概述
乳鐵蛋白是一鐵結(jié)合的糖化球蛋白，人體重要的免疫蛋白之一，具有多樣化的體內(nèi)抑菌、免疫調(diào)節(jié)和各種生理功能，其免疫機(jī)理主要針對(duì)病原微生物的感染、炎癥（如關(guān)節(jié)炎、過(guò)敏）以及神經(jīng)退化性疾病等所作的應(yīng)答，樞軸式調(diào)節(jié)先天和后天適應(yīng)性免疫系統(tǒng)、雙向調(diào)節(jié)促發(fā)炎和抗發(fā)炎以達(dá)到免疫穩(wěn)態(tài)，具有廣譜抗菌，抗病毒感染作用，能調(diào)節(jié)體內(nèi)鐵的平衡；調(diào)節(jié)骨髓細(xì)胞的生成，促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)；調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，增強(qiáng)機(jī)體抗病能力，抑制人體腫瘤細(xì)胞的作用;能同多種抗生素及抗真菌制劑協(xié)同作用，更有效地治療疾病[1-3]。常見(jiàn)的LF來(lái)源可分為人乳鐵蛋白(human lactoferrin, hLF)、牛乳鐵蛋白(bLF)、豬乳鐵蛋白(porcine lactoferrin, pLF)、羊乳鐵蛋白(sheep lactoferrin, sLF)以及重組人乳鐵蛋白(recombinant humanlactoferrin, rhLF)等。
乳鐵蛋白來(lái)源和分子結(jié)構(gòu)
乳鐵蛋白廣泛分布于人和哺乳動(dòng)物乳汁和其他多種組織及其分泌液中（包括淚液、精液、膽汁、滑膜液等內(nèi)、外分泌液和嗜中性粒細(xì)胞），但乳汁中含量較高，其中牛初乳中乳鐵蛋白含量最高。血液中乳鐵蛋白主要由多核細(xì)胞分泌，骨髓、唾液腺及子宮內(nèi)膜等也能分泌少量乳鐵蛋白。
以牛乳鐵蛋白（bLF）為例，根據(jù)RCSB PDB 公共數(shù)據(jù)庫(kù)LF的二維結(jié)構(gòu)訊息，經(jīng)PyMOL 軟件處理所得bLF 的三維結(jié)構(gòu)，可知bLF 主要由α-螺旋和β-折疊構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)葉(C葉和N葉)，形狀類(lèi)似于兩片銀杏葉，每個(gè)葉中心都能結(jié)合一個(gè)鐵離子。不同來(lái)源的牛乳鐵蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)基本相似，但三級(jí)結(jié)構(gòu)略微不同，bLF結(jié)構(gòu)的差異使其具有不同的鐵飽和度，鐵飽和度會(huì)影響bLF的穩(wěn)定性，如：鐵飽和型LF(holo-lactoferrin, holo-LF)的熱穩(wěn)定性高于缺鐵型LF(apo-lactoferrin, apo-LF)，故bLF 的活性和穩(wěn)定性隨牛奶的來(lái)源而異，主要與鐵飽和度有關(guān)[4]。
乳清蛋白分子結(jié)構(gòu)
乳鐵蛋白生產(chǎn)工藝
階段調(diào)整工程的目的在去除酪蛋白和大顆粒雜質(zhì)，單元操作包括：HCl 調(diào)pH 4.6 沉淀并離心去除酪蛋白、上清液pH 中和至6.5 并冷卻至8℃、預(yù)過(guò)濾或微過(guò)濾除去雜質(zhì)。其中，去除酪蛋白的操作條件可以0.1~1 mol/L 鹽酸溶液酸化至pH 4.6（酪蛋白的等電點(diǎn)）使酪蛋白凝集后， 以4000~5000 g、15~20 min 的離心去除酪蛋白沉淀物。上清液進(jìn)行層析前的預(yù)過(guò)濾，可使用1.2~1.4μm 的濾膜微過(guò)濾或先用5 μm 的濾膜初濾再用1 μm的濾膜微過(guò)濾，所得濾液含有乳清蛋白、bLF、乳過(guò)氧化物酶（LPOase）、牛血清白蛋白（BSA）、及免疫球蛋白（IgG）等。
第二階段層析工程的目的在分離純化上述各種功能性蛋白質(zhì)，單元操作包括：強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附性色譜分離操作，將含各種功能性蛋白質(zhì)的濾液加載色譜管柱中，依序以水洗出色譜柱中的緩沖液雜質(zhì)和乳清蛋白等未吸附的物質(zhì)、以低濃度鹽溶液(1.6% w/v NaCl)洗脫出低正電荷的蛋白質(zhì)(LPOase、BSA和IgG)、及以高濃度鹽溶液(10% w/v NaCl)洗脫出高正電荷的bLF。工業(yè)上都采用磺酸化的強(qiáng)陽(yáng)離子瓊脂糖大孔樹(shù)脂凝膠(SP Sepharose Big Bead，粒徑100~300 μm)進(jìn)行分離純化操作，具有高效分離的優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
