“蛋白质君”在人体内的奇妙旅程

蛋白质君虽然对人体好处多多,但最终能不能被身体充分吸收,让这段奇妙旅程有一个完美的结果,关键就在于避免让它因多次加热而产生变性。

导读:目前,许多人已习惯于从各种蛋白粉、配方奶、固体胶原蛋白等后天加工过的蛋白质产品中补充营养,然而并不是所有的蛋白质产品都给予人体帮助。本文即从蛋白质自身特性以及与人体的作用入手,告诉读者究竟怎样的蛋白质才能被人体所吸收。

主角介绍:“傲娇”的蛋白质君

蛋白质在所有营养素中占重要地位,是构成生命的物质基础。毫不夸张地说,没有蛋白质就没有我们的生命存在。有这么重要的地位,所以蛋白质君当然也有些小傲娇,不是随随便便就能被我们的身体所吸收的,不符合条件的话,蛋白质君也会给身体 “捣乱”。

条件一:大小要合适

众所周知,人体摄入的食物必须被分解成小分子物质后才能穿过生物膜进入体内。所谓的消化作用,就是指将食物中的高分子有机化合物转变成能被生物体吸收利用的较小分子的过程。蛋白质君进入人体之后,会被人体内的酸、酶等物质分解,变成寡肽、小肽和氨基酸的形式,然后再被人体所吸收利用。

蛋白质被分解后,分子量在2000-3000道尔顿(D)之间最利于人体吸收,如分子量大于3000D就不容易被人体吸收,而如果分子量过小,其肽链性质不稳定,容易分解成游离氨基酸,从而有一部分会被人体代谢掉。

以牛奶为例,其蛋白质含量为3.0—3.5g/100g,由于其氨基酸的组成比例非常接近人体合成蛋白时的氨基酸比例,使得牛奶的消化率高达98%。所以从消化率的角度上看,人体摄入的蛋白质需要大小正适合,大分子蛋白往往会导致不吸收,甚至致敏。

条件二:结构要稳定

蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物,是生物体重要的组成部分,而蛋白质空间结构的改变就会伴随其功能的变化,也称为“变构效应”。若蛋白质的折叠发生错误,尽管其一级结构不变,但蛋白质的构象发生改变,仍可影响其功能,严重时可导致疾病发生。

有些蛋白质错误折叠后相互聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀,产生毒性而致病,表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。

另外,在某些物理和化学因素作用下,蛋白质特定的空间构象被破坏,使有序的空间结构变成无序的空间结构,从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失,所以,一旦蛋白质结构改变,失去了营养的生物活性,将直接影响其消化和吸收。

由此可见,蛋白质分子的大小及结构直接影响其吸收利用。所以无论是配方奶或蛋白粉,只有符合人体消化系统要求的蛋白质君,才能真正为我们所用。那么,从生产到吸收,蛋白质君究竟要经历哪些奇妙的旅程呢?

旅程之初:从大分子到小分子的“变身”

根据蛋白质君的“出身”不同,可以分为动物蛋白和植物蛋白两大类。植物蛋白通常由谷物、豆类等食物提取而成,而动物蛋白主要从肉、蛋、乳、鱼虾等动物性食物中得来。动物蛋白的构成以酪蛋白为主(78~85%),能较好地被人吸收与利用。而且,动物性蛋白的必需氨基酸种类齐全、比例合理,因此比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用,营养价值也相对高些。大多数的婴幼儿配方奶就是由牛奶为主的动物蛋白加工而成。

许多配方奶厂商为了让宝宝更好的消化吸收,会采用水解蛋白技术将蛋白质分解成更小的分子,使其在人体中形成更软、更易吸收的凝乳,从而更容易被宝宝稚嫩的肠胃吸收,更易消化。水解蛋白可以有效缓解宝宝因蛋白质不耐受而产生的各种消化不适和过敏等问题。

傲娇的蛋白质君还十分的“善变”。在光、热及化学物质的刺激下,蛋白质君会产生变性反应。水解蛋白即是利用酸、碱、酶等化学物质作用,将蛋白质大分子打碎重组而成。然而“傲娇”的蛋白质君当然不会乖乖地任你“宰割”。在这些化学方法的作用下,蛋白质原本的分子结构必然会被改变,而且反复的深度水解过程不但会增加蛋白分子聚合反应,还会使其生物活性遭到了破坏。这样的蛋白质君,对人体的帮助就大大受到了影响。

因此,也会有一些物理技术来帮助蛋白质君“变身”。比如将牛奶加工成粉的过程,即是对牛奶进行加热干燥,在不破坏蛋白质君“真身”的情况下进行,从而保持了其天然营养价值。但由于蛋白质君对热极其敏感,高温会使其产生聚合和糖化反应。所以如果对牛奶反复多次的加热干燥,一样会使其营养价值受到影响。

