乳鐵蛋白與牛乳中其他蛋白質(zhì)相互作用機(jī)制研究進(jìn)展

周英爽，樊鳳嬌，劉 猛，楊 戩，王 韞，杜 明*，張?zhí)m威

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090）

乳鐵蛋白與牛乳中其他蛋白質(zhì)相互作用機(jī)制研究進(jìn)展

周英爽，樊鳳嬌，劉 猛，楊 戩，王 韞，杜 明*，張?zhí)m威

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090）

牛乳蛋白分為酪蛋白和乳清蛋白，其中乳鐵蛋白是乳清蛋白中的一種，具有多種生物學(xué)功能，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品工業(yè)等領(lǐng)域。在牛乳中，乳鐵蛋白帶正電荷，會(huì)與一些帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，如酪蛋白、骨橋蛋白、β-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白等發(fā)生相互作用。這種相互作用影響著這些蛋白的生物化學(xué)功能或者分離制備特性，尤其是后者更是工業(yè)化生產(chǎn)中需要關(guān)注的問(wèn)題。本文闡述了乳鐵蛋白與牛乳中其他蛋白質(zhì)之間的相互作用機(jī)制及其應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)于開(kāi)發(fā)乳鐵蛋白的工業(yè)化制備方法、以及系統(tǒng)理解牛乳中各種活性蛋白間的協(xié)同生物作用等方面都具有重要意義，為乳鐵蛋白生物學(xué)特性的深入研究和工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)提供一定依據(jù)。

乳鐵蛋白；生物學(xué)功能；相互作用；機(jī)制；應(yīng)用

乳蛋白主要分為兩大類：酪蛋白（casein，CN）和乳清蛋白，乳鐵蛋白（lactoferrin，LF）是乳清蛋白中的一種，在乳中含量約為0.02～0.35 g/L。隨著生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展，乳鐵蛋白因其具有多種生物學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1-2]。在牛乳體系中，乳鐵蛋白是以兩種形式存在，一種是自由乳鐵蛋白，另一種是與其他蛋白質(zhì)結(jié)合，形成復(fù)合物，即以固定乳鐵蛋白形式存在。闡明乳鐵蛋白與其他蛋白質(zhì)形成復(fù)合物的結(jié)合機(jī)制，將固定乳鐵蛋白釋放并提取出來(lái)，對(duì)于開(kāi)發(fā)高效提取乳鐵蛋白技術(shù)具有重要意義。本文介紹了乳鐵蛋白與酪蛋白、免疫球蛋白G、骨橋蛋白、β-乳球蛋白之間的相互作用，以期為乳鐵蛋白的低成本、高效率工業(yè)化提取新技術(shù)奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1　牛乳蛋白的主要成分

牛乳蛋白中酪蛋白含量約為80%，乳清蛋白含量約為20%。酪蛋白膠體（casein micelles，CM）主要由四部分組成：αs1-、αs2-、β-、κ-CN，質(zhì)量之比約為4∶1∶4∶1，平均等電點(diǎn)在4.8[3-4]。乳清蛋白包含α-乳清蛋白（α-lactalbumine）、β-乳球蛋白（β-lactoglobuline）、乳血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）、乳鐵蛋白、乳過(guò)氧化物酶（lactoperoxydase）、免疫球蛋白（immunoglobuline，Ig）等[5]。各種主要蛋白組分的基本特性見(jiàn)表1。

表1　牛乳蛋白主要組成成分Table1Main composition of bovine milk proteinotein

2　乳鐵蛋白與其他牛乳蛋白相互作用及應(yīng)用

乳鐵蛋白等電點(diǎn)為8.5～9.2，是一種堿性蛋白，在牛乳體系中帶正電荷[6]，會(huì)與一些在牛乳中帶負(fù)電荷的蛋白發(fā)生可逆性結(jié)合，如酪蛋白、骨橋蛋白、β-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白等，通過(guò)靜電力作用相互結(jié)合形成大的復(fù)合物存在于牛乳中。

2.1乳鐵蛋白的分子結(jié)構(gòu)

