奶酪的营养价值及奶酪中生物活性肽的研究进展

顾春华 刘煜 王建军 燕妮 孙世琨

摘 要：奶酪是一种营养丰富的乳制品，富含蛋白质，脂肪，矿物质等，在其成熟过程中，会产生一些有活性的生物肽，本文对奶酪的营养价值及奶酪中生物活性肽进行研究，以期为相关药物开发提供思路。

关键词：奶酪;营养;生物活性肽

奶酪是一种营养丰富，用途广泛的乳制品，是生鲜乳在发酵剂与凝乳酶作用下发生凝固并经一定时间成熟而制成的固态乳制品，每1 kg奶酪由约10 kg的牛奶浓缩而成，是牛奶的精华。为满足不同消费者需求，奶酪的类型多种多样。按软硬程度可分为软质、半硬质、硬质和特硬质4类。按成熟状况又可分为成熟奶酪和未成熟奶酪两类，成熟奶酪指生产后不能马上食用，需在一定温度下储存一定时间，通过生化和物理变化来产生具有该类奶酪特性的乳制品。奶酪的消费量在欧洲较大，据报道，欧盟27国的人均奶酪消费量为16.6 kg，在法国、德国、荷兰、意大利和芬兰，人均奶酪消费量超过了20 kg[1]。奶酪中含有丰富的蛋白质（主要为酪蛋白）、脂肪、矿物质以及维生素A、D、E和维生素B1、B2、B6、B12及叶酸等，都是人体生长发育的重要营养物质。其中蛋白质含量较生鲜乳高出10倍，钙、镁、铁、锌含量是生鲜乳的5～15倍，且胆固醇的含量低于牛奶。奶酪还含有活性乳酸菌，具有和酸奶相似的健康益处，有助于提高免疫力。此外，在奶酪成熟期，酪蛋白会被来自于凝乳酶，发酵剂和次级微生物菌群的蛋白酶和肽酶水解为多种肽。其中某些肽在结构上类似于内源性肽，内源性肽在生物体中作为激素或抗生素起着至关重要的作用。而且这些肽可以在胃肠道消化后存活，或者作为最终肽形式的前体，可以与相应的受体相互作用，在生物体中发挥激动或拮抗作用。本文简要介绍了奶酪的一些营养作用，并总结了奶酪成熟过程中生物活性肽的形成及体外或体内的活性证明试验。

1 奶酪的营养价值

奶酪就其能量水平而言含有高浓度的必需营养素，其营养素的含量受牛奶的类型、制造过程和成熟时间的影响。水不溶性养分保留在奶酪凝乳中，而水溶性乳成分保留在乳清中[2]。乳中的乳糖大部分损失在乳清中，奶酪凝乳中残留的乳糖则通常由发酵菌发酵为乳酸。除新鲜奶酪外，大多数奶酪不含或仅含有微量乳糖。因此，乳糖不耐症的人可以食用奶酪而不会产生不良反应。

1.1 奶酪中的脂肪和胆固醇

奶酪中脂肪含量的差异性取决于所使用的牛奶类型和制造方法。从营养角度来看，不同奶酪品种中脂肪的消化率在88%～94%[3]。奶酪脂肪通常包含66%的饱和脂肪酸（Saturated Fatty Acid，SFA）（57.4%的棕榈酸，21.6%的肉豆蔻酸和17.6%的硬脂酸），30%的单不饱和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acid，MUFA）。饱和脂肪酸对血脂产生负面影响。但是，单个饱和脂肪酸对血液胆固醇水平的影响不同[4]。一般而言，中等链长（月桂酸C12：0，肉豆蔻酸C14：0和棕榈酸C16：0）对总血浆胆固醇升高作用要大于链较长（硬脂酸C18：0）的飽和脂肪酸[5]。此外，硬脂酸是奶酪中SFA的重要成分，可迅速转化为MUFA油酸C18：1，该油酸被认为是饮食中更健康的脂肪来源之一，与心血管疾病无关[6]。更重要的是，SFA在细胞调节，基因表达以及遗传调节中起着重要作用[7-8]。此外，丁酸具有预防癌症的作用[9];辛酸和癸酸具有抗病毒活性[10]，月桂酸具有抗病毒，抗菌和抗龋齿的特性[11-12]。

