牛初乳中免疫因子研究進(jìn)展

摘要：對(duì)牛初乳中富含的免疫球蛋白、乳鐵蛋白、乳過(guò)氧化物酶、溶菌酶等多種免疫因子的穩(wěn)定性、分離純化技術(shù)以及相應(yīng)生物學(xué)功能的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜合分析，為牛初乳進(jìn)一步開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：牛初乳；免疫球蛋白；乳鐵蛋白；乳過(guò)氧化物酶；溶菌酶

中圖分類號(hào)：TS201.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.03.016

Research Progression of Immune Factors in Bovine Colostrum

WANG Jun，WU Xiao，HUO Nai-rui

(College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricuctural University， Taigu，Shanxi030801， China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Bovine colostrums naturally contains rich immunoglobulin， lactoferrin， lactoperoxidase， lysozyme and other immune factors.The stability and bioactivities of these immune factors， the isolation and purification in progression were discussed as well to provide reference for the further development of colostrums.

Key words: bovine colostrums; immunoglobulin; lactoferrin; lacotoperoxidase; lysozyme

牛初乳天然富含多種免疫因子，攝入體內(nèi)后具有調(diào)節(jié)免疫、改善胃腸道、延緩衰老以及抑制腫瘤等保健功能，其中具有抗原結(jié)合特性的IgG含量最高。牛初乳中富含的乳鐵蛋白、乳過(guò)氧化物酶、溶菌酶等也具有免疫功能，但是牛初乳加熱到65 ℃以上即開始凝固，并且大部分免疫因子活性大幅降低。隨著科技的發(fā)展，人們可以采用特殊分離技術(shù)從牛初乳中分離出免疫因子，為牛初乳功能性食品的開發(fā)提供基料，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，將牛初乳開發(fā)成功能性食品將是一種必然趨勢(shì)。

1牛初乳中的免疫因子

1.1免疫球蛋白

免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是牛初乳中最引人關(guān)注的免疫因子，其中約80%～86%為IgG，具有多種生物活性功能，最主要的功能是能與侵入機(jī)體的細(xì)菌、病毒等抗原進(jìn)行特異性的結(jié)合，發(fā)揮抗感染作用。除此以外還具有活化補(bǔ)體、裂解細(xì)胞、中和毒素以及通過(guò)胎盤向胎兒體內(nèi)傳遞免疫力等多種功能[1]，特別是對(duì)大多數(shù)導(dǎo)致胃腸道疾病的病原微生物具有良好的抑制效果。

1.1.1免疫球蛋白的穩(wěn)定性免疫球蛋白的免疫活性受溫度、pH值、蛋白酶活性以及作用時(shí)間等影響。牛初乳IgG在低于65 ℃時(shí)穩(wěn)定性較高，65 ℃加熱30 min時(shí)，IgG 仍具有67％的活性；溫度繼續(xù)升高時(shí)，IgG變性比較迅速[2]。在pH<4時(shí)，免疫球蛋白的活性損失較大。許多蛋白酶如胃蛋白酶、胰蛋白酶等可水解IgG的重鏈，使其活性降低。因此，分離純化時(shí)應(yīng)避免上述因素對(duì)免疫球蛋白活性的破壞。蔡育升等[3]對(duì)牛初乳進(jìn)行輻照，隨著輻照劑量的增加，菌落總數(shù)、大腸桿菌、霉菌、酵母菌顯著減少，而免疫球蛋白IgG活性下降不顯著，從而輻照可作為牛初乳滅菌的一種有效方法。余曉紅等[4]采用在牛初乳中添加不同劑量的磷酸氫二鈉、羧甲基纖維素、乳糖，增加牛初乳的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)此方法加工而成的牛初乳能保留一定量的免疫球蛋白，從而可以在一定程度上解決牛初乳完全殺菌難、免疫球蛋白含量減少等問(wèn)題。