LF分子質(zhì)量約為80 kD，由一條含689 個(gè)氨基酸的多肽鏈組成。不同種屬來(lái)源的LF氨基酸序列不同，但其同源性約達(dá)70%。不同來(lái)源的LF氨基酸序列都含有一個(gè)雙重內(nèi)部重復(fù)序列，如N末端序列與C末端序列有40%的一致性。此外，這些LF都能緊密可逆地結(jié)合兩個(gè)Fe3+和兩個(gè)LF的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由α-螺旋和β-折疊組成，中間由一段螺旋肽鏈連接，呈“二枚銀杏葉型”結(jié)構(gòu)。

LF的三級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1A[8]所示，LF蛋白分子折疊成兩個(gè)葉片，即N葉和C葉，這兩個(gè)葉片代表著LF多肽鏈的N末端和C末端。每一個(gè)葉片又分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，即N-1、N-2、C-1、C-2，而每一個(gè)葉片的兩個(gè)區(qū)域中間的球形是鐵離子的結(jié)合位點(diǎn)[8-9]。氨基酸組成了4 個(gè)結(jié)構(gòu)域，N-1由1～90和251～333序列組成；N-2由91～250序列組成；C-1由345～431和593～676序列組成；C-2由432～592序列組成。LF的N葉和C葉由3 個(gè)翻轉(zhuǎn)的螺旋連接，氨基酸殘基為334～344[8-9]。與圖1A方向一致的LF電荷分布情況如圖1B[10]所示。在圖的左上角主要分布著中性和負(fù)電荷，左下角主要分布著正電荷，右上角主要是中性電荷，右下角主要是中性及負(fù)電荷，少量的正電荷。這說(shuō)明LF強(qiáng)陽(yáng)離子特性N端在其左下角[10]。由圖1B可知，LF分子的N-1結(jié)構(gòu)域是極強(qiáng)的正電荷富集區(qū)，這可能成為L(zhǎng)F與其他分子進(jìn)行相互作用的重要結(jié)構(gòu)和特性基礎(chǔ)。

圖1　LF的三維結(jié)構(gòu)和電荷分布圖Fig.1Three-dimensional structure and charge distribution of lactoferrin

2.2乳鐵蛋白和酪蛋白膠體間的相互作用

2.2.1酪蛋白膠體結(jié)構(gòu)

在牛乳中，酪蛋白的4 種單體組成成分：αs1-、αs2-、β-、κ-CN會(huì)進(jìn)行自我組裝成雙嵌段復(fù)合物[11]，通過(guò)在水相中疏水作用和靜電排斥作用的平衡形成酪蛋白膠束[12-13]。關(guān)于酪蛋白膠體模型有多種猜測(cè)，主要包括“套核”結(jié)構(gòu)模型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型、亞單元模型和微簇結(jié)構(gòu)模型。其中在LF與CM的相互作用機(jī)制研究中，使用較多的“套核”結(jié)構(gòu)模型和亞單元模型。

2.2.1.1“套核”結(jié)構(gòu)模型（coat core models）

“套核”結(jié)構(gòu)模型如圖2所示，αs-CN分子和β-CN分子構(gòu)成了膠粒的核，表面分布著κ-酪蛋白，磷酸鈣在內(nèi)外部都存在[14]。2.2.1.2亞單元模型（subunit models）

圖2Payens的“套核”結(jié)構(gòu)模型Fig.2Coat core model of casein micelles structure by Payens

Morr[15]最早提出了亞單元模型，Slattery等[16]提出了由不同組成亞單元構(gòu)成膠體粒子的模型。Schmidt[17]在以上研究的基礎(chǔ)上提出次級(jí)膠體分子模型（圖3）。就目前研究而言，Slattery和Schmidt等提出的模型是最被認(rèn)可的酪蛋白膠體的結(jié)構(gòu)模型。研究表明：酪蛋白膠體形成的原因是磷酸鈣相和亞單元之間的疏水相互作用，κ-CN位于酪蛋白膠粒的表面，對(duì)于酪蛋白膠體的穩(wěn)定性有很大作用[18]，而αs1-、αs2-、β-CN均勻分布于整個(gè)酪蛋白膠粒。

圖3Schmidt的“亞單元”結(jié)構(gòu)模型［17］17Fig.3Subunit model of casein micelles structure by Schmidt［17］