第三階段配方粉末工程的目的在純化bLF、巴氏殺菌和干燥粉末化，可同時(shí)進(jìn)行食品配方操作以生產(chǎn)復(fù)配粉未食品，單元操作包括：bLF 溶液進(jìn)行超濾濃縮、透析脫鹽、巴氏殺菌、最后干燥成bLF干燥粉末。其中，超濾濃縮可以使用30k Da或50k Da的超濾膜；巴氏殺菌的條件為73.5℃ 18 s或75°C 15 s；干燥可采冷凍干燥或噴霧干燥。所得bLF干燥粉末純度為80%~96%，蛋白質(zhì)含量?94%，bLF無(wú)明顯變性、具有高生物活性[5]。
乳鐵蛋白生產(chǎn)工藝
乳鐵蛋白的功能與相關(guān)應(yīng)用
1.乳制品與機(jī)能飲料
乳鐵蛋白最典型的應(yīng)用方式是作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑添加到嬰幼兒配方奶粉、酸奶等乳制品中，以強(qiáng)化提升免疫力和調(diào)整腸道菌群穩(wěn)態(tài)的功效，同時(shí)有助于嬰幼兒神經(jīng)發(fā)育與預(yù)防感染。臨床研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒食用含0.6 g/L bLF 的配方奶粉約365 天后神經(jīng)發(fā)育狀況完善，545 天后腹瀉和呼吸相關(guān)不良事件顯著減少。奶粉配方中添加bLF (76 mg/100 g)可有效降低貧血嬰兒腹瀉和呼吸道感染的發(fā)病率。這些研究表明強(qiáng)化bLF 的嬰兒配方奶粉可為嬰幼兒提供功能性蛋白質(zhì)和更快的能量，降低疾病發(fā)生率。由于國(guó)內(nèi)bLF 相關(guān)的機(jī)能性飲料尚很少，可能受限于bLF 的生產(chǎn)成本和穩(wěn)定性，亟待未來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題，以促進(jìn)更多的相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，尤其是疾病患者所需的特醫(yī)類(lèi)飲料。
2.預(yù)防阿爾茲海默癥
LF 具有緩解與衰老相關(guān)的認(rèn)知衰退方面的潛力，口服bLF 可預(yù)防阿爾茨海默病(Alzheimerdisease, AD)。MOMAHED等[6]闡明了LF 通過(guò)影響AD 病理中炎癥和氧化應(yīng)激的關(guān)鍵因子，減輕AD病理反應(yīng)和認(rèn)知能力下降。因此，含bLF口服液可發(fā)展為特醫(yī)類(lèi)食品飲料，具有預(yù)防AD的潛力。
總結(jié)
綜上，LF 是機(jī)體內(nèi)非常重要的多功能活性物質(zhì)，兼具免疫活性與廣譜的抑菌性?？蓱?yīng)用于促進(jìn)并平衡免疫系統(tǒng)、調(diào)整腸道功能的機(jī)能食品或飲料，也具有應(yīng)用于特醫(yī)食品以輔助治療病源微生物源疾病的潛力，同時(shí)可作為抗菌藥物的佐劑，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且深具商業(yè)價(jià)值
參考文獻(xiàn)
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[5] 紀(jì)穎，艾連中，邢明霞，謝凡，賴(lài)?guó)P羲．基于牛乳鐵蛋白的生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]．食品與發(fā)酵工業(yè), 2022 ,4, 26.
[6] MOMAHED W A, SALAMA R M, SCHAALAN M F. A pilot study on the effect of lactoferrin on Alzheimer's disease pathological sequela e:Impact of the p-Akt/PTEN pathway[J]. Biomedicine & Pharmaco therapy, 2019, 111: 714-723.