王靖舒,佟 平,陳紅兵,3,高金燕*
(1 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南昌330047 2 南昌大學(xué)食品學(xué)院 南昌330047 3 南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院 南昌330047)
食物過(guò)敏是部分特殊人群對(duì)食物產(chǎn)生的不良反應(yīng),其發(fā)生率呈逐年升高的趨勢(shì)[1-3]。雞蛋作為世界公認(rèn)的八大類(lèi)致敏性食物之一,其過(guò)敏原多存在于蛋清中,主要包括卵轉(zhuǎn)鐵蛋白、卵白蛋白、卵類(lèi)粘蛋白和溶菌酶4 種[4-5]。其中,卵轉(zhuǎn)鐵蛋白(Ovotransferrin,OVT) 致敏性與卵類(lèi)黏蛋白相似,是致敏性較強(qiáng)的蛋白之一[6]。目前對(duì)OVT 的研究主要為抗菌,抗炎,抗氧化活性,免疫調(diào)節(jié)等功能特性方面[7-10],而對(duì)其消化穩(wěn)定性、致敏性等方面了解非常有限。
過(guò)敏原蛋白耐胃、腸消化或形成較大片段,是其導(dǎo)致腸道黏膜免疫致敏的前提條件[11],而且過(guò)敏原蛋白的胃、腸消化特性是食物過(guò)敏的關(guān)鍵因素[12]。小腸作為食物消化吸收中最主要的部分,主要分為腸腔消化和黏膜消化。小腸刷狀緣膜酶(Small intestinal brush border membrane enzyme,簡(jiǎn)稱(chēng)BBM 酶) 是小腸刷狀緣表面的一種消化酶,能夠逐步分解多數(shù)小肽段和一部分多肽段[13],被應(yīng)用于很多研究[14-15]。曾有學(xué)者指出[16-17],小腸粘膜期是蛋白質(zhì)消化的重要環(huán)節(jié),BBM 酶包括氨肽酶A、氨肽酶N、膜甘氨酰亮氨酸肽酶、二肽基肽酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、羧基酞酶和鋅穩(wěn)定性天冬氨酰賴(lài)氨酸肽酶等7 種類(lèi)型,主要與各類(lèi)寡肽和二肽的水解、氨基酸吸收和二肽轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。James 等[18]也曾指出,黏膜消化是各種養(yǎng)分的最終消化階段,腸黏膜是所有養(yǎng)分的最終消化場(chǎng)所。目前有關(guān)BBM 酶進(jìn)一步消化OVT 的胃-小腸消化產(chǎn)物的研究鮮有報(bào)道。
結(jié)合OVT 的研究現(xiàn)狀及嬰幼兒、成年人的胃、腸發(fā)育狀況,本研究在體外靜態(tài)消化模式下,分別模擬嬰幼兒和成年人胃液、小腸液以及BBM酶對(duì)OVT 的消化。采用Tricine-SDS-PAGE 和MALDI-TOF-MS 結(jié)合方法分析各消化階段的產(chǎn)物,探討各階段不同條件下消化產(chǎn)物的變化,旨在闡明OVT 的胃、腸消化特性,為進(jìn)一步理解嬰幼兒與成年人食物過(guò)敏的差異性提供依據(jù)。
新鮮雞蛋,市售。
DEAE-Sepharose Fast Flow,美國(guó)GE 公司;胃蛋白酶等消化酶及消化所需其它試劑,美國(guó)Sigma 公司;BBM 酶(活性為0.072 U/mg 蛋白),南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制;SDS-PAGE 凝膠配制所用試劑,上海生工生物工程有限公司;大分子預(yù)染蛋白Marker、小分子非預(yù)染蛋白Marker,美國(guó)Thermo 公司;α-氰基-4-羥基肉桂酸(CHCA),日本島津公司;HCl、NaHCO3、NaCl、NaOH、冰乙酸、無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇等化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純級(jí)。