1.1.2免疫球蛋白的分離純化方法目前免疫球蛋白的分離技術(shù)已步入較為成熟的階段，徐欽等[5]對(duì)Ig進(jìn)行了分離，首先去脂獲得水溶性組分，用12 %的聚乙二醇沉淀或超濾法分離Ig，然后根據(jù)用途的不同選擇不同的純化方法，其中嗜硫色譜在Ig的純化過(guò)程中顯示出選擇性強(qiáng)、活性回收率高等優(yōu)點(diǎn)，并經(jīng)試驗(yàn)確定了中空纖維超濾膜的超濾條件為：溫度25 ℃、壓力0.10 MPa。為了能大規(guī)模生產(chǎn)含更高濃度IgG的初乳粉，可用辛酸-硫酸銨鹽析法對(duì)超濾濃縮乳清進(jìn)一步鹽析，所得的冷凍干燥乳粉，其IgG含量最高達(dá)到85％左右，但飽和硫酸銨法更適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[6]；也可以采用離子交換層析和凝聚過(guò)濾層析進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，其操作簡(jiǎn)便，并且效果較好[7]。因此，不僅要在分離過(guò)程中防止IgG活性的破壞，還應(yīng)考慮到后續(xù)加工中的處理工藝。目前，對(duì)已分離的IgG采用微膠囊技術(shù)將其包埋，可降低或消除pH、溫度以及酶解等因素對(duì)IgG活性的影響，可針對(duì)不同人群，制成不同的含IgG的功能性食品。2008年11月，北京聯(lián)合大學(xué)生化學(xué)院與湖南亞華乳業(yè)簽訂了“牛初乳免疫球蛋白微膠囊化的制備方法”專利技術(shù)，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)。

1.2乳鐵蛋白

乳鐵蛋白(Lactoferrin，Lf)主要存在于哺乳動(dòng)物的各種外分泌物中，乳中含量最高。Lf不僅具有廣譜的抗菌、抑菌性能，而且還能夠增強(qiáng)機(jī)體的抗病毒、抗癌能力和免疫能力，促進(jìn)鐵的吸收，防治感染性疾病，從而可將其作為一種新型的抗菌蛋白加以開發(fā)利用[8]。

1.2.1乳鐵蛋白的穩(wěn)定性乳鐵蛋白的活性受溫度、pH、鐵飽和程度以及檸檬酸鹽濃度等影響。在65 ℃溫度條件下，Lf變性（90%的Lf變性）較緩慢，隨著加熱溫度的升高Lf的穩(wěn)定性下降的幅度增大[9]。因此，Lf可以應(yīng)用于高溫短時(shí)處理的乳制品及其它食品中，但不能直接進(jìn)行UHT處理。Lf在中性pH下具有較強(qiáng)活力，而腸液的pH接近中性，故在腸液中Lf可充分發(fā)揮其生物學(xué)功能。從分子結(jié)構(gòu)上分析，Lf具有兩個(gè)等同的環(huán)結(jié)構(gòu)，每個(gè)含有1個(gè)Fe3+結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)檸檬酸鹽濃度增加時(shí)，與Lf競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Fe3+，從而減弱了Lf對(duì)細(xì)菌的抑制作用。

1.2.2乳鐵蛋白的分離方法在pH8.5的條件下，用80％的硫酸銨溶液鹽析分離牛初乳中的乳鐵蛋白，然后用60％的乙醇沉淀，乳鐵蛋白的純度大約為48%[10]。紀(jì)長(zhǎng)謹(jǐn)?shù)萚11]通過(guò)等電沉淀、鹽析和層析分離等方法從牛初乳中分離Lf，發(fā)現(xiàn)采用50％和80％飽和度的硫酸銨鹽鹽析效果較理想。經(jīng)SDS—PAGE、免疫印跡檢測(cè)和鑒定，得到了純度大于90％、80 ku的乳鐵蛋白，這種方法簡(jiǎn)單、廉價(jià)、可靠，符合工業(yè)化生產(chǎn)要求。盧蓉蓉等[12]采用板式膜組件，以改良的醋酸纖維素(CA)膜為膜材料，選擇錯(cuò)流的超濾方式，所得粗品中Lf的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26 %，純度為29.8 %。此法是食品用Lf最具實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)潛力的方法之一。

1.2.3乳鐵蛋白的生物學(xué)功能及其應(yīng)用Lf具有促進(jìn)鐵吸收的功能[13]，其生物學(xué)功能與攝取環(huán)境中的Fe3+過(guò)程有關(guān)。Nagamko等[14]的研究也表明，Lf能穩(wěn)定還原態(tài)的鐵離子，說(shuō)明Lf具有很強(qiáng)的結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)鐵的能力，有利于鐵的吸收。動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果表明：富鐵牛初乳改善缺鐵性貧血（IDA）Wistar大鼠鐵缺乏效果明顯，優(yōu)于富鐵牛初乳粉和硫酸亞鐵[15]，因此Lf作為一種鐵的強(qiáng)化劑，吸收效果優(yōu)于FeSO4，我們可嘗試在嬰兒配方食品中添加牛初乳L(zhǎng)f來(lái)提高嬰兒對(duì)鐵的吸收率。

