梁愛梅，何相宇，王成軍，王翠娜，蔣士龍，孫玉雪

（1.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，北京100015；2.吉林省食品生產(chǎn)許可證審核中心，長(zhǎng)春130022；3.吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春130062；4.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院乳品科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150030）

0 引言

乳制品是居民日常膳食的重要組成部分，山羊乳在我國(guó)乳品消費(fèi)中占有不可或缺的位置。山羊乳中不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等重要營(yíng)養(yǎng)素，其中維生素、免疫球蛋白、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、酶和生物活性肽也很豐富，除了提供營(yíng)養(yǎng)功能外，對(duì)機(jī)體大腦、骨骼以及免疫系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育都有著重要的作用[1-2]。目前山羊乳中已被報(bào)道的營(yíng)養(yǎng)及活性物質(zhì)多達(dá)200多種[3]。其較低的致敏性及易消化性使山羊乳尤其適合對(duì)牛乳不耐受或患有胃腸道疾病的嬰幼兒[4]。隨著對(duì)山羊乳營(yíng)養(yǎng)及生物學(xué)功能了解的加深，對(duì)山羊乳及其制品的研發(fā)也越來越受關(guān)注。

作為乳的主要組成成分，蛋白質(zhì)是衡量乳品質(zhì)量的重要指標(biāo)，也一直是乳品研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)各種乳蛋白成分進(jìn)行了大量的研究，但由于蛋白質(zhì)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及翻譯后修飾等帶來的改變，許多關(guān)于乳蛋白（特別是那些低豐度蛋白）的表達(dá)、結(jié)構(gòu)以及修飾的問題仍然沒有清晰的答案。“蛋白質(zhì)組”一詞最早是由Wasinger等人提出，指的是由基因組編碼的所有蛋白質(zhì)[5]。蛋白質(zhì)組學(xué)則是對(duì)這一系列蛋白質(zhì)的系統(tǒng)分離，鑒定和表征，即包括了對(duì)蛋白質(zhì)的分離技術(shù)、定性分析、定量分析、差異表達(dá)分析以及糖基化、磷酸化等蛋白質(zhì)翻譯后修飾分析等。近年來隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的崛起并應(yīng)用于乳品領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了乳蛋白的研究進(jìn)展。本文總結(jié)了近年來應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)山羊乳蛋白的研究，以期為后續(xù)的研究提供思路，為山羊乳產(chǎn)品的開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 山羊乳蛋白

酪蛋白、乳清蛋白和乳脂肪球膜蛋白是構(gòu)成乳蛋白的三大組成部分。幾乎所有乳源的乳蛋白都主要由這三大類組成，各部分所含蛋白的種類和數(shù)量又各不相同。其中少數(shù)幾種是大家所熟知的，主要蛋白有αs1-酪蛋白、β-酪蛋白、αs2-酪蛋白、κ-酪蛋白、β-乳球蛋白、α-乳白蛋白和血清白蛋白等[6]。

酪蛋白是乳中含量最多的蛋白質(zhì)，也是在乳源生物活性肽的研究中研究最深入的一種蛋白質(zhì)，目前已報(bào)道的來源于酪蛋白的活性肽就有幾十種。山羊乳中酪蛋白的含量為2.21 g/100 g，約占總?cè)榈鞍椎?0%[7-8]。酪蛋白幾乎含有人體所需的全部必需氨基酸，其主要由αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白組成，這些酪蛋白在乳中通常以多種變異體的形式存在[9]。與牛乳相比，山羊乳中的αs1-酪蛋白含量較低（約0.9～7 g/L），這可能是其低致敏性的原因[10]。

乳清蛋白是一類優(yōu)質(zhì)蛋白，約占山羊乳中總?cè)榈鞍椎?5%，被認(rèn)為是具有廣泛生物活性的蛋白。據(jù)報(bào)道，乳清蛋白具有廣譜抑菌特性，可以起到抗菌/病毒作用[11-12]。此外，乳清蛋白還被證實(shí)與被動(dòng)免疫和嬰兒腸道菌群的平衡息息相關(guān)[13-14]。乳清蛋白的組成很復(fù)雜，各組分的含量組成（以牛乳為例）如表1，除了主要成分β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、血清白蛋白和免疫球蛋白等，還在乳清蛋白中發(fā)現(xiàn)了諸如乳過氧化物酶、β-微球蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶以及多種生長(zhǎng)因子（EGF、IGF-1、TGF-β等）等豐度較低的活性蛋白。

表1 乳清蛋白的主要組成成分[6]