消费者对胆固醇有抵触情绪，但饮食中胆固醇对血液的影响要比饱和脂肪的影响低得多[13]。饮食中的胆固醇不能用作代谢能量。相反，它是人体必需的细胞膜，胆汁盐和类固醇激素的前体。共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid，CLA）是奶酪脂肪中的有益成分。CLA是包含共轭不饱和双键亚油酸（C18：2）的几何异构体混合物。据报道，在动物体外试验时，CLA对对人体相关疾病具有多种有益作用，其包括抗癌[14]，抗脂肪形成[15]，抗动脉粥样硬化[16]，抗糖尿病和抗炎作用等[17]。

1.2 奶酪中的维生素和矿物质

牛奶中大多数脂溶性维生素保留在奶酪脂肪中，一些水溶性维生素如核黄素，维生素B12，烟酸和叶酸等含量由于乳清的损失，通常低于牛奶中的浓度，但奶酪在成熟过程中由于微生物的合成在一定程度上弥补了某些B族维生素的损失。比如丙酸细菌在硬质奶酪中会合成大量维生素B12。奶酪中有多种矿物质，如钙、锌、磷和镁等。奶酪中钙和磷含量远高于牛奶，一份50 g的硬质干酪可提供约400 mg的钙，几乎涵盖了1岁至10岁儿童每日建议钙摄入量的100%。

1.3 奶酪中的蛋白质

奶酪含有高含量的具有生物学价值的蛋白质，根据奶酪品种的不同，蛋白质含量在4%～40%。奶酪蛋白的营养价值在奶酪制造过程中不会发生改变，其含量与脂肪含量成反比。奶酪蛋白质几乎可以完全被消化，因为在奶酪生产的成熟阶段，酪蛋白逐渐被分解为水溶性肽和游离氨基酸。肽之间，发现了许多生物活性肽。这些肽只有在通过蛋白水解作用从其母体蛋白释放后才具有活性，例如抗氧化，抗微生物和免疫调节作用等[18]。

2 奶酪中的生物活性肽

2.1 降压肽

在发达国家，高血压平均影响多达30%的成年人，而且高血压与冠心病之间有一定的相关性。饮食上减少饱和脂肪和钠，增加钾，钙和可溶性纤维的摄入量会影响血压。牛奶蛋白是这种生物活性肽的主要来源[19]，现已在几种奶酪中发现了降压肽。

降压肽的鉴定最初在寻找血管紧张素转化酶（Angiotensin Converting Enzyme，ACE）抑制剂上确定的。该酶通过将血管紧张素I转化为有效的血管收缩剂血管紧张素Ⅱ在肾素-血管紧张素系统中起作用，该酶也诱导醛固酮的释放，会使钠的浓度增加，血压升高。奶酪的构成比较复杂，其中包含着大量各种各样的肽，这些肽会随着奶酪的逐渐成熟而发生变化。由于这种复杂性，对奶酪的许多研究都集中在评估奶酪提取物的体外ACE的抑制活性[20]。比如益生菌菌株[21]或胃肠消化模型[22]对不同类型奶酪的ACE抑制活性的影响等。随着串联质谱技术的发展可跟踪奶酪在成熟过程中肽的形成，一些具有ACE抑制活性的新片段已经得到分离，并对其活性进行了评估。G?MEZ-RUIZ等[23]利用该技术鉴定西班牙美食曼彻格奶酪中的肽，通过化学合成来确认所鉴定片段的ACE抑制活性，且在跟踪的四批曼彻格奶酪在成熟期间肽的形成结果中发现几乎所有类型的曼彻格奶酪中均检测到了5种生物活性较高的多肽，但其浓度随奶酪的类型和成熟时间具有很大的变化。在自发性高血压大鼠实验中证实某些肽的抗高血压活性[24]。应用质谱技术已可以对不同干酪中的降压肽IPP和VPP进行定量研究[25]。

