钙是人体中最丰富的矿物质（Zhang & Liu, 2022）。大约99%的钙储存在骨骼和牙齿中，其余部分以游离离子或蛋白质结合复合物的形式存在于体内（Peacock & Munro, 2010）。此外，钙在肌肉收缩、神经活动、免疫反应和血液凝固过程中也起着重要作用（Kholmukhamedov et al., 2016; Okada & Tanaka, 2022; Trebak & Kinet, 2019）。钙摄入不足会导致儿童佝偻病和老年人骨质疏松症（Harinarayan et al., 2021; Ti et al., 2019）。尽管青少年和成人每天需要700–1200毫克钙（Balk et al., 2017; Shlisky et al., 2022），但许多人群，尤其是在亚洲、非洲和南美洲，摄入量远低于此标准，通常低于500毫克/天。因此，提高钙的摄入量是一个全球性的挑战。传统的商业钙补充剂，如无机钙（碳酸钙、氯化钙）和有机钙（乳酸钙、葡萄糖酸钙），虽然钙含量高，但生物利用率较低。氨基酸螯合物在一定程度上可以改善钙的吸收（Guo et al., 2014; Wang et al., 2017）。除了简单的氨基酸外，蛋白质-钙螯合物也因其能够利用天然蛋白质结构结合钙而受到研究；然而，它们的功能常常受到溶解度和结构刚性的限制。最近，肽-钙螯合物作为一种更强的替代品出现，因为肽可以防止钙沉淀并增强肠道吸收（Lin et al., 2019; Peng et al., 2017; Su et al., 2022）。
肽-钙螯合物可以从多种富含蛋白质的副产品中制备（Zhang et al., 2018）。蛋壳膜（ESM）是覆盖在蛋壳上的一层富含蛋白质的薄膜，含有胶原蛋白、角蛋白、溶菌酶和糖蛋白（Mensah et al., 2023; Ruff et al., 2009; Shi et al., 2021）。这些蛋白质可以产生具有钙结合能力的生物活性肽（Liang et al., 2024）。虽然目前关于ESM肽的研究主要集中在它们的抗氧化活性或组成特性上（Huang et al., 2010; Zhu et al., 2022），但尚未有研究优化ESM衍生肽-钙螯合物的制备方法，对其结构稳定性和吸收性的系统评估也尚缺乏。商业化的肽-钙补充剂，如酪蛋白肽钙，已经得到了广泛应用，其钙螯合效率约为60.17 mg/g（Wang, Bai et al., 2023）。相比之下，AP-Ca的钙螯合效率为48.68 mg/g，达到了酪蛋白肽钙效率的80.90%。尽管酪蛋白肽钙是一种广泛使用的补充剂，但由于其来源于动物，不具备环境可持续性。而ESM螯合钙使用ESM作为原料，为ESM的高价值利用做出了重要贡献。
ESM由高度交联的蛋白质网络组成，这限制了蛋白质的提取和溶解度，从而影响了其钙螯合能力（Jian et al., 2024）。高压均质化（HPH）作为一种新的物理预处理方法，被用来破坏ESM的蛋白质网络。HPH通过强烈的剪切力机械性地分解ESM基质，提高了蛋白质的溶解度，为钙螯合提供了更多机会（Katsimichas et al., 2023）。然而，HPH主要将基质破碎成较大的颗粒，未能彻底分解交联相互作用，因此仅能适度提高ESM中可溶性蛋白质的释放量。酶水解是一种常用的蛋白质提取方法，它可以破坏交联结构并将蛋白质水解为较小的肽和氨基酸，为钙离子提供更多的结合位点（Zhao et al., 2019）。这种将ESM网络降解为低分子量肽的过程提高了钙螯合效率。
在本研究中，我们采用了HPH和酶水解方法来破坏ESM的交联结构，提高了ESM蛋白质的溶解度并显著增强了其钙离子螯合能力。通过优化这两种方法并比较它们的效果，我们开发出了一种更高效的钙螯合方法。对所得螯合物的结构、稳定性和氨基酸组成进行了全面分析，并使用Caco-2细胞测试了它们的钙转运效率。本研究的主要目标是建立一种将蛋壳（ES）废弃物转化为生物可利用钙补充剂的可持续方法，从而实现营养和环境效益的双重目标。
