酪蛋白磷酸肽应用研究进展

孙延春

(鹤壁职业技术学院，河南鹤壁458030)

酪蛋白磷酸肽应用研究进展

孙延春

(鹤壁职业技术学院，河南鹤壁458030)

酪蛋白磷酸肽具有促进钙、铁、锌的吸收、利用，增强精卵结合、增强机体免疫力，促肿瘤细胞凋亡等作用。介绍了酪蛋白磷酸肽的生理功能和作用机理，并对其在食品和药物方面的应用作了简单介绍。

酪蛋白磷酸肽；生理功能；应用

0 引言

酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphope Ptides，CPPs)是以牛奶酪蛋白为原料，经过单一或复合蛋白酶的水解，再对水解产物分离纯化后得到的含有磷酸丝氨酸簇的天然生理活性肽。CPPs能促进机体肠黏膜对钙、铁、锌、硒，尤其是钙的吸收和利用，被誉为“矿物质载体”[1]。CPPs是目前唯一促进钙吸收的活性肽同时在提高机体免疫力、改善繁殖性能等方面也有重要作用[2]。日本、德国等国家已把CPPs定为功能性食品，我国在这方面的研究越来越受到科学家和食品工作者的广泛关注。本文就CPPs的营养作用及在食品、药物方面的应用作一综述。

1 CPPs的结构

CPPs有α和β两种构型，分别由α-酪蛋白和β-酪蛋白水解分离纯化生成，其主要功能区是αS1-(59-79)5P和β(1-25)4P，活性中心是成串的磷酸丝氨酸和谷氨酸簇，其结构可表示为-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区域，所以不同的酶作用于酪蛋白生成的CPPs的分子量不同，其磷酸解离常数也不同。

2 CPPs的理化性质

CPPs产品具有良好的溶解性，在pH值为2.0～10.0内，其溶解性除在pH值为4.0约为90%外，其他均高于90%，且溶解性随pH值的增高而增大。CPPs产品较酪蛋白具有更好的起泡性和泡沫稳定性。CPPs产品乳化力较好，但与酪蛋白相比下降了约20%。同时，CPPs产品的乳化性和乳化稳定性与酪蛋白相比分别下降了2.89%和1.45倍。CPPs产品具有较好的热稳定性，在CPPs产品加工时可以进行有效的杀菌处理，在100℃（30 min）条件下杀菌不会对产品外观造成改变。CPPs作为钙、铁吸收促进剂，Ca2+的存在不会影响产品的色泽[3]。

谢玮等(2003)进行的安全性毒理学评价试验结果表明：聚烯烃成核剂的小鼠急性毒理试验，根据急性毒性分级标准，CPPs属实际无毒物质(Ames)，小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验说明该物质不具遗传毒性作用[4]。因此在食品中添加该物质是安全可靠的。

3 酪蛋白磷酸肽的生理机能及作用机理

3.1 促进肠道对矿物元素的吸收

钙在肠道中必须以离子的形式才能被吸收，在小肠前段维生素D作为钙吸收促进剂可加强钙在小肠前段的主动吸收。而在小肠后段钙的吸收形式是被动扩散，吸收效率取决于小肠内钙离子的游离浓度，但它在中性和弱碱性环境下易与酸根离子形成不溶性盐而流失。由于CPPs带有高浓度的负电荷，既可以抵抗消化道中各种酶的水解，又可以与钙结合成可溶物，从而有效地防止钙在小肠中性或偏碱环境中形成磷酸钙沉淀，同时它还可以有效地增加钙在体内的滞留时间，该结合物在被肠壁细胞吸收后才把钙释放出来。

早在20世纪40年代，Mellander等首次从酪蛋白的胰蛋白酶水解产物分离到磷酸肽，并证明这些肽的钙盐在生理pH值下具有非常好的溶解性，无论正常婴儿还是佝偻病患儿，对CPPs形式的钙比对自然条件下的钙都能更好地利用。研究发现，CPPs可增加钙的生物利用率，在缺乏维生素D情况下，患有佝偻病小孩服用酪蛋白经胰蛋白酶消化的产物可强化骨骼钙化[5]。动物实验证明，CPPs可在中性或偏碱性条件下阻止钙的沉淀，从而促进钙在小肠中吸收。

CPPs虽可抑制磷酸钙形成沉淀，却不能使已形成磷酸钙溶解，CPPs的结构，特别是其分子内亲水和疏水氨基酸的排布决定了它在磷酸钙晶体增长中是一个重要的调节因子。此外，CPPs还可促进铁、锰、锌、硒等吸收[6]。

