山东农业大学：《功能性食品》课程教学资源（教案讲义）第一章蛋白类生物活性物质.doc_大学文库

第一章蛋白类生物活性物质本章要点免疫球蛋白的基本概念、分布、结构与组成 2.牛乳中的免疫球蛋白 3.免疫球蛋白的生物学功能 4.乳铁蛋白的基本性质、生物活性及其影响因素 5.乳铁蛋白的分离方法 6.溶菌酶的基本性质、加工适应性及其在食品中的应用免疫球蛋白作为重要的蛋白类生物活性物质,目前有着比较广泛的研究背景和应用潜力,乳铁蛋白和溶菌酶等作为具有抑菌蛋白已经得到广泛的关注,因此本章介绍了它们的基本概念、来源与分布、结构与组成、生物活性等。第一节免疫球蛋白免疫球蛋白( Immunoglobulin,简称lg)是一类具有抗体活性,能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白不仅存在于血液中,还存在于体液、粘膜分泌液以及B淋巴细胞膜中。它是构成体液免疫作用的主要物质,与补体结合后可杀死细菌和病毒,因此,可增强机体的防御能力。目前,食物来源的免疫球蛋白主要是来自乳、蛋等畜产品。特别是近年来人们对牛初乳和蛋黄来源的免疫球蛋白研究开发的较多。在牛初乳和常乳中,lg总含量分别为50和06mg/mL,其中约80%~86%为lgG。人乳免疫球蛋白主要以1gA为主,含量为41~475μg/g 从鸡蛋黄中提取的免疫球蛋白为IgY,是鸡血清IgG在孵卵过程中转移至鸡蛋黄中形成的,其生理活性与鸡血清IgG极为相似,相对分子质量164000。其活性易受到温度、pH的影响。当温度在60℃ 以上、pH-4时,活性损失较大、Ig的基本概念从功能性食品角度考虑,能够与病原微生物、毒素等许多抗原发生特异性结合的lg,其功能性机制十分确切。lg特殊性表现在:①生物合成的分子遗传学较为特别:②异种性,即表现型很多;③具有极其重要的生物功能。由于这些特征,必须借助一定工具才能对它们正确定性和命名。1964年,WHO 首次提出了人体免疫球蛋白的名称,一直延用至今,并用相似体系对牛以及其他动物的这类物质进行了命名。实践上,免疫球蛋白的分类与命名在很大程度上依据免疫化学,包括与参照蛋白质(一般来源于人)的交叉反应性。 (一)1g的分类与命名实际测定每一种免疫球蛋白的结构是难以实现的工作,故通常根据免疫反应特性进行Ig分类。免疫球蛋白通常具有抗体活性,但其本身对其他种动物或同一种系不同个体来说,也是一种抗原物质。免疫球蛋白产生的遗传背景不同,其抗原性也有差异,它们在异种、同种异体和同一个体内可引起免疫应答,产生相应的抗体(抗一抗体)。因此,可利用血清学方法测定和分析免疫球蛋白的抗性, 据此可将lg分为同种型、同种异型和独特型三种血清型 1.同种型( Isotype) 它是指同一种属所有正常个体免疫球蛋白(lg)分子共同具有的抗原特异性标志。同种型免疫球

1 第一章蛋白类生物活性物质本章要点 1. 免疫球蛋白的基本概念、分布、结构与组成 2. 牛乳中的免疫球蛋白 3. 免疫球蛋白的生物学功能 4. 乳铁蛋白的基本性质、生物活性及其影响因素 5. 乳铁蛋白的分离方法 6. 溶菌酶的基本性质、加工适应性及其在食品中的应用免疫球蛋白作为重要的蛋白类生物活性物质，目前有着比较广泛的研究背景和应用潜力，乳铁蛋白和溶菌酶等作为具有抑菌蛋白已经得到广泛的关注，因此本章介绍了它们的基本概念、来源与分布、结构与组成、生物活性等。第一节免疫球蛋白免疫球蛋白（Immunoglobulin，简称 Ig）是一类具有抗体活性，能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白不仅存在于血液中，还存在于体液、粘膜分泌液以及 B 淋巴细胞膜中。它是构成体液免疫作用的主要物质，与补体结合后可杀死细菌和病毒，因此，可增强机体的防御能力。目前，食物来源的免疫球蛋白主要是来自乳、蛋等畜产品。特别是近年来人们对牛初乳和蛋黄来源的免疫球蛋白研究开发的较多。在牛初乳和常乳中，Ig 总含量分别为 50 和 0.6mg／mL，其中约 80％～86％为 IgG。人乳免疫球蛋白主要以 IgA 为主，含量为 4.1～4.75μg／g。从鸡蛋黄中提取的免疫球蛋白为 IgY，是鸡血清 IgG 在孵卵过程中转移至鸡蛋黄中形成的，其生理活性与鸡血清 IgG 极为相似，相对分子质量 164000。其活性易受到温度、pH 的影响。当温度在 60℃ 以上、pH<4 时，活性损失较大。一、Ig 的基本概念从功能性食品角度考虑，能够与病原微生物、毒素等许多抗原发生特异性结合的 Ig，其功能性机制十分确切。Ig 特殊性表现在：①生物合成的分子遗传学较为特别；②异种性，即表现型很多；③具有极其重要的生物功能。由于这些特征，必须借助一定工具才能对它们正确定性和命名。1964 年，WHO 首次提出了人体免疫球蛋白的名称，一直延用至今，并用相似体系对牛以及其他动物的这类物质进行了命名。实践上，免疫球蛋白的分类与命名在很大程度上依据免疫化学，包括与参照蛋白质（一般来源于人）的交叉反应性。（一）Ig 的分类与命名实际测定每一种免疫球蛋白的结构是难以实现的工作，故通常根据免疫反应特性进行 Ig 分类。免疫球蛋白通常具有抗体活性，但其本身对其他种动物或同一种系不同个体来说，也是一种抗原物质。免疫球蛋白产生的遗传背景不同，其抗原性也有差异，它们在异种、同种异体和同一个体内可引起免疫应答,产生相应的抗体（抗—抗体）。因此，可利用血清学方法测定和分析免疫球蛋白的抗性，据此可将 Ig 分为同种型、同种异型和独特型三种血清型。 1. 同种型（Isotype）它是指同一种属所有正常个体免疫球蛋白（Ig）分子共同具有的抗原特异性标志。同种型免疫球

