乳鐵蛋白生物學(xué)特性及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究進展淺析

文/王 淼 姜康巍

〔1 黑龍江立高儀器設(shè)備有限公司；2 愛科（中國）投資有限公司〕

乳鐵蛋白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。2017年頒布實施的食品安全國家新標(biāo)準(zhǔn)《GB1903.17—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品營養(yǎng)強化劑乳鐵蛋白》，將乳鐵蛋白純度提升至95%，美國、新西蘭等國家的大部分產(chǎn)品達不到標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致乳鐵蛋白進口量驟減，使得其價格大幅度增長。而我國乳鐵蛋白一直依賴進口，乳鐵蛋白供應(yīng)鏈告急，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。但改變配方或改變標(biāo)準(zhǔn)都不是明智之舉。因此，我國乳鐵蛋白的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究已迫在眉睫。

1 乳鐵蛋白概述

乳鐵蛋白是一種相對分子量約為80 kDa，約含有700 個氨基酸殘基的鐵結(jié)合性糖蛋白[1]。自然界中牛初乳鐵蛋白含量最高，一般為0.8～1.0 g/L，隨著奶牛泌乳時間增長，其濃度迅速下降[2]。乳鐵蛋白有缺鐵型、半飽和型和飽和型三種形式[3]。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[4]。

2 乳鐵蛋白生物學(xué)特性

2.1 抑制細菌增殖

病原菌通過在細胞膜上形成孔道吸收外界環(huán)境或寄主細胞的鐵。乳鐵蛋白通過與受體結(jié)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[5]。

2.2 抗病毒作用

乳鐵蛋白不僅能抑制巨細胞病毒導(dǎo)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(zhì)炎病毒等也有抑制作用[6]。

2.3 其他生物學(xué)特性

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)機體免疫、抗輻射的功能[7]。

3 乳鐵蛋白分離純化

3.1 超濾膜分離法

李娜[8]通過超濾膜分離技術(shù)提取乳鐵蛋白，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[9]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。

3.2 超濾結(jié)合離子交換色譜法

盧蓉蓉等[10]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。

3.3 鹽析和凝膠層析法結(jié)合

曲練達等[11]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%。

4 乳鐵蛋白的產(chǎn)業(yè)化進展

自20世紀(jì)60年代，人們就開始通過研究各種方法來提取乳鐵蛋白。根據(jù)實驗室小試提取乳鐵蛋白的回收率、純度及提取工藝、成本等多方面因素來確定其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝和技術(shù)參數(shù)。目前我國市場銷售的乳鐵蛋白完全依賴進口，主要被用于生產(chǎn)運動型飲料、嬰幼兒配方奶粉以及營養(yǎng)藥品等高端食品。2 0 1 8 年，乳鐵蛋白原料出現(xiàn)了緊缺，隨之而來的是價格的大漲，2018年6月，乳鐵蛋白價格由2 000～3 000 元/kg，漲至1.3萬元/kg；2018年底，乳鐵蛋白售價已漲至3.0 萬～3.2 萬元/kg，相比2017年暴漲10 倍。全世界擁有乳鐵蛋白工業(yè)化生產(chǎn)能力的企業(yè)僅僅有10 家左右，這些企業(yè)，如新西蘭西部乳業(yè)、新萊特以及韋斯特蘭、澳大利亞大拓、美國西爾瑪?shù)确植荚诎拇罄麃?、新西蘭、荷蘭、美國等乳制品大國。在美國有可處理20 噸原料的徑向流層析乳鐵蛋白生產(chǎn)設(shè)備。由于乳鐵蛋白生產(chǎn)的特殊性，各國產(chǎn)品的純度存在很大差別，高純度（95%以上）乳鐵蛋白的售價高達1 200 美元，全球最大的乳鐵蛋白供應(yīng)商——荷蘭DMV公司生產(chǎn)的乳鐵蛋白純度可以達到要求，歐洲絕大部分奶粉生產(chǎn)企業(yè)所添加的乳鐵蛋白由其供應(yīng)。新西蘭是我國第一大進口國，新西蘭有3家乳制品公司生產(chǎn)乳鐵蛋白。乳鐵蛋白是新西蘭出口的最昂貴乳制品之一。美國食品藥品管理局允許乳鐵蛋白作為食品添加劑用于運動、功能性食品。在日本、韓國也允許乳鐵蛋白作為食品添加劑。此外，美國開發(fā)了乳鐵蛋白的重組生產(chǎn)，日本將乳鐵蛋白用于丙型肝炎的輔助治療。

而我國乳鐵蛋白產(chǎn)業(yè)化主要受到技術(shù)不成熟、副產(chǎn)物在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的基礎(chǔ)上利用率低等多方面問題的困擾。

5 小結(jié)

目前，我國從牛乳中提取乳鐵蛋白的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)仍為空白，未來充滿了挑戰(zhàn)和機遇。如何從依賴進口，被國外供應(yīng)鏈牽著鼻子走，到自給自足，充分實現(xiàn)實驗室到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變，需要不斷地探索和努力，未來我國乳鐵蛋白提純技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化勢在必行。