乳铁蛋白生物学特性及产业化技术研究进展浅析

2020-01-16姜康巍

中国乳业 2020年10期

文/王淼姜康巍

〔1 黑龙江立高仪器设备有限公司；2 爱科（中国）投资有限公司〕

乳铁蛋白具有特殊的保健功能，如抑菌，免疫调解，抗病毒感染等，是目前比较热门的高附加值食品配料。2017年颁布实施的食品安全国家新标准《GB1903.17—2016 食品安全国家标准食品营养强化剂乳铁蛋白》，将乳铁蛋白纯度提升至95%，美国、新西兰等国家的大部分产品达不到标准而导致乳铁蛋白进口量骤减，使得其价格大幅度增长。而我国乳铁蛋白一直依赖进口，乳铁蛋白供应链告急，让国内许多乳品企业面临着成本增加和原料短缺的双重困境。但改变配方或改变标准都不是明智之举。因此，我国乳铁蛋白的产业化技术研究已迫在眉睫。

1 乳铁蛋白概述

乳铁蛋白是一种相对分子量约为80 kDa，约含有700 个氨基酸残基的铁结合性糖蛋白[1]。自然界中牛初乳铁蛋白含量最高，一般为0.8～1.0 g/L，随着奶牛泌乳时间增长，其浓度迅速下降[2]。乳铁蛋白有缺铁型、半饱和型和饱和型三种形式[3]。有研究表明，乳铁蛋白的变性温度为73.1 ℃，酸性条件下稳定性好[4]。

2 乳铁蛋白生物学特性

2.1 抑制细菌增殖

病原菌通过在细胞膜上形成孔道吸收外界环境或寄主细胞的铁。乳铁蛋白通过与受体结合，将细胞膜表面的受体解离下来，阻断铁的吸收，抑制细菌繁殖代谢。乳铁蛋白水解物的抗菌作用比乳铁蛋白强20～400 倍[5]。

2.2 抗病毒作用

乳铁蛋白不仅能抑制巨细胞病毒导致的成纤维细胞和中性粒细胞病变，对人体免疫缺陷病毒（HIV）也有一定的抑制作用，此外对丙型肝炎病毒、胃肠炎病毒、流感病毒、猫科疱疹、脊髓灰质炎病毒等也有抑制作用[6]。

2.3 其他生物学特性

乳铁蛋白对消化道肿瘤，如肝癌、胰腺癌、结肠癌、胃癌，具有预防作用，并具有调节机体免疫、抗辐射的功能[7]。

3 乳铁蛋白分离纯化

3.1 超滤膜分离法

李娜[8]通过超滤膜分离技术提取乳铁蛋白，得到的样品中乳铁蛋白质纯度为 36%，回收率为58%。日本学者岛崎敬一[9]于1989年提出通过超滤方法从制作干酪排出的乳清中分离乳铁蛋白，乳铁蛋白回收率为69%，但纯度很低。

3.2 超滤结合离子交换色谱法

卢蓉蓉等[10]采用酶凝乳方法分离酪蛋白，分离后的乳清液通过色谱吸附和超滤膜脱盐浓缩相结合的方法，从牛初乳中分离到了纯度90%以上的乳铁蛋白精制品。

3.3 盐析和凝胶层析法结合

曲练达等[11]采用离心法脱去牛初乳的脂肪和酪蛋白，通过盐析法除去杂蛋白，再通过凝胶层析方法提取乳铁蛋白，所获得的乳铁蛋白分子质量约为90 KDa，纯度约为92%。

4 乳铁蛋白的产业化进展

自20世纪60年代，人们就开始通过研究各种方法来提取乳铁蛋白。根据实验室小试提取乳铁蛋白的回收率、纯度及提取工艺、成本等多方面因素来确定其产业化生产工艺和技术参数。目前我国市场销售的乳铁蛋白完全依赖进口，主要被用于生产运动型饮料、婴幼儿配方奶粉以及营养药品等高端食品。2 0 1 8 年，乳铁蛋白原料出现了紧缺，随之而来的是价格的大涨，2018年6月，乳铁蛋白价格由2 000～3 000 元/kg，涨至1.3万元/kg；2018年底，乳铁蛋白售价已涨至3.0 万～3.2 万元/kg，相比2017年暴涨10 倍。全世界拥有乳铁蛋白工业化生产能力的企业仅仅有10 家左右，这些企业，如新西兰西部乳业、新莱特以及韦斯特兰、澳大利亚大拓、美国西尔玛等分布在澳大利亚、新西兰、荷兰、美国等乳制品大国。在美国有可处理20 吨原料的径向流层析乳铁蛋白生产设备。由于乳铁蛋白生产的特殊性，各国产品的纯度存在很大差别，高纯度（95%以上）乳铁蛋白的售价高达1 200 美元，全球最大的乳铁蛋白供应商——荷兰DMV公司生产的乳铁蛋白纯度可以达到要求，欧洲绝大部分奶粉生产企业所添加的乳铁蛋白由其供应。新西兰是我国第一大进口国，新西兰有3家乳制品公司生产乳铁蛋白。乳铁蛋白是新西兰出口的最昂贵乳制品之一。美国食品药品管理局允许乳铁蛋白作为食品添加剂用于运动、功能性食品。在日本、韩国也允许乳铁蛋白作为食品添加剂。此外，美国开发了乳铁蛋白的重组生产，日本将乳铁蛋白用于丙型肝炎的辅助治疗。

而我国乳铁蛋白产业化主要受到技术不成熟、副产物在现有标准法规的基础上利用率低等多方面问题的困扰。