2.2.2乳鐵蛋白與酪蛋白膠體間的動(dòng)態(tài)包裹與釋放機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn)，在pH 4.7條件下，LF結(jié)合在酪蛋白膠體上而沉淀[19]。根據(jù)Croguennec等[20]研究發(fā)現(xiàn)，LF在牛乳自然條件下（pH 6.8），帶有正電荷，而酪蛋白膠體（pI 4.6）帶負(fù)電荷，兩者會(huì)通過(guò)靜電作用相互結(jié)合[21]。根據(jù)上述研究結(jié)果，乳鐵蛋白與酪蛋白膠束在牛乳體系中的相互作用機(jī)制如圖4所示。

圖4乳鐵蛋白與酪蛋白可逆結(jié)合機(jī)制Fig.4Reversible combination between lactoferrin and caseins

Anema等[22]通過(guò)滴定法，向酪蛋白溶液中滴加乳鐵蛋白溶液以及反向滴定的方式，同時(shí)測(cè)定體系的光散射強(qiáng)度、表面電荷數(shù)量以及pH值變化情況，發(fā)現(xiàn)酪蛋白的幾種類型α-CN（ACN）、β-CN（BCN）和κ-CN（KCN）以不同的比例與乳鐵蛋白結(jié)合。隨著滴定的進(jìn)行，體系顆粒表面粒徑逐漸變大。通過(guò)表面電荷和pH值的變化，Anama推測(cè)出LF與ACN、BCN和KCN相互作用的分子比例分別為2∶1、1∶1和1∶4，乳鐵蛋白與不同類型酪蛋白相互作用模型，如圖5所示。

圖5乳鐵蛋白與α--CNN（AA）、β-CNN（BB）、k-CCNN（CC）相互作用模型Fig.5Interaction between LF and either ACN（A），BCN（B）or KCN（C）

2.2.3乳鐵蛋白與酪蛋白膠體復(fù)合物（LF-CM）在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來(lái)，已有學(xué)者研究從酪蛋白中釋放乳鐵蛋白。Anema等[22-23]研究了從奶酪加工凝塊中釋放LF，發(fā)現(xiàn)酸化或者鹽處理能增加LF的釋放量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，牛乳中添加的LF能夠自發(fā)地和酪蛋白膠體相互作用。當(dāng)大量的LF（20 g/L）添加到牛乳中時(shí)，會(huì)使LF結(jié)合到酪蛋白膠體中的酪蛋白上，伴隨著酪蛋白膠體的膨脹，然后慢慢地有部分分解現(xiàn)象出現(xiàn)[16]。乳鐵蛋白與酪蛋白在牛乳中通過(guò)靜電力形成膠體復(fù)合物，這一可逆反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中有很重要的應(yīng)用。目前LF的提取技術(shù)存在生產(chǎn)流量低，成本高等缺點(diǎn)，又因LF與CM形成LF-CM膠體復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變溫度、離子強(qiáng)度、pH值[24]等物理化學(xué)條件，能有效地促進(jìn)二者之間的解離，同時(shí)通過(guò)適宜規(guī)格的濾膜進(jìn)行有效的分離LF和LF-CM復(fù)合物，進(jìn)而應(yīng)用于LF的工業(yè)提取生產(chǎn)中，更高效、高產(chǎn)地生產(chǎn)LF。但是目前研究溫度、pH值、離子強(qiáng)度、離子種類對(duì)二者結(jié)合的影響還不是很全面，研究多采用相對(duì)比較純的樣品進(jìn)行滴定反應(yīng)[20-21]，對(duì)于牛奶中乳糖、脂肪等成分的影響還沒(méi)有闡述，這為我們未來(lái)的研究提供了方向。

