具有免疫活性的功能蛋白——乳鐵蛋白

發(fā)布日期：2021-04-29 11:13:46 來源：互聯(lián)網(wǎng)

乳鐵蛋白（Lactoferrin，LF），是一種天然、無害、具有多種生物活性功能的鐵結(jié)合糖蛋白，由哺乳動(dòng)物體內(nèi)腺上皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生，廣泛分布于具有分泌功能的組織及其分泌物。最早由 Blanc 等從人乳中分離獲得該蛋白，并正式命名為乳鐵蛋白，被認(rèn)為是鐵轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存相關(guān)的蛋白，氨基酸序列比對分析發(fā)現(xiàn)該蛋白屬于更廣泛的乳轉(zhuǎn)鐵蛋白家族。

現(xiàn)已知乳鐵蛋白是相對分子質(zhì)量為（76~81）×103 的單體蛋白。它是該轉(zhuǎn)家族中鐵結(jié)合能力最強(qiáng)的蛋白質(zhì)。它大約含有700 個(gè)氨基酸殘基的鐵結(jié)合性糖蛋白。自然界中牛初乳鐵蛋白含量最高，約為0.8～1.0 g/L，隨著奶牛泌乳時(shí)間增長，其濃度迅速下降。乳鐵蛋白有缺鐵型、半飽和型和飽和型三種形式。有研究表明，乳鐵蛋白的變性溫度為73.1 ℃，酸性條件下穩(wěn)定性好。乳鐵蛋白它是一種具有特殊的保健功能，如抑菌，免疫調(diào)解，抗病毒感染等，是目前比較熱門的高附加值食品配料。

隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)水解后的乳鐵蛋白會(huì)產(chǎn)生一些具有特殊生理功能的小肽—乳鐵蛋白活性多肽 （LFcin B），它是牛乳鐵蛋白在消化道正常生理?xiàng)l件下釋放出的一種含25個(gè)氨基酸殘基的抗菌肽，包括5個(gè)Trp、3個(gè)Lys和多個(gè)芳香族氨基酸殘基，具有強(qiáng)堿性，p H>8.15，其水溶液中呈親水脂的兩個(gè)反向β折疊結(jié)構(gòu)，具有耐熱、在消化道中不易降解、免疫調(diào)節(jié)作用、廣譜抑菌等特性。

正因?yàn)槿殍F蛋白具有抑菌、抗病毒、抗癌、促進(jìn)腸道鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收、抗炎癥、免疫調(diào)控、促骨生長等多種生物學(xué)功能，其已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，作為微生物侵入的第一道防線，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度保守，與鐵結(jié)合的專一性，使鐵被隔離在兩個(gè)幾乎相同的位置，分別位于分子的每個(gè)葉中。鐵結(jié)合和釋放的這種特性，既是通過清除鐵，也是因?yàn)槠滂F的狀態(tài)改變了乳鐵蛋白的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)。其三維結(jié)構(gòu)可以很好地理解這種能力。該分子被折疊成兩個(gè)同源小葉（N-和 C-小葉），每個(gè)小葉在兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間的深裂隙中結(jié)合一個(gè)單獨(dú)的Fe3+離子。近些年來，乳鐵蛋白的研究開發(fā)與應(yīng)用一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在疾病預(yù)防、輔助治療等方向上。

乳鐵蛋白抑制細(xì)菌增殖病原菌的作用，主要是通過在細(xì)胞膜上形成孔道吸收外界環(huán)境或寄主細(xì)胞的鐵。乳鐵蛋白通過與受體結(jié)合，將細(xì)胞膜表面的受體解離下來，阻斷鐵的吸收， 抑制細(xì)菌繁殖代謝。乳鐵蛋白水解物的抗菌作用比乳鐵蛋白強(qiáng)20～400 倍。乳鐵蛋白不僅能抑制巨細(xì)胞病毒導(dǎo)致的成纖維細(xì)胞和中性粒細(xì)胞病變，對人體免疫缺陷病毒（HIV）也有一定的抑制作用，此外對丙型肝炎病毒、胃腸炎病毒、流感病毒、貓科皰疹、脊髓灰質(zhì)炎病毒、以及新冠病毒等也有抑制作用。已有的研究表明，乳鐵蛋白對消化道腫瘤，如肝癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、胃癌，具有預(yù)防作用，并具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、抗輻射的功能。

我國乳鐵蛋白一直依賴進(jìn)口，乳鐵蛋白供應(yīng)鏈的告急，讓國內(nèi)許多乳品企業(yè)面臨著成本增加和原料短缺的雙重困境。那么，為何我國不能自給自足乳鐵蛋白呢？這里主要有技術(shù)和原料兩個(gè)方面的問題存在。

先說一下技術(shù)問題。超濾膜分離技術(shù)是提取乳鐵蛋白比較成熟的技術(shù)，得到的樣品中乳鐵蛋白質(zhì)純度為36%，回收率為58%。日本學(xué)者島崎敬一于1989年提出通過超濾方法從制作干酪排出的乳清中分離乳鐵蛋白，乳鐵蛋白回收率為69%，但純度很低。超濾結(jié)合離子交換色譜法采用酶凝乳方法分離酪蛋白，分離后的乳清液通過色譜吸附和超濾膜脫鹽濃縮相結(jié)合的方法，從牛初乳中分離到了純度90%以上的乳鐵蛋白精制品。鹽析和凝膠層析法結(jié)合法采用離心法脫去牛初乳的脂肪和酪蛋白，通過鹽析法除去雜蛋白，再通過凝膠層析方法提取乳鐵蛋白，所獲得的乳鐵蛋白分子質(zhì)量約為90  KDa，純度約為92%。后兩種方法是我國目前已經(jīng)掌握的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，但是還未應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化。

再說一下原料問題，目前我國自己的年產(chǎn)生乳量不高，還達(dá)不到自給自足的供應(yīng)量。同時(shí)，制備乳鐵蛋白需要大量的生乳只提取出少量乳鐵蛋白，其他國家一般將制作干酪后的副產(chǎn)物用來提取乳鐵蛋白，但我國人群沒有食用干酪的習(xí)慣，干酪加工副產(chǎn)物極低，也不利于發(fā)展乳鐵蛋白的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

目前，我國從牛乳中提取乳鐵蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)仍為空白，這也使得這個(gè)發(fā)展方向充滿了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。如何從依賴進(jìn)口，到自給自足，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變，充分應(yīng)用好乳鐵蛋白的功能活性，需要不斷地探索和努力。

中國營養(yǎng)保健食品協(xié)會(huì)副秘書長 杜麗蓉