DHL-A 電腦恒流泵、HD-21 核酸蛋白檢測(cè)儀、數(shù)控計(jì)滴自動(dòng)部分收集器、TH-500 梯度混合儀,上海青浦滬西儀器廠;N2000 色譜工作站,浙江大學(xué)智達(dá)信息工程有限公司;Mini 蛋白電泳儀、GS-800 凝膠成像系統(tǒng),美國(guó)Bio-Rad 公司;MAL DI-TOF-MS 質(zhì)譜儀,日本島津公司。
1.3.1 卵轉(zhuǎn)鐵蛋白(OVT) 的分離純化 參考佟平[19]的蛋清預(yù)處理及分離純化OVT 的方法,提取蛋清蛋白,采用濃縮膠濃度4%、分離膠濃度12%的SDS-PAGE 對(duì)各洗脫峰進(jìn)行鑒定,收集純度符合試驗(yàn)條件的OVT 提取液進(jìn)行超濾濃縮,最終采用BCA 試劑盒測(cè)定濃縮的OVT 提取液濃度。
1.3.2 體外模擬嬰幼兒及成年人胃腸消化 參考Dupont 等[20]的方法,稍作改進(jìn),并設(shè)置不同條件進(jìn)行胃、腸消化過(guò)程,具體如下。
1.3.2.1 體外模擬嬰幼兒胃腸消化 胃消化不同時(shí)間條件:pH 2.5,胃蛋白酶(22.75 U/mg 蛋白),75 mmol/L NaCl,37 ℃分別孵育0,30,60,90,120 min。取5 支10 mL EP 管,先后加入模擬胃液1 mL 和1 mg/mL OVT 提取液1 mL,混勻后進(jìn)行孵育。加入1 mol/L NaHCO3調(diào)節(jié)pH 值至中性,終止消化。消化產(chǎn)物用于分析。
胃消化不同pH 值條件:胃蛋白酶(22.75 U/mg 蛋白),75 mmol/L NaCl,pH 值分別為1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,37 ℃孵育1 h。取5 支10 mL EP 管,先后加入不同pH 值的模擬胃液1 mL 和1 mg/mL OVT 提取液1 mL,混勻后于37 ℃孵育1 h,加入1 mol/L NaHCO3調(diào)節(jié)pH 值至中性,終止消化。消化產(chǎn)物用于分析。
腸消化不同時(shí)間條件:pH 6.5,牛α-糜蛋白酶(0.04 U/mg 蛋白),豬胰蛋白酶(3.45 U/mg 蛋白),1 mmol/L 牛黃膽酸鈉,1 mmol/L 甘氨脫氧膽酸鈉,26.1 mmol/L Bis-Tris 緩沖液,37 ℃分別孵育0,30,60,90,120 min。取5 支10 mL EP 管,先后加入嬰幼兒模擬胃液1 mL 和1 mg/mL OVT 提取液1 mL,混勻后于37 ℃孵育1 h,加入適量1 mol/L NaHCO3調(diào)節(jié)pH 值至中性。再加入嬰幼兒模擬腸液2 mL,37 ℃孵育一定時(shí)間后,100 ℃恒溫加熱5 min,終止反應(yīng)。消化產(chǎn)物用于分析。
1.3.2.2 體外模擬成年人胃腸消化 胃消化不同時(shí)間條件:pH 2.0,胃蛋白酶(182 U/mg 蛋白),50 mmol/L NaCl,37 ℃分別孵育0,30,60,90,120 min。消化方法同1.3.2.1 胃消化不同時(shí)間條件。
胃消化不同pH 值條件:胃蛋白酶(182 U/mg蛋白),50 mmol/L NaCl,pH 值分別為1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,37 ℃孵育1 h。消化方法同1.3.2.1 胃消化不同pH 值條件。
腸消化條件:pH 6.5,牛α-糜蛋白酶(0.44 U/mg 蛋白),豬胰蛋白酶(34.5 U/mg 蛋白),4 mmol/L牛黃膽酸鈉,4 mmol/L 甘氨脫氧膽酸鈉,26.1 mmol/L Bis-Tris 緩沖液,37 ℃分別孵育0,30,60,90,120 min。消化方法同1.3.2.1 腸消化不同時(shí)間條件。
1.3.3 體外模擬嬰幼兒及成年人BBM 酶消化取2 支10 mL EP 管,先后加入嬰幼兒/成年人模擬胃液1 mL,1 mg/mL OVT 提取液1 mL,混勻后于37 ℃孵育1 h;加入1 mol/L NaHCO3調(diào)節(jié)pH值至中性,再對(duì)應(yīng)加入嬰幼兒/成年人模擬腸液2 mL,混勻后37 ℃孵育1 h 后加入50 μL BBM 酶溶液,混合均勻37 ℃溫度孵育2 h,100 ℃恒溫加熱5 min 終止反應(yīng)。消化產(chǎn)物用于分析。