2.2 磷酸肽

酪蛋白磷酸肽（Casein Phosphopeptides，CPPs）是具有不同磷酸化程度的肽，通过不同酪蛋白组分的酶水解作用在体内和体外释放。大多数CPPS包含3个磷酸化丝氨酸残基的簇和两个谷氨酸残基。这种阴离子三重态（SerP-SerP-SerP-Glu-Glu）的存在是所有功能性CPP的显著特征。由于这些肽具有高净负电荷，通常会结合二价阳离子并形成可溶性复合物。GRAVAGHI等[26]证明CPPs发挥最佳生物学效应的能力取决于CPPs在一定的浓度和构象下，是否有Ca-CPP聚集体的存在，聚集体可促进人体对钙的吸收。

据报道，CPPs在肠道内释放，并在小肠（回肠）下部积聚，发生矿物质吸收。CHABANCE等[27]从喝过牛奶且消化后的成年人胃和十二指肠中回收了几种CPPs。另外，有许多研究也从不同类型的奶酪中分离鉴定出CPPs[28-29]。CPPs会在人体内积累或被奶酪酶降解为较短的肽和游离氨基酸。除了具有金属结合和抗龋齿的特性[30]外，CPPs还具有其他生物活性特性，例如抗氧化剂[31]，免疫刺激[32]以及对成骨细胞生长和分化的影响[33]。

2.3 阿片肽

阿片肽以激动或拮抗的方式通过与靶细胞的特定受体结合而发挥其活性。牛奶中阿片肽的特征是在N端存在酪氨酸残基，在第三或第四位存在另一个芳香族氨基酸，这是一个重要的结构特征，适合阿片受体的结合位点[34]。研究最多的阿片肽是衍生自β-酪蛋白的β-酪啡肽（β-casomorphins）。目前，尚未完全弄清蛋白水解系统在胃肠消化或体内消化过程中释放β-酪啡肽的作用。但有迹象表明，几种消化酶的连续作用可能与β-酪啡肽的形成有关。动物数据清楚地表明，β-酪啡肽可充当阿片受体激动剂，通过μ型受体发挥作用。SINGH等[35]用以酪蛋白为基础的牛配方奶喂食幼犬和成年犬，证明幼犬血浆中β-酪蛋白吗啡免疫反应物质的存在，而成年犬中不存在此物质。原因可能由于幼犬的肠粘膜发育不成熟导致肽易通过且易于渗透，从而避免了被水解。β-酪啡肽除对中枢神经系统有影响外，还被证明可以调节氨基酸的肠运输及肠粘液细胞的粘液分泌等[36]。目前已有较多不同奶酪品种中β-酪啡肽的形成和代谢的研究，但奶酪中β-酪啡肽的存在水平研究较少。KOSTYRA等[37]从干酪提取物中鉴定出了β-酪啡肽。SIENKIEWICZ等[38]研究3种半硬质奶酪和2种成熟霉菌奶酪的含量，发现与半硬质奶酪相比，霉菌干酪中β-酪啡肽的含量更高。DE NONI[39]发现10种商业奶酪中均未检测到β-酪啡肽-5。但在大多数奶酪中都发现了，且肽含量在0.01～0.15 mg/kg，SMACCHI[40]在Crescenza奶酪中发现具有结合β-酪啡肽-7序列的肽，据推测，可能在进一步的消化过程中，β-酪啡肽-7充当了前体。

2.4 其他生物活性肽

从奶酪中分离的肽具有抗癌、抗菌或抗氧化活性的文献报道较少。研究表明乳制品可能具有抗癌活性[41]，通过充当肿瘤细胞凋亡的诱导剂，牛乳蛋白（如乳铁蛋白）已被证明能抑制癌细胞的生长[42]。YASUDA等[43]研究了商业奶酪在作为癌症模型的HL-60人急性早幼粒细胞白血病细胞中对细胞生长和DNA片段化诱导的作用情况。在测试的12种奶酪提取物中，有6种（蒙塔格纳德、蓬特伊夫克、布里、卡芒贝尔、达纳布卢和蓝色奶酪）显示出强烈的生长抑制活性，且诱导HL-60细胞中的DNA片段化，还发现奶酪的成熟度与其抗癌活性呈正相关性。至于奶酪中这些活性分子的浓度是否是发挥活性的正常浓度，这些化合物发挥生物活性是否针对癌细胞而不是正常细胞，还有待阐明。

