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酪蛋白磷酸肽

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酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphopeptides, CPP) 是功能性食品添加劑的一種。

1 酪蛋白磷酸肽 -概述

酪蛋白磷酸肽酪蛋白磷酸肽

酪蛋白磷酸肽是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白,經過精製、純化製成,其核心結構為:—Se r(P)-Se r(P)-Se r(P)-G lu-G lu-(Se r:絲氨酸,G lu:谷氨酸,P:磷酸基)。這一結構 中的磷酸絲氨酸殘基(-Se r(P)-)成簇存在,在腸道PH弱鹼性環 境下帶負電荷,可阻止消化酶的進一步作用,使CPP不會被進一步水解 而在腸中穩定存在。國內研究發現,CPP中氮與磷的摩爾比值越小,CPP的肽鏈越短,磷酸基的密度越大,則CPP純度越高,促進鈣的吸收 和利用作用也就越強。   

鈣只有以離子形態存在時才易被吸收,而且在中性和弱鹼性環境 中又容易與酸根離子形成不溶性鹽而流失。CPP對鈣的吸收作用主要表現為,在中性和弱鹼性環境下能與鈣結合,抑制不溶性沉澱的生成, 避免鈣的流失,最終因遊離鈣濃度的提高而被動吸收。目前研究表明, CPP促鈣吸收的作用主要表現在以下幾個方面:

(1)促進小腸對鈣的吸收。

人的飲食中的穀類食物含有大量的植酸、肌醇六磷酸等高磷成 分,在小腸下端PH7~8環境下與鈣結合而生成磷酸鈣沉澱。而CPP能抑 制磷酸鈣沉澱的形成,使遊離鈣保持較高的濃度,促進鈣的被動吸收, 成為維生素D作為鈣吸收促進劑的又一途徑。

(2)促進骨骼對鈣的利用。

動物實驗表明,CPP能促進鈣的吸收和利用,減弱破骨細胞作用及 抑制骨的再吸收。

(3)促進牙齒對鈣的利用。

過去認為,餐后咀嚼乳 酪能刺激唾液分泌,使鹼性的唾液緩衝牙斑上的酸性物質對牙釉質的 腐蝕,有助於防止齲齒的發生。近年研究發現,乳酪中含有的CPP能將 食物中的鈣離子結合在齲齒處,減輕釉質的去礦物化,從而達到抗齲 目的。   

研究發現,在含有CPP的培養液中的精子,明顯具有更高的穿透卵細胞的能力,還能減少精子的變異程度而使胚胎髮育更加穩定。CPP還 能提高鐵、鋅、鎂等金屬離子的生物利用度,因而被稱為具有金屬載體功能的肽類物質。目前,國外已將CPP應用於兒童咖喱飯、飲料、口香糖等食品和保健品中。對兒童缺鈣、老年人骨質疏鬆、不育症的治 療和牙齒保健方面的研究和應用也在進行之中。因為CPP是從天然蛋白 質中提取的多肽,具有不良反應小、安全可靠的優點,因而將會得到 更廣泛的應用。國外研究了酪蛋白、脫脂乳蛋白和CPP的致敏反應,發現CPP的致敏性很小,表明它能夠適用於對牛奶過敏的體質。但也應注 意到,影響CPP作用的因素非常複雜,在鈣代謝過程中的作用還須進行 深入的研究。

2 酪蛋白磷酸肽 -簡介

酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白為原料,通過生物技術製得的具有生物活性的多肽,可用於各種營養、保健食品中,能有效促進人體對鈣、鐵、鋅等二價礦物營養素的吸收和利用。

酪蛋白磷酸肽,由牛乳酪蛋白水解而得,可以促進鈣、鐵、鋅、鎂等礦物質的吸收和利用,使骨量增加。

酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphopeptides, CPP) 是功能性食品添加劑的一種,按日本厚生省分類屬於氨基酸系列。它的蛋白前體是α、β-酪蛋白,其生理功能是促進鈣、鋅、鐵的吸收,抗蛀牙、提高動物受精能力,調節血壓。

製備CPP常採用酶水解,主要是胰蛋白酶。製備CPP的原料多種多樣,有人從α-酪蛋白開始,也有人從β-酪蛋白開始。將15%、pH7.0的酪蛋白溶液用胰蛋白酶在60℃下水解2小時,然後加熱,使酶失活,直接噴霧乾燥得到的產品為CCP1;將經脫苦處理水解產生的苦味肽,再噴霧乾燥得到的產品為CCP2;也可調節水解酸度,然後離心,過濾,將沉澱乾燥得到CCP3。

