奶粉加工對其食用屬性的改變及細胞間無線通訊網絡的定量化評價

王茜茜，肖笑潔，王興亞，李 陽，龐廣昌*

（天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134）

奶粉加工對其食用屬性的改變及細胞間無線通訊網絡的定量化評價

王茜茜，肖笑潔，王興亞，李 陽，龐廣昌*

（天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134）

牛乳酪蛋白經過胃蛋白酶控制酶解制備富含改善睡眠和抗疲勞生物活性肽酶解物作為添加劑，按優化的配方制備成改善睡眠和抗疲勞的奶粉，通過健康志愿者食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉（作為對照），檢測服用前、后血清中38 種細胞因子質量濃度的變化。結果表明：全脂奶粉可顯著刺激TNF-α的表達水平；而功能性配方奶粉則對TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ的表達均有顯著下調作用。為了定量化評價這些作用，通過國際上權威數據庫檢索查詢這些具有顯著性變化的細胞因子的分泌細胞和靶細胞，構建食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉后機體細胞間無線通訊網絡的變化網絡，該網絡屬于有向加權網絡。通過該網絡不僅可以直觀比較食用功能性配方奶粉和全脂奶粉前后細胞間的無線通訊變化層次和規律，還可以通過引入節點的出強度（S出）、入強度（S入）和總強度（S總）以及整體網絡強度（S網絡）進行定量化評價。其中食用全脂奶粉組網絡有15 個節點和108 條邊，并且S網絡= 34.2，表明全脂奶粉對機體內細胞間無線通訊網絡具有明顯的促進作用；而食用功能性配方奶粉組的網絡共有23 個節點和304 條邊，并S網絡=-885.7，表明食用功能性奶粉主要發揮下調細胞通訊網絡活性、免疫和生理代謝水平的作用，并且這種抑制作用明顯比全脂奶粉的促進作用更強。本研究可為食品的體內功能性評價提供一個新的定量化評價方法。

功能性配方奶粉；細胞因子；細胞間無線通訊網絡；有向加權網絡

多年以來，奶粉以其營養均衡、高蛋白含量、具有多種功能等特點備受人們喜愛；而且，乳是特殊食品，是嬰幼兒和中老年滋補營養、改善健康狀況的首選食品。但對于消化弱勢群體常常難以分解吸收攝入的營養物質，如牛乳中的蛋白質、乳糖等，從而引起腸胃消化不適、厭食、便秘等現象，也就是俗稱的“上火”。在奶粉中添加酪蛋白水解肽，不僅更容易被人體腸胃吸收，而且可以作為類似激素的調節物質[1]，如免疫調節、阿片活性、抗菌、抗病毒及降血壓、降血脂等功能活性[2-6]，維護機體健康水平。