蛋白抗原特异性因种而异。根据lg重链或轻链恒定区肽链抗原特异性的不同,可将lg分为若干类、亚类和型、亚型 ①类和亚类:根据免疫球蛋白重链恒定区(CH区)肽链抗原特异性的不同,可将人免疫球蛋白分为lgG、lgA、lgM、lgD和lgE5类。这5类免疫球蛋白的重链分别以希腊字母y、a、8、n和表示。这些重链间恒定区内的氨基酸组成约有60%的不同,也即有约40%相同,其含糖量也存在明显差异同一类免疫球蛋白,因其重链恒定区内肽链抗原特异性仍有某些差异,所以又可将它们分为若干亚类。目前已经发现,1gG有4个亚类即lgG1、lgG、lgG、lgG4,lgA有lgA1和lgA2两个亚类,lgM 有1gM1和lgM2两个亚类,而1gD和IgE尚未发现有亚类。各类Ig不同亚类间的氨基酸组成约有10% 的差异 ②型和亚型:各类免疫球蛋白根据轻链恒定区肽链抗原特异性的不同,可分为κ和λ两型。每个 lg分子中的两条轻链都是相同的,在一个lg单体分子上不可能同时出现k和λ型轻链。由于型轻链恒定区内氨基酸仍存在微小差异,因此又可将其分为4个亚型。 2.同种异型( Allotype) 同种异型是指同一种属不同个体所产生的同一类型Ig由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸不同(即遗传标志不同)而表现的抗原性差异。目前已在lsG和IgA重链(γ和α)恒定区及κ型轻链恒定区中发现有决定同种异型抗原特异性的遗传标志,简称为同种异型标志。 3.独特型( Idiotype) 独特型是指不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区和T、B细胞表面抗原(识别)受体Ⅴ 区所具有的抗原特异性标志 (二)lg的定义根据上述分类和命名,免疫球蛋白( Immunoglobulin,简称lg)定义为具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白免疫球蛋白过去也称为γ一球蛋白,主要存在于血液和某些分泌液中。应指出,抗体都是免疫球蛋白,而免疫球蛋白并不一定都是抗体。如骨髓瘤患者血清中浓度异常增高的骨髓瘤蛋白,虽在化学结构上与抗体相似,但无抗体活性,没有真正的免疫功能,因此不能称为抗体。可见,免疫球蛋白是化学结构上的概念,而抗体则是生物学功能上的概念、Ig的分布免疫球蛋白是在人的体液中广泛分布的一种免疫物质。人乳中以lgA为主,牛乳中则主要以IgG 含量最高。牛初乳中1g的含量受多种因素制约,如乳牛的年龄影响乳中lg的含量和类型,较老的乳牛初乳量少且含lgG(lgGi1、lgG2)低,lgGn/lgG2的比值较年龄小的乳牛高。乳中lg的浓度不受血液中1g浓度的影响,而与泌乳阶段有关,如初乳、末乳lg含量较高不同动物乳汁和血清中lg的含量如表1-1所示。各种体液中免疫球蛋白的含量如表1-2所示。表1-1不同动物乳汁、血清中lg的含量种类免疫球浓度/mg·mL g主要成分含量/% 血清初乳常乳初乳常乳 IgA 1.59 11

2 蛋白抗原特异性因种而异。根据 Ig 重链或轻链恒定区肽链抗原特异性的不同，可将 Ig 分为若干类、亚类和型、亚型。 ① 类和亚类：根据免疫球蛋白重链恒定区（CH 区）肽链抗原特异性的不同，可将人免疫球蛋白分为 IgG、IgA、IgM、IgD 和 IgE 5 类。这 5 类免疫球蛋白的重链分别以希腊字母γ、α、δ、η和ξ 表示。这些重链间恒定区内的氨基酸组成约有 60％的不同，也即有约 40％相同，其含糖量也存在明显差异。同一类免疫球蛋白，因其重链恒定区内肽链抗原特异性仍有某些差异，所以又可将它们分为若干亚类。目前已经发现，IgG 有 4 个亚类即 IgG1、IgG2、IgG3、IgG4，IgA 有 IgA1 和 IgA2 两个亚类，IgM 有 IgM1 和 IgM2 两个亚类，而 IgD 和 IgE 尚未发现有亚类。各类 Ig 不同亚类间的氨基酸组成约有 10％的差异。 ② 型和亚型：各类免疫球蛋白根据轻链恒定区肽链抗原特异性的不同，可分为κ和λ两型。每个 Ig 分子中的两条轻链都是相同的，在一个 Ig 单体分子上不可能同时出现κ和λ型轻链。由于λ型轻链恒定区内氨基酸仍存在微小差异，因此又可将其分为 4 个亚型。 2. 同种异型（Allotype）同种异型是指同一种属不同个体所产生的同一类型 Ig 由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸不同（即遗传标志不同）而表现的抗原性差异。目前已在 IgG 和 IgA 重链（γ和α）恒定区及κ型轻链恒定区中发现有决定同种异型抗原特异性的遗传标志，简称为同种异型标志。 3. 独特型（Idiotype）独特型是指不同 B 细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子 V 区和 T、B 细胞表面抗原（识别）受体 V 区所具有的抗原特异性标志。（二）Ig 的定义根据上述分类和命名，免疫球蛋白（Immunoglobulin，简称 Ig）定义为具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。免疫球蛋白过去也称为γ—球蛋白，主要存在于血液和某些分泌液中。应指出，抗体都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并不一定都是抗体。如骨髓瘤患者血清中浓度异常增高的骨髓瘤蛋白，虽在化学结构上与抗体相似，但无抗体活性，没有真正的免疫功能，因此不能称为抗体。可见，免疫球蛋白是化学结构上的概念，而抗体则是生物学功能上的概念。二、Ig 的分布免疫球蛋白是在人的体液中广泛分布的一种免疫物质。人乳中以 IgA 为主，牛乳中则主要以 IgG 含量最高。牛初乳中 Ig 的含量受多种因素制约，如乳牛的年龄影响乳中 Ig 的含量和类型，较老的乳牛初乳量少且含 IgG（IgG1、IgG2）低，IgG1／IgG2 的比值较年龄小的乳牛高。乳中 Ig 的浓度不受血液中 Ig 浓度的影响，而与泌乳阶段有关，如初乳、末乳 Ig 含量较高。不同动物乳汁和血清中 Ig 的含量如表 1—1 所示。各种体液中免疫球蛋白的含量如表 1－2 所示。表 1－1 不同动物乳汁、血清中 Ig 的含量种类免疫球蛋白浓度／mg·mL-1 Ig 主要成分含量／％血清初乳常乳血清初乳常乳人 IgG 12.1 0.43 0.04 78 IgA 2.5 17.35 1.00 90 87 IgM 0.93 1.59 0.10 96 76 － FSC 2.09 0.02 狗 IgG 11.1 23.4 0.24 81 68 IgA 0.7 9.8 2.63 85

