酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白为原料,通过生物技术制得的具有生物活性的多肽,可用于各种营养、保健食品中,能有效促进人体对钙、铁、锌等二价矿物营养素的吸收和利用。
概述
酪蛋白磷酸肽是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白,经过精制、纯化制成,其核心结构为:—Se r(P)-Se r(P)-Se r(P)-G lu-G lu-(Se r:丝氨酸,G lu:谷氨酸,P:磷酸基)。这一结构 中的磷酸丝氨酸残基(-Se r(P)-)成簇存在,在肠道PH弱碱性环 境下带负电荷,可阻止消化酶的进一步作用,使CPP不会被进一步水解 而在肠中稳定存在。国内研究发现,CPP中氮与磷的
摩尔比值越小,CPP的肽链越短,磷酸基的密度越大,则CPP纯度越高,促进钙的吸收 和利用作用也就越强。
钙只有以离子形态存在时才易被吸收,而且在中性和弱碱性环境 中又容易与酸根离子形成不溶性盐而流失。CPP对钙的吸收作用主要表现为,在中性和弱碱性环境下能与钙结合,抑制不溶性沉淀的生成, 避免钙的流失,最终因游离钙浓度的提高而被动吸收。目前研究表明, CPP促钙吸收的作用主要表现在以下几个方面:
促进小肠对钙的吸收
人的饮食中的谷类食物含有大量的植酸、肌醇六磷酸等高磷成 分,在小肠下端PH7~8环境下与钙结合而生成磷酸钙沉淀。而CPP能抑 制磷酸钙沉淀的形成,使游离钙保持较高的浓度,促进钙的被动吸收, 成为维生素D作为钙吸收促进剂的又一途径。
促进骨骼对钙的利用
动物实验表明,CPP能促进钙的吸收和利用,减弱破骨细胞作用及 抑制骨的再吸收。
促进牙齿对钙的利用
过去认为,餐后咀嚼乳 酪能刺激唾液分泌,使碱性的唾液缓冲牙斑上的酸性物质对牙釉质的 腐蚀,有助于防止龋齿的发生。近年研究发现,乳酪中含有的CPP能将 食物中的钙离子结合在龋齿处,减轻釉质的去矿物化,从而达到抗龋 目的。
研究发现,在含有CPP的培养液中的精子,明显具有更高的穿透卵细胞的能力,还能减少精子的变异程度而使胚胎发育更加稳定。CPP还 能提高铁、锌、镁等金属离子的生物利用度,因而被称为具有金属载体功能的肽类物质。目前,国外已将CPP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。因为CPP是从天然蛋白 质中提取的多肽,具有不良反应小、安全可靠的优点,因而将会得到 更广泛的应用。国外研究了酪蛋白、
脱脂乳蛋白和CPP的致敏反应,发现CPP的致敏性很小,表明它能够适用于对牛奶过敏的体质。但也应注 意到,影响CPP作用的因素非常复杂,在钙代谢过程中的作用还须进行 深入的研究。
结构
酪蛋白磷酸肽(CaseinPhosphopeptides,简称CPP)是以牛乳酪蛋白为原料,通过生物技术制得的具生物活性的多肽。CPP分子由二十到三十几个氨基酸残基组成,其中包括4~7个成簇存在的磷酸丝酰基。大量试验证明,CPP能有效地促进人体对钙、铁、锌等二价矿物营养素的吸收和利用。
生产工艺
CPP生产的基本工艺为:
酪蛋白→酶解反应→酶失活→干燥→CPP成品。由上述工艺所得产品CPP含量为12%~20%,若经分离纯化可得到含量更高的产品。
特性
在人体肠道内 pH呈中性到弱碱性的环境中,CPP能螯合钙、铁、锌离子,保护其不被膳食中的磷酸、草酸、植酸等阴离子沉淀,从而有效促进对钙、铁、锌等的吸收和利用。CPP也正是着眼于提高钙的吸收利用而开发的新型产品,CPP与传统的钙吸收剂维生素D相比,具有以下特点:
1.CPP除了促进钙吸收功能外,还可促进铁、锌等二价矿物营养素的吸收。铁和锌是除了钙以外中国人最易缺乏的矿物质,若单纯、过度补钙,会对铁和锌的吸收造成一定的影响。若将CPP添加于强化钙、铁、锌的营养食品或营养保健品中,则不仅可提高钙的吸收,同时还可提高铁和锌的吸收利用率,从而有效克服一般补钙剂对铁、锌吸收的潜在不利影响,这一点是任何其它补钙剂都不具备的特性。
