免疫球蛋白的开发及在食品中的应用

免疫球蛋白的开发及在食品中的应用摘要：免疫球蛋白是人体重要的免疫物质之一。由于它对人体的生理功能具有重要的影响，因此把它应用到功能性食品中已经成为人们的研究热点。关键字：免疫球蛋白功能性食品生理功能前言：免疫球蛋白是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似，能与相应的抗原发生特异性结合反应的球蛋白，亦称为y-球蛋白。他普遍存在于哺乳动物和人类血液、组织液及外分泌液等液体中，是人体免疫的主要物质。免疫球蛋白能凝集细菌，中和细菌毒素，并能在体内其他因素的参与下彻底杀死细菌和病毒，增强机体的免疫力，预防消化道疾病，促进营养吸收。现已有大量的研究证明，人口服外源性免疫球蛋白也具有预防肠道疾病，调节免疫等功效。因此，对免疫球蛋白进行开发，并应用于食品中已收到科技工作者的普遍重视。1. 免疫球蛋白的分类与特性免疫球蛋白一般分为为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五大类，他们的基本结构相同，都是由四条多肽链组成的，并由二硫键连接在一起。其中分子量较大的一对称为重链(heavyGhain,H链)，每条肽链由450个550个氨基酸组成，分子量约为55kDa75kDa。分子量较小的一对肤链简称称为轻链Clightchain,简称L链)，轻链约为重链的1/2,约由214个氨基酸组成，分子量约25kDa。免疫球蛋白的免疫活性受pH值、蛋白质种类、温度和作用时间等影响二许多蛋白酶如木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等可水解重链，其作用点与重链间的二硫键有关口当温度在60C以上，pH4时，活性损失较大口故分离提取时应避免这些因素对免疫球蛋白活性的破坏。1.1 免疫球蛋白的来源及分离制备免疫球蛋白的来源目前，用于提取免疫球蛋自的原料主要有牛初乳、动物血清和禽类的蛋黄。1.1.1 牛初乳牛初乳是奶牛正常分娩后三夭内分泌的乳汁。牛初乳含有丰富的营养物质和多种免疫活性因子、生长因子，在动物和人体保健中的作用受到日益广泛的重视二牛初乳中免疫球蛋白含量约为50mg/mL一150mg/mL。现已经证实，牛初乳免疫球蛋白中富集各种lg,其中IgG是牛初乳中含量最高的lg,占整个Ig质量的80%以上。据估计，每头乳牛在一个泌乳期内平均生产43.5kg初乳，每头牛犊出生后最初3d内平均消耗11kg,每头乳牛喂养牛犊3d后大约仍然可以获得32.5kg初乳。近年来，我国奶牛数量增长一直呈上升趋势，我国目前约有成年乳牛近1000万头左右，这意味着每年有30万t的初乳资源，随着现代乳业的发展，作为一种功能性食品或原料，能够保证其稳定来源口。1.1.2 动物血清我国畜、禽动物血液资源十分丰富，但利用很少，尤其是牛、马、羊的血液基本上未被利用口动物血清的Ig含量大约为12mg/mL14mg/mL,我国目前的生猪出栏头数约为6亿多头，猪血约占猪体重的5%按每头宰后收集猪血3kg，总量可达20亿kg左右，可以说猪血是一个动物免疫球蛋白的资源宝库。1.1.3 禽类的蛋黄鸡卵黄免疫球蛋白一直是国内外学者研究的热点，其Ig含量大约为10mg/mL20mg/mL。鸡卵黄免疫球蛋白（IgY）是产蛋母鸡受免疫刺激后，母鸡产生免疫反应，在输卵管内卵黄成熟期，血液中IgG被选择性地转移到卵黄中唯一的免疫球蛋白类。IgG虽然结构上和哺乳动物的IgG有所不同，但他与IgG一样具有较高的免疫活性，50ng/mL的质量浓度仍能被检测有特异性活性。