近年來通過酶解酪蛋白獲得了大量具有生物活性的短肽，通過添加這些水解肽作為功能性食品的研究也越來越多。但是，如何對這些功能性物質和食品進行功能性評價則成為亟待解決的科學問題。盡管已經沿用醫藥的評價方法加以改良，建立了多種體內、外功能性評價方法，但是大多數為體外實驗，如細胞培養、抗氧化、抗菌、清除自由基實驗等，體內實驗則絕大多數是通過致病或病理實驗動物模型。由于在設計體內實驗時往往涉及到受試物對各臟器的作用，例如護肝作用等，按傳統的藥效實驗需要摘取相應的器官或組織進行測定，所以食品的功能評價幾乎很少是通過人類食用所做出的。龐廣昌等[7-8]首先提出了食品發揮生物功能的主要途徑是通過食品成分與胃腸黏膜系統的相互作用，被認為這些相互作用通過改變機體內部的細胞因子的分泌與靶細胞的作用發揮功能。郭麗等[9]通過3 種方式（口服、腹腔注射、耳靜脈注射）研究酪蛋白水解肽對家兔血清中IFN-γ、TNF-α、TGF-β、IL-1β、IL-1ra、IL-4、IL-6、IL-10和IL-12共9 種細胞因子的影響，結果表明酪蛋白水解肽的確可以通過腸黏膜系統對細胞因子網絡起著重要的調節作用。2010年，龐廣昌等[10]提出：在動物機體內存在著一個由細胞因子的表達和分泌細胞（含趨化因子和激素）通過循環系統與靶細胞形成的細胞間無線通訊網絡，并認為，通過外周血采集和測定細胞因子的變化，可以建立該無線通訊網絡，這個無線通訊網絡可以實現對復雜生物功能的定量化描述，不必，也不應該通過摘取器官或組織來進行測定。滑艷君等[11]研究了3 種劑量的酪蛋白水解肽對細胞因子表達和分泌的影響，結果表明3 個劑量組有IL-1ra、IL-5、IL-7、IL-17、EGF、TNF-α、sCD40L、MIP-1β和GRO共9 種細胞因子的表達與分泌顯著性降低；并建立了通過這些細胞因子的分泌細胞和靶細胞之間的通訊網絡。從細胞間通訊網絡圖上可以看出酪蛋白水解肽具有下調免疫的作用。本實驗通過胃蛋白酶水解酪蛋白制備小分子活性肽并添加到全脂奶粉中制成具有改善睡眠和抗疲勞作用的功能性配方奶粉，以健康志愿者服用，采集外周血進行38 種細胞因子的測定，通過對比食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉的細胞因子變化，建立細胞間無線通訊網絡，由于該網絡屬于有向加權網絡，通過應用這種網絡的數學模型成功地實現了對這兩種功能性食品復雜的體內功能進行了定量化評價。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉 天津貝爾乳業有限公司；β-酪蛋白天津海河乳業有限公司。

胃蛋白酶 美國Sigma公司；β-環糊精 西安宏昌藥業有限責任公司；Millipore Human Kit、Luminex鞘液美國Millipore公司；蔗糖為食品級；氫氧化鈉、鹽酸均為分析純。

1.2 儀器與設備

FA1104N型電子天平 上海精密科學儀器有限公司；Sartorius pH計 德國賽多利斯（北京）有限公司；NF膜納濾試驗機系統 北京海得科膜分離技術有限公司；Scientz-50N真空冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；3K15高速冷凍離心機 美國Sigma公司；-70 ℃超低溫冰箱 上海田楓實業公司；Luminex200液相芯片分析系統、ELX405洗板機 美國Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 富含酪蛋白水解肽的功能性配方奶粉的制備

用加熱后的0.1 mol/L NaOH溶液充分溶解β-酪蛋白（質量濃度5 g/L），調節pH 2.5，T=43 ℃，8 333 U/g胃蛋白酶進行2.5 h充分酶解，酶解結束后調節pH 7.0，T=80 ℃，保持5 min避免進一步水解后，將酪蛋白水解液過濾后將酪蛋白質量濃度稀釋至6 g/L，T=40 ℃，添加2.5 g/100 mL β-環糊精，攪拌30 min，經過納濾進行脫鹽處理，再經真空干燥即得酪蛋白水解肽干粉，最后將制備的酪蛋白水解肽4.2%、β-環糊精17%及蔗糖1%的質量比例添加到全脂奶粉中，陰涼干燥保存待測。

1.3.2 體內實驗

1.3.2.1 招募受試志愿者

招募對象為天津商業大學健康大學生，隨機分為全脂奶粉與功能性配方奶粉2 組（每組10 人，男女各半），要求所有志愿者受試期間作息統一，食用指定的無功能配餐或受試材料，飲用指定純凈水，無劇烈運動，無劇烈心情波動。

1.3.2.2 血清樣本采集及處理

在實驗前有對照實驗，第1天所有受試志愿者統一要求并準時食用指定無功能配餐，午餐（12：00）后3 h抽取自身對照血樣4 mL[12-14]，4 ℃靜置4 h，3 200 r/min離心10 min分離血清，分裝，液氮速凍，-70 ℃保存待測；第2天正式實驗，兩組志愿者與第1天作息、飲食時間相同，在無功能配餐基礎上，午餐分別加食全脂奶粉或添加酪蛋白的功能性配方奶粉（各25 g，熱水沖服），下午按時采取實驗血樣，經過相同處理方法，待測。

