大连海洋大学赵慧副教授等:促老年人蛋白质消化吸收方法的研究进展
2023-07-28作者:来源:责任编辑:食品界
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当前我国已步入老龄化社会,老龄化相关的健康问题越来越受到关注,其中老年人消化不良及营养障碍是亟待解决的问题之一。长期以来,对老年人消化吸收不良及营养风险问题的考量主要局限于胃肠道生理结构及功能的减退方面,近些年来,消化系统的外分泌腺如肝脏、胰腺等随着年龄增长而出现的病理生理变化逐渐被重视。随着年龄的增长,分泌唾液淀粉酶、胃蛋白酶原、胰酶等消化酶的唾液腺、胃底腺主细胞以及胰腺的分泌能力会下降,进而影响营养素的消化吸收。老年人对营养素的消化吸收问题直接影响到老年人的生活质量,亦是社会关注的焦点。
大连海洋大学食品科学与工程学院肖长辉、安东平、赵慧*等通过综述老年人对蛋白质消化吸收的特点,对提高蛋白消化吸收的方法进行总结和展望,以期为研究促进老年人对营养素尤其是蛋白质的消化吸收提供参考。
人体对营养素的吸收利用主要在消化道的胃和小肠中进行。对于外源性蛋白质,胃壁细胞分泌的胃蛋白酶原经胃酸激活成胃蛋白酶后,在胃中对外源性蛋白质大分子进行初步消化,进而在小肠内被胰腺分泌的胰蛋白酶和糜蛋白酶分解为肽或氨基酸被人体吸收。随着年龄的增长,胃壁细胞数量减少,胃蛋白酶原数量亦随之减少,从而造成老年人胃中蛋白质的初步消化效果变差;同时胰腺也会随年龄的增长而退化,导致胰蛋白酶分泌量下降且胰蛋白酶活性明显降低。增龄引起的器质变化会使消化腺的分泌出现反应时间延长、反应能力下降的情况,蛋白质分解产生的氨基酸量也随之减少,使人体对蛋白质的吸收利用率降低。
老年人缺乏蛋白质会造成身体虚弱、疲倦、抵抗力降低等问题,而长期蛋白质缺乏会导致免疫功能低下、肌肉减弱综合征(肌少症)以及骨质疏松等疾病发生概率的增加。蛋白质摄入不足会增加老年人罹患骨质疏松症的风险。高蛋白的摄入也可以减少老年人体虚、免疫力低等风险。蛋白质摄入不足会造成体内蛋白质合成速率减缓,肌纤维含量降低,从而导致人体肌肉含量减少、肌肉力量降低,增加蛋白质的摄入量可以有效防止肌肉的减少,进而预防肌少症的发生。1)蛋白质改性对消化性能的影响
蛋白质的改性主要是通过热加工、超声波、高压、切断肽键或增添新功能基团等方法改变蛋白质分子结构,从而达到改性的目的。在蛋白质分子中引入功能性基团虽然可以直接改善其功能特性,但是工艺复杂且具有化学试剂带来的安全隐患,因此在食源蛋白质改性中应用较少。超声辅助技术在改变蛋白质的结构性能和改善体外消化率方面的优势也使其广泛应用于食源蛋白质的改性。另外脉冲电场加工可通过短时间脉冲(从纳秒到毫秒)施加高强度电场,在细胞结构上引起电穿孔。不同加工条件下蛋白质改性对蛋白质消化率的影响效果不同(表2)。 热处理会提高蛋白质的消化率,其与加热时间和温度关系密切,当加热温度在50~60 ℃时,食物蛋白质的三级结构开始改变,而在60~90 ℃的温度下加热1 h,食物蛋白质的二级结构被改变,发生大范围变性。超声波辅助处理也是通过使蛋白质酶切位点暴露而提高蛋白质消化性的方法。在脉冲电场处理过程中会产生欧姆热,对蛋白质的变性和聚集产生重要影响。在超声波和微波处理对豆奶蛋白结构和体外消化率影响的研究中发现,随着微波强度的增加,α-螺旋含量减少,β-折叠含量增加,体外消化率下降;随着超声波功率的提升,α-螺旋含量增加,β-折叠含量减少,体外消化率升高。微波场中的电磁效应可以改变电场分布,破坏带电残基之间的静电相互作用,从而有助于蛋白质分子的分离和稳定,以达到提高消化率的目的。
综上,蛋白质各级结构的变化均会影响其消化率。一级结构的二硫键交联会降低蛋白质的体外消化率,经过改性处理降低二硫键的含量,可以提高蛋白质消化率;二级结构中的α-螺旋含量、β-折叠含量与蛋白质的体外消化率密切相关,其中α-螺旋含量与体外消化率呈正相关,β-折叠含量与蛋白质的体外消化率呈现负相关。三、四级结构间的次级键会影响体外消化率,破坏次级键可使蛋白质结构更加无序和松散,从而提高蛋白质的消化率。 根据酶的来源可以将蛋白酶分为内源性蛋白酶和外源性蛋白酶两类,其中内源性酶指食物本身具有的酶,包括胱天蛋白酶、组织蛋白酶和钙蛋白酶,其能够降解蛋白质从而改善肉质(老化)。外源性蛋白酶指利用植物蛋白酶如菠萝蛋白酶、猕猴桃蛋白酶和木瓜蛋白酶,其可对肉进行酶解(嫩化)。