我国是世界上蛋鸡饲养量和鸡蛋产量最多的国家，可为禽蛋产品中高附加值天然产物高效提取制备与产品开发提供强大的物质基础。2.2免疫球蛋白的分离制备2.2.1牛初乳中免疫球蛋白的分离制备乳中免疫球蛋白的分离方法已有许多，如超滤法、色谱分离法、等电点分子筛过滤法等。从目前实际应用角度来看，超滤法生产成本低、工艺成熟、分离效果好，且适合工业化生产。超滤法的分离过程如下:初乳f离心去脂f63C30min杀菌一35C下添加凝乳酶凝乳一离心一初乳乳清一超滤f浓缩（浓缩4.5倍）一冷冻干燥。2.2.2动物血清中免疫球蛋白的分离制备血清免疫球蛋白的早期分离常采用（NH4）2SO4分级沉淀法和乙醇分离法，产品纯度在90g/100g左右。其工艺流程如下:工艺流程I:血清一升等体积等渗食盐水稀释f4C下调节pH至7-加入饱和(NH4)2SO4-搅拌30min-离心分离f取沉淀悬浮于半饱和(NH4)2SO4中洗涤2次f盐水溶解f用缓冲液透析冷冻干燥得粉状产品。工艺流程II：血清f用水稀释4倍25C下调节pH至7.7置冰盐水中冷却至有小冰生成一慢慢加入体积浓度50%的乙醇，并搅拌使最终乙醇体积浓度为20%f5C7C离心分离f取沉淀加水溶解f缓冲液透析f冷冻干燥得粉状产品。但(NH4)2SO4腐蚀性强，生产过程繁琐;同时，乙醇易燃，生产上易造成安全隐患;生产不易实现自动化，生产周期长。作为有机溶剂的乙醇还可能使蛋白质发生聚集或变性，为此也有人改用聚乙二醇沉淀法，以避免蛋白质聚集或变性，但聚乙二醇价格较贵，而且不易从白蛋白溶液中除去，工业生产有一定困难。近车来发展的离子交换色谱、凝胶过滤色谱、亲和色谱等多种色谱分离技术具有自动化程度高、生产周期短、更符合GMP等特点，正在逐步取代传统的分离方法。2.2.3 蛋黄中免疫球蛋白的分离制备蛋黄作为一种有抗体活性免疫球蛋白(IgY)的实用资源已引起人们的广泛兴趣。其可行的提取方法包括水稀释法、聚乙二醇法、海藻酸钠法、葡聚糖硫酸盐法等。蛋黄中提取免疫球蛋白所遇到的主要困难是去除所含的高浓度类脂，通常用水或缓冲液稀释以使蛋白质和类脂分开，之后应用上述方法进行提取口从产品的得率及纯度来看，以水稀释法最好，得率及纯度均较高，生产成本也低，尤其在工业化生产时这些优点都明显体现出来。2. 免疫球蛋白在食品中的应用免疫球蛋白作为免疫系统最为关键的组成物质之一，自1890年发现后，在医学领域中曾发挥了巨大的作用，但对其在食品工业中应用的研究应该说还是近十几年的事情。由于免疫球蛋白具有特殊的免疫生理功能，因此从富含免疫球蛋白的物质中分离出Ig并将其添加到功能食品中，将对改善婴幼儿、中老年人及免疫力低下人群的健康具有重要意义口国外从20世纪70年代末就开始研究从初乳、乳清、血清、蛋黄中提取lg，并开发出了含Ig的免疫活性添加剂。1977年，Hilpert首先提出了将牛初乳中的免疫球蛋白富集后再应用于婴儿配方奶粉的设想口1991年，CenturyLabsInc公司生产的地类婴儿食品的配方，主要含有Ig.DHA.EPA.蛋白质和碳水化合物，并以与母乳相似的比例配成，利于婴儿吸收，并增强防病抗病能力口LanierIndsInc公司开发出了含有Ig免疫活性乳清固体粉末添加剂，可稀释成质量浓度不低于3.5g/L的溶液，其免疫活力与初乳相近。近年来，我国一些单位也加大了对Ig作为功能性食品添加剂的研究与开发力度。如郭本恒等人曾报道了含牛初乳Ig和低聚果糖的婴儿奶粉的制备方法;黑龙江完达山乳品厂生产出含牛初乳Ig的“乳珍”婴儿配方奶粉等口。