乳脂肪球膜是包裹于乳脂肪球表面的厚度為10～20 nm的膜，而乳脂肪球膜蛋白就鑲嵌其中。這類蛋白的含量非常低，只占到山羊乳中總?cè)榈鞍椎?%左右。雖然含量很低，這些蛋白卻因其生物學(xué)功能而備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，乳脂肪球膜蛋白在諸多疾病如多發(fā)性硬化、自閉癥和冠心病等的病理過程中發(fā)揮重要的作用[15]。但目前對(duì)于乳脂肪球膜蛋白的組成及功能了解的還不全面，是近幾年的研究熱點(diǎn)。乳脂肪球膜蛋白中豐度較高的組成成分主要有分別為黃嘌呤氧化還原酶、黏蛋白-1、黏蛋白-15、血小板糖蛋白4、嗜乳脂蛋白、乳凝集素、脂肪酸結(jié)合蛋白等。Zamora等人[16]在山羊乳乳脂肪球膜蛋白的一維電泳圖譜上確定了32條蛋白條帶，其中19條在所有山羊乳樣品中都被檢測(cè)到，這些蛋白的名稱及含量見表2。與牛乳相比，山羊乳的乳脂肪球膜蛋白圖譜顯示出較大的個(gè)體特異性，且其中黃嘌呤氧化還原酶與幾種次要蛋白的含量明顯高于牛乳。

表2 乳脂肪球膜蛋白的組成成分

2 山羊乳蛋白質(zhì)組學(xué)

乳源、品種、泌乳天數(shù)、生理狀況以及加工處理等都會(huì)對(duì)乳蛋白產(chǎn)生影響。近年來，應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)山羊乳蛋白的研究主要集中在乳清蛋白質(zhì)組和乳脂肪球膜蛋白質(zhì)組，對(duì)酪蛋白質(zhì)組的報(bào)道較少。但在很多對(duì)乳清蛋白質(zhì)組和乳脂肪球膜蛋白質(zhì)組中的研究中都發(fā)現(xiàn)了酪蛋白的存在[17-19]。

2.1 乳清蛋白質(zhì)組學(xué)

乳清蛋白作為乳蛋白的主要成分之一，目前已經(jīng)被商業(yè)化應(yīng)用于多種食品中。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展完善，基于液相色譜分離串聯(lián)質(zhì)譜的組學(xué)技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于乳蛋白的研究，越來越多的乳清蛋白被鑒定出來。

我們之前在關(guān)中羊的乳清中鑒定出283種蛋白，這些蛋白主要參與了ERK1和ERK2級(jí)聯(lián)正調(diào)控的生物過程，在補(bǔ)體與凝血級(jí)聯(lián)的代謝通路發(fā)揮作用[20]。各種動(dòng)物乳的乳清蛋白組成相似但也存在不同，其中補(bǔ)體蛋白在山羊乳中有較高的表達(dá)[21]。Yang等人[22]在山羊乳、牛乳、牦牛乳、水牛乳和駱駝乳的乳清中共鑒定出211種蛋白，其中血清淀粉樣蛋白A、雙糖鏈蛋白聚糖和C-X-C基序趨化因子6在山羊乳中的表達(dá)與其他物種間存在顯著差異，且雙糖鏈蛋白聚糖可能作為一種潛在的山羊乳的物種特異標(biāo)記物。即使是相同物種，不同品種間的乳清蛋白組成也存在差異。Anagnostopoulos等人[17]在兩個(gè)不同品種希臘山羊（Capra prisca和Skopelos）的乳清中分別鑒定出595和486種蛋白，其中僅有257種為兩者共有的。泌乳天數(shù)也是影響乳清蛋白組成的一個(gè)因素。研究報(bào)道，山羊初乳中含有更多與疾病相關(guān)的蛋白，而常乳則顯示出更多與代謝相關(guān)的蛋白[23]。

2.2 乳脂肪球膜蛋白質(zhì)組學(xué)

乳脂肪球膜蛋白的組成以及性質(zhì)與乳脂肪球的形成、轉(zhuǎn)運(yùn)以及分泌等密切相關(guān)，這些蛋白質(zhì)大部分是未知的且易受到乳源動(dòng)物的品種、生理狀況、泌乳天數(shù)、胎次、季節(jié)氣候等諸多因素的影響。

山羊乳的乳脂肪球膜蛋白主要聚集在氧化還原過程的生物過程，發(fā)揮聚（A）RNA結(jié)合的分子功能，主要參與代謝過程相關(guān)的通路[20]。乳脂肪球膜蛋白中參與脂質(zhì)合成和分泌的蛋白質(zhì)（如黃嘌呤脫氫酶/氧化酶、紅細(xì)胞膜整合蛋白和CD 36）在山羊乳與其他物種乳如人乳、牛乳、牦牛乳中顯示出不同的表達(dá)模式，而與囊泡介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)、乳脂肪球分泌的相關(guān)的多達(dá)50種蛋白則無明顯差異[24]。研究還表明除了乳源之外，胎次、泌乳天數(shù)的不同也會(huì)引起乳脂肪球膜蛋白的差異[25-26]。Lu等人[27]對(duì)我國(guó)關(guān)中奶山羊初乳及常乳的乳脂肪球膜蛋白質(zhì)組進(jìn)行了比較，共鑒定出189種顯著差異蛋白，其中181種在初乳中表達(dá)豐度明顯高于常乳。初乳中富集了諸如β-1,4-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶、凝血酶原、補(bǔ)體C3、纖連蛋白同工型X 13等的急性期蛋白，而黃嘌呤脫氫酶/氧化酶、紅細(xì)胞膜整合蛋白和黏蛋白15則在常乳中顯示較高的表達(dá)豐度。我們對(duì)西農(nóng)薩能羊初乳及常熟的研究顯示，盡管兩者的乳脂肪球膜蛋白質(zhì)組成存在差異，但都聚集了大量與“磷蛋白”、“乙酰化”相關(guān)的蛋白[28]。

