β-酪蛋白(β-CN)次要基因型对牛乳凝乳特性及蛋白水解途径的影响机制研究

本研究针对牛乳β-酪蛋白(β-CN)次要基因型B和I的功能特性研究空白，通过分析A1B/A2B/A1I/A2I四种基因型乳样的凝乳特性与蛋白水解模式，发现B变体与A1型具有相似凝乳特性而I变体类似A2型，且B变体Arg122位点更易被纤溶酶(plasmin)水解。该研究为乳制品加工中基因型选择提供了新依据，论文发表于《International Dairy Journal》。

　　

牛奶作为人类重要的营养来源，其加工特性与β-酪蛋白(β-CN)的基因变异密切相关。虽然A1和A2这两种主要基因型已被广泛研究，但B和I等次要基因型的功能特性仍存在认知空白。这些变异体在氨基酸序列上的微小差异——如B变体在67位(His)、93位(Met)和122位(Arg)的特异性突变，可能显著影响乳制品的凝乳性能和蛋白水解行为。然而，现有研究数据不仅陈旧且结论矛盾，更缺乏对蛋白水解路径的系统解析。

来自Teagasc食品研究中心（爱尔兰）的研究团队通过分析荷兰荷斯坦奶牛四种β-CN基因型（A1B/A2B/A1I/A2I）乳样，结合与前期A1A1/A1A2/A2A2数据的对比，揭示了次要基因型对乳品加工的关键影响。研究采用超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)进行基因分型，通过流变仪测定凝乳特性，并运用尿素-PAGE和肽谱分析技术解析纤溶酶(plasmin)介导的蛋白水解模式。

凝乳特性

研究发现B变体与A1型具有相似的凝乳行为：A1B乳的凝乳时间(RCT)最短（2.02±1.05分钟），而A2A2乳最长（3.52±2.24分钟）。酸凝实验中，含B变体的乳样凝胶强度(G′)显著高于I变体，这与B变体较高的等电点(pI)相关。值得注意的是，虽然B变体酪蛋白胶束尺寸（172.55±19.98 nm）大于I变体（154.60±11.39 nm），但其凝乳性能反而更优，表明氨基酸电荷特性（如His₆₇/Arg₁₂₂的正电荷）可能通过减弱胶束间斥力促进凝集。

蛋白水解特性

尿素-PAGE显示B变体呈现独特的β-CN双条带现象，推测与磷酸化程度差异相关。肽谱分析发现，B变体Arg₁₂₂位点对纤溶酶切割异常敏感，产生大量Glu₁₂₁-Arg₁₂₂/Arg₁₂₂-Gln₁₂₃位点特异性肽段（如β-CN 106-122和108-122），而含Ser₁₂₂的I变体则无此特性。这解释了B变体在奶酪成熟等依赖蛋白水解的加工过程中的独特表现。

该研究首次系统论证了β-CN次要基因型可按67位氨基酸（His/Pro）分组预测凝乳性能，但强调122位氨基酸（Arg/Ser）差异会显著影响蛋白水解路径。这一发现不仅完善了乳蛋白基因型-功能关系的理论框架，更为定向选育奶牛品种和优化乳制品加工工艺提供了分子层面的指导。未来研究可进一步解析B变体双条带的形成机制，并探索不同基因型释放的生物活性肽差异。