旅程的小意外:糖化与聚合

旅程总避免不了意外,脆弱而多变的蛋白质君更是如此。糖化、聚合都是改变蛋白质君旅程方向的小插曲。在多次加热或反复水解的作用下,蛋白质君很容易产生糖化与聚合效应。一旦产生了糖化、聚合,就不再是最初的天然蛋白质君了,进入人体之后,不仅不易消化吸收,还可能致敏。

那么,给蛋白质君的旅程带来意外的原因是什么呢?一项研究表明,对蛋白质持续加热可导致其糖化反应(美拉德反应)加剧。

研究中还发现,持续加热,也可导致糖化的乳清蛋白发生聚合反应。

 

糖化反应亦被称作糖基化反应或美拉德反应,是羟基化合物(还原糖类)与氨基化合物和蛋白质间的反应。在婴幼儿配方奶加工领域,蛋白质糖基化发生在其喷雾干燥的阶段。根据美拉德反应的程度不同,将形成中间质(amadori产物)或晚期糖基化终末产物(AGEs)(范•布克尔1998年,布罗伊茨•阿拉贡2004年)。

由于乳清蛋白(乳清)对加工非常敏感,常在巴氏杀菌过程中出现变异。乳清蛋白包括α乳求蛋白、 β乳球蛋白、牛血清白蛋白、免疫球蛋白和乳铁蛋白,这些蛋白均呈球状结构,受热易变性、易聚合。

所以,为了蛋白质君愉快的旅行,在蛋白粉、配方奶等产品的加工上应该尽量减少加热干燥的次数。避免了多次加热,就能够减少蛋白质糖化、聚合程度,让蛋白质君保持着天然营养结构性状,向着旅程终点继续前进吧。

 

旅程的终点:人体消化吸收

在克服了糖化与聚合的小意外之后,傲娇的蛋白质君就会立即转变成充满正能量的“贴心小公举”,奔向旅程的终点,也就是要被人体消化吸收。首先从胃开始,胃内的pH值低可以诱发蛋白质的变性,它通常会减少蛋白抗性酶分解(达拉斯2012)。在胃和十二指肠里,胃蛋白酶和胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、蛋白酶和羧肽酶等胰腺酶迅速将蛋白质消化分解成寡肽和游离氨基酸。寡肽最终消化成二肽、三肽和游离氨基酸的过程由肽酶、二肽酶和氨肽酶等小肠膜结合酶来完成。然后较小的蛋白质和氨基酸会穿过肠上皮细胞而被吸收。在肠上皮细胞里,二肽和三肽进一步被水解并组成氨基酸(达拉斯2012)。这些氨基酸就是人类维持生命最重要的有益元素。

 

 

当然,有部分蛋白质君在旅程中经历过糖化、聚合这些小意外后,傲娇的天性更加的变本加厉,所以其后续的旅程也可能会不那么顺利了。有研究结果表示,蛋白糖化会明显降低蛋白质的吸收效率(Seiquer 2006年)。

 

那些“不听话”的蛋白质君在经过了重重阻隔之后,反而会给人体带来不良的影响。研究表明,部分小的、未消化的糖化蛋白质聚合物可以逃避肠道消化,并最终到达远端的回肠和结肠。

在正常情况下,肠道屏障通过细胞壁间紧密的连接复合体来防止未消化的蛋白质和细菌进入体内。然而,未消化的蛋白质可以破坏这道屏障,增加肠道渗透性以使未消化蛋白质通过屏障进入肠壁(图9A)。不完全分解的蛋白质可以引起人体的过敏反应,从而产生有害的影响,对免疫系统尚未完善的婴幼儿尤其明显。潜在的后果包括免疫系统过敏、可能的蛋白质过敏反应以及形成不良肠道菌落甚至腹泻(达拉斯2014年,里斯特2013年)。

未消化蛋白质可能不是正常的被肠道(肠上皮细胞)所吸收,而是被淋巴集结所吸收(图9B)。淋巴集结吸收过量的蛋白质聚合物可导致变应性致敏(罗斯-瓦尔特2008),这在随后的免疫系统与完整蛋白质的再次对垒中,可能会增加乳蛋白过敏的风险,症状包括慢性便秘、腹痛、腹泻和呕吐。

现在总算弄明白了,蛋白质君虽然对人体好处多多,但最终能不能被身体充分吸收,让这段奇妙旅程有一个完美的结果,关键就在于避免让它因多次加热而产生变性。所以如果在配方奶、蛋白粉的加工过程中能够尽量做到“一次成粉”,充分保留蛋白质君的天然小分子结构,才能对人体更加有益,才能让蛋白质君的“人体旅程”充满惊喜。

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