牛乳中免疫球蛋白的生物功能及其分離、純化研究進(jìn)展概述

文/郭善楠 孫宇超

（1 黑龍江立高儀器設(shè)備有限公司；2 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司大連分公司）

人初乳和牛初乳中都含有豐富的免疫球蛋白，其不僅能夠提高機(jī)體抵抗外界病毒和細(xì)菌感染的能力，還能增加機(jī)體自身的免疫力。隨著人們保健意識(shí)的提高，免疫球蛋白類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)上越來(lái)越受到消費(fèi)者的歡迎。但是免疫球蛋白的活性受到加工條件等多方面的影響，如何得到高質(zhì)量、高回收率、高純度和高活性的產(chǎn)品是目前生產(chǎn)企業(yè)更加關(guān)注的問(wèn)題，也是有待科研工作者進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

1 免疫球蛋白概述

哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)受到抗原刺激后，B細(xì)胞轉(zhuǎn)變成了漿細(xì)胞，與此同時(shí)，機(jī)體產(chǎn)生了一種具有抗體活性的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)是能夠與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合，化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體類(lèi)似的一種球蛋白[1]；由兩條輕鏈和重鏈通過(guò)二硫鍵結(jié)合形成的結(jié)構(gòu)呈Y型的四肽鏈分子，分子質(zhì)量為150～170 kDa[2]。牛乳中含有的免疫球蛋白主要為免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白D(IgD)和免疫球蛋白E(IgE)五種，其中G是含量最高，也是最重要免疫球蛋白[3]。在人乳中的免疫球蛋白主要為分泌型免疫球蛋白s Ig A、免疫球蛋白Ig A、免疫球蛋白Ig M和免疫球蛋白Ig G四種形式，其中以分泌型免疫球蛋白s Ig A最為豐富。

2 免疫球蛋白生物學(xué)特性

免疫球蛋白能夠特異性結(jié)合和識(shí)別入侵的病毒和細(xì)菌等病原體，并介導(dǎo)補(bǔ)體活化以及免疫調(diào)理等反應(yīng)，在增強(qiáng)機(jī)體免疫力、防止病原體入侵，活化補(bǔ)體、中和毒素、殺死腫瘤細(xì)胞等機(jī)體防御方面發(fā)揮著重要的作用。

2.1 IgG 功能

IgG能夠阻斷酶的作用，抑制細(xì)菌的代謝和病毒的入侵，如幽門(mén)螺桿菌、抗志賀氏菌、病原性大腸桿菌、輪狀病毒及沙門(mén)氏菌等腸道致病菌，并能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬作用，且是唯一一種幼崽通過(guò)母體獲得被動(dòng)免疫類(lèi)型的蛋白質(zhì)，可以有效保障幼崽的健康[4]。IgG對(duì)于牛犢腹瀉有著非常重要的預(yù)防作用。

2.2 IgA 功能

IgA主要存在于呼吸道、消化道等黏膜組織中，能夠阻擋病原體入侵機(jī)體黏膜細(xì)胞受體，從而抑制呼吸道和消化道病毒性和細(xì)菌性疾病的發(fā)生[5]。由于2020年新冠肺炎疫情的發(fā)生，使得人們對(duì)IgA的提取工藝更加關(guān)注。

2.3 IgM 功能

IgM在激活哺乳動(dòng)物免疫防御系統(tǒng)，延長(zhǎng)血漿半衰期方面具有顯著功效[6]。對(duì)腫瘤治療、抗細(xì)菌感染有一定的療效，并可用于制備疫苗佐劑及預(yù)防疫苗[7]。

2.4IgD 功能

主要以跨膜型存在于B細(xì)胞表面，能夠刺激堿性顆粒細(xì)胞及肥大細(xì)胞產(chǎn)生抗菌因子,在防止免疫耐受方面可能起一定作用，人們對(duì)其生物學(xué)功能尚不清楚。

2.5 IgE 功能

lgE有能夠與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞結(jié)合的免疫功能,可介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)。

3 免疫球蛋白分離、純化的研究進(jìn)展

由于免疫球蛋白的保健和治療功效，近幾十年來(lái)，有關(guān)其提取、分離、純化的研究層出不窮，但是大部分也僅限于實(shí)驗(yàn)室水平。我國(guó)從牛乳中提取免疫球蛋白還未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。隨著近20年膜技術(shù)和層析技術(shù)的不斷深入研究，未來(lái)，牛初乳中免疫球蛋白分離提純技術(shù)將成為可能。

3.1 超濾膜結(jié)合層析技術(shù)的研究

銀雪[8]通過(guò)對(duì)凝乳酶、酸沉、微濾三種方法除去酪蛋白及蛋白質(zhì)回收率進(jìn)行對(duì)比，確定酸沉法為最優(yōu)分離乳清蛋白方法，再通過(guò)超濾粗提免疫球蛋白，通過(guò)離子層析方法純化目標(biāo)物，最終得到的免疫球蛋白產(chǎn)品純度為78.28%。

3.2 鹽析結(jié)合 Mep Hypercel樹(shù)脂混合模式色譜柱技術(shù)的研究

王學(xué)萬(wàn)[9]對(duì)乳清粉原料調(diào)節(jié)pH值，用硫酸銨沉淀的方式，提取粗的IgG，然后通過(guò)新型混合模式吸附劑樹(shù)脂層析分離提取牛初乳乳清中免疫球蛋白，制得的產(chǎn)品純度為93.90%，回收率為91.50%。

3.3 超濾膜分離技術(shù)

劉愛(ài)國(guó)等[10]采用鹽析和超濾相結(jié)合的方法提取純化了牛血清中的IgG，產(chǎn)品得率為9.378 mg/mL，回收率為91.00%。李曉宇[11]通過(guò)超濾膜分離技術(shù)提取雞卵黃中免疫球蛋白，產(chǎn)品純度為80.00%。馬闖等[12]概述了通過(guò)酶法分離酪蛋白，乳清液通過(guò)超濾膜截留100 kDa以上的粗蛋白產(chǎn)品，再通過(guò)雙效濃縮，噴霧干燥制備免疫球蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程。

4 小結(jié)

從國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎防治營(yíng)養(yǎng)膳食指導(dǎo)》中，可以看出具有激活機(jī)體免疫系統(tǒng)和提高機(jī)體免疫力的食品對(duì)機(jī)體抵抗外界病毒感染的重要性；且免疫球蛋白在醫(yī)學(xué)界治療患者已被廣泛應(yīng)用，在日常飲食中，富含免疫球蛋白的食品也越來(lái)越受到歡迎。從牛乳中分離、純化出高活性免疫球蛋白的深加工技術(shù)也將會(huì)在未來(lái)突破技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。