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揭开神秘面纱:乳碱性蛋白到底为何物


      乳碱性蛋白(Milk basic protein,MBP)是从牛乳或牛乳清蛋白中分离出来的一种天然的复合蛋白质组分。这些组分也以微量形式存在于牛乳和人母乳中。有研究认为,MBP最重要的特性是可以增加造骨细胞(osteoblast cellls)的数量,同时可以调节破骨细胞(osteoclast cells)的活性。“碱性”是相对于呈酸性的酪蛋白而言。MBP本身并不是乳蛋白质的科学分类名称,事实上,它是由日本雪印乳业株式会社(Snow Brand Milk Products Co., Ltd.简称为日本雪印,下同)于1990年提出并随后在日本和美国注册的商标(MBP)。日本雪印早在1995年即提出并研究MBP,并于2004年与日本伊藤忠商事株式会社(Itochu Corporation)共同成立了合资公司,IAS Co., Ltd., 以推广该产品在美国和欧洲市场的授权许可销售。
    为了进入美国市场,日本雪印和IAS Co., Ltd.在2006年3月3日向美国食品药品管理局(FDA)递交了“乳碱性蛋白质的公认安全豁免声明”(GRAS通报编号为GRN 000196),并于2006年11月1日得到FDA的回复:“FDA没有疑问”(FDA has no questions)。MBP具有独特的生产工艺、产品标准以及明确的应用范围和使用量。
    本文仅就日本雪印公司向FDA提交的通报为主要依据,并参考其他相关资料,对MBP的化学组成、性质、生产工艺流程、功能性质以及其安全性等方面进行概括介绍,希望能够使公众对牛乳碱性蛋白组分有更全面和准确的认知。

乳碱性蛋白质
乳碱性蛋白的发展

    日本雪印利用新西兰巴氏杀菌脱脂乳为原料生产的一种特殊的蛋白质,将其命名为乳碱性蛋白质MBP,并在日本和美国将MBP注册为商标。因此,MBP并不是乳蛋白质的科学分类和命名,也不是常用或通用名称,而只是日本雪印公司在日本和美国注册的商标名称。
    日本雪印公司自上世纪90年代初开始,对乳清蛋白质进行研究和开发,主要侧重于能够增加骨密度和骨健康的功能性成分。为了开拓美国市场,于2006年3月向美国FDA提交了有关将MBP确认为公认安全使用的物质的通报。同年11月得到FDA的回复:“FDA没有疑问”。在GRAS通报中,MBP是作为一种膳食成分而应用于特定的食品和饮料中,而且其最大使用量为每份食用量中含有10mg—40mg,这一使用量范围取决于添加到何种食品。