目前，在牛奶、牛奶水解产物和发酵牛奶中已鉴定出大多数的抗菌肽来自食物，奶酪来源的抗菌肽可能由水解和加工过程中与微生物相互作用产生。抗菌机理一般为膜裂解机制，阳离子抗菌肽與细胞脂质双分子层通过静电引力相结合，破坏细胞膜的稳定性，继而形成穿膜孔洞，使细胞内物质外漏，导致细胞死亡[44]。LOSITO等[45]对9种不同的意大利奶酪进行筛选，通过快速蛋白液相色谱（Fast Protein Liquid Chromatography，FPLC）对每种干酪的水溶性提取物进行分馏，并测试各馏分组分对日本乳杆菌A15的抗菌性能。然后对活性最高的组分进一步选取大肠杆菌，沙门氏菌，肠小肠结肠炎耶尔森氏菌或金黄色葡萄球菌等菌株进行抗菌实验，通过HPLC-ESI-MS（高效液相色谱/电喷雾质谱联用）和MS/MS（串联质谱）进行分析，鉴定组分中所含的肽序列。作者鉴定出30多种与N端，C端或报道的牛奶来源的抗菌序列的完整片段的肽具有高度的同源性。PRITCHARD等[46]研究了3种澳大利亚切达干酪的水溶性提取物对大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。结果显示，大于10 kDa的肽能够显著抑制大肠杆菌和蜡状芽孢杆菌的生长。

自由基是带有一个或几个不成对电子的原子、分子或基团，有强烈夺取电子的倾向，过量自由基易造成人体氧化损伤，加速机体衰老。目前切达干酪是唯一一种经过抗氧化活性筛选的奶酪品种。GUPTA等[47]对干酪乳杆菌发酵的切达干酪的抗氧化性能进行研究，且通过ABTS法、DPPH法和SOSA法，3种不同的抗氧化活性评价方法进行测定。结果表明奶酪的抗氧化活性跟奶酪的成熟期有很大的关系。在奶酪成熟的前4个月，其抗氧化活性逐渐增加，此后抗氧化活性下降，并从成熟的第7个月到第9个月保持相似的值，且所有奶酪样品中抗氧化活性的变化与蛋白水解过程中可溶性肽的形成速率非常接近。因此，较高的抗氧化活性与蛋白高水解程度有关，尽管这也取决于所用的发酵剂。通过HPLC-MS/MS鉴定奶酪中有两种抗氧化活性肽，并将这两种肽进行化学合成，再进行抗氧化肽的活性测试。实验表明，这两种肽的DPPH自由基清除能力与商业化学抗氧化剂（如BHA、t-BHQ或草酸）的DPPH自由基清除能力相当[48]。PRITCHARD等[49]对3种不同的澳大利亚切达干酪对DPPH自由基的清除能力进行研究，发现分子量不超过10 kDa的含有肽的馏分中，其抗氧化活性中等。

3 結语

从营养角度看，奶酪被认为是均衡饮食的重要组成部分。其是蛋白质和矿物质的极佳来源，富含吸收率较高的钙元素。奶酪中高脂肪和高盐含量使消费者对其心存顾虑，但市场上已出售有低脂肪或低盐奶酪，作为奶酪品种的补充。奶酪中的蛋白质可充当生物活性分子的前体。在奶酪成熟和食物消化过程中，酪蛋白会释放出多种肽。其中的一部分肽在结构上类似于内源肽，可以与胃肠道的受体（如阿片受体）相互作用，促进矿物质吸收（CPP）或被吸收并到达血液。尽管从此途径摄入的食物衍生肽的量很低，但在临床研究中有越来越多的证据表明因食物活性肽的摄入会产生一些生物学效应。这些效应可能没有药物反应清楚明显，但在干预研究时需综合考量。

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