的单体或聚合体。对于聚合态免疫球蛋白lgA和IgM而言,比lgG基本结构多了附加的多肽链。此外, lg为糖蛋白,糖基连接于重链抗原结合部位 CHOFTCH CH: ticHa 抗原结合部位原结合部位 C0-0 图1-1免疫球蛋白的结构 lg的基本组成:①2条重链,每条均有1个由310~500个氨基酸残基(因类别不同而异)组成的恒定区( constant region)和1个由107~115个残基(因可变区亚群不同而异)组成的可变区( variable region)构成;②2条轻链,每条也分别含有1个恒定区(107~110个氨基酸残基)和1个可变区(107 115个残基)。免疫球蛋白的轻链和重链之间依靠二硫键以及其他非共价键结合,形成一个整体。抗原结合部位正是在重链和轻链的可变区内,故这些区域的结构决定了抗体结合抗原的特异性 lsG的重链(H链)分子质量约49893,由440个Aa残基组成。其中N端1/4区域因氨基酸组成及排列顺序多变,称重链可变区(VH区),特别是其中第31~35,49~66,86~91和101~110 位置上的氨基酸具有更大的变异性,称之为超变区(HV区)。重链可变区中非HV区部分称为骨架区重链剩余3/4区域因氨基酸组成和排列顺序变化较小且相对稳定,称重链恒定区(CH区) lsG轻链(L链)分子质量较小,约24974,由214个Aa残基组成。其中近N端1区域因氨基酸组成及排列多变,称为轻链可变区(VL区),其中第26~34,50~56,89~93位置上的氨基酸具有更大变异性,称之为超变区。轻链剩余1/2区域因氨基酸组成及排列顺序相对稳定,故称轻链恒定区 (CL区)。如图1-1所示,lg分子中两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键维系构成,其中每条肽链又可被链内二硫键连接折叠成几个球形结构,这种结构使一系列对于1g生物功能有贡献的氨基酸彼此靠近,集中在一个部位,称为Ig的功能区( domain)。lgG、19A和IgD的重链有4个功能区,即 VH、CH1、CH2和CH3;IgM和IgE的重链还有第5个功能区(CH4);轻链则有VL和CL两个功能区。各区主要功能如下:①ⅦH和VL为抗原特异性结合部位;②CH1-3和CL为lg遗传标志;③lg 的CH2和lgM的CH3是补体(Clq)结合部位,参与补体激活;④lgG的CH3和lgE的CH4有亲细胞活性,能使Ig结合固定于具有相应受体的组织细胞表面介于CH和CH功能区之间的区域称为铰链区( hinge region),此区含大量脯氨酸和二硫键,富有柔性,张合自如,可伸展180°。此种结构有利于补体结合部位的暴露,为补体活化创造条件。此外, 该区对木瓜蛋白酶和胃蛋白酶敏感,经酶处理后可从该处断裂成几个不同的片段。免疫球蛋白的恒定区结构仅仅用于定性、分类,借以区分成各种类、亚类或者型、亚型。重、轻

4 的单体或聚合体。对于聚合态免疫球蛋白 IgA 和 IgM 而言，比 IgG 基本结构多了附加的多肽链。此外， Ig 为糖蛋白，糖基连接于重链。图 1－1 免疫球蛋白的结构 Ig 的基本组成：①2 条重链，每条均有 1 个由 310～500 个氨基酸残基（因类别不同而异）组成的恒定区（constant region）和 1 个由 107～115 个残基（因可变区亚群不同而异）组成的可变区（variable region）构成；②2 条轻链，每条也分别含有 1 个恒定区（107～110 个氨基酸残基）和 1 个可变区（107～ 115 个残基）。免疫球蛋白的轻链和重链之间依靠二硫键以及其他非共价键结合，形成一个整体。抗原结合部位正是在重链和轻链的可变区内，故这些区域的结构决定了抗体结合抗原的特异性。 IgG 的重链（H 链）分子质量约 49 893，由 440 个 Aa 残基组成。其中 N 端 1／4 区域因氨基酸组成及排列顺序多变，称重链可变区（VH 区），特别是其中第 31～35，49～66，86～91 和 101～110 位置上的氨基酸具有更大的变异性，称之为超变区（HV 区）。重链可变区中非 HV 区部分称为骨架区。重链剩余 3／4 区域因氨基酸组成和排列顺序变化较小且相对稳定，称重链恒定区（CH 区）。 IgG 轻链（L 链）分子质量较小，约 24 974，由 214 个 Aa 残基组成。其中近 N 端 1/2 区域因氨基酸组成及排列多变，称为轻链可变区（VL 区），其中第 26～34，50～56，89～93 位置上的氨基酸具有更大变异性，称之为超变区。轻链剩余 1/2 区域因氨基酸组成及排列顺序相对稳定，故称轻链恒定区（CL 区）。如图 1－1 所示，Ig 分子中两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键维系构成，其中每条肽链又可被链内二硫键连接折叠成几个球形结构，这种结构使一系列对于 Ig 生物功能有贡献的氨基酸彼此靠近，集中在一个部位，称为 Ig 的功能区（domain）。IgG、 IgA 和 IgD 的重链有 4 个功能区，即 VH、CH1、CH2 和 CH3；IgM 和 IgE 的重链还有第 5 个功能区（CH4）；轻链则有 VL 和 CL 两个功能区。各区主要功能如下：①VH 和 VL 为抗原特异性结合部位；②CH1～3 和 CL 为 Ig 遗传标志；③IgG 的 CH2 和 IgM 的 CH3 是补体（Clq）结合部位，参与补体激活；④IgG 的 CH3 和 IgE 的 CH4 有亲细胞活性，能使 Ig 结合固定于具有相应受体的组织细胞表面。介于 CH1 和 CH2 功能区之间的区域称为铰链区（hinge region），此区含大量脯氨酸和二硫键，富有柔性，张合自如，可伸展 180°。此种结构有利于补体结合部位的暴露，为补体活化创造条件。此外，该区对木瓜蛋白酶和胃蛋白酶敏感，经酶处理后可从该处断裂成几个不同的片段。免疫球蛋白的恒定区结构仅仅用于定性、分类，借以区分成各种类、亚类或者型、亚型。重、轻

5 链的恒定区几乎决定了整体 Ig 分子的全部抗原性。（三）IgG 的氨基酸组成蛋黄 IgG（即 IgY）、鸡血 IgG 和牛乳 IgG 的氨基酸组成见表 1—3。牛 IgG 与鸡 IgG 显著不同，前者的 Asp、Thr 和 Ser 含量较高，而 Gly、Ala 和 Leu 的含量较低。用于制造功能性食品，为提高 IgG 对特定抗原的效果，常对动物进行免疫处理，它对 IgG 氨基酸组成一般无影响。表 1－3 IgG 和 IgY 的氨基酸组成单位：％（质量分数）氨基酸种类普通母鸡免疫母鸡鸡血牛乳 IgY IgY IgG IgG Asp 6.9 6.8 6.7 8.1 Thr 8.3 8.3 8.5 9.9 Ser 12.3 12.4 12.7 14.4 Glu 9.3 9.2 8.8 9.2 Pro 7.5 7.1 7.1 6.8 Gly 9.8 9.9 9.9 7.7 Ala 8.0 8.0 8.4 5.4 1/2Cys 2.3 2.5 2.5 2.2 Val 7.5 7.5 7.8 8.4 Met 1.0 1.0 1.0 0.9 Ile 3.1 3.1 3.1 2.6 Leu 8.2 8.2 8.2 6.9 Tyr 3.2 3.2 3.3 4.0 Phe 2.8 2.8 2.8 2.7 Lys 3.5 3.5 3.2 5.5 His 1.6 1.6 1.3 1.6 Arg 4.8 4.7 4.7 3.7 四、牛乳中的 Ig 乳牛或其他物种通过乳腺分泌的免疫球蛋白并非乳腺独有的产物，乳腺局部合成与机体其他部位合成的免疫球蛋白完全相同。然而，乳腺分泌物，尤其是初乳，独到之处在于富集了各种 Ig，总浓度高于血液或者其他外分泌液。现已经证实，牛初乳中存在 IgG、IgA、IgM、IgE 和 lgD 等 5 类 Ig，其中 IgD 尚未发现具有作为功能性食品的潜力。人乳及牛乳之间、初乳与常乳之间各类 Ig 的含量差别很大（表 1－4）。表 1－5 为牛乳 Ig 主要理化性质和生物学活性。 IgG 是牛初乳和常乳中含量最高的 Ig，例如牛初乳中 IgG 占 Ig 总量的 55％以上。 IgG 占血清 Ig 总量的 75％～80％，多以单位形式存在，分子质量为 149 680。IgG 也是血清半衰期（约 23 天）最长的 Ig，主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞合成，是机体重要的抗菌、抗病毒和抗毒素抗体。牛初乳 Ig 在乳牛体内半衰期约 21 天，但牛犊持续摄入初乳在 4～6 个月内均有较强的抗病能力。IgG 更是惟一能通过胎盘的抗体，故对哺乳动物新生幼仔、新生儿抗感染起重要作用，通常婴儿出生后 3 个月内不能合成 IgG。表 1－4 牛乳和人乳免疫球蛋白含量比较单位：g/L 免疫球蛋白牛乳人乳初乳常乳初乳常乳 IgG 0.40 0.04