1.3.4 Tricine-SDS-PAGE 及MALDI-TOF-MS 分析 OVT 經(jīng)體外模擬嬰幼兒和成年人胃、小腸及BBM 酶連續(xù)消化的各階段產(chǎn)物,采用Tricine-SDS-PAGE 及MALDI-TOF-MS 分別分析。Tricine-SDS-PAGE 所用致密膠濃度為16.5%,夾層膠濃度為10%,分離膠濃度為4%,量程設(shè)置為30 V(1 h)~100 V(2 h)。MALDI-TOF-MS 質(zhì)譜分析試驗(yàn)參數(shù):線(xiàn)性正離子譜模式,N2激光源,波長(zhǎng)337 nm,離子源加速電壓25 kV,脈沖寬度3 nS,疊加108,基質(zhì)為CHCA。取樣品0.5 μL 于樣品孔中心,加入基質(zhì)0.5 μL,室溫晾干結(jié)晶后放入質(zhì)譜儀中測(cè)試。
1.3.5 數(shù)據(jù)分析 超濾濃縮OVT 的濃度試驗(yàn)重復(fù)3 次,利用Microsoft Excel 2010 統(tǒng)計(jì)處理,采用Origin 9.0 作圖分析。Tricine-SDS-PAGE 采用GS-800 凝膠成像系統(tǒng)成像。MALDI-TOF-MS 采用Shimadzu Biotech Launchpad 軟件采集信息并成圖。
通過(guò)SDS-PAGE 對(duì)蛋清分離產(chǎn)物鑒定,圖1a中泳道1~2 中78 ku 處出現(xiàn)OVT 條帶且純度大于92.5%,泳道3~4 中除OVT 外含有其它蛋白,純度較低。收集符合試驗(yàn)條件(泳道1~2)的所有OVT提取液,通過(guò)超濾濃縮、BCA 試劑盒測(cè)得其質(zhì)量濃度為6.24 mg/mL。
圖1 OVT 純度鑒定(a)及濃度測(cè)定(b)Fig.1 Purity identification(a) and concentration determination(b) of ovotransferrin
在消化過(guò)程中,胃主要通過(guò)研磨(胃竇的機(jī)械研磨)和胃分泌物的聯(lián)合作用來(lái)分解食物結(jié)構(gòu)。一般研究食物胃消化時(shí),設(shè)置模擬胃消化時(shí)長(zhǎng)為1 h,模擬胃液pH 值多為1.5~2.5。結(jié)合嬰幼兒及成年人胃發(fā)育及胃消化特點(diǎn),本試驗(yàn)分別設(shè)置胃消化時(shí)間和消化液pH 值梯度變化,探討不同條件對(duì)OVT 的消化影響。
2.2.1 不同消化時(shí)間對(duì)胃消化的影響
2.2.1.1 消化時(shí)間對(duì)模擬嬰幼兒胃消化OVT 的影響 體外模擬嬰幼兒胃消化不同時(shí)間,OVT 產(chǎn)物結(jié)果分析見(jiàn)圖2。圖2a 中,嬰幼兒胃消化產(chǎn)物主要分布在5~15 ku 和30~50 ku。胃消化伊始,OVT 產(chǎn)物數(shù)量多且呈彌散狀。Hoppe 等[21]發(fā)現(xiàn)OVT 在胃蛋白酶消化液(pH 1.2)中孵育30 s 消失,Wang等[22]也提到OVT 對(duì)胃蛋白酶水解較為敏感,說(shuō)明OVT 對(duì)胃蛋白酶沒(méi)有抵抗力。隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),泳道2~5 的條帶表示消化產(chǎn)物基本相同而豐度不同,產(chǎn)物中分子質(zhì)量較大的產(chǎn)物進(jìn)一步逐漸分解為分子質(zhì)量較小的蛋白。圖2b 為質(zhì)譜圖出峰范圍5~13 ku 區(qū)域。胃消化伊始,OVT 產(chǎn)物分子質(zhì)量分布在5~13 ku,6.8,7.0,7.9 ku 及10.1 ku 處離子峰信號(hào)較強(qiáng),相對(duì)強(qiáng)度較高。隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),譜圖2~5 中10 ku 處吸收峰消失,產(chǎn)物分子質(zhì)量均分布在5~8 ku 之間,出峰趨勢(shì)相同,部分離子峰信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化而變化,說(shuō)明胃消化時(shí)間對(duì)消化產(chǎn)物具有一定影響。