3.2 防龋齿，促进牙齿、骨骼中钙的沉积和钙化

CPPs促进钙的沉积和钙化的原因一般认为是它在提高钙的吸收利用的同时，减少了破骨细胞的作用，抑制了骨的再吸收。研究证明，CPPs具有明显抗蛀牙功能，可用于防止和治疗牙结石。CPPs在溶液中能与钙磷结合成复合体，即酪蛋白磷酸肽钙磷复合体(CPP-ACP)。它是可溶性复合物，附着在龋损处，维持高水平的钙离子浓度，促使钙离子进入龋损区，促进早期龋损再矿化，从而有效地防止牙蚀细菌的侵蚀，达到抗龋齿的作用[7]。用CPPs制成的抗龋齿添加剂是目前唯一不同于氟化物的添加剂。

3.3 促进动物体外受精

通过动物(猪、牛)体外实验证明[8]，CPPs可明显促进精子进入卵细胞和体外精卵细胞的融合，他们发现含CPPs培养液中的精子明显具有更高的穿透卵细胞的能力。此外，CPPs还能减少精子的变异程度而使胚胎发育更加稳定，但作用机理尚不十分清楚，可能与溶解状态钙离子介导的精卵细胞融合有关，也可能与谷氨酸的游离羧基有关。

3.4 增强动物机体免疫力

CPPs结构中起免疫调节作用的部位是含有3个氨基酸残基的小肽且N端和C端分别是一个磷酸丝氨酸残基，即SerP-X-SerP结构。钙离子是触发淋巴细胞增殖反应的第一信号，钙离子载体A23187对淋巴细胞增殖具有丝裂原作用。CPPs通过SerP钙离子形成复合物阻止磷酸钙沉淀的产生从而促进钙离子的吸收，达到促进动物免疫机能的作用。

Cpps还通过调节淋巴细胞因子的水平来调节动物免疫功能[9]。免疫球蛋白是由B淋巴细胞产生的，当细胞通过膜表面受体识别抗原同时接受单核细胞或巨噬细胞分泌的IL-1时，静止的B淋巴细胞就被激活。被激活的B淋巴细胞在IL-1的作用下发生增殖。IL-5是B淋巴细胞的生长因子并能促进其增殖。在IL-6的作用下，B淋巴细胞分化成浆细胞或免疫球蛋白分泌细胞。Yah等[10]发现IL-5和IL-6是生成IgA所必需的。酪蛋白磷酸肽1-28能显著提高小鼠脾细胞培养物的IgA水平并促进IL-5和IL-6的分泌，而对IL-4，IL-12和IFN-γ则影响很小。以上结果表明，Cpps通过促进IL-5和IL-6的分泌进而刺激B淋巴细胞增殖并分化成IgA生成细胞。

3.5 细胞凋亡诱导作用

酪蛋白磷酸肽促肿瘤细胞凋亡的作用已经在人肠上皮腺瘤细胞HT-29细胞、Caco2细胞、白血病细胞HL-60以及神经胶质瘤细胞PC12等细胞模型中得到证明。上述肿瘤细胞可以被β-酪蛋白磷酸肽触发凋亡。酪蛋白磷酸肽诱导了恶性肿瘤细胞凋亡却未对非恶性细胞(如CHO细胞和脾细胞)起到同样的作用，提示其具有潜在的药理学意义。因此，细胞凋亡诱导肽可能成为潜在的抗癌药物。

4 酪蛋白磷酸肽的应用

4.1 酪蛋白磷酸肽在食品工业中的应用

CPPs是作为吸收促进剂用于开发制造钙、铁功能食品的关键性原料，也是迄今为止唯一成功应用于功能性食品的生理活性肽。缺钙是世界性的营养问题，如何提高钙的吸收利用率是目前需解决的主要问题之一，目前国内市场上有200多种补钙剂，大多着眼于增加钙的摄入量，而提高钙的吸收、利用率的产品种类很少。近年来，一些营养食品和保健食品生产厂家已在强化钙的同时也对维生素D进行强化，目的是提高钙的吸收利用率，但维生素D的过量摄入会对人体的肾和骨造成一定的危害。目前在国外市场上已有含CPPs的许多适用于儿童、老人、孕妇等不同人群的各种保健食品，诸如糖果、饮料、饼干、奶酪制品、甜点、畜肉制品、各种乳制品等。CPPs在日本、东南亚、欧洲、澳大利亚等地已广泛应用于钙强化乳制品、果汁饮料，蛋白饮料和速溶饮品、运动食品、糖果、营养素补充剂以及防龋齿口香糖中。日本三星食品公司、明治制果公司等推出了添加CPPs的饼干。丹麦也于1991年实现了CPPs的商品化。此外，美国、德国、法国等国家均进行了积极的研究。