3 酪蛋白磷酸肽 -生產工藝及產品

CPP生產的基本工藝為:   

酪蛋白→酶解反應→酶失活→乾燥→CPP成品由上述工藝所得產品CPP含量為12%~20%,若經分離純化可得到含量更高的產品。高含量的產品(含量達80%左右)主要用於含鈣量較高的液態產品,固態產品和一般液態營養、保健食品中則大多使用含量為12%以上的CPP產品。除了工藝較簡單,成本較低外,低CPP含量的產品中還含有類啡肽、免疫調節肽、抗高血壓肽等多種生物活性肽,除了促進鈣、鐵、鋅吸收功能外,還能向人體提供其他保健功能,其綜合營養保健效果更好。因此國內外市場上以低含量CPP產品的使用和貿易量最大。 CPP主要應用於強化鈣、鐵、鋅的營養保健食品(如補充鈣、鐵、鋅的膠囊、片劑、沖劑類保健食品)、乳飲料及針對中老年人和兒童開發的乳製品、豆製品及烹調素中。

4 酪蛋白磷酸肽 -功能特性

缺鈣是世界性的營養問題,要解決缺鈣問題必須同時從兩方面著手,一為增加鈣的攝入量,二為提高鈣的吸收利用率。目前國內市場上有200多種補鈣劑,大多著眼於增加鈣的攝入量,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其產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,這是到目前為止解決鈣吸收利用率而採用的惟一辦法。在人體腸道內 pH呈中性到弱鹼性的環境中,CPP能螯合鈣、鐵、鋅離子,保護其不被膳食中的磷酸、草酸、植酸等陰離子沉澱,從而有效促進對鈣、鐵、鋅等的吸收和利用。CPP也正是著眼於提高鈣的吸收利用而開發的新型產品,CPP與傳統的鈣吸收劑維生素D相比,具有以下特點:   

1.CPP除了促進鈣吸收功能外,還可促進鐵、鋅等二價礦物營養素的吸收。鐵和鋅是除了鈣以外中國人最易缺乏的礦物質,若單純、過度補鈣,會對鐵和鋅的吸收造成一定的影響。若將CPP添加於強化鈣、鐵、鋅的營養食品或營養保健品中,則不僅可提高鈣的吸收,同時還可提高鐵和鋅的吸收利用率,從而有效克服一般補鈣劑對鐵、鋅吸收的潛在不利影響,這一點是任何其它補鈣劑都不具備的特性。   

2.維生素D可促進小腸上部可飽和的鈣的主動運輸吸收,維生素D的作用受年齡和鈣攝入量的影響;CPP對小腸下部不可飽和被動擴散吸收,這種吸收不受年齡和鈣攝入量變化的影響,而鈣的被動擴散吸收遠大於主動運輸吸收。CPP產品還具有良好的穩定性,在乾燥避光條件下保質期可達18個月以上。加入到產品中后,在酸性到中性範圍內均具有良好的穩定性,可耐120度、30分鐘的高溫處理。在鹼性條件下,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,CPP的功能會受到影響。在一般使用條件下,CPP的結構和功能都是穩定的。   

3.在膳食中強化VD可增加鈣的吸收,但VD攝入過量會對腎和骨造成一定的危害。而若在膳食中強化鈣的同時,添加一定量的CPP,則可使腸道中的鈣保持在溶解狀態,從而有效促進鈣的吸收和利用,且CPP來源於牛乳蛋白質,即使超量服用也不會對人體產生任何毒副作用。此外,CPP具有在很寬的pH範圍內完全溶解的特性,可耐受高溫處理,具有良好的穩定性,CPP添加於食品時,具有低量高效的特點,添加CPP的製品可保持原有的風味和口感。鈣之緣片,成分碳酸鈣(含量最高),內含維生素D(人體對鈣離子吸收的載體),吸收好。

5 酪蛋白磷酸肽 -作用及作用機理

 1.CPP的持鈣能力

CPP的持鈣能力也即一定條件下被CPP保持在溶液中的鈣量的大校在有鈣離子和磷酸根存在的溶液體系中,pH呈鹼性時,將有磷酸鈣沉澱形成。CPP的存在可減少因磷酸鈣沉澱而引起的鈣損失,使較多的鈣保持溶解狀態。Ca:P=1:1(8mM:8Mm)和2:1(12Mm:6Mm)時,體系中添加200ppm的CPP,於35℃下保溫1小時。   