1.3.3 細胞因子質量濃度水平測定

使用Millipore Human試劑盒，通過Luminex200液相芯片分析系統檢測EGF、Eotaxin、FGF-2、Flt-3L、Fractalkine、G-CSF、GM-CSF、GRO、IFN-α2、IFN-γ、IL-1α、IL-1β、IL-1ra、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-12（p40）、IL-12（p70）、IL-13、IL-15、IL-17、IP-10、MCP-1、MCP-3、MDC、MIP-1α、MIP-1β、sCD40L、TGF-α、TNF-α、TNF-β和VEGF，共38 種人體血清中細胞因子的質量濃度。

1.4 數據處理

應用SPSS 16.0將對照組和實驗組的數據經過配對t檢驗，選擇90%的置信區間，P＜0.1表示有顯著性差異，P＜0.05表示有較強顯著性差異，P＜0.01表示有極顯著性差異。并根據細胞因子質量濃度水平的變化，按公式（1）計算細胞因子質量濃度變化率εi。

式中：cij表示實驗組第j個受試者的細胞因子i的質量濃度；cij0表示對照組中每組第j個受試者的細胞因子i的質量濃度。

1.5 細胞間通訊網絡圖的繪制及定量化描述

根據計算兩組所得的有顯著性變化的細胞因子質量濃度水平，運用Microsoft Visio 2007繪圖軟件繪制細胞間細胞因子通訊網絡圖，其中每種細胞因子的分泌細胞和靶細胞都可以從細胞因子數據庫（the Cytokines Online Pathfinder Encyclopedia，COPE，http://www. copewithcytokines.de/cope.cgi）中查得，據此總結前后有顯著性變化的細胞因子，并找出其分泌細胞及作用靶細胞，如表1所示，并且所有分泌細胞與靶細胞之間通訊的權重大小可根據公式（2）表示。

式中：Wst表示分泌細胞與靶細胞之間的通訊強度；si表示某種細胞能否分泌細胞因子i，如果其為細胞因子i的分泌細胞，則賦值為1，否則為0；ti表示某種細胞是否是細胞因子i的靶細胞，如果細胞因子i能激活其活性，則賦值為1，若能抑制其活性賦值為-1，若無作用則為0；m表示有顯著性變化的細胞因子個數。

據此繪制的細胞間通訊網絡圖中，細胞間的有向連線表示分泌細胞通過細胞因子傳遞信號給靶細胞；連線的粗度表示傳遞信號的大小；實線表示對細胞的刺激作用，虛線表示抑制作用。根據以上方法構建的細胞間無線通訊網絡是以細胞為節點，細胞間傳遞的細胞因子信號為邊線。該網絡為有向加權網絡[15-17]，分泌細胞對靶細胞的信號傳遞為方向，通訊強度為加權量。

表1 細胞間的相互作用Table1 Cell-cell interactions

為了更好地定量化描述網絡性質，引入強度的概念[18-19]：節點所有連接邊的權重和。由于有向加權網絡中每個節點都有出邊和入邊，所以每個節點都有各自的出強度、入強度和總強度，分別記為S出、S入和S總，并且整體網絡強度為所有節點的連邊權重和S網絡。整體網絡強度是反映網絡細胞間通訊能力的重要指標；節點總強度表示每個細胞傳遞信號的能力，節點的出強度表示細胞分泌細胞因子的能力，節點的入強度表示細胞接受細胞因子信號的能力。據此將可以細胞分為三大類，主要有表達和分泌該細胞因子的細胞（高出強度，低入強度），傳遞細胞（高出強度，高入強度）和靶細胞（低出強度，高入強度）。

2 結果與分析

2.1 食用全脂奶粉和功能性配方奶粉前后健康志愿者血清中有顯著性差異的細胞因子及質量濃度變化率

表2 有顯著性差異的細胞因子及質量濃度變化率Table2 Significantly changed cytokines and their concentration change raatteess

