硕士论文1
東海大學畜產與生物科技學系 Department of Animal Science and Biotechnology Tunghai University 碩碩 士士 論論 文文 Master Thesis 指導教授：周繼發博士 Advisor：Chi-Fa Chow, Ph. D. 胃腸蛋白酶作用對乳脂肪球體外消化效率胃腸蛋白酶作用對乳脂肪球體外消化效率 之影響之影響 Effect of Gastrointestinal Protease on the in vitro Digestion of Milk Fat Globules 研究生：鄒明學 撰 Graduate Student：Ming-Hsueh Zou 中華民國一百零一年十月 October, 2012 胃腸蛋白酶作用對乳脂肪球體外消化效率胃腸蛋白酶作用對乳脂肪球體外消化效率 之影響之影響 Effect of Gastrointestinal Protease on the in vitro Digestion of Milk Fat Globules 碩碩 士士 論論 文文 Master Thesis 鄒明學 Ming-Hsueh Zou 東海大學畜產與生物科技學系 Department of Animal Science and Biotechnology Tunghai University 中華民國一百零一年十月 October, 2012 誌謝誌謝 本論文的完成 ， 首先由衷感謝指導教授 周繼發博士的悉心教導，令學生更深一層地豐富了專業領域的知識與技術，周老師細心且不厭其煩的指導下，讓學生學習到如何尋找問題的根本，而老師對於學術與教學的嚴謹與專注，一直是學生的目標，在此至上最深的敬意與感謝。文稿初成，復蒙口試委員 曾再富博士、王家宇博士以及何若瑄博士撥冗審閱，並於口試期間提供精闢之見解與寶貴之建議，使論文更加充實且完備，特此謹致謝忱。 在學期間感謝系上所有師長在各學業領域上之教導。感謝研究室依凝學姐、宜婷學姐、姿穎、笙合與凱婷於課業與實驗上的幫助；感謝同學欣佩、子恩、成志、婕妤及尹珈在課業研究上的互相砥礪，與生活上的諸多幫助，因為有你們的陪伴，使我的研究生活快樂充實且充滿歡笑。 特別感謝我敬愛的父母、家人以及女友子芳，你們的支持、關懷與付出，讓我得以順利完成碩士學位，明學永遠銘記於心。 鄒明學 謹誌 東海大學畜產與生物科技學系 中華民國一零一年十月 目次目次 頁次頁次 、中文摘要.1 、前言.2 、文獻檢討.3 、材料與方法.28 、結果與討論.35 、結論.54 、參考文獻.55 、英文摘要.59 、作者小傳.60 表次表次 頁次頁次 表 1. 牛乳脂質之組成.5 表 2. 乳脂肪球膜之組成份.9 表 3. 乳脂肪球膜蛋白質之組成.10 圖次圖次 頁次頁次 圖 1. 乳汁成分之自然形態.4 圖 2. 乳脂肪球膜之結構.7 圖 3. 脂肪球膜蛋白 BTN、ADPH 及 XOR 免疫染色圖.11 圖 4. 乳脂肪球自細胞內產生、發育及分泌之過程.13 圖 5. 親脂蛋白做為接合器之乳脂肪分泌模式.14 圖 6. 乳腺分泌乳脂肪球過程之顯微鏡照片.15 圖 7. 牛乳經不同處理後之乳脂肪球粒徑與表面積分布圖.17 圖 8. 乳脂肪球膜於均質前、後結構之比較.19 圖 9. 均質乳脂肪球之掃描式電子顯微鏡照圖.20 圖 10. 模擬胃液中乳脂肪球之共軛焦距電子顯微鏡圖.24 圖 11. 生乳與重組乳之脂肪球經胰解脂酶水解其游離脂肪酸釋出量之變化.26 圖 12. 模擬體外腸道消化試驗流程圖.30 圖 13. 模擬體外胃腸道消化試驗流程圖.32 圖 14. 模擬體外胃部消化試驗流程圖.34 圖 15. 解脂酶於無胰蛋白酶模擬腸道消化對乳樣品脂肪酸釋出量之影響.36 圖 16. 解脂酶於含胰蛋白酶模擬腸道消化對乳樣品脂肪酸釋出量之影響. .37 圖 17. 解脂酶於無胰蛋白酶模擬胃腸道消化對乳樣品脂肪酸釋出量之影響.40 圖 18. 解脂酶於含胰蛋白酶模擬胃腸道消化對乳樣品脂肪酸釋出量之影響.41 圖 19. 模擬胃部消化期間之游離脂肪酸釋出濃度.43 圖 20. 不含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之生乳乳脂肪水解率.45 圖 21. 不含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之 HTST 鮮乳乳脂肪水解率.46 圖 22. 