近年來(lái)，抗菌肽已成為抗生素的替代品，乳鐵蛋白經(jīng)胃蛋白酶在酸性條件下降解產(chǎn)生小肽，即乳鐵蛋白活性多肽（Lfcin），保持了完整甚至強(qiáng)于乳鐵蛋白的活性，具有抗細(xì)菌、抗病毒、抗真菌等獨(dú)特的生物學(xué)活性[16]。Ellison等[17]報(bào)道，Lf可粘附于細(xì)菌胞膜通過(guò)改變膜的通透性而使細(xì)菌死亡，可以作為食品和化妝品的天然防腐劑，也可作為防治感染性疾病的保健食品。目前對(duì)乳鐵蛋白的研究熱點(diǎn)主要集中在活性乳鐵蛋白（ALF）的開發(fā)應(yīng)用和轉(zhuǎn)基因技術(shù)高效表達(dá)人乳鐵蛋白（hLF）兩個(gè)方面[18]，從而使乳鐵蛋白的研究更加廣泛和深入。

1.3乳過(guò)氧化物酶(LP)

乳過(guò)氧化物酶（Lactoperoxidase，LP）是牛初乳所含酶中活力最高的一種，對(duì)多種微生物具有抑菌或殺菌效應(yīng)。但LP單獨(dú)存在時(shí)不能發(fā)揮抗菌功能，只有與代謝產(chǎn)物H2O2和SCN-共同組成H2O2／Lp／SCN-即“乳過(guò)氧化物酶體(Lactoperoxidase System，LPS)”，才具有抑菌活性，可抑制和殺滅多種病原菌。

1.3.1乳過(guò)氧化物酶的穩(wěn)定性牛初乳中LP最適pH為4.5～5.0，但在中性條件下也有相當(dāng)?shù)拿富盍Γ趐H3.0左右和人體胃液中LP仍能維持活力。LP較為耐熱，通過(guò)巴氏消毒后殘留活力約75 %，但LP在80 ℃加熱時(shí)將完全喪失活性[19]。

1.3.2LP的生物學(xué)功能及其應(yīng)用由于LP組分單獨(dú)存在時(shí)不能發(fā)揮生物功能，楊雪峰等[20]在牛初乳中分別加入15 mg·L-1 NaSCN 和9 μL·L-1 H2O2，(25±2) ℃條件下，激活的乳過(guò)氧化物酶體系可顯著抑制初乳酸度的升高(P<0.01)和細(xì)菌總數(shù)的增加，延長(zhǎng)初乳的保存時(shí)間約9 d，并且對(duì)乳蛋白、乳脂、非脂乳固體的含量均沒有影響(P>0.05)，不會(huì)改變也不會(huì)破壞其營(yíng)養(yǎng)成分和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，感官評(píng)定的總體可接受性較強(qiáng)，有利于提高牛初乳的利用價(jià)值。在發(fā)展中國(guó)家LPS已用來(lái)保存牛奶，防止其在收集和貯存等過(guò)程中的酸敗。此外，LPS還可被用來(lái)改善牙齒衛(wèi)生，目前國(guó)外已有添加LPS的牙膏銷售。如含LPS牙膏對(duì)放射治療誘導(dǎo)的口腔干燥病人也能表現(xiàn)出保護(hù)性效應(yīng)，強(qiáng)化口腔抗菌系統(tǒng)，使用者牙齒菌斑較少，牙齦炎癥發(fā)生率較低[21]。

1.4溶菌酶

溶菌酶是一種能降解細(xì)胞壁中肽聚糖的糖苷水解酶，在牛初乳中活力變化較大的是溶菌酶，并且不同個(gè)體初乳中溶菌酶比活力（即每毫克蛋白質(zhì)所含酶活力單位數(shù)）差異也很大，一般牛初乳中溶菌酶濃度大于0.15 mg·L-1，其含量更加接近母乳。隨著轉(zhuǎn)基因牛的問(wèn)世，開發(fā)出了具有高附加值的保健牛奶，純化出人溶菌酶并將其開發(fā)成藥品和保健品，從而對(duì)溶菌酶的研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。