Ca:P=1:1和2:1時,CPP的持鈣量(以CPP分子中每摩爾有機磷可保持溶解鈣的摩爾數表示)分別是37.2和28.0。

2.CPP防止骨質疏鬆的動物試驗

動物試驗中所用動物模型為切除卵巢的老年雌性大鼠。在飼料中添加CPP為試驗組,系列2為飼料中不給予CPP的對照組。試驗進行至4個月時,試驗組的相對骨密度已顯著高於對照組,說明CPP在防止老年雌性大鼠的骨質丟失中有良好效果。

3.CPP的作用機理

CPP與鈣具有適度的結合,這樣的結合強度即可以保護鈣離子不被沉澱,並足以推動大量的溶解鈣向腸黏膜轉運,而又不至於因結合太緊密而影響鈣的吸收。CPP與鈣的結合是動態的,鈣離子不斷被CPP結合、釋放,再結合、再釋放,從而使得CPP分子中一個磷酸基可以保護30多個鈣離子不被沉澱。

6 酪蛋白磷酸肽 -應用

1.補鈣加入CPP

縱觀補鈣產品的發展史,補鈣產品大致經歷了以下四個發展階段:

(1)無機鈣階段,向人體補充碳酸鈣、磷酸氫鈣等無機鈣鹽。   

(2)有機鈣階段,向人體補充乳酸鈣、葡萄糖酸鈣、L-蘇糖酸鈣等有機鈣,以增加鈣的攝入。 

(3)鈣+維生素D階段,在補鈣產品中同時強化維生素D,以提高鈣的吸收利用率。 

(4)鈣+CPP階段,以CPP替代對人體有一定毒副作用(特別是過量攝入時)的VD。   

科學研究證明,在正常情況下,各種鈣源的吸收率相差無幾。牛奶之所以是眾所周知且人類最喜歡的補鈣食品,其原因除了牛奶含鈣較豐富外,還因牛奶酶蛋白在體內經腸道蛋白酶作用可生成部分CPP,而CPP可促進鈣的吸收和利用,換言之,吸收率不應成為廠家選擇鈣源的依據,在產品中加入適量的鈣吸收促進劑CPP才是明智之舉。 CPP是由牛奶中的酪蛋白經生物技術提煉出的產品,是名副其實的「天然牛奶精華」,因此補鈣產品中加入CPP最合適。

2.CPP的應用範圍

CPP具有在很寬的pH範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,可添加於下列各種產品中:

強化鈣、鐵、鋅的營養保健品·奶類製品,如果奶、學生配方奶、高鈣低脂奶等·兒童營養食品,如嬰兒營養米粉、高鈣餅乾等

豆製品,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、汽酒等含氣飲料(可使泡沫細膩、持久,並促進其中的礦物質吸收)在上述產品中應用時,CPP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CPP的製品,其原有的風味和口感可保持不變。   

上述產品均是在強化鈣、鐵的產品中添加了CPP,使其具有不同於市場上其他同類產品的特色,處於市場領先地位。   

從中國民眾的鈣營養狀況看添加CPP產品的市場前景中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,因此,中國人缺鈣尤為嚴重。 目前,中國從兒童到中老年人各年齡組的人群,普遍存在缺鈣問題。這就使得國內補鈣保健品市場多年以來保持長盛不衰的現象,消費者的補鈣意識已由「接受」轉變為「自發」。除了鈣以外,中國人最易缺乏的礦物質是鐵和鋅。CPP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,這更使得CPP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CPP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。   

酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphopeptides,簡稱CPP),來源於天然優質蛋白質---牛乳酪蛋白,它可以有效提高人體鈣、鐵、鋅等二價礦物質的攝入量以及吸收和利用率,還具有固齒、健齒、修復齦齒的作用。CPP也正是著眼於提高鈣的吸收利用率而開發的新型營養產品,它是目前為止實現了工業化生產的生物活肽型食品添加劑之一,它與VD相比吸收率高,無毒副作用,更能提高其它鋅、鐵等二價礦物質的吸收率。CPP可促進小腸下部不可飽和鈣的被動擴散吸收,這種吸收不受年齡和VD的變化。

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