乳中1 5 5 o m g ，牛常乳中o 2 0 3 5 m g 。这种乳铁蛋白能抑 制大肠杆菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、李斯特菌等，但对肠道中的有益双歧菌却无影响。乳铁蛋白 经酸性的胃蛋白酶水解以后，其抑菌能力比原来增强4 0 0 倍。 2 4 4 双歧杆菌 双歧杆菌是人体