由表2可知，和對照相比，食用全脂奶粉后TNF-α的質量濃度水平在外周血清中顯著性升高，其質量濃度變化率為38%；食用功能性配方奶粉后TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ的表達水平與對照相比均顯著下降，其質量濃度變化率依次為-75%、-35%、-44%、-67%、-22%和-21%，說明酪蛋白水解肽的添加的確可以改變全脂奶粉的食用屬性，由炎癥細胞因子TNF-α質量濃度升高引起的“熱性”屬性變成多種細胞因子質量濃度降低共同造成的“涼性”屬性。該結果進一步證明了機體內存在以細胞因子為信號分子，分泌細胞因子的細胞和有該細胞因子受體的靶細胞之間的無線通訊系統。

2.2 細胞間無線通訊網絡圖及定量化評價

由于上述每種細胞因子的功能極其復雜，在不同的條件下可以有許多不同甚至相矛盾的生理功能，為了直觀地反映出這些細胞因子在機體內如何控制機體的代謝、內分泌和生理活性，從而模擬了具有顯著性變化的這些細胞因子綜合作用的細胞間通訊網絡圖[20-23]，如圖1、2所示。

圖1 食用全脂奶粉對細胞間無線通訊網絡的變化Fig.1 Effect of whole milk powder on intercellular wireless communication network

由圖1可知，食用全脂奶粉組網絡有15 個節點和108 條邊，網絡邊線明顯以實線為主，并且S網絡=34.2，表明全脂奶粉對機體內細胞間無線通訊網絡有明顯的促進作用；并且機體食用全脂奶粉后所分泌的細胞因子的總體作用是：使B淋巴細胞和T淋巴細胞介導獲得性免疫和以巨噬細胞為主的先天免疫活性增強；同時刺激星形膠質細胞、小膠質細胞等神經膠質細胞的活性；并對脂肪細胞的活性起抑制作用，從而介導炎癥反應，造成機體“上火”。

圖2 食用功能肽奶粉對細胞間無線通訊網絡的變化Fig.2 Effect of functional milk powder on intercellular wireless communication network

由圖2可知，食用功能性配方奶粉組網絡共有23 個節點和304 條邊，網絡邊線明顯以虛線為主，并S網絡= -885.7，表明食用功能性奶粉主要發揮下調細胞通訊網絡活性、免疫和生理代謝水平的作用，并且這種抑制作用明顯比全脂奶粉的促進作用更強，作用途徑更廣泛。食用添加酪蛋白水解肽的功能性配方奶粉后機體中形成的細胞間通訊網絡變化圖整體上與食用全脂奶粉相反：B淋巴細胞和T淋巴細胞介導獲得性免疫和以巨噬細胞為主的先天免疫活性顯著降低；并且抑制神經膠質細胞的活性，有助于疲勞緩解等作用；同時增強脂肪細胞和肝細胞的活性，其中增加脂肪細胞活性則標志著脂肪代謝途徑的增加，而對肝細胞活性的增強作用，可能增強肝細胞的排毒功能，從而避免過度的免疫，促進機體健康。

圖3 網絡節點強度Fig.3 Strength of the nodes in the networks

由圖3可知，食用全脂奶粉與功能性配方奶粉后每種細胞傳遞信號的強度大小可以明確相互比較。其中全脂奶粉組主要的分泌細胞有：單核細胞、平滑肌細胞和NK細胞，并且對靶細胞都為強刺激作用；功能性奶粉組的主要分泌細胞有：平滑肌細胞、NK細胞、基質細胞、上皮細胞、胸腺細胞、支持細胞和肝細胞，前四種細胞對靶細胞為強抑制作用，后3 種對靶細胞為弱促進作用。這些細胞可以通過腸黏膜免疫系統、內分泌網絡系統等途徑，受到激素或其他信號分子的刺激，繼而指揮其他細胞作出應答（效應）。

