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    具有免疫活性的功能蛋白——乳鐵蛋白

    2021-05-07 13:44:41  來源: PONY譜尼測試集團杭州有限公司

     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合糖蛋白,由哺乳動物體內腺上皮細胞和中性粒細胞產生,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,被認為是鐵轉運和儲存相關的蛋白,氨基酸序列比對分析發現該蛋白屬于更廣泛的乳轉鐵蛋白家族。

     

      現已知乳鐵蛋白是相對分子質量為(76~81)×103 的單體蛋白。它是該轉家族中鐵結合能力最強的蛋白質。它大約含有700 個氨基酸殘基的鐵結合性糖蛋白。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,人們發現水解后的乳鐵蛋白會產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條件下釋放出的一種含25個氨基酸殘基的抗菌肽,包括5個Trp、3個Lys和多個芳香族氨基酸殘基,具有強堿性,p H>8.15,其水溶液中呈親水脂的兩個反向β折疊結構,具有耐熱、在消化道中不易降解、免疫調節作用、廣譜抑菌等特性。

     

      正因為乳鐵蛋白具有抑菌、抗病毒、抗癌、促進腸道鐵的轉運和吸收、抗炎癥、免疫調控、促骨生長等多種生物學功能,其已被廣泛應用于食品、醫藥、化工、農業等領域,作為微生物侵入的第一道防線,其內部結構高度保守,與鐵結合的專一性,使鐵被隔離在兩個幾乎相同的位置,分別位于分子的每個葉中。鐵結合和釋放的這種特性,既是通過清除鐵,也是因為其鐵的狀態改變了乳鐵蛋白的結構和動力學。其三維結構可以很好地理解這種能力。該分子被折疊成兩個同源小葉(N-和 C-小葉),每個小葉在兩個結構域之間的深裂隙中結合一個單獨的Fe3+離子。近些年來,乳鐵蛋白的研究開發與應用一直是科學研究的熱點,可廣泛應用在疾病預防、輔助治療等方向上。

     

      乳鐵蛋白抑制細菌增殖病原菌的作用,主要是通過在細胞膜上形成孔道吸收外界環境或寄主細胞的鐵。乳鐵蛋白通過與受體結合,將細胞膜表面的受體解離下來,阻斷鐵的吸收, 抑制細菌繁殖代謝。乳鐵蛋白水解物的抗菌作用比乳鐵蛋白強20~400 倍。乳鐵蛋白不僅能抑制巨細胞病毒導致的成纖維細胞和中性粒細胞病變,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、結腸癌、胃癌,具有預防作用,并具有調節機體免疫、抗輻射的功能。

     

      我國乳鐵蛋白一直依賴進口,乳鐵蛋白供應鏈的告急,讓國內許多乳品企業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?這里主要有技術和原料兩個方面的問題存在。

     

      先說一下技術問題。超濾膜分離技術是提取乳鐵蛋白比較成熟的技術,得到的樣品中乳鐵蛋白質純度為36%,回收率為58%。日本學者島崎敬一于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量約為90  KDa,純度約為92%。后兩種方法是我國目前已經掌握的實驗室技術,但是還未應用于產業化。

     

      再說一下原料問題,目前我國自己的年產生乳量不高,還達不到自給自足的供應量。同時,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物用來提取乳鐵蛋白,但我國人群沒有食用干酪的習慣,干酪加工副產物極低,也不利于發展乳鐵蛋白的產業化生產。

     

      目前,我國從牛乳中提取乳鐵蛋白的工業化生產企業仍為空白,這也使得這個發展方向充滿了挑戰和機遇。如何從依賴進口,到自給自足,實現實驗室到產業化的轉變,充分應用好乳鐵蛋白的功能活性,需要不斷地探索和努力。



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