牛乳中免疫球蛋白的生物功能及其分离、纯化研究进展概述

文/郭善楠 孙宇超

（1 黑龙江立高仪器设备有限公司；2 通标标准技术服务有限公司大连分公司）

人初乳和牛初乳中都含有丰富的免疫球蛋白，其不仅能够提高机体抵抗外界病毒和细菌感染的能力，还能增加机体自身的免疫力。随着人们保健意识的提高，免疫球蛋白类产品在市场上越来越受到消费者的欢迎。但是免疫球蛋白的活性受到加工条件等多方面的影响，如何得到高质量、高回收率、高纯度和高活性的产品是目前生产企业更加关注的问题，也是有待科研工作者进一步研究的问题。

1 免疫球蛋白概述

哺乳动物免疫系统受到抗原刺激后，B细胞转变成了浆细胞，与此同时，机体产生了一种具有抗体活性的蛋白质，该蛋白质是能够与相应的抗原发生特异性结合，化学结构与抗体类似的一种球蛋白[1]；由两条轻链和重链通过二硫键结合形成的结构呈Y型的四肽链分子，分子质量为150～170 kDa[2]。牛乳中含有的免疫球蛋白主要为免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白D(IgD)和免疫球蛋白E(IgE)五种，其中G是含量最高，也是最重要免疫球蛋白[3]。在人乳中的免疫球蛋白主要为分泌型免疫球蛋白s Ig A、免疫球蛋白Ig A、免疫球蛋白Ig M和免疫球蛋白Ig G四种形式，其中以分泌型免疫球蛋白s Ig A最为丰富。

2 免疫球蛋白生物学特性

免疫球蛋白能够特异性结合和识别入侵的病毒和细菌等病原体，并介导补体活化以及免疫调理等反应，在增强机体免疫力、防止病原体入侵，活化补体、中和毒素、杀死肿瘤细胞等机体防御方面发挥着重要的作用。

2.1 IgG 功能

IgG能够阻断酶的作用，抑制细菌的代谢和病毒的入侵，如幽门螺杆菌、抗志贺氏菌、病原性大肠杆菌、轮状病毒及沙门氏菌等肠道致病菌，并能促进巨噬细胞的吞噬作用，且是唯一一种幼崽通过母体获得被动免疫类型的蛋白质，可以有效保障幼崽的健康[4]。IgG对于牛犊腹泻有着非常重要的预防作用。

2.2 IgA 功能

IgA主要存在于呼吸道、消化道等黏膜组织中，能够阻挡病原体入侵机体黏膜细胞受体，从而抑制呼吸道和消化道病毒性和细菌性疾病的发生[5]。由于2020年新冠肺炎疫情的发生，使得人们对IgA的提取工艺更加关注。

2.3 IgM 功能

IgM在激活哺乳动物免疫防御系统，延长血浆半衰期方面具有显著功效[6]。对肿瘤治疗、抗细菌感染有一定的疗效，并可用于制备疫苗佐剂及预防疫苗[7]。

2.4IgD 功能

主要以跨膜型存在于B细胞表面，能够刺激碱性颗粒细胞及肥大细胞产生抗菌因子,在防止免疫耐受方面可能起一定作用，人们对其生物学功能尚不清楚。

2.5 IgE 功能

lgE有能够与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合的免疫功能,可介导I型超敏反应。

3 免疫球蛋白分离、纯化的研究进展

由于免疫球蛋白的保健和治疗功效，近几十年来，有关其提取、分离、纯化的研究层出不穷，但是大部分也仅限于实验室水平。我国从牛乳中提取免疫球蛋白还未实现产业化生产。随着近20年膜技术和层析技术的不断深入研究，未来，牛初乳中免疫球蛋白分离提纯技术将成为可能。

3.1 超滤膜结合层析技术的研究

银雪[8]通过对凝乳酶、酸沉、微滤三种方法除去酪蛋白及蛋白质回收率进行对比，确定酸沉法为最优分离乳清蛋白方法，再通过超滤粗提免疫球蛋白，通过离子层析方法纯化目标物，最终得到的免疫球蛋白产品纯度为78.28%。

3.2 盐析结合 Mep Hypercel树脂混合模式色谱柱技术的研究

王学万[9]对乳清粉原料调节pH值，用硫酸铵沉淀的方式，提取粗的IgG，然后通过新型混合模式吸附剂树脂层析分离提取牛初乳乳清中免疫球蛋白，制得的产品纯度为93.90%，回收率为91.50%。

3.3 超滤膜分离技术

刘爱国等[10]采用盐析和超滤相结合的方法提取纯化了牛血清中的IgG，产品得率为9.378 mg/mL，回收率为91.00%。李晓宇[11]通过超滤膜分离技术提取鸡卵黄中免疫球蛋白，产品纯度为80.00%。马闯等[12]概述了通过酶法分离酪蛋白，乳清液通过超滤膜截留100 kDa以上的粗蛋白产品，再通过双效浓缩，喷雾干燥制备免疫球蛋白的工业化生产过程。

4 小结

从国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒感染的肺炎防治营养膳食指导》中，可以看出具有激活机体免疫系统和提高机体免疫力的食品对机体抵抗外界病毒感染的重要性；且免疫球蛋白在医学界治疗患者已被广泛应用，在日常饮食中，富含免疫球蛋白的食品也越来越受到欢迎。从牛乳中分离、纯化出高活性免疫球蛋白的深加工技术也将会在未来突破技术难题，实现产业化生产。