由圖2可知,體外模擬嬰幼兒胃消化OVT 的產(chǎn)物分子質(zhì)量范圍為5~15 ku 和30~50 ku,且胃消化形成的產(chǎn)物以前者居多。隨著胃消化時(shí)間的延長(zhǎng),OVT 在嬰幼兒模擬胃液中逐步降解,也生成了分子質(zhì)量5.5,6.8,8.4 ku 的耐消化蛋白質(zhì)。
2.2.1.2 消化時(shí)間對(duì)模擬成年人胃液消化OVT 的影響 OVT 在成年人模擬胃液中的消化產(chǎn)物分析圖見(jiàn)圖3。圖3a 中,OVT 由78 ku 大分子蛋白分解為5~14 ku 和30~50 ku 蛋白。胃消化30~120 min時(shí),10 ku 處條帶逐漸變淺至消失,而7 ku 處條帶逐漸變深,這與劉光明等[23]體外模擬胃消化日本鰻鱺膠原蛋白的降解趨勢(shì)一致,即隨消化時(shí)間的延長(zhǎng),分子質(zhì)量較大的降解產(chǎn)物逐漸減少,分子質(zhì)量較小的降解產(chǎn)物則增加。圖3b 顯示MALDITOF-MS 出峰范圍為5~10 ku。成年人胃消化伊始,產(chǎn)物以5~8 ku 蛋白為主,而圖2b 譜圖1顯示嬰幼兒胃消化0 min 時(shí)的產(chǎn)物以6~11 ku 的蛋白居多,說(shuō)明OVT 在成年人模擬胃液中更易被降解為分子質(zhì)量偏小的蛋白,即短時(shí)間內(nèi)成年人胃消化OVT 的能力較嬰幼兒強(qiáng)。OVT 在成年人胃液中消化30 min 時(shí),生成5.5,6.8 ku 的蛋白,產(chǎn)物種類(lèi)明顯減少。隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),5.5 ku 的蛋白未發(fā)生變化,較耐胃消化;而6.8 ku 處吸收峰消失,即該分子質(zhì)量蛋白發(fā)生酶解。
圖2 OVT 在體外模擬嬰幼兒胃液消化不同時(shí)間的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.2 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated infant gastric juice in vitro at different times
結(jié)合圖2及圖3可知,成年人胃消化的產(chǎn)物分子質(zhì)量范圍與嬰幼兒胃消化產(chǎn)物范圍一致。在成年人胃消化60 min 時(shí),OVT 已基本消化完全。試驗(yàn)證明OVT 可隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)在成年人模擬胃液中逐步降解,生成5.5 ku 耐胃消化蛋白。
OVT 在嬰幼兒和成年人模擬胃液中均隨消化時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降解,這與簡(jiǎn)姍[24]的研究結(jié)果一致。黃園園等[25]對(duì)甲殼類(lèi)動(dòng)物中主要過(guò)敏原原肌球蛋白進(jìn)行模擬胃消化也得出相同結(jié)論。此外,嬰幼兒和成年人消化產(chǎn)物中均含有5.5 ku 耐消化蛋白,而成年人胃消化產(chǎn)物種類(lèi)較少,這是因?yàn)閶胗變何敢褐宣}酸和各種酶的分泌均較成人少且酶活力低,導(dǎo)致消化功能差[26]。成年人各消化系統(tǒng)發(fā)育完全,體內(nèi)消化液中各成分的分泌量均高于嬰幼兒,消化功能也隨之增強(qiáng)。
圖3 OVT 在體外模擬成年人胃液消化不同時(shí)間的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.3 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated adult gastric juice in vitro at different times
