如何对产品活性进行保持增强和优化
一、开篇
金典广告说“金典活性乳铁蛋白”,君乐宝说“鲜活营养”,酸奶广告中说“活性益生菌”,吴京代言的飞鹤奶粉含“15大活性营养群”,破壁孢子灵芝粉说是活性的,淘宝里有活性叶酸、活性维生素,说活性的产品太多了。“活性”这个词,大家几乎都听过了,那到底什么是活性、为什么要有活性、怎么保持活性、怎么增强活性、活性的大小能否及如何检测量化出来?活性对人体健康的好处能否检测量化出来?
百度百科里有关“活性”的内容不多,说“活性是指具有生命力能够顽强活跃下去的一种活动性质”,并把“活性”翻译成activity。百度百科对活性的定义还是“飘”了一些,不够落地,定义也没有从技术角度进行溯源和解释,activity的翻译严格说来也是不准确的。
这里需要善意声明一下,国内对“活性”暂没有相关的行标团标及国标,您这里看到的这篇文章很可能是国内难得一见的对活性进行技术及量化讨论的文章,也欢迎同行一起讨论一起学习。
二、活性概念/生物价值/营养价值
活性activation,是指产品具有一些对人体生理机能及健康提升有帮助、可提升人体自身自愈自护能力,这种生物价值及功能特性,我们称之为活性。
具有这种生物功能活性的产品即活性产品,其价值也称之为生物价值,生物价值一般会体现在不同的功能方向上,比如调节生理机能、参与细胞调控、协助细胞通信、运输信息、提高抗氧化能力、提高免疫力、维护健康、协助预防某方面疾病等等。按国内法律法规这里不允许使用医药及保健行业使用的“预防、治疗、医治、保健”等词,具有生物价值的物质不属于人体生长发育所必需的七种营养范围,但在增强人体自愈自护能力方面发挥着重要又关键的作用。
与生物价值对应的是营养价值。营养价值就是产品(食物)人体有提供营养的价值,按照常识并参考最新版的《中国居民膳食营养素参考摄入量2023》,人体需要七种营养:水、维生素、矿物质、蛋白质、脂类、碳水化合物、膳食纤维,提供这七种对人体健康有益的合适剂量营养,就是营养价值。
活性产品面向健康亚健康不健康的广大人群,无毒副作用、无依赖性、无瞑眩反应,对人体是安全的、友好的。
三、从破壁孢子灵芝粉说说活性
破壁孢子灵芝粉,名气不小,在国内也销售多年了,破壁,破掉细胞壁,让更多活性物质尽量多出来,以便人体吸收更多。通常破壁能用低温就不用高温,能用物理方法就不用化学方法,生化反应也不用,原因简单,就是想最大程度不去破坏天然活性物质的结构,保持了其天然结构、架构,就维持了其活性,有了活性,活性物质才能发挥其生物价值的作用,一旦活性破坏了,就可能成为普通营养物质了。
这种方法在国内流行了很多年,这个方法的核心思想体现就是含量或者浓度,含量越高浓度越大,尽量让人体吸收更多,产生更多的对人体有益的生物价值。实际上,结合前述的观点,这种破壁提高含量和浓度的做法,只能说出发点是善良的,但不够科学甚至不科学。国外这些年一直在研究活性的增强优化和量化,优化,就是要增强提高活性,量化,就是对前后的结果是可以量化对比,而且这里还有个功能方向问题,生物活性的功能方向有很多,做活性优化出来的功能方向是不是市场或客户需要的?
客观理性的说,在活性优化量化及功能方向研究上,国内外差了不止十几年。下面举现实的例子:
ü 香菇多糖在10ug/ml是活性最强,如含量到了500就基本没有,有个类线性的下降过程;
ü 甲壳素其活性大小与O基的位置密切相关,如在六边环的2、3位就有活性,如链接的是6位,活性就低多了;
ü 茯苓的机构和香菇相似,但后者有活性,前者没活性,对前者做乙酰化优化后活性就大大增强,甚至超过了后者原有的活性;
ü 硫酸褐藻糖的活性与有无硫酸根密切相关,有硫酸根活性很强,反之无活性,等等。
四、牛奶及乳清蛋白
牛奶是常见饮品,从全乳角度,一般有个13272的划分,即牛奶中水占87%,固形物(即乳固体)占13%,固形物中27%为蛋白质(73%是乳糖、无机盐、脂肪球、矿物质、灰分等),蛋白质中20%是乳清蛋白(80%是酪蛋白,即2:8比,母乳中两者比例是6:4,所以母乳更易消化吸收),这样算下来乳清蛋白占0.7%。从是否具有活性角度继续分为两种,热稳定和热不稳定,乳清液在PH4.6左右、时长20分钟、加热温度70-90度,发生沉淀和析出的是热不稳定的,其他未沉淀未析出的是热稳定的,热稳定的约占乳清蛋白质的19%,热不稳定的就是带有活性的,沉淀和析出就意味着结构受到了破坏,活性就没有了,因为温度破坏了其架构结构,这样算下来活性部分(即热不稳定部分)约占0.56%。
乳清蛋白whey protein是乳清中的蛋白,曾经作为废料进行处理,现在乳清蛋白成了人类健康的好朋友,一直以来国内的乳清蛋白都是进口,这几年国内稍稍有了些初级的技术生产能力,政府就把乳清蛋白列入出口管制清单了。乳清蛋白通常含有的成分按蛋白由多到少依次是:β-乳球蛋白β-LG、α-乳清蛋白α-LA、免疫球蛋白Ig、牛乳清白蛋白BSA、乳铁蛋白Lf、乳过氧化物酶LP、糖巨肽GMP、溶菌酶LZ、β-微球蛋白、胰岛素样生长因子IGF、γ-球蛋白等等。
下面是细节的技术参数。
五、保持活性