全脂奶粉組主要的傳遞細胞有：成纖維細胞、嗜中性粒細胞、T淋巴細胞、巨噬細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞，并且其細胞間均為強促進作用；功能性奶粉組主要的傳遞細胞有：成纖維細胞、嗜中性粒細胞、T淋巴細胞、巨噬細胞、星形膠質細胞、小膠質細胞、內皮細胞、卵泡細胞和黃體細胞，并且細胞間都為強抑制作用。其中嗜中性粒細胞、T淋巴細胞、巨噬細胞為免疫細胞，傳遞細胞承擔著信號傳遞的作用，作為必不可少的中間傳遞細胞，將信號傳遞給靶細胞。

全脂奶粉組主要的靶細胞有：內皮細胞、B淋巴細胞、破骨細胞、滑膜細胞、朗格爾漢斯細胞和脂肪細胞，并且除脂肪細胞外分泌細胞對其均為強刺激作用；功能性配方奶粉組主要的靶細胞有：B淋巴細胞、破骨細胞、朗格爾漢斯細胞、造血祖細胞和脂肪細胞，并且除脂肪細胞外分泌細胞對其均為強抑制作用。接受來自前兩類細胞的指揮，作為靶細胞發揮其生物功能。

3 結 論

從實驗結果可以看到：全脂奶粉可顯著提高TNF-α的質量濃度；功能性奶粉對TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ共6 種細胞因子質量濃度有顯著抑制作用，根據查詢數據庫繪制分泌細胞與靶細胞之間的通訊網絡圖，直觀地比較了全脂奶粉與功能性奶粉對血清中細胞因子的非線性網絡作用差異，在全脂奶粉中添加酶解牛乳酪蛋白所獲得的生物活性肽以后的確可以發揮下調機體炎癥和過頭的免疫應答活性，降低機體的代謝活性，抵抗由于代謝失衡所造成的疲勞和失眠，避免過敏反應、炎癥和自身免疫疾病的發生。

通過細胞間無線通訊網絡和節點強度的變化，比較了食用功能性配方奶粉和全脂奶粉后細胞間的通訊變化規律，其可能作用機制為：功能性配方奶粉攝入人體后進入胃腸道，其功能性成分可通過與腸黏膜免疫系統的相互作用，調節細胞因子和趨化因子的表達與分泌，通過循環系統作用與靶細胞，改變機體內細胞間的無線通訊狀態，發揮生理作用[24-27]；這些作用主要是：避免過頭的免疫應答和炎癥，控制和緩解代謝網絡擾動，降低免疫失衡引起的身體不適，如感冒、消化不良等。值得注意的是，肝細胞在表達和分泌細胞因子以及傳遞信息給其他靶細胞方面發揮了重要作用。這可能是因為在胃腸系統和肝臟之間存在一個信號交流通路（通過無線通訊網絡），食物和胃腸黏膜系統相互作用的信息可能通過各種信號分子如：細胞因子、趨化因子或激素傳遞給肝細胞，肝細胞再通過表達和分泌細胞因子指揮相應的靶細胞作出進一步的應答；神經膠質細胞（星形膠質細胞和小膠質細胞）等都作為信息傳遞細胞，進一步表明功能性奶粉對腦神經網絡具有顯著的緩解作用，這可能正是發揮抗疲勞和改善睡眠作用的重要機制；B淋巴細胞、朗格爾漢斯細胞等是作為細胞因子的靶細胞發揮其生理活性，表明功能性奶粉具有抑菌、免疫調節等作用。

因為免疫防御系統是機體賴以生存的基礎，所以機體的營養和代謝優先滿足免疫防御系統的需要。這就意味著只要不存在營養缺陷，就能保證機體的免疫和防御系統的正常運轉。但是在營養過剩不斷蔓延的今天，多數人群，特別是肥胖、高血壓、高血脂等人群往往表現為不同程度的炎癥、過敏、自身免疫性疾病和代謝失調（如糖尿病）等，這些都是免疫過強、合成與分解代謝失衡所造成的。為了避免這些健康隱患，如何降低和避免過頭的免疫和代謝失衡已經成為現在功能性食品研究的焦點。奶粉雖然可以提供豐富的營養，但是其免疫激活作用也帶來很多弊端，特別是在營養過剩普遍存在的今天，如何改善其功能特性，應該成為功能性乳制品研究的重點。同時細胞間無線通許網絡模型還有其非常重要的應用價值，尤其對功能性食品的評價提供了一定的指導意義。功能性食品發揮功能是通過細胞間無線通訊網絡實現的，是非線性的、體內的、異常復雜的，至今并沒有一個系統、定量化評價方法，此網絡模型恰恰為解決這一難題提供了一種解決方案。

[1] 趙利, 王璋, 許時嬰. 牛乳酪蛋白活性肽的研究進展[J]. 江蘇農業科學, 2002(6): 71-75.