2.2.2 不同pH 值對(duì)胃消化的影響 胃功能不健全的嬰兒、胃潰瘍患者等人群在功能紊亂或胃液分泌不足時(shí),胃液的酸度較低,對(duì)食物的消化作用有一定影響。在用餐后,人體胃液pH 值會(huì)升至3或更高[27-28]。因此,本試驗(yàn)設(shè)置梯度pH 值變化,探究模擬胃液pH 值對(duì)OVT 胃消化穩(wěn)定性的影響,并根據(jù)不同pH 值條件,消化相同時(shí)間生成的產(chǎn)物種類(lèi)、含量和較大分子質(zhì)量產(chǎn)物的降解狀態(tài),結(jié)合已報(bào)道的胃內(nèi)正常pH 值范圍,確定OVT 在嬰幼兒及成年人胃液中最易消化的pH 值。
2.2.2.1 胃液pH 值對(duì)模擬嬰幼兒胃液消化OVT的影響 體外模擬嬰幼兒在不同pH 值條件下消化OVT 1 h 的產(chǎn)物分析圖見(jiàn)圖4。圖4a 中,嬰幼兒模擬胃液pH 值在1.5~2.5 范圍時(shí),OVT 多被消化為5~12 ku 左右的蛋白,pH 值的升高使OVT 降解產(chǎn)物中的大分子蛋白逐步被水解為小分子蛋白,在胃液環(huán)境pH 值為2.5 時(shí),大于10 ku 的條帶已基本消失;胃液環(huán)境pH 值為3.0 時(shí),OVT 被消化為10~30 ku 左右的蛋白,條帶數(shù)目較多并彌散狀;pH 值為3.5 時(shí),OVT 基本不會(huì)被消化,在78 ku 處呈清晰條帶。簡(jiǎn)姍[24]的結(jié)果也表明,在模擬胃液pH 3.5 條件下,OVT 消化2 min 后仍有大量未降解的蛋白條帶。圖4b 中,模擬胃液pH 值為3.5時(shí),OVT 發(fā)生不完全降解,可檢測(cè)到完整的OVT蛋白和少部分經(jīng)過(guò)胃消化生成的5~10 ku 的蛋白;在pH 1.5~3.0 條件下,OVT 都能夠被消化為分子質(zhì)量為5~10 ku 的蛋白。進(jìn)一步縮小譜圖范圍至5~10 ku,得到圖4c,胃液pH 值為1.5~2.5時(shí),OVT 胃消化產(chǎn)物基本相同,然而隨著pH 值的升高,5.5,6.8,7.7,8.4 ku 等吸收峰強(qiáng)度有所變化,說(shuō)明pH 值對(duì)胃消化具有一定影響,與其它試驗(yàn)結(jié)果一致[29-30];在pH 3.0 條件下,OVT 胃消化產(chǎn)物的吸收峰數(shù)量減少,消化產(chǎn)物分子質(zhì)量較大,消化能力減弱。因此,OVT 在模擬胃液pH 2.5 條件下進(jìn)行消化,產(chǎn)物中較大分子蛋白減少,更容易被降解。
圖4 OVT 在體外模擬嬰幼兒胃液消化不同pH 值的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b,c)圖譜Fig.4 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b,c) of ovotransferrin digested by simulated infant gastric juice in vitro at different pH values
圖5 OVT 在體外模擬成年人胃液消化不同pH 值的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.5 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated adult gastric juice in vitro at different pH values
圖4說(shuō)明OVT 在pH 1.5~3.0 條件下,嬰幼兒模擬胃液中可被完全消化,在pH 3.5 條件下少部分發(fā)生消化,其中最易消化pH 值為2.5。