47.60 IgA (sIgA) 0.14 17.40 0.05 表1-5人、牛的Ig主要理化性质和生物学活性理化与生物活性分子质量 150000 900000 16000/390000 185000 190000 沉降系数(S*) 7/11 重链类亚类 y1、y2、丫3、Y4 轻链型 K、A 主要存在形式单体五聚体单体或二聚体单体单仁抗原结合价 5~10 半衰期(天) 体内开始形成时间出生后3个月胚胎末期出生后4~6个月较晚较晚生物学活性通过胎盘、激活补激活补体、抗抗菌、抗病毒、粘膜无抗体活性亲细胞活性、体、亲细胞活性、调菌、抗病毒局部免疫理作用、抗菌、抗病毒 1S=10-13s 牛乳IgG至少包括两个亚类lgG1和lgG2,它们与相应抗原结合后可激活补体,但各亚类与补体结合的能力不同,一般认为lgG1>lgG2。在牛初乳和分娩前乳腺分泌物中,IgG1占总乳清蛋白的近80% 在初乳乳清中浓度超过100mg/mL 牛IgM通常以四链单体的五聚物形式存在,沉降系数为19S,1gM单体经J链连接予以IgM较高的抗原结合效价,在补体和吞噬细胞参与下,其杀菌、溶菌、激活补体和促吞噬等作用均显著强于lgG。脾脏是lgM的主要合成部位。lgM分子质量大,不能通过血管壁,几乎全部分布于血液中,占血清lg 总量的5%~10%。机体感染后血液中最早产生的lg是IgM。鉴于IgM在血清中的半衰期(5天左右)比IgG短,所以血清中特异性lgM含量増髙提示有近期感染,临床上测定血淸特异性IgM含量有助于早期诊断。目前已知天然血型抗体、类风湿因子和冷凝集素等均为lgM类抗体。 1965年前后,一些研究者在牛体和血清中发现了分泌型IgA。牛IgA最有趣的特性在于它在乳汁中相对浓度较低。在大多数其他牛外分泌物中,1gA均为一种主要的免疫球蛋白,但在牛初乳和常乳中含量相对较低。分泌型lgA为人初乳中含量最高的lg,初产、年轻妇女乳汁IgA浓度以较快速度下降。牛初乳中lgG可部分替代lgA的生物功能。血清型lgA和分泌型lgA不能通过胎盘。婴儿在出生4-6个月后才能自身合成lgA,需从母亲乳中获得分泌型IgA,这对婴儿抵抗呼吸道和消化道病原微生物的感染具有重要意义。这是大力提倡母乳喂养的重要原因之五、Ig的生物学功能 lg的生物学功能和抑菌特性如表1-6、表1-7所示。以下简要介绍Ig的几个主要生物学功能

6 IgG1 47.60 0.60 －－ IgG2 2.90 0.02 －－ IgA（SIgA） 3.90 0.14 17.40 1.00 IgM 4.20 0.05 1.60 0.10 SC 0.20 0.05 2.10 微量表 1－5 人、牛的 Ig 主要理化性质和生物学活性理化与生物活性 IgG IgM IgA／SIgA IgD IgE 分子质量 150 000 900 000 16 000／390 000 185 000 190 000 沉降系数（S＊） 7 19 7／11 7 8 重链类 γ μ α δ ε 亚类 γ1、γ2、γ3、γ4 μ1、μ2 α1、α2 －－轻链型 κ、λ κ、λ κ、λ κ、λ κ、λ 主要存在形式单体五聚体单体或二聚体单体单体抗原结合价 2 5～10 2～4 2 2 半衰期（天） 23 5 6 3 3 体内开始形成时间出生后 3 个月胚胎末期出生后 4～6 个月较晚较晚生物学活性通过胎盘、激活补体、亲细胞活性、调理作用、抗菌、抗病毒激活补体、抗菌、抗病毒抗菌、抗病毒、粘膜局部免疫无抗体活性亲细胞活性、＊ 1S＝10-13s 牛乳 IgG 至少包括两个亚类 IgG1 和 IgG2，它们与相应抗原结合后可激活补体，但各亚类与补体结合的能力不同，一般认为 IgG1>IgG2。在牛初乳和分娩前乳腺分泌物中，IgG1 占总乳清蛋白的近 80％，在初乳乳清中浓度超过 100mg／mL。牛 IgM 通常以四链单体的五聚物形式存在，沉降系数为 19S，IgM 单体经 J 链连接予以 IgM 较高的抗原结合效价，在补体和吞噬细胞参与下，其杀菌、溶菌、激活补体和促吞噬等作用均显著强于 IgG。脾脏是 IgM 的主要合成部位。IgM 分子质量大，不能通过血管壁，几乎全部分布于血液中，占血清 Ig 总量的 5％～10％。机体感染后血液中最早产生的 Ig 是 IgM。鉴于 IgM 在血清中的半衰期（5 天左右）比 IgG 短，所以血清中特异性 IgM 含量增高提示有近期感染，临床上测定血清特异性 IgM 含量有助于早期诊断。目前已知天然血型抗体、类风湿因子和冷凝集素等均为 IgM 类抗体。 1965 年前后，一些研究者在牛体和血清中发现了分泌型 IgA。牛 IgA 最有趣的特性在于它在乳汁中相对浓度较低。在大多数其他牛外分泌物中，IgA 均为一种主要的免疫球蛋白，但在牛初乳和常乳中含量相对较低。分泌型 IgA 为人初乳中含量最高的 Ig，初产、年轻妇女乳汁 IgA 浓度以较快速度下降。牛初乳中 IgG 可部分替代 IgA 的生物功能。血清型 IgA 和分泌型 IgA 不能通过胎盘。婴儿在出生 4~6 个月后才能自身合成 IgA，需从母亲乳汁中获得分泌型 IgA，这对婴儿抵抗呼吸道和消化道病原微生物的感染具有重要意义。这是大力提倡母乳喂养的重要原因之一。五、Ig 的生物学功能 Ig 的生物学功能和抑菌特性如表 1—6、表 1—7 所示。以下简要介绍 Ig 的几个主要生物学功能