老化还是嫩化都是通过断裂肌原纤维,破坏肌原纤维的结构完整性,从而达到提高消化率的目的。 促进人体蛋白质消化吸收最基本的是保证足量的蛋白消化酶,通常通过两个途径来实现机体消化机能的正常运转:一是促进体内蛋白消化酶的分泌;另一方面是体外添加蛋白消化酶,主要是复合消化酶制剂的使用等。 虽然食源/药源成分调节的作用机制尚不清楚,但是研究结果显示,外源性食源/药源成分的摄入能够促进蛋白消化酶的分泌,从而改善机体的消化机能。 小分子营养物质可以直接被人体吸收利用,而生物大分子如蛋白质、脂质和碳水化合物等需要经过酶解后才能被吸收。 蛋白质在消化道内被降解成游离氨基酸和寡肽,其中寡肽尤其是小肽也能够被人体直接吸收利用,故通过增加寡肽的摄入量也可以达到提高蛋白质吸收的目的。研究发现寡肽的吸收方式主要有:1)载体转运,依赖小肠细胞上的肽转运体进行运输;2)细胞旁路途径,亲水性小分子肽通过小肠上皮细胞紧密连接处的孔隙被机体吸收的细胞旁路运输,转运量受到细胞紧密连接程度的影响,此过程不消耗能量;3)内吞,大分子肽通过内吞作用进入细胞,然后通过胞转小泡将其转运到细胞膜的另外一侧。寡肽吸收的研究主要集中在活性肽的完整吸收方面。 脉冲式与扩散式饮食方式可促进蛋白质的消化吸收。脉冲式饮食是指每天蛋白质的摄入量在一顿饭中达到80%,其能够增加老年健康受试者体内的蛋白质保留量。这种方式被应用于优化瘦身,特别是促进肌肉蛋白质的合成。扩散式饮食是每天蛋白质的摄入量平均分散到3 顿饭中。实验结果表明,脉冲式饮食可以使内脏的氨基酸代谢达到饱和,从而增加蛋白质合成,效果更为显著。充足的蛋白质摄入量是维持身体蛋白质含量的关键,在饮食中提供更多的亮氨酸可以促进老年人餐后蛋白质的合成代谢,每天服用含有大量蛋白质的可饮用乳制品能够促进蛋白质含量的增加。 针对蛋白质摄入不足问题,目前解决的途径主要有两类:一类是直接摄入蛋白质补充剂;另一类是通过摄入促消化产品,从而提高蛋白质的消化吸收,间接达到补充蛋白质的目的。
蛋白质补充剂是通过提高蛋白质的摄入量以及质量,从而达到提高补充蛋白质的目的。蛋白质补充剂主要分为蛋白粉和蛋白质口服补充剂。蛋白质口服液可以起到对人体蛋白质进行补充的效果。以乳清蛋白为基础的营养补充剂刺激了肌肉合成,改善了虚弱老年人的肌肉功能。除了运动外,特定的营养补充可以为老年患者提供额外的益处,改善其身体虚弱的状况,并有可能提高其灵活性、独立性和生活质量。 国内市场上促进蛋白质吸收的产品主要是消化酶制剂,包括多酶片、胰酶肠溶胶囊、复方消化酶胶囊、复方阿嗪米特肠溶片和米曲菌胰酶片等,主要成分都是以胰酶为主,辅以胃蛋白酶、纤维素酶等,用于治疗老年人消化性功能不良。另外,中药制剂起到促进消化酶分泌和提高消化酶活性的作用,从而达到提高蛋白质消化性的目的。 在老年人群中普遍存在蛋白质营养缺乏等状况,引起该状况的原因主要为蛋白源食物的摄入量不足及蛋白消化吸收能力降低等。大量研究表明,通过对食物蛋白的改性、增加蛋白消化酶的分泌及提高其活性、补充外源性蛋白消化酶制剂、改变蛋白质的摄入方式等方法均能有效提高蛋白质的消化吸收率。虽然通过食物蛋白质改性和改变摄食方式可以增加蛋白质的消化吸收,但该方法改善老年人蛋白质消化吸收能力有限且不适用于患有消化不良症状的老年人。因此,现在普遍使用促进蛋白消化酶分泌和补充蛋白消化酶制剂的方式来改善老年人蛋白消化不良的问题。目前许多西方国家(如美国和加拿大等)已经有消化酶补充剂以单种酶的形式上市,而国内还没有以水解酶保健品研制、生产和销售为一体的产品,目前我国消化酶制应用于保健食品行业中还处在起步阶段,进一步的开发及应用还需继续探索。由于寡肽的吸收方式与氨基酸不同,可以直接被人体消化吸收,因此可应用于消化不良的老年人群众。对于寡肽消化吸收的研究现主要集中在活性肽的吸收机制。故开发促进蛋白消化酶分泌的产品、蛋白消化酶制剂以及促进寡肽吸收的方法,在改善老年人蛋白质不足/缺乏问题上具有广阔的应用前景。
本文《促老年人蛋白质消化吸收方法的研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷09期306-312页.作者:肖长辉,安东平,张斌成,袁家琦,李鸿轩,黄建,赵慧,蒋彤. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220507-083.