综述：乳脂肪球膜的结构特征、制备方法、仿生制备及跨学科应用研究进展

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Research advances in the structural characteristics, preparation methods, biomimetic fabrication, and interdisciplinary applications of the milk fat globule membrane

　　

摘要
背景
乳脂肪球膜（MFGM）含有生物活性蛋白和极性脂质，但在回收这些组分的同时保持其天然组织结构与功能仍然具有挑战性。传统提取方法可能破坏蛋白–脂质复合体，而基于膜的分离则受限于膜污染、选择性有限以及规模化成本，导致持续的纯度–完整性权衡。重建能够再现天然乳脂肪球界面特性和消化行为的仿生乳液也仍然面临技术挑战。

研究范围与方法
本综述考察了MFGM组分的空间组织结构，评估了从乳品副产物中回收目标组分的策略，以及合成生物学带来的新兴机遇。仿生制备方法从界面组成、组装路径、液滴尺寸和加工条件如何影响结构、脂质消化和性能的角度进行了分析。随后比较了粗提MFGM组分与纯化组分在营养、功能食品和精准应用领域的不同转化路径。

主要发现与结论
未来MFGM的利用需要整合工艺，在组分纯度、结构保持、产品一致性和工业可扩展性之间取得平衡。功能仿生不一定需要精确复制天然三层架构；相反，性能可以通过控制界面组成、分子相互作用、液滴结构和消化动力学来实现。因此，MFGM产品可能遵循两条互补路线：组成复杂的组分，保留多组分蛋白–脂质复合体用于临床营养和功能食品；以及纯化组分用于机制导向的配方、定义性功能成分和新兴递送系统。进一步的标准化和临床验证仍然是将两条路线转化为可重复应用所必需的。

引言
乳是一种高度复杂的天然油包水（O/W）乳液，其中脂质主要以乳脂肪球（MFGs）形式分散（Sun, Roos, & Miao, 2024）。MFGs的生物发生（泌乳）发生在乳腺上皮细胞（MECs）内，这种独特的生理分泌机制形成了极其复杂的界面结构。具体来说，甘油三酯（TAG）核心首先在内质网（ER）内合成，然后被ER来源的磷脂单层（内层单层）包裹，随后作为新生脂质滴释放到细胞质中。接下来，这些液滴向MECs的顶端极迁移。在从细胞分泌时，脂质滴被顶端质膜紧密包裹，从而在已有的内层单层之外形成一个源自细胞膜的外层双层膜（图1）。这种生物发生机制构成了乳脂肪球膜（MFGM）高度不对称的三层拓扑结构。

值得注意的是，在脂质滴从乳腺上皮外推过程中，一部分MEC细胞质经常被截留在内层脂质单层与外层膜双层之间，形成独特的"细胞质新月形"（Wooding & Kinoshita, 2023）。通过保留这些母体细胞成分，新月形区固有地携带功能性RNA，包括信使RNA和microRNA。因此，这种独特的分泌机制是母体细胞RNA的潜在载体，也是研究泌乳相关转录组信号的良好来源（Golan et al., 2025）。尽管MFGM仅占脂肪球总质量的2%–6%，但其干物质富含重要的生物活性成分。这些成分包括极性脂质（如鞘磷脂[SM]和神经节苷脂），浓度为30%–75%，以及膜特异性蛋白（包括跨膜蛋白如黏蛋白1 [MUC1]、分化簇36 [CD36]和丁酸盐蛋白[BTN]，以及外周蛋白黄嘌呤氧化酶/脱氢酶[XO]），浓度为25%–70%（Nie et al., 2024）。这种复杂的分子组装赋予MFGM多种潜在的生理益处和技术功能优势。

在生理方面，MFGM在早期神经发育（特别是通过调节脑–肠轴）、免疫调节、肠道屏障功能建立和成人脂质代谢稳态中发挥核心作用（Z. Ma et al., 2024）。这些属性凸显了其在婴儿配方奶粉（IF）和特殊医学用途食品中的显著应用潜力。从食品工程角度来看，天然组织的两亲性分子界面排列不仅提供了卓越的乳液稳定性，还使MFGM成为构建能够运输亲脂性和亲水性生物活性化合物的递送系统的理想生物界面。

尽管乳品行业正积极尝试将富含MFGM的副产物（如富集MFGM的乳清蛋白浓缩物或酪乳粉）纳入婴儿配方奶粉中，以缩小与母乳之间的生理和代谢差异，但大规模利用仍受到若干科学和工程挑战的制约。在MFGM提取过程中，有机溶剂提取等激烈技术经常破坏天然蛋白–脂质复合体（Xie et al., 2025）。因此，越来越多的关注转向温和的物理分离技术，包括级联膜过滤，以保持结构完整的MFGM碎片。然而，膜污染、共存蛋白的不完整去除以及反复浓缩或透析步骤可能会降低分离选择性、增加加工成本并改变回收MFGM碎片的组织结构（Dons et al., 2024; Z. Ma et al., 2024）。此外，在仿生脂肪球制备中，简单地通过高强度均质减小液滴尺寸无法完全重现母乳的消化行为。非目标乳蛋白在重构界面上的竞争性吸附进一步复杂化了蛋白–磷脂相互作用的调控，留下了仿生界面工程方面的重要研究空白（Z. Ma et al., 2024）。