不含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之均質 HTST 鮮乳乳脂肪水解率.47 圖 23. 含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之生乳乳脂肪水解率.49 圖 24. 含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之 HTST 鮮乳乳脂肪水解率.50 圖 25. 含胰蛋白酶之模擬體外腸道及胃腸道消化之均質 HTST 鮮乳乳脂肪水解率.51 - 1 - 、中文摘要、中文摘要 牛乳中之乳脂肪球係外圍生物膜包覆中心之三酸甘油酯所構成，而此生物膜則稱為乳脂肪球膜 (milk fat globule membrane; MFGM)，蛋白質約佔膜總組成份之 70% ， 其中某些蛋白質對於乳脂肪球之分泌與穩定極為重要。然而，牛乳加工過程中之均質處理會明顯改變乳脂肪球膜之構成 ， 而酪蛋白 (casein) 與乳清蛋白 (whey protein) 會成為新的乳脂肪球膜主要成分。本研究之目的在於探討生乳、 HTST 鮮乳以及均質 HTST 鮮乳進行體外模擬腸道或胃腸道消化，於胰蛋白酶存在與否之條件下檢測胰解脂酶對乳脂肪之水解情形。體外模擬腸道消化試驗結果指出，不論胰蛋白酶存在與否，均質 HTST 鮮乳所釋出之游離脂肪酸濃度均高於生乳及 HTST 鮮乳，但模擬胃腸道消化結果則無顯著差異。體外胃腸道消化試驗中，經胃蛋白酶消化後之生乳、HTST 鮮乳以及均質 HTST 鮮乳於解脂作用前期之乳脂水解率均會提高，再添加胰蛋白酶則無法更進一步提高乳脂消化前期脂水解率。於含有胰蛋白酶之體外腸道消化試驗中，HTST 之鮮乳和均質 HTST 鮮乳於解脂作用前期之乳脂水解率高於無蛋白酶處理之組別。綜上所述，胃腸之蛋白酶於體外乳脂肪消化過程中扮演一輔助角色，可提高牛乳脂肪於消化初期之水解率。 - 2 - 、前言、前言 牛乳及其乳製品作為人類日常食品以行之有年，係一均衡且富含各種營養素之食品，廣為各年齡層所食用，甚至為嬰兒之主要供食來源，而牛乳中所富含之脂肪亦為重要之營養及能量來源。所有食材中所含之脂質，唯乳脂肪具有起泡特性與復水能力，此源於牛乳脂肪之構造迥異於其他任何食品。乳脂肪係由外層生物膜 (biological membrane) 包覆中心脂質而形成之球體，並散布於乳汁中，一般稱為乳脂肪球。乳脂肪球膜含有豐富蛋白質，可維持球膜結構之完整性。生乳經各種加工程序成為鮮乳後，可提高乳中營養份之消化率，惟加工過程亦會改變牛乳之物化性質，其中包括脂肪球膜結構的改變，而使乳脂肪球表面蛋白質覆蓋程度更加提升。前人之研究結果證實，乳脂肪消化程度取決於其表面乳化物質之型態，而且乳脂肪之結構亦確實影響乳脂肪於消化道中之解脂作用與吸收作用。此等異於一般油脂消化之現象啟發吾人進行探究的動機，茲就相關文獻報告，逐一檢討鮮乳加工過程對於乳脂肪球膜產生之變化，以及對消化可能之影響，然後藉由體外模擬消化試驗，探討腸胃蛋白酶作用對於不同加工方式乳脂肪消化效率之影響作一系列評估。 - 3 - 、文獻回顧文獻回顧 牛乳係一富含營養之日常食品，外觀雖為質地均勻的白色液體，實際上乃包含了各種顆粒成分所組成 (圖 1)，主要包括酪蛋白微球 (casein micelles)、乳脂肪球 (milk fat globules)，以及巨噬細胞(macrophage)、嗜中性球 (neutroghils)、淋巴球 (lymphcytes) 和剝落之乳線上皮細胞等體細胞 (somatic cells)。此外，亦含有稱為乳清球膜顆粒 (whey membrane particles; WMP) 之泡狀顆粒 (vesicle)，其主要由磷脂質所組成，其粒徑約為 30200 nm，相關之研究甚少，詳細分泌過程與生理功用目前仍然不明 (Silanikove and Shapiro, 2007)。牛乳成分也含有豐富的乳糖 (lactose) 及乳清蛋白。由於牛乳成分富含營養與加工機能性，故被廣泛應用於食品原料中。 一、乳脂肪 許多哺乳動物乳汁中的脂質，除可作為新生兒生長需熱量之重要來源 (Chong et al., 2011) ， 亦提供新生兒細胞膜合成所需必須脂肪酸，以及具有生物活性之脂質訊息分子的來源 (Koletzko and Rodriguez-Palmero, 1999)。 牛乳依乳牛品種不同含有 35% 的脂肪，主要成份為三酸甘油脂，少數二酸甘油脂以及一些脂溶性化合物，其組成如表 1 所示。 - 4 - 圖 1. 乳汁成分之自然形態。 Fig. 1