MBP的化学名称和识别

    MBP是来源于巴氏杀菌脱脂乳中的一种特殊的碱性蛋白质组分。事实上,MBP并不是单一蛋白质,而是多种蛋白质的复合体。它并没有系统分类的化学名称,也没有适用的CAS编码。雪印/IAS在销售时使用的商品名称为S-PROTEIN-T2。MBP产品形式可以是液态,也可以是固态。
    碱性蛋白的组成
    1)乳铁蛋白(lactoferrin, LF)和乳过氧化物酶(lactoperoxidase,LPO):MBP中的总蛋白含量大约为97.2%。其中乳铁蛋白和乳过氧化物酶分别占MBP总蛋白的34.3%和40.6%,其他活性碱性蛋白和非活性蛋白占2.4%。乳铁蛋白和乳过氧化物酶是牛乳中的正常组分,主要存在于乳清蛋白中。
    2)半胱氨酸蛋白酶抑制剂-C(Cystatin C):半胱氨酸蛋白酶抑制剂-C是由所有有核细胞产生的低分子量蛋白质,并存在于常规新鲜牛乳中。Cystatin C也存在于人母乳中,浓度约为3.4mg/L。由人体肺泡状巨噬细胞中分离出的半胱氨酸蛋白酶抑制剂-C分子量为14 kDa,而由血清中分离的Cystatin C的分子量为13 kDa。
    3)激肽原片断1-2 (Kininogen Fragment 1-2):在牛乳的乳清部分中存在着不同大小的激肽原。Yamamura and associates 2000年利用HPLC和PAGE分析方法,从新西兰乳清蛋白浓缩物中分离出了一种分子量为17 kDa的激肽原。Wilson and associates 1989曾经使用HPLC方法,在经巴氏杀菌的脱脂牛乳的乳清部分中分离出了一种16-17 kDa的激肽原片断。Abrahamson and associates 1986曾证实在人的母乳中也存在激肽原。雪印通过Western Blot方法已经证实,MBP中含有分子量为17 kDa的激肽原,但是其含量尚未确定。
    4)HMG样蛋白(High Mobility Group (HMG)-Like Protein):利用SDS-PAGE方法,Yamamura and associates 1999年证实在牛乳中存在一种分子量为10 kDa的HMG样蛋白,并从新西兰乳清蛋白浓缩物中分离出了分子量为10 kDa的HMG样蛋白。雪印也证实其MBP中也含有这种HMG样蛋白质,但其含量水平尚未确定。
    5)其他蛋白质:其他尚未确定的蛋白质约占MBP总蛋白质的2.4%。这些蛋白质主要是常规液态乳和乳清中所残留的酸性蛋白质。
    6)非蛋白类成分、杂质、残留物和污染物:包括脂肪、碳水化合物(乳糖)、灰分以及水分。这些也存在于常规牛乳中。MBP中的潜在污染物包括杀虫剂、在加工过程中引进或原乳中存在的微生物、天然存在的毒素、残留的加工助剂、重金属以及二恶英(dioxins)。

乳碱性蛋白质生产加工

    MBP的起始原料是经巴氏杀菌的脱脂乳。
    生产工艺
    经巴氏杀菌的脱脂乳直接进入阳离子交换色谱柱。通过离子交换,去除酪蛋白等酸性蛋白和乳糖。使用氯化钠溶液对树脂上的碱性蛋白进行洗脱。对所得到的洗脱液进行浓缩,并经透析成为MBP固体。MBP固体经粉碎包装。
    值得注意的是雪印在向FDA通报时,提供了MBP的工艺过程。对其中一些涉及到商业机密的地方,FDA已经做过处理。所以,以上所描述的只是MBP生产的大致工艺。

良好生产操作规范(GMP)

    在MBP生产过程中所使用的所有原料均可在食品中使用,采用良好生产操作规范。

乳碱性蛋白质的产品标准

    食品级标准见表1,表1是MBP产品的标准,这一标准是由雪印公司制定的。

缩写:
ADMI:美国干燥乳研究所(American Dry Milk Institute)
CFU:菌落形成单位(Colony forming units)
ELISA:酶联免疫法(Enzyme-linked immunosorbent assay)
FCC:食品用化学品法典(Food Chemicals Codex)
GLC:气液色谱(Gas liquid chromatography)
HPLC:高效液相色谱(High performance liquid chromatography)
IDF:国际乳品联合会 (International Dairy Federation)
JG:日本指南:食品安全法规的标准分析方法,日本食品卫生协会编撰(Japanese Guidelines: Standard Methods of Analysis in Food Safety Regulation, edited by Japan Food Hygiene Asso ciation)
LOD:检测限 (Limit of detection)
Max:最大(Maximum)
Min:最小 (Minimum)
ND:使用标准方法无法检出(Not Detected using standard     methodology)
USFDA:美国食品及药品管理局,细菌分析手册(United States
Food and Drug Administration, Bacteriological Analytical Manual)