2.3 加工處理對(duì)乳蛋白的影響

熱處理和均質(zhì)是乳品加工過程中的必不可少的工序，而這些操作已被證實(shí)會(huì)對(duì)乳蛋白產(chǎn)生影響。研究表明，熱處理的工藝可提高山羊乳蛋白質(zhì)的消化率，高溫瞬時(shí)滅菌（85±5℃，15 s）處理對(duì)山羊乳蛋白的影響與超巴氏滅菌（125±5℃，4 s）和超高溫瞬時(shí)滅菌（135±2℃，4 s）類似，而低溫長(zhǎng)時(shí)間的巴氏滅菌（65±2℃，30 min）卻與以上3種熱處理差異較大[7]。巴氏滅菌對(duì)人乳、牛乳和山羊乳中乳脂肪球膜蛋白的影響因物種而異，但卻不會(huì)影響乳脂肪球的尺寸分布。人乳和山羊乳中乳脂肪球膜蛋白的熱敏性高于牛乳的乳脂肪球膜蛋白，巴氏滅菌后發(fā)生顯著變化的這些蛋白主要涉及脂質(zhì)的合成和分泌以及免疫反應(yīng)的過程[29]。陳笛等人[30]應(yīng)用非標(biāo)記定量的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了均質(zhì)前后山羊乳中乳蛋白的變化，共鑒定出16個(gè)顯著差異蛋白，其中山羊乳中的黃嘌呤脫氫酶和天冬酰胺酶經(jīng)過均質(zhì)工藝后其表達(dá)豐度明顯降低，而果糖二磷酸醛縮酶、κ-酪蛋白和β-酪蛋白的表達(dá)豐度變化則相反。代謝途徑的分析結(jié)果顯示這些差異蛋白均參與糖代謝相關(guān)的代謝通路。

2.4 消化過程中乳蛋白的變化

乳蛋白在機(jī)體胃腸道的消化過程中也會(huì)發(fā)生變化。Hodgkinson等人[31]比較了山羊乳與牛乳在嬰兒體外消化模型中的消化特性。經(jīng)胃液消化后的水解物中共鑒定出350余種肽。其中大部分肽來源于酪蛋白，山羊乳的消化產(chǎn)物中含有更多的κ-酪蛋白衍生肽，牛乳的消化產(chǎn)物中含有更多的αs1-酪蛋白衍生肽。來源于不同泌乳天數(shù)山羊乳的消化特性也存在差異。Sun等人[32]報(bào)道了西農(nóng)薩能羊初乳與常乳在嬰兒體外胃腸消化過程中乳蛋白的變化。結(jié)果顯示初乳的消化產(chǎn)物中β-酪蛋白衍生肽的含量最高，而常乳中α-酪蛋白衍生肽含量最高。初乳的消化率較低，但比常乳含有更多的生物活性肽（分子量＜10 ku）。初乳與常乳中生物活性肽的差異主要存于在αs1-酪蛋白衍生肽中，且這些生物活性肽可能在新生兒的生長(zhǎng)中起重要作用。也有研究構(gòu)建了成人胃腸消化的體外模型，以此研究山羊乳清蛋白在消化過程中的變化。研究結(jié)果表明，與經(jīng)過胃腸消化的終消化產(chǎn)物相比，僅經(jīng)胃消化的產(chǎn)物中肽段的數(shù)量較少、抗菌作用較低[33]。

3 結(jié) 論

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的崛起，其作為一種新興技術(shù)應(yīng)用于乳蛋白質(zhì)的研究，山羊乳中已經(jīng)有數(shù)百種乳蛋白被鑒定出來。乳源動(dòng)物的品種、泌乳天數(shù)、胎次以及季節(jié)氣候等因素都會(huì)對(duì)山羊乳蛋白的組成產(chǎn)生影響。乳品加工中的常見工序如均質(zhì)和滅菌等也會(huì)對(duì)乳蛋白產(chǎn)生影響。山羊乳攝入后在腸消化階段釋放出更多的生物活性肽。隨著研究的深入，山羊乳蛋白更多的功能特性被發(fā)現(xiàn)。但與牛乳相比，山羊乳蛋白質(zhì)組的研究還很少，其成果在山羊乳及其制品上的應(yīng)用也很缺乏。針對(duì)山羊乳蛋白質(zhì)組的組成、作用機(jī)制等一系列的問題還需要進(jìn)一步的研究探索。