基于数据非依赖采集技术的跨物种乳源酪蛋白胶束比较蛋白质组学研究及其在婴幼儿配方奶粉精准改良中的应用

为解决婴幼儿配方奶粉与母乳营养差异问题，研究人员采用数据非依赖采集（DIA）技术，系统比较了人类与小型反刍动物（山羊、绵羊）初乳和成熟乳中酪蛋白胶束的蛋白质组学特征及粒径差异。研究发现人类初乳酪蛋白胶束富含免疫相关蛋白和磷脂合成酶，而小型反刍动物初乳则富含抗氧化酶和MGP蛋白。该研究为开发阶段适配型婴幼儿配方奶粉提供了关键分子依据，推动乳制品精准营养创新。

　　

母乳被誉为婴幼儿营养的黄金标准，然而部分新生儿因客观限制无法获得母乳喂养，需依赖配方奶粉。当前市售配方奶粉多以牛乳为基础，但其营养结构和生物活性与母乳存在显著差异。近年来，山羊奶和绵羊奶因其更易消化、低致敏性等优势，被视为潜在的替代乳源。然而，不同物种和泌乳阶段乳源中关键功能成分——酪蛋白胶束（casein micelles）的差异尚未系统解析。酪蛋白胶束作为乳中钙磷载体和生物活性肽库，其粒径和蛋白质组成直接影响营养物质的吸收效率。

为填补这一空白，青岛农业大学的研究团队在《Journal of Dairy Science》发表了一项开创性研究。他们采用激光散射技术和数据非依赖采集（Data-Independent Acquisition, DIA）蛋白质组学方法，首次对人类、山羊和绵羊的初乳（colostrum）及成熟乳（mature milk）中的酪蛋白胶束进行多维度比较。研究团队收集了21名健康母亲的初乳（产后1-3天）和成熟乳（产后80-120天），以及40只山羊和绵羊对应泌乳阶段的乳样，通过超速离心分离酪蛋白胶束后，结合Zetasizer Nano ZS90粒径分析仪和Orbitrap Fusion Lumos质谱仪完成检测。

酪蛋白胶束粒径与电位差异
人类初乳酪蛋白胶束粒径最小（81.02±0.64 nm），显著小于山羊（234.03±1.10 nm）和绵羊初乳（239.83±1.53 nm）。成熟乳中人类样本（124.87±1.55 nm）仍保持较小粒径，而反刍动物成熟乳粒径较初乳显著减小。zeta电位（ZP）分析显示，人类初乳胶束表面电荷最高（22.17±0.64 mV），这种高电荷-小粒径特征可能促进婴儿对钙磷的吸收。

保守蛋白与物种特异性标记物
共鉴定1,290种酪蛋白胶束蛋白，其中167种为跨物种保守蛋白，包括α-S1酪蛋白、β-酪蛋白（β-CN）和钙调节蛋白cadherin-1。人类初乳特有83种蛋白，如组蛋白H2A家族和丝氨酸整合蛋白（serine incorporator），而山羊初乳中C型凝集素和绵羊初乳中IgGFc结合蛋白可作为物种特异性标记物。

功能蛋白的动态分布
人类初乳酪蛋白胶束富含免疫相关蛋白：甘露糖受体MRC1L1和半乳糖凝集素LGALS3BP通过识别病原体糖基发挥免疫防御作用；组织蛋白酶G（cathepsin G）与乳铁蛋白协同抗菌。相比之下，山羊和绵羊初乳中抗氧化酶（对氧磷酶、胺氧化酶）和骨钙素（MGP）显著富集，可能与其新生儿生存挑战相关。成熟乳阶段，人类样本表现出独特的消化-抗菌双功能酶谱，包括溶菌酶（lysozyme）和羧基酯酶（CEL），而反刍动物成熟乳中α-酪蛋白（α-CN）占比显著升高。

发育相关蛋白的时序表达
人类初乳中丝氨酸整合蛋白和长链酰基辅酶A合成酶（ACSL4）参与磷脂合成，支持婴儿神经发育；成熟乳则富含抗凋亡因子（TIMP1/TIMP4）和促增殖蛋白（midkine）。反刍动物初乳中高表达的MGP可能通过调控钙沉积促进幼畜骨骼发育。

这项研究首次从酪蛋白胶束粒径、电位和蛋白质组三个维度，揭示了人类与小型反刍动物乳源的阶段适应性差异。人类初乳的小粒径酪蛋白胶束与免疫-神经发育蛋白网络的协同设计，为开发"初乳模拟型"配方奶粉提供了分子蓝图。研究建议：以山羊乳为基础原料时，需降低α-酪蛋白比例并补充免疫调节蛋白；针对早产儿配方可添加人类初乳特有的丝氨酸整合蛋白和组蛋白。这些发现不仅推动婴幼儿营养的精准化设计，也为功能性乳制品开发提供了新思路。