[2] 王立暉, 袁永俊, 李婭奇. 生物活性多肽制備與純化的研究進展[J].安徽農業科學, 2012, 40(14): 8021-8023.

[3] 張建輝, 龐廣昌. 阿片肽的研究進展與展望[J]. 食品科學, 2006, 27(12): 823-829.

[4] SHARMA S, SINGH R, RANA S. Bioactive peptides: a review[J]. International Journal Bioautomation, 2011, 15(4): 223-250.

[5] BAKOWSKI K, WITKOWSKA E, MICHALAK O M, et al. Synthesis, biological activity and resistance to proteolytic digestion of new cyclic dermorphin/deltorphin analogues[J]. European Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 63: 457-467.

[6] MACDONALD R S, THOMTON W H, MARSHALL R T. A cell culture model to identify biologically active peptides generated by bacterial hydrolysis of casein[J]. Journal of Dairy Science, 1994, 77(5): 1167-1175.

[7] 龐廣昌, 陳慶森, 胡志和. 食品是如何通過細胞通訊網絡控制人類健康的(Ⅰ)[J]. 食品科學, 2006, 27(5): 258-264.

[8] 龐廣昌, 陳慶森, 胡志和. 食品是如何通過細胞通訊網絡控制人類健康的(Ⅱ)[J]. 食品科學, 2006, 27(6): 260-270.

[9] 郭麗, 龐廣昌, 曾夢霞. 酪蛋白水解肽對家兔細胞因子的影響[J]. 食品科學, 2008, 29(6): 649-653.

[10] 龐廣昌, 陳慶森, 胡志和, 等. 食品與機體中的移動通訊網絡[J]. 食品科學, 2010, 31(21): 1-9.

[11] 滑艷君, 龐廣昌, 郭麗. 口服酪蛋白復合肽對細胞通訊網絡的作用[J].食品科學, 2010, 31(17): 310-317.

[12] BRODERICK G, FUITE J, KREITZ A, et al. A formal analysis of cytokine networks in chronic fatigue syndrome[J]. Brain, Behavior, and Immunity, 2010, 24: 1209-1217.

[13] LI Haiping, LIU Xiaojuan, LI Yang, et al. Effects of the polysaccharide from Pholiota nameko on human cytokine network in serum[J]. Biological Macromolecules, 2012, 50: 164-170.

[14] LAWSON S, LUNNEY J, ZUCKERMANN F, et al. Development of an 8-plex Luminex assay to detect swine cytokines for vaccine development: assessment of immunity after porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) vaccination[J]. Vaccine, 2010, 28: 5356-5364.

[15] HSIEH M F, SZE S H. Finding alignments of conserved graphlets in protein interaction networks[J]. Journal of Computational Biology, 2014, 21(3): 234-246.

[16] BEMHARDSSON S, MINNHAGEN P. Models and average properties of scale-free directed networks[J]. Physical Review E, 2006, 74(2): 1-7.

[17] SEN P. Directed accelerated growth: application in citation network[J]. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications , 2005, 384(1/2): 139-146.

[18] GAO Yuyang, LIANG Wei, SHI Yuming, et al. Comparison of directed and weighted co-occurrence networks of six languages[J]. Physica A, 2014, 393: 579-589.

[19] BARRAT A, BARTHELEMY M, PASTOR-SATORRAS R, et al. The architecture of complex weighted networks[J]. Proceedings of the National of Sciences of the United States of America, 2004, 101(11): 3747-3752.