7 表 1－6 各种 Ig 的生物学功能功能 IgM IgD IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 IgA1 IgA2 IgE 活化补体（经典途径）＋＋＋－＋＋＋＋＋＋－－－－活化补体（旁路途径）－－－－－－－－－胎盘通过性－－＋＋＋＋＋＋－体外分泌＋－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－结合细胞中性粒细胞－－＋－＋＋＋＋＋－嗜酸性粒细胞－－＋？＋？－－＋嗜碱性粒细胞－－－－－－－－＋淋巴细胞＋＋＋＋＋＋＋＋＋乳突细胞－－－－－－－－＋＋＋血小板－－＋＋＋＋－－？巨噬细胞－－＋－＋－－－＋生物功能凝集反应的主体在淋巴细胞表面存在在血管外体液中含量最多，对异物反应在消化道、气管表面存在，对异物反应表 1－7 Ig 能抑制的微生物和毒素微生物毒素 Shigella dysenter Influen virus（毒素） Shigella flexncri 1 Diptheria toxin Shigella flexncri 6 Tetanus toxin Shigella sonnei Streptolysin Salmonela Poli virus（毒素） Escherichia coli oill：B4 Bacteroides fraglis Streptococci Pneumococci （一）与相应抗原特异性结合免疫球蛋白最主要的功能是能与相应抗原特异性结合，在体外引起各种抗原-抗体的反应。抗原可以是侵入人体的菌体、病毒或毒素，它们被 Ig 特异性结合后便丧失破坏机体健康的能力。需指出，若 Ig 发生变性，空间构象发生变化便可能无法与抗原发生特异性结合，即丧失了相应的抗病能力。（二）活化补体 IgG1～3 和 IgM 与相应抗原结合后，可活化补体经典途径（Classical pathway，CP），即抗原—抗体复合物刺激补体固有成分 C1－C9 发生酶促连锁反应，产生一系列生物学效应，最终发生细胞溶解作用的补体活化途径。通常 Ig 分子呈“T”型，与抗原结合后发生构型改变而呈“Y”型，此时 IgG 分子中原来被掩盖的 CH2 功能区即补体结合点所在处得以暴露，从而使 C19 与该区补体结合点结合，启动活化途径。IgG1 —3 的补体结合点位于 CH2 功能区，而 IgM 的补体结合点则位于 CH3 功能区。两类 Ig 活化补体的能力也有所不同，一般地，一个 IgM 分子就可活化补体经典途径。IgA 和 IgE 不能通过经典途径激活补体，但它们的凝聚物能活化补体旁路途径（Alternative pathway，AP）。（三）结合细胞产生多种生物学效应免疫球蛋白（Ig）能够通过其 FC 段与多种细胞（表面具有相应 FC 受体）结合，从而产生多种不

同的生物效应。 (四)通过胎盘传递免疫力 lg的转移方式,不同类型的lg在不同的动物的母体和幼体间有不同的lg转移方式,对于在多种病原菌中出生的幼体,母亲传递给幼体多种抑菌物质,Ig是其中最主要的一种。第二节乳铁蛋白近年来,乳铁蛋白(Lf)的研究受到广泛重视。1993年在日本召开了第一届乳铁蛋白(Lf)的结构与功能的国际会议,会上研究者就Lf的铁结合机制、生物功能、医学临床应用和食品中的应用进行了探讨,这标志着Lf特有的生物学意义已受到世界范围的广泛重视。、Lf的基本性质 (一)Lf的基本结构和组成乳铁蛋白是一种天然蛋白质的降解物,存在于牛乳和母乳中。乳铁蛋白晶体呈红色,是一种铁结合性糖蛋白,相对分子质量为77100±1500。牛乳铁蛋白的等电点(pl)为8,比乳铁蛋白高2个pH 单位。在1分子乳铁蛋白中,含有2个铁结合部位。其分子由单一肽键构成,谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸的含量较高:除含少量半胱氨酸外,几乎不含其他含硫氨基酸:终端含有一个丙氨酸基 1939年, Sorensen等人在分离乳清蛋白时得到一种红色蛋白, Polis等人在分离Lp时也得到部分纯化的红色蛋白,但直到1959年 Groves用色谱法得到纯的红色物质后,才确认这种红色物质是一种含铁蛋白质,称之为乳铁蛋白( Lactoferrin,Lf),又称红蛋白。通过Lf的组成和氨基酸顺序分析,证明它是由转铁蛋白( Transferrin,Tf)演变而来。各种哺乳动物(如人、羊、牛)的乳铁蛋白在氨基酸排列上有较小的差异。Lf的相对分子质量是77000±2000, 它是一种铁结合糖蛋白,1分子If能结合两个Fe3离子,含15~16个甘露糖,5~6个半乳糖,10~ 11个乙酰葡萄糖胺和1个唾液酸,其中中性糖8.5%,氨糖2.7%6。乳清Lf和初乳If有相同的性质。X光衍射实验(XRD)表明,其主体呈无柄银杏叶并列状结构, 铁离子结合在两叶的切入部位,Fe离子的间隔为0.28~043um,椭圆形叶的大小为0.55um×0.35 um×0.35uma 乳铁蛋白由乳腺合成,分娩后乳腺合成Lf的能力减弱,故其含量在分娩几天后迅速下降。乳铁蛋白是由血清中转移而来。现已证明乳铁蛋白有两种分子形态,相对分子质量为86000和82000,其主要差别在于它们所含的糖类不同,经溴化氰切断和脱糖化实验证实Lf是以复相分子形式存在,它们的生理功能的差别尚不清楚。 (二)Lf的金属结合性质 1分子饱和Lf中含两个Fe3离子。乳铁蛋白不仅能结合Fe3,且对Cu2+也有结合作用,其结合能力也是每个If分子含两个Cu2+。在乳铁蛋白和Fe或Cu形成络合物的过程中有碳酸氢盐的参与,Fe 或Cu和碳酸氢盐的比例为1:1,碳酸氢盐的存在对络合物的生成有催化作用。维生素C对缺铁Lf的饱和过程也有催化作用,维生素C的存在有利于饱和Lf的形成,Tf也有类似的性质。用ⅹRD实验证实,T的铁结合2个酪氨酸,1个组氨酸,1个天冬氨酸和碳酸根,碳酸根上连接个精氨酸和水分子,这种模式是否和Lf一样,尚需实验的进一步证实。 (三)Lf的热力学性质对加热Lf的抗原性和其它生物活性进行分析的结果表明:缺铁乳铁蛋白pH>7时胶凝,pH<7时不沉淀,pH=40时90℃~100℃C、5min的加热,对Lf的铁结合能力、抗菌性没有影响;在pH2.0~30, l00℃~120℃,加热5min后,Lf明显地降解,但其抑菌活性反而增强对多种乳清蛋白的热变性温度的研究表明,饱和Lf有两个变性峰(69.0℃和83.5℃),不饱和Lf