2.2.2.2 胃液pH 值對(duì)模擬成年人胃液消化OVT的影響 據(jù)文獻(xiàn)[31]報(bào)道,成人胃在禁食狀態(tài)下的pH 值通常為1.7~1.9。本試驗(yàn)設(shè)置成年人模擬胃液pH 值范圍為1.0~3.0,消化產(chǎn)物分析圖見(jiàn)圖5。圖5a 中,OVT 在pH 1.0~3.0 條件下均可發(fā)生降解。當(dāng)pH 值為1.0~1.5 時(shí),OVT 被消化為8,10 ku的蛋白;隨著pH 值升至2.5,10 ku 處條帶逐漸變淺直至消失;pH 3.0 時(shí),胃蛋白酶的活力受pH 值的影響而較弱,OVT 被酶解的程度較低,生成30 ku 的大分子片段。相同pH 值條件下,嬰幼兒胃消化產(chǎn)物種類(lèi)比成年人的多,尤其在pH 3.0 時(shí),嬰幼兒胃消化產(chǎn)物條帶分布在10~30 ku,遠(yuǎn)大于成年人的消化產(chǎn)物范圍5~10 ku。這與成年人模擬胃液中胃蛋白酶的酶活度較高有關(guān)。因此,在相同pH 值的胃消化條件下,成年人消化能力較嬰幼兒更強(qiáng)。圖5b 中,成年人模擬胃液pH 值為1.0~1.5時(shí),OVT 消化產(chǎn)物基本相同,而對(duì)應(yīng)離子峰強(qiáng)度不同;在pH 2.0 時(shí),產(chǎn)物種類(lèi)明顯減少,較大分子質(zhì)量蛋白質(zhì)發(fā)生降解,且在pH>2.0 條件下,均生成5.3,5.5 ku 蛋白。因此,在pH 1.0~3.0 的消化環(huán)境中,pH 值的升高使OVT 被消化成小分子產(chǎn)物的含量有所增加。這是因?yàn)殡S著pH 值的升高,胃蛋白酶形成較少,酶活受到部分抑制,導(dǎo)致蛋白消化能力有所降低[30]。產(chǎn)物5.5 ku 處蛋白未因pH 值的變化發(fā)生降解,較耐消化。
圖5結(jié)果表示,在pH 1.0~3.0 范圍內(nèi)模擬成年人胃消化,OVT 胃消化產(chǎn)物種類(lèi)隨著pH 值的升高而減少,pH 2.0 時(shí),OVT 最易被消化,這與胃蛋白酶在pH 2.0 附近具有最大活性密切相關(guān)[32]。Dekkers 等[33]的試驗(yàn)也表明在一定范圍內(nèi),pH 值越高消化能力越弱,pH 值越低越有利于食物蛋白消化。比較相同pH 值條件的嬰幼兒及成年人胃消化結(jié)果,可知嬰幼兒胃消化產(chǎn)物種類(lèi)多且分子質(zhì)量相對(duì)偏大;嬰幼兒與成年人胃消化不同時(shí)間、不同pH 值條件下均生成較耐消化的5.5 ku 蛋白,該片段值得進(jìn)一步研究。
腸道是食物消化的主要部位,食物經(jīng)胃消化后,其產(chǎn)物進(jìn)入小腸,并通過(guò)胰蛋白酶和膽汁分泌物的協(xié)同作用進(jìn)行消化過(guò)程[34]。Bourlieu 等[26]詳細(xì)研究了嬰兒和腸道狀況的生化差異,Poquet 等[32]也提到消化道不成熟致使嬰幼兒胰蛋白酶消化能力有限。根據(jù)2.2.2 節(jié)的結(jié)果,OVT 分別在嬰幼兒和成年人最易消化的pH 值條件下胃消化1 h,再進(jìn)行小腸消化,以此探討不同腸消化時(shí)間內(nèi)OVT被消化的特點(diǎn)。
2.3.1 不同消化時(shí)間對(duì)體外模擬嬰幼兒腸消化的影響 OVT 經(jīng)嬰幼兒模擬胃液(pH 2.5) 消化1 h,小腸消化不同時(shí)間的產(chǎn)物分析圖見(jiàn)圖6。圖6a中,胃-小腸消化后的產(chǎn)物分子質(zhì)量大小在3.4~10 ku 之間,較OVT 的胃消化產(chǎn)物明顯發(fā)生進(jìn)一步酶解。隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),胃-小腸消化產(chǎn)物中分子質(zhì)量偏大的產(chǎn)物含量被進(jìn)一步消化分解,如10 ku 處條帶在消化120 min 時(shí)顏色變淺。圖6b 中,不同消化時(shí)間條件下的胃-小腸消化產(chǎn)物基本相同,產(chǎn)物分子質(zhì)量分布在0.5~1.0 ku,其中0.495,0.559,0.638 ku 等肽段受消化時(shí)間影響較小,較耐消化。
圖6 OVT 在體外模擬嬰幼兒腸液消化不同時(shí)間的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.6 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated infant intestinal fluid in vitro at different times
