关于乳脂球膜蛋白的鉴定、功能特性及其应用的研究

《International Dairy Journal》：Research on identification, functional characteristics, and applications of milk fat globule membrane proteins

超声联合SDS处理高效提取MFGM蛋白，质谱分析显示处理组多肽数（814/143）显著高于对照组（590/102），差异蛋白包括CD36、BTN等特征蛋白。该技术通过部分 unfolding 提升表面疏水性，增强乳化特性，MFGM粉末泡沫能力与稳定性显著提高，高压均质效果更优。体外实验表明MFGM可抑制结肠癌细胞增殖并促进淋巴细胞生长，椰子风味营养强化剂接受度更高。研究证实该技术能有效保留蛋白活性，为功能食品开发提供新策略。

　　牛奶和乳制品是人类重要的营养来源，富含多种具有显著健康益处的生物活性成分。其中，牛奶脂肪球膜（Milk Fat Globule Membrane, MFGM）作为天然包裹在脂肪球表面的结构，被认为是一个结构复杂且富含生物活性的脂蛋白复合物。MFGM的蛋白质成分因其广泛的功能特性而受到科学界的关注，包括促进婴儿神经发育和认知功能、调节免疫反应（如抗菌和抗炎作用）、支持肠道健康，以及在食品体系中表现出优异的乳化、起泡和界面稳定能力。此外，已有研究表明，补充MFGM能够有效纠正营养不良婴儿的代谢异常，相较于仅喂养脱脂奶粉的婴儿，表现出更好的代谢调控和增强的免疫功能。因此，MFGM及其功能蛋白在婴儿营养、功能性食品和营养补充剂领域具有极高的应用价值。

然而，MFGM功能成分的商业化应用仍面临关键瓶颈，即缺乏成熟且高效的提取技术，以实现MFGM蛋白的高纯度和高活性提取。传统方法如离心分离、奶油洗涤和膜过滤等，往往难以有效富集目标蛋白。例如，尽管通过膜过滤从乳清中可以得到富含MFGM的组分，但提取物中仍可能含有显著的杂质，如酪蛋白、乳清蛋白和残留脂质。超临界二氧化碳（SFE）萃取技术虽被用于去除非极性脂质，提高磷脂和MFGM蛋白的浓度，但该方法无法实现磷脂与蛋白质的有效分离。更为严重的是，现有的提取工艺通常涉及较为剧烈的条件，如高强度物理剪切、极端pH值、有机溶剂或高温，这些因素容易导致MFGM蛋白变性或聚集，从而严重破坏其天然结构和固有生物活性。尽管通过凝乳酶诱导凝固的方法可以去除酪蛋白，但传统奶酪制作过程中，约有30%-70%的MFGM蛋白被包裹在酪蛋白凝乳中，难以回收。此外，低提取效率和高成本也限制了大规模生产。因此，开发优化的提取技术成为推动该领域发展的迫切需求，这些技术必须在提高MFGM功能蛋白富集效率的同时，最大限度地保留其生物活性，以进一步拓展其应用前景。

针对上述挑战，本研究系统性地优化了MFGM的提取工艺。核心目标是显著提高提取物中功能蛋白的富集度和纯度，并有效改善所得MFGM蛋白组分的关键生物功能特性。我们对提取过程中关键步骤进行了精细化调整，以建立一种更为高效且温和的提取路径。研究结果表明，该优化策略成功实现了MFGM蛋白的显著富集，并有效增强了其核心生物功能特性。这不仅加深了我们对提取过程如何影响MFGM蛋白结构和功能的理解，也为生产高蛋白含量、高生物活性的MFGM功能成分提供了坚实的技术支持。这种技术进步将大大提升MFGM在高端营养和健康产品中的应用价值，同时推动乳制品加工副产物的高附加值利用。

在本研究中，我们采用了一种结合超声波处理（ultrasonication, US）与十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate, SDS）的温和提取方法（US-SDS），以提取MFGM蛋白。与传统方法相比，该方法在提取效率和生物活性保留方面展现出显著优势。通过蛋白质组学分析，我们鉴定出MFGM提取物中含有814种肽段（对应143种蛋白质），而未经处理的生乳中仅鉴定出590种肽段（对应102种蛋白质）。进一步分析表明，有55种蛋白质在提取过程中表现出显著的差异表达，其中包括MFGM的标志性蛋白如CD36、BTN（可能是某些跨膜蛋白的缩写）和乳粘蛋白（lactadherin）。这些蛋白的表达水平变化提示了提取过程对MFGM蛋白结构和功能的潜在影响。此外，提取过程中部分MFGM蛋白发生了部分展开，这可能增强了其表面疏水性，从而改善了其乳化性能。最终得到的MFGM粉末表现出增强的起泡能力和稳定性，显示出该方法在功能性食品开发中的应用潜力。

在体外实验中，我们评估了MFGM提取物的生物活性。结果表明，MFGM消化物能够以浓度依赖的方式抑制结肠癌细胞的增殖，并促进小鼠脾脏淋巴细胞的生长。这些发现进一步验证了MFGM蛋白在生物医学领域的应用前景，尤其是在抗癌和免疫调节方面。此外，我们还开发了一种富含MFGM的营养配方，并添加了椰子风味，以提升其感官吸引力。实验结果显示，这种配方在消费者接受度方面显著优于传统方法提取的MFGM产品，表明优化后的MFGM提取方法不仅在功能特性上有所提升，也在产品开发的市场适应性方面具有重要意义。

本研究的成果为MFGM蛋白的高效提取提供了新的策略，并展示了其在功能性食品和健康产品开发中的广泛应用潜力。通过采用温和的提取条件，我们成功避免了传统方法中常见的蛋白变性和聚集问题，从而确保了MFGM蛋白的天然结构和生物活性得以最大程度保留。这一技术进步不仅有助于提升MFGM在营养和健康领域的应用价值，也为乳制品加工副产物的高附加值利用开辟了新的方向。此外，本研究还强调了方法学选择对MFGM蛋白组分鉴定结果的决定性影响，指出不同提取方法可能导致显著的组分差异，进而影响后续功能研究和产品开发的准确性。

在实际应用中，MFGM蛋白的提取和利用仍需进一步优化，以满足不同应用场景的需求。例如，在婴儿配方奶粉的开发中，MFGM蛋白的保留对于模拟母乳的营养和功能特性至关重要。而在功能性食品的开发中，MFGM蛋白的乳化和起泡性能可以用于改善食品的质地和稳定性。此外，MFGM蛋白在生物医学领域的应用也值得深入探索，特别是在抗癌和免疫调节方面，其潜在的生物活性可能为新型药物或治疗手段提供基础。因此，本研究不仅为MFGM蛋白的提取提供了科学依据和技术支持，也为后续研究和产品开发奠定了坚实的基础。

综上所述，MFGM蛋白作为一种高价值的乳制品成分，具有广泛的生物活性和应用潜力。然而，目前的提取技术仍存在诸多不足，如提取效率低、生物活性保留不足、操作复杂等。本研究通过优化提取工艺，成功提高了MFGM蛋白的富集度和纯度，并显著改善了其核心功能特性。这不仅有助于推动MFGM在婴儿营养、功能性食品和健康产品中的应用，也为乳制品加工副产物的高附加值利用提供了新的思路。未来，随着提取技术的进一步优化和功能研究的深入，MFGM蛋白有望成为食品工业和生物医学领域的重要资源，为人类健康和营养需求提供更优质的解决方案。