1.4.1溶菌酶的穩(wěn)定性牛乳溶菌酶最適pH為7.9，最適溫度為45～50 ℃，但受離子強(qiáng)度影響較大；在酸性pH下具有較強(qiáng)的耐熱性，如pH4.0時(shí)，100 ℃加熱20 min其殘留活力在60%以上；當(dāng)pH>7時(shí)，熱穩(wěn)定性較差[22]。溶菌酶易溶于水和酸性溶液，不溶于丙酮、乙醚，并且耐熱（100 ℃不失活）[23]。

1.4.2溶菌酶的分離方法最早通過(guò)改變?nèi)芤簵l件，使溶菌酶以結(jié)晶態(tài)析出，但量非常少。一直以來(lái)采用離子交換法生產(chǎn)溶菌酶，操作簡(jiǎn)便、高效、成本低。隨著分離純化方法增多，色譜分離、膜處理、反膠團(tuán)萃取、膨脹床吸附等技術(shù)都可用于溶菌酶的分離純化；其中色譜技術(shù)具有分離快、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)溶菌酶耐溫、耐酸以及在中性條件下穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，以色譜分離為主要技術(shù)，其他方法與之相結(jié)合，改良溶菌酶的分離純化技術(shù)[24]。但在牛初乳中具體用哪一種技術(shù)分離純化溶菌酶較好，還未見報(bào)道。

1.4.3溶菌酶的生物學(xué)功能及應(yīng)用溶菌酶廣泛存在于血清、淚液、唾液、乳汁、胃腸道和呼吸道分泌液以及吞噬細(xì)胞的溶菌體顆粒中，可破壞革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁肽聚糖層中的雙糖骨架，因而對(duì)G+菌具有溶解作用；由于牛初乳中含有其他多種特異性抗體和補(bǔ)體成分，它們與溶菌酶協(xié)同作用可破壞G-菌細(xì)胞壁外膜層中的脂多糖和脂蛋白，發(fā)揮溶菌、免疫功能[25]。溶菌酶具有免疫調(diào)理作用，可改善和增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬活性和消化功能，激活白細(xì)胞的吞噬功能，并能改善細(xì)胞抑制劑所導(dǎo)致的白細(xì)胞減少，從而增強(qiáng)機(jī)體的抵抗力[26]。作為天然防腐劑的溶菌酶能選擇性地分解微生物及植物細(xì)胞壁，而對(duì)沒有細(xì)胞壁構(gòu)造的動(dòng)物細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生降解作用，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等行業(yè)[27]。從牛乳“母乳化”角度看，加入適量溶菌酶的乳制品更適合嬰兒食用，由于溶菌酶不僅可以防腐保鮮、延長(zhǎng)貨架保存期，重要的是可以促進(jìn)腸道中雙歧桿菌的增殖，從而有利于嬰兒腸道細(xì)菌正常化及增強(qiáng)免疫力[28]。溶菌酶作為天然活性物質(zhì)，符合目前食品防腐劑的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我們有理由相信從牛初乳中分離出溶菌酶，將其作為功能性基料，開發(fā)出成本低、效率高的溶菌酶防腐劑將成為可能。

2結(jié)論

由于牛初乳熱穩(wěn)定性較差，其免疫因子隨溫度升高而活性大幅度下降。因此，如何在保證殺菌效果的前提下，降低產(chǎn)品滅菌時(shí)的受熱強(qiáng)度成為了問(wèn)題的關(guān)鍵。目前，市場(chǎng)上大量銷售的產(chǎn)品，大部分是將牛初乳通過(guò)脫脂后“消毒”、除菌，直接配入功能性飲品。此外，有的通過(guò)從牛初乳中分離各種功能性因子，如IgG等，有的作為配料制造出特定的功能性食品，如調(diào)配牛初乳粉、牛初乳片、牛初乳口服液等，也有的通過(guò)微膠囊技術(shù)將從牛初乳中提取的功能性因子包埋，以提高其穩(wěn)定性。

牛初乳中含有大量的免疫因子和生長(zhǎng)因子，可以滿足人們提高自身抗病能力的需求。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上初乳制品還不多，作為產(chǎn)品或功能性基料，較常見的形式為粉狀。因此，通過(guò)現(xiàn)代分離、純化技術(shù)，從牛初乳中提取有效因子，開發(fā)其功能特性并研制具有特色化的保健乳制品將是必然趨勢(shì)。

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