2.3.2 不同消化時(shí)間對(duì)體外模擬成年人腸消化的影響 OVT 經(jīng)成年人模擬胃液(pH 2.0)消化1 h,小腸消化不同時(shí)間的產(chǎn)物分析圖見(jiàn)圖7。與圖6a 相比,圖7a 中成年人胃-小腸消化產(chǎn)物分子質(zhì)量較小,基本分布在5~10 ku。小腸消化0 min 時(shí)條帶呈彌散狀態(tài),7 ku 處有一條較為清晰的細(xì)條帶;隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),該條帶逐漸被降解。圖7b 中顯示成年人的OVT 胃-小腸消化產(chǎn)物存在分子質(zhì)量<1 ku 的肽。小腸消化時(shí)間對(duì)OVT 胃消化產(chǎn)物被進(jìn)一步酶解的影響較小,且不同時(shí)間消化形成產(chǎn)物基本相同,主要生成0.495,0.560,0.638 ku 及0.666 ku 的小分子肽。
比較圖6及圖7可知,嬰幼兒胃-小腸產(chǎn)物分子質(zhì)量范圍相對(duì)較大,生成片段也相對(duì)較多,說(shuō)明嬰幼兒小腸消化能力相對(duì)較弱;OVT 在嬰幼兒及成年人胃液-小腸液消化后均生成0.495,0.560,0.638 ku 較耐消化的多肽,且消化時(shí)間對(duì)腸消化產(chǎn)物影響較小。Picariello 等[35]表示腸道消化基本在2 h 內(nèi)完成,在較長(zhǎng)的孵育時(shí)間內(nèi)肽型未發(fā)生明顯變化。
經(jīng)過(guò)胃消化的食糜進(jìn)人小腸后,在胰酶作用下產(chǎn)生可吸收的終產(chǎn)物,通過(guò)上皮細(xì)胞刷狀緣膜上表達(dá)的水解酶將腸腔里的養(yǎng)分進(jìn)一步消化[36]。有報(bào)道指出[16],食物蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)腸腔內(nèi)消化后形成的大量寡肽發(fā)生進(jìn)一步水解時(shí),其中大部分二肽和少量三肽經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)后由細(xì)胞漿肽酶水解,而約10%二肽、60%三肽及幾乎全部三肽以上的寡肽均由BBM 酶水解,最后形成氨基酸。
圖7 OVT 在體外模擬成年人腸液消化不同時(shí)間的產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.7 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated adult intestinal fluid in vitro at different times
OVT 經(jīng)過(guò)嬰幼兒和成年人胃、小腸分別消化后,加入BBM 酶進(jìn)一步消化得到終消化產(chǎn)物,其分析圖見(jiàn)圖8。圖8a 泳道1 中,嬰幼兒胃-小腸消化產(chǎn)物分子質(zhì)量為3.4~10 ku,30~50 ku,再經(jīng)BBM 酶消化后30~50 ku 處條帶數(shù)量明顯減少,顏色變淺,僅剩5~13 ku 范圍內(nèi)少數(shù)條帶。圖8a 泳道2 顯示,成年人胃-小腸消化產(chǎn)物分子質(zhì)量分布范圍為5~10 ku,經(jīng)BBM 酶進(jìn)一步消化后幾乎沒(méi)有條帶,說(shuō)明OVT 被消化的較為徹底。圖8b 中,嬰幼兒和成年人的OVT 終消化產(chǎn)物分子質(zhì)量集中在0.4~0.7 ku 范圍內(nèi),0.560 ku 肽段含量均最多,而嬰幼兒消化產(chǎn)物的種類(lèi)居多,其中最大分子質(zhì)量產(chǎn)物為0.680 ku,超過(guò)成年人產(chǎn)物中最大分子質(zhì)量產(chǎn)物(0.666 ku)。再結(jié)合圖6、圖7對(duì)比可知,0.495,0.560,0.638 ku 處片段較耐酶消化,且嬰幼兒終消化產(chǎn)物中含有耐消化的大分子蛋白,可以推測(cè)嬰幼兒更易發(fā)生OVT 的腸道黏膜免疫致敏。