8 同的生物效应。（四）通过胎盘传递免疫力 Ig 的转移方式，不同类型的 Ig 在不同的动物的母体和幼体间有不同的 Ig 转移方式，对于在多种病原菌中出生的幼体，母亲传递给幼体多种抑菌物质，Ig 是其中最主要的一种。第二节乳铁蛋白近年来，乳铁蛋白（Lf）的研究受到广泛重视。1993 年在日本召开了第一届乳铁蛋白（Lf）的结构与功能的国际会议，会上研究者就 Lf 的铁结合机制、生物功能、医学临床应用和食品中的应用进行了探讨，这标志着 Lf 特有的生物学意义已受到世界范围的广泛重视。一、Lf 的基本性质（一）Lf 的基本结构和组成乳铁蛋白是一种天然蛋白质的降解物，存在于牛乳和母乳中。乳铁蛋白晶体呈红色，是一种铁结合性糖蛋白，相对分子质量为 77100±1500。牛乳铁蛋白的等电点（pI）为 8，比乳铁蛋白高 2 个 pH 单位。在 1 分子乳铁蛋白中，含有 2 个铁结合部位。其分子由单一肽键构成，谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸的含量较高；除含少量半胱氨酸外，几乎不含其他含硫氨基酸；终端含有一个丙氨酸基团。 1939 年，Sorensen 等人在分离乳清蛋白时得到一种红色蛋白，Polis 等人在分离 Lp 时也得到部分纯化的红色蛋白，但直到 1959 年 Groves 用色谱法得到纯的红色物质后，才确认这种红色物质是一种含铁蛋白质，称之为乳铁蛋白（Lactoferrin，Lf），又称红蛋白。通过 Lf 的组成和氨基酸顺序分析，证明它是由转铁蛋白（Transferrin，Tf）演变而来。各种哺乳动物（如人、羊、牛）的乳铁蛋白在氨基酸排列上有较小的差异。Lf 的相对分子质量是 77000±2000，它是一种铁结合糖蛋白，1 分子 Lf 能结合两个 Fe3＋离子，含 15～16 个甘露糖，5～6 个半乳糖，10～ 11 个乙酰葡萄糖胺和 1 个唾液酸，其中中性糖 8.5％，氨糖 2.7％。乳清 Lf 和初乳 Lf 有相同的性质。X 光衍射实验（XRD）表明，其主体呈无柄银杏叶并列状结构，铁离子结合在两叶的切入部位，Fe 离子的间隔为 0.28～0.43μm，椭圆形叶的大小为 0.55μm×0.35 μm×0.35μm。乳铁蛋白由乳腺合成，分娩后乳腺合成 Lf 的能力减弱，故其含量在分娩几天后迅速下降。乳铁蛋白是由血清中转移而来。现已证明乳铁蛋白有两种分子形态，相对分子质量为 86 000 和 82 000，其主要差别在于它们所含的糖类不同，经溴化氰切断和脱糖化实验证实 Lf 是以复相分子形式存在，它们的生理功能的差别尚不清楚。（二）Lf 的金属结合性质 1 分子饱和 Lf 中含两个 Fe3＋离子。乳铁蛋白不仅能结合 Fe3＋，且对 Cu2＋也有结合作用，其结合能力也是每个 Lf 分子含两个 Cu2＋。在乳铁蛋白和 Fe 或 Cu 形成络合物的过程中有碳酸氢盐的参与，Fe 或 Cu 和碳酸氢盐的比例为 1︰1，碳酸氢盐的存在对络合物的生成有催化作用。维生素 C 对缺铁 Lf 的饱和过程也有催化作用，维生素 C 的存在有利于饱和 Lf 的形成，Tf 也有类似的性质。用 XRD 实验证实，Tf 的铁结合 2 个酪氨酸，1 个组氨酸，1 个天冬氨酸和碳酸根，碳酸根上连接 1 个精氨酸和水分子，这种模式是否和 Lf 一样，尚需实验的进一步证实。（三）Lf 的热力学性质对加热 Lf 的抗原性和其它生物活性进行分析的结果表明：缺铁乳铁蛋白 pH>7 时胶凝，pH<7 时不沉淀，pH＝4.0 时 90℃～100℃、5min 的加热，对 Lf 的铁结合能力、抗菌性没有影响；在 pH2.0～3.0， 100℃～120℃，加热 5min 后，Lf 明显地降解，但其抑菌活性反而增强。对多种乳清蛋白的热变性温度的研究表明，饱和 Lf 有两个变性峰（69.0℃和 83.5℃），不饱和 Lf

有一个变性峰(64.7℃)。第一个峰是一铁离子Lf,第二个峰是二铁离子Lf;一铁Lf和二铁Lf的变性焓分别是2100kJ/mo和2900kJ/mol 二、Lf的生物活性及其影响因素 (一)L的生物活性乳铁蛋白具有结合并转运铁的能力,到达人体肠道的特殊接受细胞中后再释放出铁,这样就能增强铁的吸收利用率,降低有效铁的使用量,减少铁的负面影响乳铁蛋白对铁的结合,避免了人体内OH·有害物质的生成。超氧离子O2-·和抗坏血酸盐或HO2 反应能产生高反应活性的OH·这种OH·被认为是一种对人体有害的物质,O2-·和H2O2的反应称之为 Haber- Weiss反应,它在过渡元素(如Fe)的催化下进行反应。该反应的产物OH·能杀死几乎所有的微生物生物分子和诱导脂氧化乳铁蛋白还有多种生物活性,归纳起来有以下几个方面 ①刺激肠道中铁的吸收 ②抑菌作用,抗病毒效应 ③调节吞噬细胞功能 ④调节发炎反应,抑制感染部位炎症。 ⑤抑制由于Fe2引起的脂氧化,Fe2'或Fe3的生物还原剂(如抗坏血酸盐)是脂氧化的诱导剂。 (二)Lf生物活性的影响因素乳铁蛋白的生物活性受多种因素的制约,盐类、铁含量、plH、抗体或其他免疫物质、介质等均有影响。它的铁含量对其抑菌作用有决定性作用,碳酸盐的存在可明显增强其抑菌能力,而柠檬酸盐的增加却明显减弱其抑菌能力。另外,它的抑菌效果还与pH密切相关,在pH74时效果明显高于pH68, pH<6基本无抑菌作用 ①铁饱和程度的影响:乳铁蛋白的铁含量对抑菌有决定性作用,如从乳房炎中分离的大肠杆菌、葡萄球菌和链球菌类在一定的合成介质中均被缺铁乳铁蛋白抑制,这种抑制作用因加入Fe3使其饱和而消失,说明了乳铁蛋白抑菌作用的铁依赖性,它的抗脂氧化有类似结果。 ②盐类作用:在上述实验中,碳酸盐的存在可明显増强乳铁蛋白的抑菌能力,柠檬酸盐的增加明显减弱了缺铁乳铁蛋白对三种菌的抑制。乳汁的实际抑菌作用和其分泌的乳铁蛋白与柠檬酸盐的比例有关,其实质仍是二者竞争Fe3使微生物可对铁利用,因而减弱了抑制能力。 ③pH的影响:乳铁蛋白的抑菌效果和pH密切相关,在pH74时效果明显高于pH6.8,pH<6基本无抑菌作用 ④抗体或其它免疫物质间的协同作用:研究表明乳铁蛋白和IgA抑菌有协同作用, Sarllson等人也得出相同结论 ⑤介质的作用:金黄色葡萄球菌用125示踪蛋白实验表明:85%能和Lf稳定结合,其它部分很少或不能结合,其介质以血液、胨一琼脂较好,盐汁或富盐脱脂乳较差,最适pH为40~7.0。 ⑥形态:Lf的生物活性和其形态有关,如10%水解的Lf有最好的抑菌效果,HPLC法分析有8 种Lf的降解肽存在 ⑦动物的种类:Lf的活性和动物的种类相关,人、牛、羊等乳汁中Lf的含量和结构稍有不同,在许多体液、组织液(如唾液、鼻汁、胆汁、精液、泪等)均有Lf存在,它们在这些部分参与生物调解作用 Lf对多种病原菌有抑制作用,服用含Lf的食品或制剂,对抑制肠道的病原菌,增加有益菌类和平衡肠道菌群,均有较好的作用三、Lf的分离方法目前报道的Lf分离方法很多,主要有色谱法(吸附色谱法、离子交换色谱法、亲合色谱法、固定

