酪蛋白磷酸肽應用研究進展

孫延春

(鶴壁職業技術學院，河南鶴壁458030)

酪蛋白磷酸肽應用研究進展

孫延春

(鶴壁職業技術學院，河南鶴壁458030)

酪蛋白磷酸肽具有促進鈣、鐵、鋅的吸收、利用，增強精卵結合、增強機體免疫力，促腫瘤細胞凋亡等作用。介紹了酪蛋白磷酸肽的生理功能和作用機理，并對其在食品和藥物方面的應用作了簡單介紹。

酪蛋白磷酸肽；生理功能；應用

0 引言

酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphope Ptides，CPPs)是以牛奶酪蛋白為原料，經過單一或復合蛋白酶的水解，再對水解產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。CPPs能促進機體腸黏膜對鈣、鐵、鋅、硒，尤其是鈣的吸收和利用，被譽為“礦物質載體”[1]。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[2]。日本、德國等國家已把CPPs定為功能性食品，我國在這方面的研究越來越受到科學家和食品工作者的廣泛關注。本文就CPPs的營養作用及在食品、藥物方面的應用作一綜述。

1 CPPs的結構

CPPs有α和β兩種構型，分別由α-酪蛋白和β-酪蛋白水解分離純化生成，其主要功能區是αS1-(59-79)5P和β(1-25)4P，活性中心是成串的磷酸絲氨酸和谷氨酸簇，其結構可表示為-SerP-SerP-SerP-GLUGLU-。CPPs分布于αS1-酪蛋白和β-酪蛋白等牛乳蛋白的不同區域，所以不同的酶作用于酪蛋白生成的CPPs的分子量不同，其磷酸解離常數也不同。

2 CPPs的理化性質

CPPs產品具有良好的溶解性，在pH值為2.0～10.0內，其溶解性除在pH值為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。CPPs產品較酪蛋白具有更好的起泡性和泡沫穩定性。CPPs產品乳化力較好，但與酪蛋白相比下降了約20%。同時，CPPs產品的乳化性和乳化穩定性與酪蛋白相比分別下降了2.89%和1.45倍。CPPs產品具有較好的熱穩定性，在CPPs產品加工時可以進行有效的殺菌處理，在100℃（30 min）條件下殺菌不會對產品外觀造成改變。CPPs作為鈣、鐵吸收促進劑，Ca2+的存在不會影響產品的色澤[3]。

謝瑋等(2003)進行的安全性毒理學評價試驗結果表明：聚烯烴成核劑的小鼠急性毒理試驗，根據急性毒性分級標準，CPPs屬實際無毒物質(Ames)，小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗說明該物質不具遺傳毒性作用[4]。因此在食品中添加該物質是安全可靠的。

3 酪蛋白磷酸肽的生理機能及作用機理

3.1 促進腸道對礦物元素的吸收

鈣在腸道中必須以離子的形式才能被吸收，在小腸前段維生素D作為鈣吸收促進劑可加強鈣在小腸前段的主動吸收。而在小腸后段鈣的吸收形式是被動擴散，吸收效率取決于小腸內鈣離子的游離濃度，但它在中性和弱堿性環境下易與酸根離子形成不溶性鹽而流失。由于CPPs帶有高濃度的負電荷，既可以抵抗消化道中各種酶的水解，又可以與鈣結合成可溶物，從而有效地防止鈣在小腸中性或偏堿環境中形成磷酸鈣沉淀，同時它還可以有效地增加鈣在體內的滯留時間，該結合物在被腸壁細胞吸收后才把鈣釋放出來。

早在20世紀40年代，Mellander等首次從酪蛋白的胰蛋白酶水解產物分離到磷酸肽，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。研究發現，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胰蛋白酶消化的產物可強化骨骼鈣化[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因子。此外，CPPs還可促進鐵、錳、鋅、硒等吸收[6]。

3.2 防齲齒，促進牙齒、骨骼中鈣的沉積和鈣化

CPPs促進鈣的沉積和鈣化的原因一般認為是它在提高鈣的吸收利用的同時，減少了破骨細胞的作用，抑制了骨的再吸收。研究證明，CPPs具有明顯抗蛀牙功能，可用于防止和治療牙結石。CPPs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(CPP-ACP)。它是可溶性復合物，附著在齲損處，維持高水平的鈣離子濃度，促使鈣離子進入齲損區，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[7]。用CPPs制成的抗齲齒添加劑是目前唯一不同于氟化物的添加劑。