2.维生素D可促进小肠上部可饱和的钙的主动运输吸收,维生素D的作用受年龄和钙摄入量的影响;CPP对小肠下部不可饱和被动扩散吸收,这种吸收不受年龄和钙摄入量变化的影响,而钙的被动扩散吸收远大于主动运输吸收。CPP产品还具有良好的稳定性,在干燥避光条件下保质期可达18个月以上。加入到产品中后,在酸性到中性范围内均具有良好的稳定性,可耐120度、30分钟的高温处理。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,CPP的功能会受到影响。在一般使用条件下,CPP的结构和功能都是稳定的。
3.在膳食中强化VD可增加钙的吸收,但VD摄入过量会对肾和骨造成一定的危害。而若在膳食中强化钙的同时,添加一定量的CPP,则可使肠道中的钙保持在溶解状态,从而有效促进钙的吸收和利用,且CPP来源于牛乳蛋白质,即使超量服用也不会对人体产生任何毒副作用。此外,CPP具有在很宽的pH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,CPP添加于食品时,具有低量高效的特点,添加CPP的制品可保持原有的风味和口感。
作用机理
CPP的持钙能力
CPP的持钙能力也即一定条件下被CPP保持在溶液中的钙量的大小。在有钙离子和磷酸根存在的溶液体系中,pH呈碱性时,将有磷酸钙沉淀形成。CPP的存在可减少因磷酸钙沉淀而引起的钙损失,使较多的钙保持溶解状态。Ca:P=1:1(8mM:8Mm)和2:1(12Mm:6Mm)时,体系中添加200ppm的CPP,于35℃下保温1小时。
Ca:P=1:1和2:1时,CPP的持钙量(以CPP分子中每摩尔有机磷可保持溶解钙的
摩尔数表示)分别是37.2和28.0。
CPP防止骨质疏松
动物试验中所用动物模型为切除卵巢的老年雌性大鼠。在饲料中添加CPP为试验组,系列2为饲料中不给予CPP的对照组。试验进行至4个月时,试验组的相对骨密度已显著高于对照组,说明CPP在防止老年雌性大鼠的骨质丢失中有良好效果。
CPP的作用机理
CPP与钙具有适度的结合,这样的结合强度即可以保护钙离子不被沉淀,并足以推动大量的溶解钙向肠黏膜转运,而又不至于因结合太紧密而影响钙的吸收。CPP与钙的结合是动态的,钙离子不断被CPP结合、释放,再结合、再释放,从而使得CPP分子中一个磷酸基可以保护30多个钙离子不被沉淀。
应用
科学研究证明,在正常情况下,各种钙源的吸收率相差无几。牛奶之所以是众所周知且人类最喜欢的补钙食品,其原因除了牛奶含钙较丰富外,还因牛奶酶蛋白在体内经肠道蛋白酶作用可生成部分CPP,而CPP可促进钙的吸收和利用,换言之,吸收率不应成为厂家选择钙源的依据,在产品中加入适量的钙吸收促进剂CPP才是明智之举。 CPP是由牛奶中的酪蛋白经生物技术提炼出的产品,是名副其实的“天然牛奶精华”,因此补钙产品中加入CPP最合适。
CPP的应用范围
CPP具有在很宽的pH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,如果奶、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、汽酒等含气饮料(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,CPP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CPP的制品,其原有的风味和口感可保持不变。
上述产品均是在强化钙、铁的产品中添加了CPP,使其具有不同于市场上其他同类产品的特色,处于市场领先地位。
酪蛋白膦酸肽应用范围
CPP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。因此开发添加CPP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。
酪蛋白磷酸肽(Casein Phosphopeptides,简称CPP),来源于天然优质蛋白质---牛乳酪蛋白,它可以有效提高人体
钙、
铁、
锌等二价矿物质的摄入量以及吸收和利用率,还具有固齿、健齿、修复龈齿的作用。CPP也正是着眼于提高
钙的吸收利用率而开发的新型营养产品,它是目前为止实现了工业化生产的生物活肽型食品添加剂之一,它与VD相比吸收率高,无毒副作用,更能提高其它
锌、
铁等二价矿物质的吸收率。CPP可促进小肠下部不可饱和钙的被动扩散吸收,这种吸收不受年龄和VD的变化。