[20] FRANKENSTEIN Z, ALON U, COHEN I R. The immune-body cytokine network defines a social architecture of cell interactions [J]. Biology Direct, 2006, 1:32. doi: 10.1186/1745-6150-1-32.

[21] 于立芹, 龐廣昌, 李珍珍. 普洱茶對主要發炎和抗炎細胞因子的影響[J]. 食品科學, 2008, 29(7): 428-431.

[22] 王連芬, 龐廣昌, 白玉. 螺旋藻蛋白的胃蛋白酶酶解肽對細胞因子的影響[J]. 食品科學, 2008, 29(10): 563-567.

[23] XIE Junbo, GUO Li, PANG Guangchang. Modulation effect of Semen Ziziphi Spinosae extracts on IL-1β, IL-4, L-6, IL-10, TNF-α and IFN-γ in mouse serum[J]. Natural Product Research, 2011, 25(4): 464-467.

[24] MOWAT A M, VINEY J L. The anatomical basis of intestinal immunity[J]. Immunology Review, 1997, 156: 145-166.

[25] DECALF J, FERNANDES S, LONGMAN R, et al. Plasmacytoiddendritic cells initiate a complex chemokine and cytokine network and are a viable drug target in chronic HCV patients[J]. Journal of Experimental Medicine, 2007, 204(10): 2423-2437.

[26] 黃栩林, 龐廣昌. 食品作用于腸黏膜免疫系統可能的信號途徑[J].食品科學, 2008, 29(11): 717-722.

[27] 龐廣昌, 于麗芹, 郭麗, 等. 食品發揮非營養生物功能的胃腸黏膜信號通路[J]. 食品科學, 2009, 30(19): 319-326.

Milk Powder Processing for Improved Edible Attributes and Quantitative Evaluation of Intercellular Wireless Communication Network

WANG Xi-xi, XIAO Xiao-jie, WANG Xing-ya, LI Yang, PANG Guang-chang*
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

An optimized formulation of milk powder containing the pepsin hydrolysate of milk casein rich in bioactive peptides with sleep-improving and anti-fatigue functions was developed. Human feeding trails of the functional milk formula and whole milk powder (as a control) were carried out on healthy volunteer subjects. Changes in the serum concentrations of 38 cytokines before and after consumption were examined. The results showed that whole milk significantly stimulated the expression levels of TNF-α, whereas the functional milk formula significantly reduced the expression levels of TNF-α, VEGF, G-CSF, IL-17, IL-1ra and IFN-γ. To quantitatively evaluate these effects, the international authoritative database was retrieved to query the cytokine-secreting cells and target cells to build intercellular wireless communication networks in response to the consumption of the functional milk formula and whole milk powder. Through the directed weighted networks, we could not only visually compare the changing levels and patterns of intercellular wireless communication before and after the consumption of the tested materials, but also could quantitatively evaluate these changes by the outstrength(Sout), the into-strength (Sin) and the total strength (Stotal) of the nodes, and overall network strength (Snetwork). The network from the consumption of whole milk powder had 15 nodes and 108 edges, with an Snetworkof 34.2, showing that whole milk plays a significant role in promoting the intercellular wireless communication network. The network from the functional milk formula had 23 nodes and 304 edges, with an Snetworkof -885.7, showing that the functional milk formula plays a major role in down-regulating the activity of intercellular communication network, the immune system, and the physiological and metabolic levels, and this inhibitory effect was significantly stronger than the promoting effect of whole milk. The mathematical network models can be used as a new method for the quantitative evaluation in vivo of functional foods.

functional milk formula; cytokines; intercellular wireless communication network; directed weighted network

R151.1

A

1002-6630（2014）21-0223-06

10.7506/spkx1002-6630-201421044

2014-05-11

天津市科技支撐計劃項目（10ZCKFNC01800）

王茜茜（1989—），女，碩士研究生，研究方向為生物活性物質的分離純化。E-mail：wxx24680@sina.com

*通信作者：龐廣昌（1956—），男，教授，博士，研究方向為食品生物技術。E-mail：pgc@tjcu.edu.cn