9 有一个变性峰（64.7℃）。第一个峰是一铁离子 Lf，第二个峰是二铁离子 Lf；一铁 Lf 和二铁 Lf 的变性焓分别是 2100kJ／mol 和 2900kJ／mol。二、Lf 的生物活性及其影响因素（一）Lf 的生物活性乳铁蛋白具有结合并转运铁的能力，到达人体肠道的特殊接受细胞中后再释放出铁，这样就能增强铁的吸收利用率，降低有效铁的使用量，减少铁的负面影响。乳铁蛋白对铁的结合，避免了人体内 OH·有害物质的生成。超氧离子 O2 —·和抗坏血酸盐或 H2O2 反应能产生高反应活性的 OH·，这种 OH·被认为是一种对人体有害的物质，O2 －·和 H2O2 的反应称之为 Haber—Weiss 反应，它在过渡元素（如 Fe）的催化下进行反应。该反应的产物 OH·能杀死几乎所有的微生物生物分子和诱导脂氧化。乳铁蛋白还有多种生物活性，归纳起来有以下几个方面： ①刺激肠道中铁的吸收。 ②抑菌作用，抗病毒效应。 ③调节吞噬细胞功能。 ④调节发炎反应，抑制感染部位炎症。 ⑤抑制由于 Fe2＋引起的脂氧化，Fe2＋或 Fe3＋的生物还原剂（如抗坏血酸盐）是脂氧化的诱导剂。（二）Lf 生物活性的影响因素乳铁蛋白的生物活性受多种因素的制约，盐类、铁含量、pH、抗体或其他免疫物质、介质等均有影响。它的铁含量对其抑菌作用有决定性作用，碳酸盐的存在可明显增强其抑菌能力，而柠檬酸盐的增加却明显减弱其抑菌能力。另外，它的抑菌效果还与 pH 密切相关，在 pH7.4 时效果明显高于 pH6.8， pH<6 基本无抑菌作用。 ①铁饱和程度的影响：乳铁蛋白的铁含量对抑菌有决定性作用，如从乳房炎中分离的大肠杆菌、葡萄球菌和链球菌类在一定的合成介质中均被缺铁乳铁蛋白抑制，这种抑制作用因加入 Fe3+使其饱和而消失，说明了乳铁蛋白抑菌作用的铁依赖性，它的抗脂氧化有类似结果。 ②盐类作用：在上述实验中，碳酸盐的存在可明显增强乳铁蛋白的抑菌能力，柠檬酸盐的增加明显减弱了缺铁乳铁蛋白对三种菌的抑制。乳汁的实际抑菌作用和其分泌的乳铁蛋白与柠檬酸盐的比例有关，其实质仍是二者竞争 Fe3+使微生物可对铁利用，因而减弱了抑制能力。 ③pH 的影响：乳铁蛋白的抑菌效果和 pH 密切相关，在 pH7.4 时效果明显高于 pH6.8，pH<6 基本无抑菌作用。 ④抗体或其它免疫物质间的协同作用：研究表明乳铁蛋白和 IgA 抑菌有协同作用，Sarllson 等人也得出相同结论。 ⑤介质的作用：金黄色葡萄球菌用 I 125 示踪蛋白实验表明：85％能和 Lf 稳定结合，其它部分很少或不能结合，其介质以血液、胨—琼脂较好，盐汁或富盐脱脂乳较差，最适 pH 为 4.0～7.0。 ⑥形态：Lf 的生物活性和其形态有关，如 10％水解的 Lf 有最好的抑菌效果，HPLC 法分析有 8 种 Lf 的降解肽存在。 ⑦动物的种类：Lf 的活性和动物的种类相关，人、牛、羊等乳汁中 Lf 的含量和结构稍有不同，在许多体液、组织液（如唾液、鼻汁、胆汁、精液、泪等）均有 Lf 存在，它们在这些部分参与生物调解作用。 Lf 对多种病原菌有抑制作用，服用含 Lf 的食品或制剂，对抑制肠道的病原菌，增加有益菌类和平衡肠道菌群，均有较好的作用。三、Lf 的分离方法目前报道的 Lf 分离方法很多，主要有色谱法（吸附色谱法、离子交换色谱法、亲合色谱法、固定

