碱性提取和超声波处理对浮萍（Wolffia arrhiza）蛋白提取物的消化率、营养价值及生物活性肽释放的影响

《Journal of Functional Foods》：Effects of alkaline extraction and ultrasonication on digestibility, nutritional quality, and bioactive peptide release of duckweed ( Wolffia arrhiza) protein extracts

　　鸭weed蛋白提取方法对其消化率、抗氧化活性及生物活性肽释放的影响分析。采用碱提法（AE）、超声辅助碱提法（UAAE）和水提超声法（UAWE）提取鸭weed蛋白，通过体外模拟胃肠消化评估其营养价值和生物活性。结果表明，UAAE和UAWE显著提高蛋白水解程度（DIAAS达0.75），优于传统碱提法（DIAAS 0.62）。超声处理使抗氧化能力提升5.2倍（DPPH），且促进ACE和DPP-4抑制肽释放，分别为DPw的1.4倍和1.8倍。SEC-HPLC分析显示，UAAE/UAWE提取物小肽（3-0.5kDa）占比最高，达78.9%。质谱分析发现UAWE产生321条高活性短肽，包括新型CPK1和TRX_reduct结合肽。

　　鸭跖草作为一种潜在的可持续蛋白质来源，其高蛋白含量和快速生长特性使其在食品和营养补充剂领域备受关注。然而，其复杂的细胞结构以及某些抗营养因子（如皂苷和单宁）可能会限制蛋白质的消化率和营养质量。本研究通过比较三种不同的提取方法——碱性提取（AE）、超声辅助碱性提取（UAAE）和超声辅助水提取（UAWE）——所制备的鸭跖草蛋白提取物（DPE）与原始鸭跖草粉（DPw）在体外胃肠道消化（GID）过程中的蛋白质消化率、抗氧化能力及生物活性肽（BAP）释放情况，评估其营养和功能特性。研究发现，DPE通过UAAE和UAWE方法获得的消化率显著高于DPw，其中UAWE达到了DIAAS（可消化必需氨基酸评分）0.75，符合联合国粮农组织（FAO）对优质蛋白的标准。这一结果表明，UAE不仅提高了蛋白质的可消化性，还增强了其抗氧化能力和生物活性肽的释放效率。

### 1. 鸭跖草的潜力与挑战

鸭跖草，尤其是鸭跖草属（Wolffia）植物，因其高蛋白含量和快速生物量积累能力而被认为是未来食品蛋白的有力候选者。在泰国等地区，鸭跖草被广泛认为是一种超级食物，具有显著的营养价值。此外，美国食品药品监督管理局（FDA）已将其认定为“一般公认安全”（GRAS）的食品原料，这为鸭跖草在食品工业中的应用提供了支持。然而，尽管鸭跖草含有丰富的蛋白质，其复杂的细胞结构和抗营养因子的存在仍然是限制其消化率和营养利用效率的主要障碍。这些抗营养因子，如皂苷和单宁，不仅降低了蛋白质的可消化性，还可能影响其在体内的生物利用度和功能特性。

### 2. 提取方法对蛋白质可消化性的影响

本研究通过三种不同的提取方法（AE、UAAE和UAWE）制备了鸭跖草蛋白提取物，并对其在体外消化过程中的表现进行了系统评估。结果显示，DPw在消化过程中的表现最差，其消化率仅为72.8%，而DPE通过UAAE和UAWE提取的方法则表现出显著的提高。其中，UAWE的DIAAS达到了0.75，表明其具备作为优质蛋白源的潜力。相比之下，AE的DIAAS为0.62，虽然优于DPw，但不如UAAE和UAWE。这一差异可能与超声辅助提取方法对细胞壁的破坏作用有关，该方法能够有效释放更多可消化的蛋白质成分，同时减少抗营养因子的含量。

### 3. 蛋白质消化率与生物活性肽释放的关联

研究还发现，蛋白质的消化率与生物活性肽的释放之间存在显著的正相关性。UAAE和UAWE提取的DPE在消化过程中释放的长链BAP增加了1.4倍，短链BAP增加了1.8倍，而这些生物活性肽的分布并未发生显著变化。这表明，UAE不仅提高了蛋白质的可消化性，还增强了其在消化过程中释放的生物活性肽的种类和数量。值得注意的是，这些生物活性肽的生物活性未受到显著影响，说明UAE在提高蛋白质消化率的同时，也保持了其原有的功能特性。

### 4. 抗氧化能力的提升

除了蛋白质的消化率和生物活性肽的释放，本研究还评估了DPE在体外消化过程中的抗氧化能力。结果表明，UAAE和UAWE提取的DPE表现出更强的抗氧化能力，其中ACE（血管紧张素转换酶）和DPP-4（二肽基肽酶-4）抑制活性尤为突出。这说明，UAE提取方法不仅提高了蛋白质的可消化性，还促进了其抗氧化活性的释放。相比之下，DPw的抗氧化能力较低，这可能与其高含量的抗营养因子和复杂的细胞结构有关。

### 5. 蛋白质提取方法对营养质量的影响

在营养质量方面，DPE的氨基酸组成与DPw相比有显著差异。特别是，在消化过程中，UAAE和UAWE提取的DPE表现出更高的必需氨基酸（EAA）消化率，其中硫氨基酸（SAA）和芳香族氨基酸（AAA）的消化率显著提高。这一结果表明，UAE提取方法能够有效提升蛋白质的营养质量，使其更符合FAO对优质蛋白的标准。然而，需要注意的是，尽管UAAE和UAWE在提升蛋白质消化率方面表现出色，但其提取过程中可能会导致部分硫氨基酸的损失，这可能会影响整体的营养均衡性。

### 6. 生物活性肽的多样性与功能潜力

通过对DPE在体外消化过程中释放的生物活性肽进行分析，研究发现，UAE提取的DPE释放的生物活性肽种类更加丰富，且具有较高的生物活性。这些生物活性肽包括ACE抑制肽和DPP-4抑制肽，它们在管理2型糖尿病和高血压方面具有潜在的健康益处。此外，研究还发现，UAWE提取的DPE释放的生物活性肽数量最多，其在多个功能类别中表现出较高的生物活性，这表明UAWE可能在生物活性肽的释放方面更具优势。

### 7. 未来研究方向

尽管本研究展示了UAE在提高鸭跖草蛋白质消化率和功能特性方面的显著优势，但仍有一些问题需要进一步探讨。例如，不同提取方法对抗营养因子的影响程度，以及这些因子如何影响蛋白质的消化和生物活性。此外，未来的研究可以关注生物活性肽的体内活性验证，以确认其在实际应用中的效果。同时，探索如何通过蛋白质互补策略，将UAAE和UAWE提取的DPE与其他富含硫氨基酸的植物蛋白结合，以进一步优化其营养和功能特性。

### 8. 结论

综上所述，UAE作为一种有效的蛋白质提取方法，能够显著提高鸭跖草蛋白质的消化率和营养质量，同时增强其抗氧化能力和生物活性肽的释放。这为鸭跖草在功能性食品、营养补充剂、动物饲料和药物中的应用提供了新的可能性。未来的研究应进一步验证这些生物活性肽的体内活性，并探索其在不同应用领域的潜力。通过不断优化提取方法，鸭跖草有望成为一种更加高效和安全的可持续蛋白来源。