酪蛋白磷酸肽

功能性食品添加劑的一種

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

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。

概述


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:—Ser(P)-Ser(P)-Ser(P)-Glu-Glu-(Ser:絲氨酸,Glu:谷氨酸,P:磷酸基)。這一結構中的磷酸絲氨酸殘基(-Ser(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,減輕釉質的礦物化,從而達到抗齲的目的。
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需進行行深入的研究。

結構


酪蛋白磷酸肽(CaseinPhosphopeptides,簡稱CPP)是以牛乳酪蛋白為原料,通過生物技術製得的具生物活性的多肽。CPP分子由二十到三十幾個氨基酸殘基組成,其中包括4~7個成簇存在的磷酸絲醯基。大量試驗證明,CPP能有效地促進人體對鈣、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。

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。

功能特性


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。

作用及作用機理


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小。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。
CPP防止骨質疏鬆
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。
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。

應用


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。
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。
酪蛋白膦酸肽應用範圍
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。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。