化单系抗体法等)和超滤法。色谱法的优点是分离效果好、纯度高,抗体被固定化可重复使用,其缺点是柱的制备工艺复杂, 抗体成本昂贵,难以工业化生产。超滤法操作简便,费用相对较低,易于形成工业化规模,其缺点是乳铁蛋白纯度较低,膜需经常清洗。超滤法是生产食品用乳铁蛋白最具实现工业化潜力的方法之第三节溶菌酶溶菌酶( Lysozyme,Lz,EC(3.2.1.17)又称胞壁质酶( Muramidase)或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶(N- Acetyl muramide glycanohydralase),它于1922年由英国细菌学家 Fleming在人的眼泪和唾液中发现并命名。它广泛存在于鸟、家禽的蛋清,哺乳动物的眼泪、唾液、血浆、尿、乳汁和组织(如肝肾)细胞中,其中以蛋清中含量最为丰富,而人的眼泪、唾液中的Lz活力远高于蛋清中Lz的活力。、Lz的基本性质 Lz是一种碱性球蛋白,广泛存在于鸟和家禽的蛋清中。其酶蛋白性质稳定,对热稳定性很高。母乳中的Lz活力比鸡蛋清Lz高3倍,比牛乳Lz高6倍。Lz是由129个氨基酸组成,相对分子质量14200 等电点为pH10.7~11.0,分子内有4个二硫键交联,对热极为稳定。 Shahani等人报告牛乳的Lz相对分子质量为18000,一级结构尚未确定。人乳Lz和a一乳白蛋白的一级结构有74%是相同的,a 乳白蛋白是人乳中含量较多的蛋白质,它对于乳腺中乳糖的合成是必不可少的,是乳糖合成酶的辅酶。溶菌酶和a一乳白蛋白在生物学上是同源的,但它们的三级结构有着很大的差异。Lz通过其肽键中第 35位的谷氨酸和第52位的天门冬氨酸构成的活性部位,水解破坏组成微生物细胞壁的N一乙酰葡萄糖胺与N—一乙酰胞壁质酸间的β一(1,4)糖苷键,使菌体细胞壁溶解而起到杀死球菌的作用。 Lz在人血清中含量平均为0.6-0mg/100mL,人初乳中达40mg/100mL,牛乳中的含量约为人乳的1/3000,目前在人、猪、猫、兔、马、驴、猴乳中均发现有Lz存在,羊、山羊的乳中仅有微量的二、Lz的加工适应性 (一)热稳定性 Lz在酸性pH下是稳定的,此时100℃的加热对Lz仅有很小的活力损失。在pH45(100℃,3min)、 pH529(l00℃,3min)下加热Lz是稳定的。一般认为Lz在酸性条件下稳定,在碱性条件不稳定。 Genentech和 Genoneor两公司用遗传工程的方法生产出一种改性溶菌酶,此酶中有一种新的二硫键,这个键通过稳定酶的四级结构而增加了溶菌酶的热力学稳定性,使其在食品防腐方面更为有效。糖和聚烯烃类能增加Lz的热稳定性,NaCl对Lz也有抗热变性作用,而且盐溶液的存在对Lz的活力是十分必要的。在低盐浓度时,Lz的活化和离子强度密切相关,在高盐浓度时Lz的活力受到抑制,阳离子的价态愈高则其抑制作用愈强。具有一COOH和一SHOH基的多糖对Lz活力有抑制作用。 (二)加工过程中的化学反应蛋白质和过氧化的脂类作用对食品的贮藏有着重要影响,自由基使不饱和脂肪酸过氧化产生H2O2 导致产品的损坏,这类反应后的一个特征是产品的溶解性下降。溶菌酶和过氧化甲基亚油酸盐一起培养,导致蛋白质溶解度的下降和增加了溶解部分的分子质量。这是由于在Lz中产生了游离基,而导致其和过氧化的甲基亚油酸作用,研究表明Lz中游离基浓度随水分活度的上升而下降。在150℃~300℃焙烤对溶菌酶和酪蛋白的作用,溶菌酶被作为一个纯蛋白质样品,在250℃几乎所有溶菌酶的氨基酸被分解,色氨酸、含硫氨基酸、碱性氨基酸和β—OH氨基酸,较酸性氨基酸、脯氨酸、芳香族氨基酸(除色氨酸外)、有烷侧链的氨基酸容易分解,这在氨基酸和还原糖间形成风味和有色物质的美拉德反应中是很重要的

10 化单系抗体法等）和超滤法。色谱法的优点是分离效果好、纯度高，抗体被固定化可重复使用，其缺点是柱的制备工艺复杂，抗体成本昂贵，难以工业化生产。超滤法操作简便，费用相对较低，易于形成工业化规模，其缺点是乳铁蛋白纯度较低，膜需经常清洗。超滤法是生产食品用乳铁蛋白最具实现工业化潜力的方法之一。第三节溶菌酶溶菌酶（Lysozyme，Lz，EC（3.2.1.17））又称胞壁质酶（Muramidase）或 N—乙酰胞壁质聚糖水解酶（N—Acetyl muramide glycanohydralase），它于 1922 年由英国细菌学家 Fleming 在人的眼泪和唾液中发现并命名。它广泛存在于鸟、家禽的蛋清,哺乳动物的眼泪、唾液、血浆、尿、乳汁和组织（如肝肾）细胞中，其中以蛋清中含量最为丰富，而人的眼泪、唾液中的 Lz 活力远高于蛋清中 Lz 的活力。一、Lz 的基本性质 Lz 是一种碱性球蛋白，广泛存在于鸟和家禽的蛋清中。其酶蛋白性质稳定，对热稳定性很高。母乳中的 Lz 活力比鸡蛋清 Lz 高 3 倍，比牛乳 Lz 高 6 倍。Lz 是由 129 个氨基酸组成，相对分子质量 14 200，等电点为 pH10.7～11.0，分子内有 4 个二硫键交联，对热极为稳定。Shahani 等人报告牛乳的 Lz 相对分子质量为 18 000，一级结构尚未确定。人乳 Lz 和α－乳白蛋白的一级结构有 74％是相同的，α— 乳白蛋白是人乳中含量较多的蛋白质，它对于乳腺中乳糖的合成是必不可少的，是乳糖合成酶的辅酶。溶菌酶和α—乳白蛋白在生物学上是同源的，但它们的三级结构有着很大的差异。Lz 通过其肽键中第 35 位的谷氨酸和第 52 位的天门冬氨酸构成的活性部位，水解破坏组成微生物细胞壁的 N—乙酰葡萄糖胺与 N—乙酰胞壁质酸间的β－（1，4）糖苷键，使菌体细胞壁溶解而起到杀死球菌的作用。 Lz 在人血清中含量平均为 0.6~l.0mg／100mL，人初乳中达 40mg／100mL，牛乳中的含量约为人乳的 1／3000，目前在人、猪、猫、兔、马、驴、猴乳中均发现有 Lz 存在，羊、山羊的乳中仅有微量的 Lz。二、Lz 的加工适应性（一）热稳定性 Lz 在酸性 pH 下是稳定的，此时 100℃的加热对 Lz 仅有很小的活力损失。在 pH4.5（100℃，3min）、 pH5.29（100℃，3min）下加热 Lz 是稳定的。一般认为 Lz 在酸性条件下稳定，在碱性条件不稳定。 Genentech 和 Genoneor 两公司用遗传工程的方法生产出一种改性溶菌酶，此酶中有一种新的二硫键，这个键通过稳定酶的四级结构而增加了溶菌酶的热力学稳定性，使其在食品防腐方面更为有效。糖和聚烯烃类能增加 Lz 的热稳定性，NaCl 对 Lz 也有抗热变性作用，而且盐溶液的存在对 Lz 的活力是十分必要的。在低盐浓度时，Lz 的活化和离子强度密切相关，在高盐浓度时 Lz 的活力受到抑制，阳离子的价态愈高则其抑制作用愈强。具有－COOH 和－SH3OH 基的多糖对 Lz 活力有抑制作用。（二）加工过程中的化学反应蛋白质和过氧化的脂类作用对食品的贮藏有着重要影响，自由基使不饱和脂肪酸过氧化产生H2O2，导致产品的损坏，这类反应后的一个特征是产品的溶解性下降。溶菌酶和过氧化甲基亚油酸盐一起培养，导致蛋白质溶解度的下降和增加了溶解部分的分子质量。这是由于在 Lz 中产生了游离基，而导致其和过氧化的甲基亚油酸作用，研究表明 Lz 中游离基浓度随水分活度的上升而下降。在 150℃～300℃焙烤对溶菌酶和酪蛋白的作用，溶菌酶被作为一个纯蛋白质样品，在 250℃几乎所有溶菌酶的氨基酸被分解，色氨酸、含硫氨基酸、碱性氨基酸和β—OH 氨基酸，较酸性氨基酸、脯氨酸、芳香族氨基酸（除色氨酸外）、有烷侧链的氨基酸容易分解，这在氨基酸和还原糖间形成风味和有色物质的美拉德反应中是很重要的

山东农业大学：《功能性食品》课程教学资源（教案讲义）第一章 蛋白类生物活性物质

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