3.3 促進動物體外受精

通過動物(豬、牛)體外實驗證明[8]，CPPs可明顯促進精子進入卵細胞和體外精卵細胞的融合，他們發現含CPPs培養液中的精子明顯具有更高的穿透卵細胞的能力。此外，CPPs還能減少精子的變異程度而使胚胎發育更加穩定，但作用機理尚不十分清楚，可能與溶解狀態鈣離子介導的精卵細胞融合有關，也可能與谷氨酸的游離羧基有關。

3.4 增強動物機體免疫力

CPPs結構中起免疫調節作用的部位是含有3個氨基酸殘基的小肽且N端和C端分別是一個磷酸絲氨酸殘基，即SerP-X-SerP結構。鈣離子是觸發淋巴細胞增殖反應的第一信號，鈣離子載體A23187對淋巴細胞增殖具有絲裂原作用。CPPs通過SerP鈣離子形成復合物阻止磷酸鈣沉淀的產生從而促進鈣離子的吸收，達到促進動物免疫機能的作用。

Cpps還通過調節淋巴細胞因子的水平來調節動物免疫功能[9]。免疫球蛋白是由B淋巴細胞產生的，當細胞通過膜表面受體識別抗原同時接受單核細胞或巨噬細胞分泌的IL-1時，靜止的B淋巴細胞就被激活。被激活的B淋巴細胞在IL-1的作用下發生增殖。IL-5是B淋巴細胞的生長因子并能促進其增殖。在IL-6的作用下，B淋巴細胞分化成漿細胞或免疫球蛋白分泌細胞。Yah等[10]發現IL-5和IL-6是生成IgA所必需的。酪蛋白磷酸肽1-28能顯著提高小鼠脾細胞培養物的IgA水平并促進IL-5和IL-6的分泌，而對IL-4，IL-12和IFN-γ則影響很小。以上結果表明，Cpps通過促進IL-5和IL-6的分泌進而刺激B淋巴細胞增殖并分化成IgA生成細胞。

3.5 細胞凋亡誘導作用

酪蛋白磷酸肽促腫瘤細胞凋亡的作用已經在人腸上皮腺瘤細胞HT-29細胞、Caco2細胞、白血病細胞HL-60以及神經膠質瘤細胞PC12等細胞模型中得到證明。上述腫瘤細胞可以被β-酪蛋白磷酸肽觸發凋亡。酪蛋白磷酸肽誘導了惡性腫瘤細胞凋亡卻未對非惡性細胞(如CHO細胞和脾細胞)起到同樣的作用，提示其具有潛在的藥理學意義。因此，細胞凋亡誘導肽可能成為潛在的抗癌藥物。

4 酪蛋白磷酸肽的應用

4.1 酪蛋白磷酸肽在食品工業中的應用

CPPs是作為吸收促進劑用于開發制造鈣、鐵功能食品的關鍵性原料，也是迄今為止唯一成功應用于功能性食品的生理活性肽。缺鈣是世界性的營養問題，如何提高鈣的吸收利用率是目前需解決的主要問題之一，目前國內市場上有200多種補鈣劑，大多著眼于增加鈣的攝入量，而提高鈣的吸收、利用率的產品種類很少。近年來，一些營養食品和保健食品生產廠家已在強化鈣的同時也對維生素D進行強化，目的是提高鈣的吸收利用率，但維生素D的過量攝入會對人體的腎和骨造成一定的危害。目前在國外市場上已有含CPPs的許多適用于兒童、老人、孕婦等不同人群的各種保健食品，諸如糖果、飲料、餅干、奶酪制品、甜點、畜肉制品、各種乳制品等。CPPs在日本、東南亞、歐洲、澳大利亞等地已廣泛應用于鈣強化乳制品、果汁飲料，蛋白飲料和速溶飲品、運動食品、糖果、營養素補充劑以及防齲齒口香糖中。日本三星食品公司、明治制果公司等推出了添加CPPs的餅干。丹麥也于1991年實現了CPPs的商品化。此外，美國、德國、法國等國家均進行了積極的研究。