近几年，抗体医学品产业正在欧美国家蓬勃发展，并已开始向健康食品领域拓展，由此产生了一种新型的食品，即“抗体食品气杭体食品含有大量的免疫球蛋白及其他具有特殊功能的生物活性因子口经研究发现，抗体食品具有提高免疫力、抗癌、抗老化、促进生长发育以及预防和改善风湿病症等诸多作用。目前上市的抗体食品有免疫牛奶、免疫鸡蛋、小牛球蛋白、初乳等。1990年，美国的StollinternationInc.公司和新西兰合作，用免疫的方法使乳牛产生富含免疫球蛋白的牛乳，并生产了一种含活性IgG的奶粉，可抗人类常见的24种致病菌和病毒。我国在“抗体食品”的研究与开发领域也取得了一定的进展，例如，内蒙古农业大学张和平博士主持的“免疫乳及其制品的研究”课题组，从1993年开始在我国率先对免疫乳开展了系统的研究，1996年成功地研究出含抗人肠道10种病原微生物抗体的免疫乳，并批量生产系列免疫乳制品，其中的1gG含量达2mg/g3mg/g。除此之外，免疫球蛋白还具有食品的防腐保鲜，食品病原菌、有毒成分和功能性成分的免疫快速检测等多方面的应用口例如，现已证实特异性IgY对食品腐败菌有杀灭作用，从而对食品起到保鲜作用，是一种安全的生物防腐剂口随着分析技术的不断发展，免疫球蛋白作为食品分析工具的应用也将越来越多，这对实现食品的快速、高灵敏度检测将具有重要的意义。参考文献1.季晓辉，张建琼.医学免疫学与医学微生物学拼M北京:科学出版社，2004.2陈合，许牡丹新型食品原料制备技术与应用M北京:化学工业出版社，2004.3曹劲松初乳功能性食品M.北京:中国轻工业出版社，2000.3. 陆东林，张丹凤奶牛初乳及其开发利用J.草食家畜，2000,108(3):46一50;2000,109(4):42一48.4. LOEKENMR.AnalysisOfmaterialIgGsubpopulationwhicharetransportedIntothechickenoocyteJ.Immununology1983，49(1):21.5. 钟青萍，杨荣鉴.鸡卵黄免疫球蛋白研究动态J生命科学，1998,10(5):252一254.6. 张和平，李立民超滤法浓缩分离免疫初乳中的抗体J中国乳品工业，1999,27(4):3一6.7. 李长彪，刘长江，贺殿方，等超滤法分离牛初乳中免疫球蛋白IgGJ食品工业科技，2005,26(7):115一117.9.MAINEItG.,SANGHEZL.ENAI.M，etal.KineticandthermodynamicparametersforheatdenattrrationofbovinemillsIgG.IgAandIgMJ.FoodSci,1997,62:1034一1038.10. 王晓工，薄金岭.牛初乳中lgG1、lgG2的制备色谱分离与纯化J.齐齐哈尔大学学报(自然科学版)，2004,20(1):11一14.11. 张和平，郭军免疫乳-科学与技术M.北京:中国轻工业出版社，2002.12高福成食品分离重组工程技术M.北京:中国轻工业出版社，1998.13. 陈红兵.水稀释法分离鸡卵黄免疫球蛋白的研究J.食品科学，2001,22(10):32一35.14. 于洪勋.聚乙二醇提取鸡新城疫康复鸡蛋黄抗体及应用J.养禽与禽病防治，2004,6:21.15陈中，王荣民蛋黄中免疫球蛋白的提取J.食品与发酵工业，1994,5:68.16.郭本恒，石进财.蛋黄中免疫球蛋白分离纯化技术J.山东医药,1994,12:1518.17郑建仙功能性食品M.北京:中国轻工业出版社，1995.