牛乳中免疫球蛋白的生物功能及其分離、純化研究進展概述

文/郭善楠 孫宇超

（1 黑龍江立高儀器設(shè)備有限公司；2 通標標準技術(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，其不僅能夠提高機體抵抗外界病毒和細菌感染的能力，還能增加機體自身的免疫力。隨著人們保健意識的提高，免疫球蛋白類產(chǎn)品在市場上越來越受到消費者的歡迎。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)注的問題，也是有待科研工作者進一步研究的問題。

1 免疫球蛋白概述

哺乳動物免疫系統(tǒng)受到抗原刺激后，B細胞轉(zhuǎn)變成了漿細胞，與此同時，機體產(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)與抗體類似的一種球蛋白[1]；由兩條輕鏈和重鏈通過二硫鍵結(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)合和識別入侵的病毒和細菌等病原體，并介導(dǎo)補體活化以及免疫調(diào)理等反應(yīng)，在增強機體免疫力、防止病原體入侵，活化補體、中和毒素、殺死腫瘤細胞等機體防御方面發(fā)揮著重要的作用。

2.1 IgG 功能

IgG能夠阻斷酶的作用，抑制細菌的代謝和病毒的入侵，如幽門螺桿菌、抗志賀氏菌、病原性大腸桿菌、輪狀病毒及沙門氏菌等腸道致病菌，并能促進巨噬細胞的吞噬作用，且是唯一一種幼崽通過母體獲得被動免疫類型的蛋白質(zhì)，可以有效保障幼崽的健康[4]。IgG對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體黏膜細胞受體，從而抑制呼吸道和消化道病毒性和細菌性疾病的發(fā)生[5]。由于2020年新冠肺炎疫情的發(fā)生，使得人們對IgA的提取工藝更加關(guān)注。

2.3 IgM 功能

IgM在激活哺乳動物免疫防御系統(tǒng)，延長血漿半衰期方面具有顯著功效[6]。對腫瘤治療、抗細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細胞表面，能夠刺激堿性顆粒細胞及肥大細胞產(chǎn)生抗菌因子,在防止免疫耐受方面可能起一定作用，人們對其生物學(xué)功能尚不清楚。

2.5 IgE 功能

lgE有能夠與肥大細胞和嗜堿性粒細胞結(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、純化的研究進展

由于免疫球蛋白的保健和治療功效，近幾十年來，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驗室水平。我國從牛乳中提取免疫球蛋白還未實現(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，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]通過對凝乳酶、酸沉、微濾三種方法除去酪蛋白及蛋白質(zhì)回收率進行對比，確定酸沉法為最優(yōu)分離乳清蛋白方法，再通過超濾粗提免疫球蛋白，通過離子層析方法純化目標物，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樹脂混合模式色譜柱技術(shù)的研究

王學(xué)萬[9]對乳清粉原料調(diào)節(jié)pH值，用硫酸銨沉淀的方式，提取粗的IgG，然后通過新型混合模式吸附劑樹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)

劉愛國等[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]概述了通過酶法分離酪蛋白，乳清液通過超濾膜截留100 kDa以上的粗蛋白產(chǎn)品，再通過雙效濃縮，噴霧干燥制備免疫球蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)過程。

4 小結(jié)

從國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎防治營養(yǎng)膳食指導(dǎo)》中，可以看出具有激活機體免疫系統(tǒng)和提高機體免疫力的食品對機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)也將會在未來突破技術(shù)難題，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。