乳碱性蛋白质的使用和摄取量

牛乳中MBP组分的含量

    乳和乳制品(如乳清)是各个年龄段人群广泛消费的食品。乳和乳制品的消费形式包括液态乳,乳组分以及其他乳衍生组分。MBP是由液态乳生产的,人群在正常的乳和乳制品的消费中所摄取的成分就包括了MBP的组分。MBP组分主要存在于乳清蛋白质中,通过消费含有乳清蛋白的食品,实际上也是摄入了MBP组分。
    营养学家建议每天食用乳制品。美国农业部的“膳食指南金字塔”建议两岁和两岁以上的人每日摄取2—5份食用量的乳制品(牛奶、酸奶或乳酪等),以保证摄取足够的蛋白质和钙 。每份牛奶食用量相当于一杯,或约240毫升。
    液态奶中大约含有0.1g/L的乳铁蛋白和0.03g/L的乳过氧化物酶。如果按每人每天1杯液态奶来算,则摄入大约24mg的乳铁蛋白和7mg的乳过氧化物酶。据FDA估计,美国每人每天乳清制品的摄取量为4克,这也额外增加了MBP组分的每日总摄取量,尽管其增加的份额较小。

MBP特定使用范围和使用量

    雪印产品提出可以在9类食品中添加MBP。这9类食品包括:松软干酪、人造奶(包括豆奶和大米奶糊)、果汁(只包括100%的柑橘汁、李子汁和蔬菜汁)、代餐营养棒、代餐营养/膳食补充饮品、乳(只包括脱脂乳,1%低脂乳和克非尔)(液态和固态形式)、加工乳酪、色拉调味料(不包括蛋黄酱和蛋黄酱类的调味料)以及酸奶(不包括冷冻酸奶)。
    上述9类食品中的每类食品,都可以添加一定用量的MBP(添加量是以每份食用量中所含MBP计)。美国“联邦法规汇编”第101.12节中的“习惯消费参考量”,为上述9类食品中的每一类食品提供了摄取参考量,或者是每份食用量标准。在这9类食品中,每一类别食品的每份食用量(serving size)和每份食用量中MBP的最大使用量列于表2。由表2可见,在人造奶、果汁、代餐营养棒、代餐营养/补充饮品、奶和酸奶这些类别的食品中,MBP的添加量为40mg/每份食用量;加工乳酪中的用量为30mg/每份食用量;而在松软乳酪和色拉调味料中的用量为10mg/每份食用量。

乳碱性蛋白质的安全性评价

    毒理学评价是根据日本卫生福利部1997年3月26日第21号法令“药物安全性非临床研究标准条例” 和日本卫生福利部环境卫生局1996年3月22日第29号通知“食品添加剂名称和食品添加剂使用标准指南”进行的。
    致突变试验
    利用SaZmoneZZu typhimurium菌株TA98和TOIAA 的回复突变试验方法(reverse mutation assay),对MBP进行了点突变分析。第一次试验中,MBP浓度为1.6,8.0,40,200,1000和5000μg/平板。第二次试验MBP浓度为156,313,625,1250,2500和5000μg/平板。阴性对照控制样品为纯化水。试验结果显示,回复突变体数量的增加与MBP浓度没有相关性,而且也没有观察到MBP对生长过程的抑制现象。这说明在上述试验条件下,MBP不会产生致突变作用。

大鼠急性经口毒性试验

    MBP对大鼠的急性毒理试验是采用一次灌胃方法,剂量为2000mg/公斤体重。MBP溶解于纯化水中,雄性和雌性大鼠各20只,灌胃溶液体积为10mL/公斤体重。大鼠体重大约为158.1g(雄)和129.5g(雌)。试验动物在试验开始之前禁食17—18小时,试验结束后禁食4小时。对试验动物观察期为14天,然后对每只大鼠进行解剖。
    在14天的观察期内,未有大鼠死亡。也没有观察到大鼠一般外貌的异常变化。两组动物的体重没有出现异常变化。此外,在第14天解剖时,没有观察到器官病变。通过该试验,估计MBP对大鼠的半数致死量(LD50)大于2000mg/公斤体重。
    大鼠致畸性试验
    致畸性评价是利用怀孕SD大鼠(n=20/剂量组),在怀孕的7—17天期间,经灌胃服用MBP,MBP剂量为0和2000mg/公斤体重/天,MBP溶于纯化水中,纯化水为对照,灌胃溶液体积为10 mL/公斤体重,试验期为20天。第20天对试验动物进行解剖。
    在整个试验过程中,没有观察到因MBP而产生的负面效应。对试验组和对照组的体重增长,进食,黄斑数量,胚胎着床数,活胎数和死胎数,性别比例,胎盘重量以及胎儿体重等进行了比较,没有发现差别。在活胎中,也没有观察到因MBP引起的外部、内脏和骨骼等反常现象。因此,在上述试验条件下,在高达2000mg/公斤体重/天的剂量下,MBP对大鼠的繁殖或发育没有产生负面影响。

