背景

隨著功能性食品的興起，食品科學家和營養學家開發了一系列特定健康益處的食品，如降糖低GI，改善體重或皮膚管理等。而對于其中一個重要功能：個性化營養，開發能夠根據個體需求提供最佳營養吸收的食品變得尤為重要，需要深入理解蛋白質在人體消化系統中的行為，包括其在胃中的消化過程。

人工胃液通常被用來在體外模擬胃中的消化環境，藥典建議“取稀鹽酸16.4ml，加水約800ml與胃蛋白酶1Og，搖勻后，加水稀釋成1000ml，即得”^[1]。而在食品和營養學科，人工胃液要求更接近現實，比如采用仿生模擬裝置，或者模擬胃液的組成^[2]，除了HCl和胃蛋白酶，還包括其他成分，如胃粘液或食物基質，以更準確地模擬胃中的消化環境。

同時，在一些消化過程研究中，比如在蛋白中加入外源物質^[3]，或是構建復合水凝膠包埋體系^[4]，低場核磁技術已用于解釋被消化物質不同類型的水分子（如自由水、弱結合水和結合水）具有不同的弛豫特性，即為食品中水分的分布及其遷移特性的經典研究。

弛豫率在蛋白消化中的新應用

與造影劑的弛豫率原理類似，人工胃液弛豫率也是受到樣品中水質子的化學環境和物理動態的影響，主要為蛋白質與水分子的相互作用，以及pH值對水質子動力學的影響。本實驗通過測量弛豫率（R1和R2），并找出蛋白質濃度、氫離子濃度（pH值的反映）與其之間的相關性，可以建立數學模型，預測蛋白質在不同pH值（胃酸環境）下的消化程度。

實驗過程：

1、制備樣品。制備兩種濃度的乳清蛋白分離物（Whey Protein Isolated, WPI）凝膠，分別為15wt%和20wt%，放入標準配方的模擬胃液（pH=1.5，37℃）。

2、數據采集。選取采集時間（消化開始前t=0min，30min內每隔5min,30min-120min內每隔30min），使用pH計測量樣品的pH值，使用BCA蛋白定量試劑盒測定蛋白質濃度。弛豫率測試方法：使用CPMG序列測量T₂弛豫時間，CWFP序列^[5]測量T₁弛豫時間，從而得到R₂=1/T₂，R₁=1/T₁。

實驗結果：

使用統計軟件進行線性回歸分析，建立R₁和R₂與蛋白質濃度和pH值[H+]之間的經驗方程。

    R₂ = 0.46 + 0.05 · c__protein ? 1.31 · c__protein·[H+] (R2 = 0.99)

    R₁ = 0.41 + 0.006 · c__protein ? 0.02 · c__protein·[H+] (R2 = 0.96)

總結?

本文描述了一種新的方法，在針對消化功能異常（如胃酸分泌不足或過量）的人群開發功能性食品時，通過弛豫率、蛋白質濃度、pH值的經驗方程，可實現個性化服用或配方定制，達到精準營養的目的。

如您對以上應用感興趣，歡迎咨詢：15618820062 

參考資料

[1]?中華人民共和國藥典，2020年版，四部，0921崩解時限檢查法，附注.

[2] Deng, R., Seimys, A., Mars, M., Janssen, A. E. M., & Smeets, P. A. M. (2022). Monitoring pH and whey protein digestion by TD-NMR and MRI in a novel semi-dynamic in vitro gastric simulator (MR-GAS). Food Hydrocolloids, 125, 107393.

[3] 劉曉艷，葉月華，白衛東，等. 外源物質對低鹽羅非魚糜蛋白構象及體外消化特性的影響 [J]. 食品工業科技，2024，45（1）：80?87.

[4] 劉治芹, 陳俊亮, 任廣躍, 等. 基于明膠/六偏磷酸鈉/谷氨酰胺轉氨酶復合水凝膠包埋體系的構建及作用機理[J]. 食品科學, 2023, 44(16): 81-90.

[5] Fabíola Manhas Verbi Pereira, Sérgio Bertelli Pflanzer, Thaísa Gomig, Carolina Lugnani Gomes, Pedro Eduardo de Felício, Luiz Alberto Colnago,Fast determination of beef quality parameters with time-domain nuclear magnetic resonance spectroscopy and chemometrics,Talanta,Volume 108,2013,Pages 88-91,ISSN 0039-9140.