尽管最近的综述已全面总结了MFGM的组成、生理功能、加工特性和营养应用（France et al., 2025; Z. Ma et al., 2024; Nie et al., 2024），但这些研究主要关注组成表征、生物功能或通用加工技术。然而，与选择性提取过程中保持结构完整性相关的新兴挑战、仿生界面的理性工程以及从复杂天然组分向定义性功能成分的转变仍未得到充分整合。特别是，MFGM组分的目标导向提取涉及一个核心的设计权衡——增加组分纯度和保持天然蛋白–脂质组织之间，两者都影响生物功能性、工艺可重复性和工业适用性。同时，合成生物学和精准发酵等新兴方法为生产超越传统乳品衍生提取的定义性MFGM相关分子提供了新机遇。此外，越来越多的证据表明，成功的仿生重建不一定需要完全复制天然三层膜，而是依赖于通过理性调控界面组成、分子相互作用和消化行为来实现功能等效性。与此同时，工业发展正逐步演变为两条不同但互补的路线：将富含MFGM的粗提物作为多功能食品成分加以利用，以及生产高纯度膜成分用于精准营养功能补充和目标递送。总之，这些进展凸显了需要一个统一的工艺–结构–功能框架，将提取策略、仿生工程和面向应用的性能评估联系起来。

因此，本综述通过系统分析天然MFGM组织、提取技术、仿生重建和功能应用之间的关系，建立了这样一个框架。首先，讨论MFGM的分子结构，为理解加工诱导的变化提供结构基础。, 随后，批判性地评估了当前从乳品副产物中提取的策略，特别强调纯化选择性与功能膜结构保持之间的平衡，以及合成生物学的新兴贡献。接下来，回顾了仿生脂肪球制备的进展，阐明界面组成和加工条件如何调节结构特征、消化行为和生物学性能。最后，讨论了这些工艺–结构关系在临床营养、功能食品和目标递送系统中的潜在转化，以及MFGM基技术工业开发的未来展望。

章节片段
MFGM的结构特征与分子组成
MFG作为乳中脂质递送的主要生物载体，由富含TAG的核心和包裹其外的MFGM组成。如图2所示，主要的MFGM蛋白和极性脂质表现出不同的空间分布，并共同促进婴儿神经发育、肠道屏障保护、免疫调节、脂质代谢以及界面稳定性和消化调控（Fong et al., 2007; Huang et al., 2020; Z. Ma et al., 2024）。本综述特别关注...

MFGM组分的分离与靶向提取
MFGM的分离和纯化已从实验室规模的理论探索逐步发展到商业应用，这得益于对其营养价值的不断深入了解（A?agündüz et al., 2026）。传统提取方法通常依赖有机溶剂，存在残留微量物质的潜在毒性风险。这些安全顾虑严重限制了其在敏感终端产品中的广泛应用，特别是婴儿配方奶粉或临床营养品。

模拟人乳脂肪球结构的科学依据
健康成熟的母乳是婴儿营养的"黄金标准"，因为它提供了生长所需的脂质、蛋白质和其他营养物质的均衡供给（France et al., 2025）。尽管商业婴儿配方奶粉的宏量营养组成不断进步，但标准婴儿配方奶粉与天然母乳之间仍存在显著的成分和生理差异。这些差异根本上源于脂质核心的化学结构和物理...

转化应用：临床营养与靶向递送
MFGM的转化应用遵循两条互补的材料路径（图5）。富含MFGM的粗提组分保留了复杂的蛋白–脂质复合体，因此主要适用于婴儿配方奶粉、临床营养和功能食品，其中多组分效应、安全性、成本和生产可扩展性是核心考量。相比之下，纯化的极性脂质和特定膜蛋白提供了更高的组成定义性，并越来越多地被用于...

结论与未来展望
本综述在统一的工艺–结构–功能框架内整合了MFGM结构特征、靶向分离、仿生制备和跨学科应用的最新进展。现有证据表明，MFGM不应被视为生物活性蛋白和极性脂质的简单集合，而应被视为一个高度组织的生物界面，其中分子组成、膜架构和蛋白–脂质相互作用共同...

未引用参考文献
Jiang et al., 2022; Li et al., 2024; Liu et al., 2022; Ma et al., 2024; Ma et al., 2024; Pan et al., 2024; Qiu et al., 2025; Se?oráns et al., 2025; Sun et al., 2024; Wang et al., 2023; Zhao et al., 2024; Zhu et al., 2025.

CRediT作者贡献声明
Zixuan Ai：写作–审阅与编辑、写作–原稿、方法学、调查、可视化。Yuanfa LIU：写作–审阅与编辑。Zhaojun ZHENG：项目管理、概念化、监督。

致谢
本研究由江南大学食品科学与工程国家重点实验室研究计划（编号：SKLF-ZZA-202509）资助。

Zixuan Ai | Yuanfa Liu | Zhaojun Zheng
江南大学食品科学与资源利用国家重点实验室，食品科学与工程学院，国家功能食品工程研究中心，国家谷物发酵与食品生物制造工程研究中心，江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，中国江苏省无锡市蠡湖大道1800号 214122