CPPs具有在很寬的pH值范圍內完全溶解的特性，可耐受高溫處理，具有良好的穩定性，因此，可添加于下列各種產品中：強化鈣、鐵、鋅的營養保健品、奶類制品，如液態奶、乳飲料、嬰幼兒奶粉、學生配方奶、高鈣低脂奶等；兒童營養食品，如嬰兒營養米粉、高鈣餅干等；豆制品，如高鈣豆奶粉、鈣豆腐等；營養麥片、口香糖等；防齲固齒的牙膏、啤酒等含氣飲料(可使泡沫細膩、持久，并促進其中的礦物質吸收)，在上述產品中應用時，CPPs可起到使產品配方更完善、合理，真正達到向人體補充這些礦物營養素的目的，同時還可實現原有產品的升級換代。此外，添加了CPPs的制品，其原有的風味和口感可保持不變。如對保健雪米餅的研制中加入了酪蛋白磷酸肽，提高了鈣的吸收利用率，使強化后的產品品質有了提高；在制備酸豆乳飲料的工藝中，也添加了酪蛋白磷酸肽，使產品更富有營養保健價值，同時口感和風味更佳[11]。

CPPs有良好的加工穩定性。商品CPPs在5℃和25℃保存2年后，其防止鈣沉淀能力功能指標基本無變化。在酸化條件下，CPPs溶解經受120℃／15 min處理，功能指標仍達95%以上。說明CPPs能完全適合嚴格的UHT加工要求，在酸性條件下更為穩定。在堿性條件下，穩定性較差，隨受熱溫度提高和受熱時間延長，脫磷酸基反應會加劇，CPPs的功能會受到影響。在一般使用條件下，CPPs的結構和功能都是穩定的。

4.2 酪蛋白磷酸肽在藥物中的應用

由于CPPs是從天然蛋白中提取的多肽，具有致敏性小、無細胞毒性、安全可靠的優點，因此充分運用這些特點，可用于對佝僂病，牙科病和骨質疏松癥等疾病的治療；制成抗蛀牙牙膏，漱口液或含片等，還制成可促進動物體外受精和細胞融合的生化制劑等[12]。

4.3 CPPs在動物生產上的應用

CPPs在動物生產上主要是作為一種功能性的飼料添加劑使用。添加到日糧中促進動物對礦物質離子的吸收利用。Ashida等[13]試驗表明，在低鈣日糧中添加0.5%～1.0%的CPPs可提高蛋雞的蛋殼強度，降低破蛋率，增強機體的體質，減少腿病的發生。在種豬日糧中添加CPPs能顯著提高卵細胞的受精率，提高種畜繁殖性能。對懷孕母畜及種用家畜，還可防止其他常量微量礦物元素的缺乏。在仔豬日糧中添加CPPs可促進鐵的吸收，防止營養性缺鐵貧血，并能顯著提高仔豬血清中特異性IgA，IgM，IgG的含量，從而增強仔豬的免疫力[14]。

5 結束語

隨著生活水平的不斷提高，人類鈣營養素不足的問題日益受到廣泛的關注。目前，國外已將CPPs應用于兒童咖喱飯、飲料、口香糖等食品和保健品中。對兒童缺鈣、老年人骨質疏松、不育癥的治療和牙齒保健方面的研究和應用也在進行之中。還有人研究了酪蛋白、脫脂乳蛋白和CPPs的致敏反應，發現CPPs的致敏性很小，表明它能夠適用于對牛奶過敏的體質。

由于我國民眾膳食組成以植物性食物為主，其中含有大量的影響鈣、鐵、鋅吸收因子，如植酸、草酸、纖維素等，沒有大量消費乳制品的習慣，缺鈣尤為嚴重。目前，我國從兒童到中老年人各年齡組的人群，普遍存在缺鈣問題。CPPs不僅可促進鈣的吸收，對鐵、鋅的吸收利用也有良好的促進效果，且CPPs來源于牛乳蛋白質，具有不良反應小、安全可靠的優點，即使超量服用也不會對人體產生任何毒副作用，這更使得CPPs在營養強化食品和保健食品中的應用備受矚目。因此開發添加CPPs的營養食品和保健品，能真正達到有效補充人體缺乏的礦物質的目的，滿足人們的營養需求，必能產生巨大的經濟效益和社會效益。

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Research application of casein phosphope ptides

SUN Yan-chun
(Hebi College of Vocation and Technolgy,Hebi 458030，China)

Casein phosphorope ptides can promote calcium,iron,and zinc absorption and utilization,enhance zona-binding combination,enhance immunity,promote tumor cell apoptosis functions.Introduces the casein phosphope ptides physiological functions and mechanism,and its food and drug applications are introduced.

casein phosphope ptides；physiological functions；application

Q516

B

1001-2230（2011）02-0053-03

2010-10-08

孫延春（1973-），女，副教授，研究方向為食品生物化學。