2.3乳鐵蛋白和骨橋蛋白的相互作用及其應(yīng)用

骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是一種分泌型的磷酸化糖蛋白（secreted phosphoprotein，SPP）。其分子質(zhì)量為36 kD，等電點(diǎn)pH 3.6左右，在牛乳體系中帶負(fù)電荷，是一種酸性蛋白，可與帶正電荷的堿性蛋白發(fā)生反應(yīng)[25]。通過(guò)等溫滴定量熱法（isothermal titration calorimetry，ITC），將LF溶液與OPN溶液相互滴定，發(fā)現(xiàn)在牛乳體系中，因LF與OPN帶有相反的電荷，二者通過(guò)靜電相互結(jié)合形成LF-OPN復(fù)合物。研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向OPN溶液中滴定LF時(shí)，LF優(yōu)先結(jié)合在OPN結(jié)合位點(diǎn)A處，隨著LF的增加，會(huì)再結(jié)合在B、C兩處。雖然A點(diǎn)吸熱量比B、C處少，但是其親和力要比B、C強(qiáng)，如圖6A所示[25]。相反的，當(dāng)向LF溶液中滴定OPN溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)LF很自然地結(jié)合在OPN的A、B、C三點(diǎn)處。但是隨著OPN的繼續(xù)添加，LF從B、C兩處解離，結(jié)合在A處，如圖6B[25]所示。在溶液中，LF與OPN以分子比例3∶1結(jié)合，形成大的LF-OPN膠體復(fù)合物[25]。通過(guò)差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry ，DSC）可以觀察到，LF與OPN結(jié)合后，總體上其熱熔溫度（Tm）都會(huì)變大。綜上研究表明，LF與OPN的結(jié)合會(huì)改變其熱熔溫度，此外，不同滴定順序結(jié)合圖都表明LF與OPN存在相互作用，且在OPN上有3 個(gè)LF結(jié)合位點(diǎn)。

圖6乳鐵蛋白與骨橋蛋白等溫滴定量熱實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.6Schematic model depicting the interaction between apo-OPN and apo-LF du ring ITC titration experiments

研究發(fā)現(xiàn)LF可以通過(guò)促進(jìn)成骨細(xì)胞和抑制破骨細(xì)胞調(diào)節(jié)骨再生，LF和OPN能夠在促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖中起到協(xié)同作用［26］。在LF結(jié)構(gòu)中的N端由K18、R20、R21、R25、K27、K28、R39、R38和周圍殘基組成的區(qū)域是OPN結(jié)合位點(diǎn)，而這一區(qū)域正是LF水解成生物活性乳鐵素肽的部分。OPN能夠有效地保護(hù)LF在吸收過(guò)程中不被水解，通過(guò)潛在地調(diào)節(jié)乳鐵素肽的釋放，繼而調(diào)節(jié)其生物活性［27］。LF與OPN的相互作用機(jī)制的深入研究，可否為乳鐵蛋白成骨作用機(jī)制的闡明，以及新型乳鐵蛋白和骨橋蛋白的新型制備方法的開(kāi)發(fā)提供新的思路，是值得廣大研究人員思考的問(wèn)題。

2.4乳鐵蛋白和β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，β-Lg）的相互作用及其應(yīng)用

β-Lg是牛乳中一種重要乳清蛋白，分子質(zhì)量為18～20 kD，其等電點(diǎn)pI值為4.5～5.5，在牛乳體系中，β-Lg帶有負(fù)電荷。通常情況下，β-Lg會(huì)形成非共價(jià)二聚體，存在于牛乳中[28]。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向穩(wěn)定的β-Lg體系中添加LF，通過(guò)納米粒度掃描儀和Zeta電位儀可以測(cè)定出β-Lg體系電勢(shì)負(fù)電位逐漸降低，二者達(dá)到結(jié)合飽和時(shí)，電勢(shì)為零，繼續(xù)添加LF，電勢(shì)為正。向穩(wěn)定的LF體系中添加β-Lg，同樣得到電勢(shì)由正變?yōu)樨?fù)的結(jié)果[29]。進(jìn)而表明，在牛乳體系中，LF與β-Lg因帶有相反電荷而發(fā)生靜電結(jié)合，形成β-乳球蛋白-乳鐵蛋白（β-lactoglobulin-lactoferrin，BLG-LF）復(fù)合物。通常在牛乳中存在兩種形式的BLG-LF復(fù)合物，即LF（BLG2）、LF（BLG2）2。在牛乳中，β-Lg形成二聚體（BLG2）2后與LF相互結(jié)合，所以復(fù)合物主要是以LF（BLG2）2形式存在，復(fù)合物模型如圖7[30]所示。通過(guò)熱力計(jì)量學(xué)研究，可以計(jì)算出LF與β-Lg結(jié)合分子比例為2∶1[30-31]。LF與β-Lg相互吸附在表面，可以使LF吸附在黏膜表層，進(jìn)而保護(hù)黏膜不受病原的侵害。