保持产品的天然架构/结构(natural infrastructure),就保持了产品的原始的、天然的架构/结构,产品就有活性。
活性物质通常是环境敏感的,在物理(含加热辐射超声)、化学、酶作用下,容易引起架构结构(含四层)的改变,这将导致活性减弱,这叫变性;活性物质完全没了,活性彻底失去了,叫失活。
乳清蛋白的组成蛋白在本文里是“载体”,载体是工具,通过载体把载物送进去,载物是标的,载物是我们需要的活性前体,前体是人体产生合成活性物质的主要驱动物,这是个大的逻辑框架。
保持活性,就需要在乳清蛋白的全生命周期里,在所有工艺细节,都能尽量做到保持其天然架构少或者不受到影响和破坏,这些工艺的要求目前列了18条,细节不赘。
六、增强活性
如何增强提高或者说优化产品的活性,这就需要更多具有活性的物质或成分,活性物质通常需要前体来合成,就需要知道谁是前体、有几个前体、前体在哪里,前体是载物(目标物),载物需要载体,载体是工具,就需要找到合适的载物把载体送进去。这里面需要对产品的组成及技术细节有更专业的了解,还需要了解相关分离技术。活性增强也叫活性优化。
结合前文的分析及逻辑,如何增强活性的线路图出来了:
ü 载物是要运载传输的标的,目标物,target;
ü 载体是运输传输的工具,carrier;
ü 载物通过载体把自己运载传输到目的地,这里的目的是细胞内,穿透细胞壁细胞膜送到细胞里面;
ü 两个GSH前体是载物,半胱氨酸残基cys(准确说是游离的巯基SH)和谷氨酰半胱氨酸Glu-cys;
ü 载体是我们选的特定蛋白,准确是是乳清蛋白中的组成蛋白,所以在分离出乳清蛋白的基础上,再分离出后续作为载体的蛋白;两个载体一个是牛血清白蛋白BSA,66KDa含17个cystine残基+6个Glu-Cys谷氨醯半胱氨酸,一个是乳铁蛋白Lf,80KDa含17个cys和4个Glu-Cys;载物要足够多,载体也要足够多,实际上因为载物(前体)自身是载体(蛋白)的组成部分,所以数量方面载物和载体之间是直接的线性关系;
ü 载体把载物送到目的地后,载物(gsh两前体)在酶及三磷酸腺苷ATP的参与下,合成GSH,合成GSH过程中,有gcl(gsh连接酶)和gss(gsh合成酶)的共同参与,gcl首先将gsh的γ位羟基链接到半胱氨酸的氨基上,构成gsh的前体----γ-Glu-cys,然后gss再将甘氨酸链接到其上,产生gsh。
特别提醒,因为篇幅所限,有关gsh、前体、细胞排毒、抗氧化等方面的更多专业知识,本文不多说了,我司拥有相关的技术及产品,有兴趣的朋友请联系我司,张先生13801169383(同微信),高先生13811327561(同微信)。
七、量化活性
量化活性。活性提高了,怎么证明呢?最好能检测、可量化,这样就更有理有据了。
1)对载物做检测及量化
SH巯基对于蛋白的功能特性起到决定的作用,其构型也是发挥生物价值的结构基础,游离的巯基基团就是半胱氨酸残基,两个半胱氨酸残基合成二硫键HSSH,SH/SS反应可以交互,即HSSH可释放出两个巯基,所以残基(游离的巯基)是主要的GSH前体,是第一主角。对 二硫键数量的检测是对活性可量化可检测的重要手段。
传统的二硫键检测方法包括生化法和结构法。生化法包括二硫键还原和酶切等步骤,用于破坏二硫键并分析其数量;结构法则利用X射线晶体学、核磁共振等技术手段。近年,发展出了新兴的二硫键及巯基的检测手段:质谱法、纳米颗粒法、分子探针法。
上述是对载物做检测并量化二硫键及SH巯基、Glu-cys的数量及含量水平,举个具体检测方法的例子。比如,通过DTNB(5,5-二巯基双-2硝基甲苯)与半胱氨酸发生硫醇-二硫化物交换反应,在碱性条件下反应显黄色,412nm处有强烈吸收峰,该反应可特异地检查出SH巯基,从而定量检测半胱氨酸残基的数量,公式是:umol SH/g=73.53*A412*D/C进行,其中A412是412nm处的吸光值,D稀释倍数,C蛋白浓度,73.53是系数,细节步骤不赘。
2)对载体做检测及量化
也可以对载体做检测及量化,对Lf可用sds-page电泳法做检测定量,对BSA可用溴甲酚绿法gcg。
3)对生成目标物质GSH做检测及量化
也可以检测GSH的含量水平(包括抗氧化总含量TAC),毕竟把载物送进去的目的是为了合成更多的GSH,而GSH提高了,人体的细胞排毒、抗氧化能力就大大提高了,检测GSH含量水平的方法及工具已经成熟了,比如采用ELISA KIT试剂盒,可对血清、血浆、组织匀浆或相关人体体液样本做GSH含量的定量检测,细节不述。
围绕活性物质具有的生物价值,如何保持活性、增强活性、量化活性,是本文的重点。我们最终增强优化活性就是基于前体多少,而选择了其中的两个蛋白,bsa和Lf。
回应开篇,欢迎大家一起参与有关活性的讨论,共同推动“活性”相关的技术进步及标准制定,促进“活性”对健康事业有更大的帮助。我公司有活性保持、增强和量化的相关产品,生物功能食品,可免费试用,“先试用再购买,先试用再合作”,欢迎咨询,张先生13801169383(同微信),高先生13811327561(同微信)。
本文完。