四周大鼠经口毒性试验

    通过4周、剂量分别为0,1000和2000mg/公斤体重/天的大鼠经口灌胃试验,对MBP的毒性进行了评估。在试验期间,对所有动物的外貌、行为和死亡进行了观察。也进行了眼科检查和尿液分析,抽取血样作为血液学和临床化学分析,所有试验动物在第28天处死解剖。
    在雄性和雌性试验动物中,没有观察到负面临床现象。在剂量1000或2000 mg/公斤体重的试验组中的雄性或雌性体重与对照组相比没有显著性差异。在所有剂量组中,对雄性和雌性动物的眼科检查,没有观察到因MBP引起的负面效应。在1000mg/公斤体重剂量的雄性或雌性动物中,或在2000mg/公斤体重剂量的雌性动物中,其尿液分析结果并没有显示出显著性的统计学意义。在2000mg/公斤体重组的雄性动物的蛋白质分泌呈显著性增加。通过对雄性和雌性动物的尿液分析,似乎蛋白质分泌量与剂量有一定的相关性,尽管这种相关性在统计学意义上缺乏显著性。在血液学和临床化学方面,没有发现负面反应。在2000mg/公斤体重/天的剂量下,试验组中雌性动物肝脏的绝对和相对重量均有显著性增加,但对其他器官的重量,肉眼病理学或组织病理学等方面,则没有显著性影响。这一结果并不能说明MBP有显著的毒性,因为在临床化学或组织病理学方面并没有发现相对应的负面影响。

大鼠亚慢性经口毒性评价

    针对上述4周的大鼠试验结果,又对MBP进行了13周的亚慢性毒理学试验。MBP剂量分别为0,200,2000mg/公斤体重/天,试验动物为大鼠,10只雄性组和10只雌性组,采用灌胃饲喂方式。MBP溶于纯化水中,并使用纯化水作为对照,灌胃溶液体积为10 mL/公斤体重/天。在所有试验动物中未观察到与MBP相关的负面临床效应。
    人体临床试验
    1)健康成年男性
    在评价MBP对人体健康影响的研究中,30位健康男性成人每天摄取5瓶含有MBP组分的饮料(60mg  MBP/瓶,300mgMBP/天),试验为期17天。分别在试验开始前5天,摄取MBP 2天后,摄取MBP 16天后和试验结束后7天分别对受试人员进行了体检。在这4个检查阶段,对下列数据进行了评估:体重、体脂肪百分比、血液学指标、血清生化指标、血清免疫指标以及尿液分析。
    试验结果说明体重、脂肪百分比、血压或血液学指标、血清免疫指标以及尿液分析指标等组平均值都没有发生显著性变化。对受试人员的个人数据进行分析,没有观察到任何临床异常。
    2)健康成年女性
    在34位健康成年女性参与的随机、空白对照双盲试验中,试验组(n=18)每天摄入含有40 mg MBP的饮料,对照组(n=16)饮用不含MBP的饮料,试验期为6个月。对受试人员进行体检阶段为:试验开始之前体检、摄取MBP3个月后体检、摄取MBP6个月体检。每次检查的指标包括:体重、报告自觉症状、尿液分析、血液学指标、血清生化指标以及血清免疫指标等。
    试验结果说明,在34位健康女性进行为期6个月,MBP的摄取量为40mg/天的临床试验中,没有观察到MBP与健康危害(自觉症状,血液学指标,临床化学分析和尿液分析)之间具有关联性。(中国食品报)

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