圖7乳鐵蛋白與乳球蛋白相互作用模型Fig.7Interaction between LF and BLG in bovine milk

在牛乳體系中LF與β-Lg因所帶電荷相反，會(huì)發(fā)生靜電力結(jié)合形成LF-β-Lg復(fù)合物。研究LF與β-Lg異種蛋白的可逆性相互作用研究發(fā)現(xiàn)，只有在有限的pH值、離子強(qiáng)度、總蛋白質(zhì)濃度、LF與β-Lg化學(xué)計(jì)量比條件下，才會(huì)形成復(fù)合物[30]。LF與β-Lg均具有多種生物學(xué)功能。所以，通過(guò)研究二者的結(jié)合機(jī)制，改變體系環(huán)境條件，進(jìn)而有效地促進(jìn)或者抑制BLG-LF復(fù)合物的形成，從而為L(zhǎng)F與β-Lg功能性作用發(fā)揮提供幫助。可以應(yīng)用這種可逆性結(jié)合機(jī)制，進(jìn)行分離LF和β-Lg，從而提高LF提取率。對(duì)于LF和β-Lg復(fù)合物的功能還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道，所以未來(lái)可以從二者復(fù)合物功能性展開(kāi)研究。

2.5乳鐵蛋白和血清白蛋白間的相互作用及其應(yīng)用

牛血清白蛋白是乳清蛋白中的一種，等電點(diǎn)pI值為4.7左右，在牛乳體系中帶有負(fù)電荷。Lampreave等[32]研究發(fā)現(xiàn)，BSA與LF因帶有相反的電荷而結(jié)合成聚合物存在于牛乳中。通過(guò)凝膠色譜法分離干奶期牛奶中鐵飽和乳鐵蛋白，乳鐵蛋白有兩個(gè)洗脫峰，其中一個(gè)分子質(zhì)量約為200 kD，另一個(gè)分子質(zhì)量約為150 kD。然而，純化的鐵飽和LF的洗脫峰只有一個(gè)，且其分子質(zhì)量約為67 kD。在200 kD峰和150 kD峰組分中檢測(cè)到β-乳球蛋白，在150 kD峰里面檢測(cè)到乳白蛋白的存在，而α-乳白蛋白不存在任何峰里。而純化的β-乳球蛋白和乳白蛋白的洗脫峰都在這兩個(gè)蛋白峰之后。分子質(zhì)量以及蛋白檢測(cè)結(jié)果，都表明LF與乳白蛋白相互作用，且其相互作用物質(zhì)的量比約為1∶1。

LF-BSA復(fù)合物的穩(wěn)定性會(huì)因體系物理化學(xué)條件的變化而變化。LF具有多種生物學(xué)功能，同樣BSA對(duì)酶類活性有保護(hù)作用，一般用作穩(wěn)定劑。通過(guò)LF與BSA形成復(fù)合物的結(jié)合機(jī)制闡明，可以通過(guò)改變體系條件有效地促進(jìn)或者抑制二者的結(jié)合，進(jìn)而應(yīng)用在LF的提取，發(fā)揮LF與BSA功能作用中。同時(shí)也為L(zhǎng)F與BSA在生化研究、遺傳工程和醫(yī)藥研究等方面提供幫助。