OVT 經(jīng)過(guò)胃、小腸消化后,增加BBM 酶消化可明顯增強(qiáng)嬰幼兒及成年人胃-小腸消化產(chǎn)物的進(jìn)一步酶解,該結(jié)論與其它研究報(bào)道相同。Picariello 等[37]發(fā)現(xiàn)加入BBM 酶后,牛奶蛋白水解程度高達(dá)80%,由此提出在體外模擬食物蛋白消化時(shí)應(yīng)增加BBM 酶消化階段。Mamone 等[38]也證實(shí)十二指腸消化肽可被BBM 腸上皮細(xì)胞的內(nèi)/外肽酶進(jìn)一步水解為單一氨基酸或短的雙或三肽。Gianfrani 等[39]表示在模擬腸消化后增加BBM 酶消化可以降低醇溶蛋白的免疫刺激活性。游義嬌[30]在麩質(zhì)蛋白消化中加入BBM 酶消化過(guò)程,終消化產(chǎn)物中麩質(zhì)含量降低,小麥蛋白的水解度明顯提高。
圖8 OVT 在體外模擬嬰幼兒及成年人BBM 酶消化產(chǎn)物Tricine-SDS-PAGE(a)及MALDI-TOF-MS(b)圖譜Fig.8 Tricine-SDS-PAGE patterns(a) and MALDI-TOF-MS profiles(b) of ovotransferrin digested by simulated infant and adult BBM in vitro
目前有關(guān)蛋白質(zhì)在體外模擬消化方法多參照美國(guó)藥典的模擬胃腸消化,或采用傳統(tǒng)的口腔-胃-腸3 步消化法,然而這些模擬消化模型提供的信息有限,只能評(píng)估蛋白質(zhì)(或大多肽)的消化率,即消化穩(wěn)定性,而忽略了腸黏膜水解酶在人體生理學(xué)中的作用[40]。結(jié)合解剖學(xué)及生理學(xué)等多方面數(shù)據(jù),有研究[40]提出BBM 酶可輔助食物最終消化,有利于蛋白質(zhì)在人體胃腸道中的消化和吸收,且在最終消化階段發(fā)揮關(guān)鍵功能,尤其是將多肽逐漸縮短為寡肽和游離氨基酸[41]。Minekus 等[42]通過(guò)對(duì)人體生理?xiàng)l件的分析,將BBM 酶的消化過(guò)程也納入多種食物通用的標(biāo)準(zhǔn)化靜態(tài)體外消化模型中,目前是國(guó)際公認(rèn)的一種標(biāo)準(zhǔn)化的消化模式。因此,在研究體外模擬胃腸消化蛋白質(zhì)時(shí),應(yīng)加入BBM 酶消化階段以研究其在腸道消化中的降解作用。
本文通過(guò)模擬嬰幼兒及成年人胃液、小腸液及小腸刷狀緣膜酶(BBM 酶)的體外靜態(tài)消化環(huán)境,發(fā)現(xiàn)雞蛋蛋清過(guò)敏原卵轉(zhuǎn)鐵蛋白(OVT)在嬰幼兒和成年人消化體系中均可被降解。在模擬嬰幼兒消化體系中,OVT 胃消化產(chǎn)物分子質(zhì)量范圍為5~15 ku 和30~50 ku,進(jìn)一步經(jīng)小腸消化后的產(chǎn)物分布在0.4~10 ku,最后經(jīng)小腸刷狀緣膜酶消化生成0.5~0.7 ku 肽段及部分5~13 ku 蛋白。OVT經(jīng)模擬成年人胃消化的產(chǎn)物分子質(zhì)量范圍與模擬嬰幼兒的一致,胃-小腸消化主要生成0.5~0.8 ku肽段,再經(jīng)小腸刷狀緣膜酶消化生成0.5~0.7 ku肽段。此外,OVT 在胃液pH 值低于3.0 時(shí)可被消化,其在嬰幼兒和成年人胃消化中最易消化的pH值分別為2.5,2.0;隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng),OVT 在模擬胃液中逐漸降解,可生成5.5 ku 耐胃消化片段,然而在模擬小腸液中,未隨時(shí)間發(fā)生顯著變化,生成0.495,0.560,0.638 ku 較耐腸、耐BBM 酶消化的多肽。這些耐消化片段均值得進(jìn)一步研究。
試驗(yàn)表明成年人消化能力相對(duì)較強(qiáng),而嬰幼兒消化能力則較弱,導(dǎo)致OVT 經(jīng)嬰幼兒胃、小腸及BBM 酶消化后,產(chǎn)物中仍含有耐消化的大分子蛋白,提示更易發(fā)生OVT 過(guò)敏。另外,該研究初步揭示了OVT 體外胃腸消化的規(guī)律,為進(jìn)一步明確OVT 耐胃腸消化片段與致敏性的關(guān)系提供了良好的工作基礎(chǔ)。