CPPs具有在很宽的pH值范围内完全溶解的特性，可耐受高温处理，具有良好的稳定性，因此，可添加于下列各种产品中：强化钙、铁、锌的营养保健品、奶类制品，如液态奶、乳饮料、婴幼儿奶粉、学生配方奶、高钙低脂奶等；儿童营养食品，如婴儿营养米粉、高钙饼干等；豆制品，如高钙豆奶粉、钙豆腐等；营养麦片、口香糖等；防龋固齿的牙膏、啤酒等含气饮料(可使泡沫细腻、持久，并促进其中的矿物质吸收)，在上述产品中应用时，CPPs可起到使产品配方更完善、合理，真正达到向人体补充这些矿物营养素的目的，同时还可实现原有产品的升级换代。此外，添加了CPPs的制品，其原有的风味和口感可保持不变。如对保健雪米饼的研制中加入了酪蛋白磷酸肽，提高了钙的吸收利用率，使强化后的产品品质有了提高；在制备酸豆乳饮料的工艺中，也添加了酪蛋白磷酸肽，使产品更富有营养保健价值，同时口感和风味更佳[11]。

CPPs有良好的加工稳定性。商品CPPs在5℃和25℃保存2年后，其防止钙沉淀能力功能指标基本无变化。在酸化条件下，CPPs溶解经受120℃／15 min处理，功能指标仍达95%以上。说明CPPs能完全适合严格的UHT加工要求，在酸性条件下更为稳定。在碱性条件下，稳定性较差，随受热温度提高和受热时间延长，脱磷酸基反应会加剧，CPPs的功能会受到影响。在一般使用条件下，CPPs的结构和功能都是稳定的。

4.2 酪蛋白磷酸肽在药物中的应用

由于CPPs是从天然蛋白中提取的多肽，具有致敏性小、无细胞毒性、安全可靠的优点，因此充分运用这些特点，可用于对佝偻病，牙科病和骨质疏松症等疾病的治疗；制成抗蛀牙牙膏，漱口液或含片等，还制成可促进动物体外受精和细胞融合的生化制剂等[12]。

4.3 CPPs在动物生产上的应用

CPPs在动物生产上主要是作为一种功能性的饲料添加剂使用。添加到日粮中促进动物对矿物质离子的吸收利用。Ashida等[13]试验表明，在低钙日粮中添加0.5%～1.0%的CPPs可提高蛋鸡的蛋壳强度，降低破蛋率，增强机体的体质，减少腿病的发生。在种猪日粮中添加CPPs能显著提高卵细胞的受精率，提高种畜繁殖性能。对怀孕母畜及种用家畜，还可防止其他常量微量矿物元素的缺乏。在仔猪日粮中添加CPPs可促进铁的吸收，防止营养性缺铁贫血，并能显著提高仔猪血清中特异性IgA，IgM，IgG的含量，从而增强仔猪的免疫力[14]。

5 结束语

随着生活水平的不断提高，人类钙营养素不足的问题日益受到广泛的关注。目前，国外已将CPPs应用于儿童咖喱饭、饮料、口香糖等食品和保健品中。对儿童缺钙、老年人骨质疏松、不育症的治疗和牙齿保健方面的研究和应用也在进行之中。还有人研究了酪蛋白、脱脂乳蛋白和CPPs的致敏反应，发现CPPs的致敏性很小，表明它能够适用于对牛奶过敏的体质。

由于我国民众膳食组成以植物性食物为主，其中含有大量的影响钙、铁、锌吸收因子，如植酸、草酸、纤维素等，没有大量消费乳制品的习惯，缺钙尤为严重。目前，我国从儿童到中老年人各年龄组的人群，普遍存在缺钙问题。CPPs不仅可促进钙的吸收，对铁、锌的吸收利用也有良好的促进效果，且CPPs来源于牛乳蛋白质，具有不良反应小、安全可靠的优点，即使超量服用也不会对人体产生任何毒副作用，这更使得CPPs在营养强化食品和保健食品中的应用备受瞩目。因此开发添加CPPs的营养食品和保健品，能真正达到有效补充人体缺乏的矿物质的目的，满足人们的营养需求，必能产生巨大的经济效益和社会效益。

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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

孙延春（1973-），女，副教授，研究方向为食品生物化学。