2.6乳鐵蛋白和免疫球蛋白G（IgG）間的相互作用及其應(yīng)用

免疫球蛋白（Ig）是牛乳清蛋白中的一種，其等電點(diǎn)pI值為5.5～8.3。Ig分為3 種類型，即IgG、IgM、IgA。其中IgG分為IgG1、IgG2、IgG3和IgG4 4 個(gè)亞類。Watanabe等[33]在研究在人乳中LF可以與IgA發(fā)生靜電力結(jié)合。在牛乳體系中，Butler[34]通過(guò)凝DEAE膠色譜方法發(fā)現(xiàn)了LF-IgG2復(fù)合物，繼而闡明在牛乳中，LF與IgG2因帶有相反電荷而發(fā)生靜電結(jié)合。LF-IgG2復(fù)合物的形成是可逆性的。通過(guò)改變體系環(huán)境條件，能夠改變LF-IgG2復(fù)合物的穩(wěn)定性。LF與IgG均具有多種生物學(xué)功能，LF具有抗菌、調(diào)節(jié)免疫力、抗微生物等功能[35]，免疫球蛋白具有抑菌、免疫和生理調(diào)節(jié)作用，能夠完整地進(jìn)入近端小腸，起到保護(hù)小腸黏膜的功能[36]，而這一復(fù)合物形成機(jī)制的研究，可以通過(guò)改變體系因素有效地促進(jìn)或者抑制二者的結(jié)合，進(jìn)而二者有效地發(fā)揮各自的功能作用。同時(shí)也可以為L(zhǎng)F分離提取提供理論基礎(chǔ)。對(duì)于LF-IgG2復(fù)合物的功能特性和熱力學(xué)特性還需要進(jìn)一步研究，進(jìn)而應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域。

3　牛乳蛋白質(zhì)間相互作用的應(yīng)用展望

隨著對(duì)乳清蛋白研究的不斷深入，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。每年由于制作干酪而產(chǎn)生的乳清在全世界高達(dá)11 000萬(wàn) t，但是不足50%的乳清得到進(jìn)一步的加工[37]。乳清蛋白包括乳鐵蛋白、免疫球蛋白、β-乳球蛋白及血清白蛋白等，并且每種蛋白都具有其獨(dú)特的生物學(xué)功能。LF在牛乳中含量低，但因其具有多種生物功能被廣泛研究[38-39]。目前LF的提取技術(shù)還存在生產(chǎn)成本高、提取率低等缺點(diǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)成本較高，造成LF市場(chǎng)價(jià)格居高不下。闡明牛乳體系中LF與其他蛋白質(zhì)的相互作用機(jī)制，研究影響兩種蛋白質(zhì)分子相互作用的因素，如溫度、pH值、離子強(qiáng)度等條件，可逆地促進(jìn)和抑制LF與其他蛋白質(zhì)相互作用，我們就可以有針對(duì)性地控制這些分子間的相互作用，進(jìn)而向著所需要的方向進(jìn)行反應(yīng)，應(yīng)用膜技術(shù)工業(yè)化提取LF，進(jìn)而開(kāi)發(fā)新型的乳鐵蛋白的工業(yè)化制備方法，降低生產(chǎn)成本，從而為在乳制品尤其是嬰幼兒配方乳粉中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。這對(duì)于改變我國(guó)乳鐵蛋白長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，提高我國(guó)乳品工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。與此同時(shí)，闡明這些生物活性蛋白之間的相互作用機(jī)制，可以深入理解這些活性蛋白發(fā)揮生物學(xué)功能的活性機(jī)制、它們之間的協(xié)同（或抑制）作用，這也是值得我們?nèi)槠房茖W(xué)與技術(shù)研究者們關(guān)注的重要問(wèn)題。

綜上所述，闡明和理解乳鐵蛋白與牛乳中其他蛋白質(zhì)的相互作用無(wú)論是從科學(xué)研究的角度，還是從工業(yè)化生產(chǎn)的角度均具有重要意義，值得我們?cè)谖磥?lái)的研究工作中給予重視。

［1］BAKER E N，BAKER H M.A structural framework for understanding th e multifunctional character of lactoferrin［J］.Biochimie，2009，91（1）：3-10.

［2］TOMITA M，WAKABAYASHI H，SHIN K，et al.Twenty-five years of research on bovine lactoferrin applications［J］.Biochimie，2009，91（1）：52-57.

［3］NARAMBUENA C F，AUSAR F S，BIANCO I D，et al.Aggregation of casein micelles by interactions with chitosans：a study by monte carlo simulations［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（2）：459-463.

［4］HORNE D S.Casein micelle structure：models and muddles［J］.Current Opinion in Colloid and Interface Science，2006，11（2/3）：148-153.

［5］HOLT C.Molecular basis of whey protein food functionalities［J］.Australian Journal of Dairy Technology，2000，55（2）：53-55.

[6] GONZáLEZ-CHáVEZ S A, ARéVALO-GALLEGOS S, RASCóNCRUZ Q. Lactoferrin: structure, function and applications[J/OL]. International Journal of Antimicrobial Agents, 2009, 33(4): 301. e1-8. e8.http：//dx.doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2008.07.020.

[7] BAKER E N, BAKER H M, KIDD R D. Lactoferrin and transferrin: functional variations on a common structural frame work[J]. Biochemistry and Cell Biology, 2002, 80(1): 27-34.

[8] BAKER E N, BAKER H M. A structural framework for understanding the multifunctional character of lactoferrin[J]. Biochimie, 2009, 91(1): 3-10.

[9] MOORE S A, ANDERSON B F, GROOM C R, et al. Threedimensional structure of diferric bovine lactoferrin at 2.8 ? resolution[J]. Journal of Molecular Biology, 1997, 274(2): 222-236.

[10] JENSSEN H, HANCOCK R E W. Antimicrobial properties of lactoferrin[J]. Biochimie, 2009, 91(1): 19-29.

[11] VOETS I K, de KEIZER A, COHEN STUART M A. Complex coacervate core micelles[J]. Advances in Colloid and Interface Science, 2009, 147/148: 300-318.

[12] LIU Yan, GUO Rong. Interaction between casein and sodium dodecyl sulfate[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2007, 315(2): 685-692.

[13] DOATO L, GUYOMARC H F. Formation and properties of the whey protein/κ-casein complexes in heated skim milk: a review[J]. Dairy Science and Technology, 2009, 89(1): 3-29.

[14] 方海田, 德力格爾桑, 劉慧燕. 牛乳中酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)理論模型的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究, 2006, 27(3): 86-89.

［15］MORR C V.Effect of oxalate and urea upon ultracentrifugation properties of raw and heated skimmilk casein micelles［J］.Journal of Dairy Science，1967，50（11）：1744-1751.

［16］SLATTERY C W，EVARD R.A model for the formation and structure of casein micelles from subunits of variable composition［J］.Biochimica et Biophysica Acta-Protein Str ucture，1973，317（2）：529-538.

［17］SCHMIDT D G.Association of caseins and casein micelle structure.Developments in dairy chemistry［M］.London：Applied Science Publishers，1982：61-85.

［18］de KRUIF C G，HUPPERTZ T，URBAN V S，et al.Casein micelles and their internal structure［J］.Advances in Colloid and Interface Science，2012，171/172：36-52.

［19］NAGASAWA T，KIYOSAWA I，TAKASE M.Lactoferrin and serum albumin of human casein in colostrum and milk［J］.Journal of Dairy Science，1974，57（10）：1159-1163.

［20］CROGUENNEC T，LI Na，PHELEBON L，et al.Interaction between lactoferrin and casein micelles in skimmed milk［J］.International Dairy Journal，2012，27（1/2）：34-39.

［21］ANEMA S G，de KRUIF C G.Interaction of lactoferrin and lysozyme with casein micelles［J］.Biomacromolecules，2011，12（11）：3970-3976.

［22］ANEMA S G，de KRUIF C G.Co-acervates of lactoferrin and caseins［J］.Soft Matter，2012，8：4471-4478.

［23］ANEMA S G，de KRUIF C G K.Lactoferrin binding to transglutaminase cross-linked casein micelles［J］.International Dairy Journal，2012，26（1）：83-87.

［24］MCCARTHY N A，KELLY A L，F(xiàn)ENELON M A，et al.Sensitivity of emulsions stabilised by bovine β-casein and lactoferrin to heat and CaCl2［J］.Food Hydrocolloids，2014，35：420-428.

［25］YAMNIUK A P，BURLING H，VOGEL H J.Thermodynamic characterization of the interactions between the immunoregulatory proteins osteopontin and lactoferrin［J］.Molecular Immunology，2009，46（11/12）：2395-2402.

［26］CORNISH J，PALMANO K，CALLON K E，et al.Lactoferrin and bone；structure-activity relationships［J］.Biochemistry and Cell Biology，2006，84（3）：297-302.

［27］CHATTERTON D E W，RASMUSSEN J T，HEEGAARD C W，et al. in vitro digestion of novel milk protein ingredients for use in infant formulas：research on biological functions［J］.Trends Food Science and Technology，2004，15（7/8）：373-383.

［28］SAWYER L.β-Lactoglobulin.Adv anced dairy c hemistry［M］.New York：Springer Science Business Media，2013：211-259.

［29］YE A，SINGH H.Formation of multilayers at the interface of oil-in-water emulsion via interactions between lactoferrin andβ-lactoglobulin［J］.Food Biophysics，2007，2（4）：125-132.

［30］KIZILAY E，SEEMAN D，DUBIN P L，et al.Heteroprotein complex coacervation：bovineβ-lactoglobulin and lactoferrin［J］.Langmuir，2013，29（50）：15614-15623.

［31］EDWARDS P B，CREAMER L K，JAMESON G B，et al.Structure and stability of whey proteins［M］//BOLAND M，SINGH H.Milk proteins：from expression to food.San Diego：Academic Press，2009：163-203.

［32］LAMPREAVE F，BROCK J H，CASTILLO H，et al.Interaction of bovine lactoferrin with other proteins of milk whey［J］.International Dairy Journal Biology Macromol，1990，12（1）：2-5.

［33］WATANABE T，NAGURA H，WATANABE K，et al.The binding of human milk lactoferrin to immunoglobulin A［J］.Elsevier Science，1984，168（2）：203-207.

［34］BUTLER J E.The occurrence of immunoglobulin fragments，two types of lactoferrin and a lactoferrin-Ig G2complex in bovine colostral and milk whey［J］.Biochimica et Biophysica Acta-Protein Structure，1973，295（1）：341-351.

［35］LEGRAND D，PIERCE A，ELASS E，et al.L actoferrin structure and functions［J］.Bioactive Components of Milk，2008，606：163-194.

［36］SCHROEDER H W，CAVACINI L.Structure and function of immunoglobulins［J］.Journal of Allergy and Clinical Immunology，2010，125（2）：41-52.

［37］BRICZINSKI E P，ROBERTS R F.Production of an exopolysaccharide containing whey protein conce ntrate by fermentation of whey［J］.Journal of Dairy Science，2002，85（12）：3189-3197.

［38］BOKKHIM H，BANSAL N，GR?NDAHL L，et al.Physico-chemical properties of different forms of bovine lactoferrin［J］.Food Chemistry，2013，141（3）：3007-3013.

[39] 孔瑩瑩, 杜明, 劉猛, 等. 乳鐵蛋白理化性質(zhì)及其成骨作用研究進(jìn)展[J].食品科學(xué), 2012, 33(21): 318-322.

Interaction Mechanism between Lactoferrin and Other Proteins in Bovine Milk

ZHOU Yingshuang，F(xiàn)AN Fengjiao，LIU Meng，YANG Jian，WANG Yun，DU Ming*，ZHANG Lanwei
（School of Food Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin150090，China）

The bovine milk proteins include casein and whey protein. Lactoferrin (LF) is a whey protein that has a variety of biological functions. Lactoferrin is widely used in food additive, medical and cosmetic industries. In bovine milk, lactoferrin is positive to interact with some negatively charged proteins, such as casein and osteopontin, β-lactoglobulin, immunoglobulin and bovine serum albumin. These interactions can affect the biological functions and purification characteristics of these proteins; especially the latter has attracted more and more attentions. In the present review, the mechanism of interactions between lactoferrin and other bovine proteins are clarifi ed, which is important for developing industrial preparation procedures of LF and understanding the synergistic biological activities of these proteins. This review will provide some theoretical references for the development of industrial extraction methods of lactoferrin.

lactoferrin; biological function; interaction; mechanism; application

TS252.1

A

1002-6630（2015）05-0244-06

10.7506/spkx1002-6630-201505045

2014-05-04

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD18B06-03）；國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31101316）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31371805）；教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”項(xiàng)目（NCET-11-0796）；黑龍江省博士后研究人員落戶黑龍江科研啟動(dòng)資金項(xiàng)目；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（HIT.BRETⅢ.201231）

周英爽（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：zyshuang8910@163.com

杜明（1977—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：duming121@163.com