基本介紹
乳清蛋白分離物的概述,β-乳球蛋白（β-lactoglobulin,β-Lg）,α-乳白蛋白,牛血清白蛋白,免疫球蛋白,分離乳清蛋白的主要技術手段,雙水相萃取法,凝膠過濾層析法,離子交換層析法,
乳清蛋白分離物的概述
乳清蛋白是將牛乳pH降低至4.6時，沉澱去除酪蛋白時保留在上清液中的多種蛋白質組分的統稱，包括β-乳球蛋白（2~4g/L）、α-乳白蛋白（0.6~1.7g/L）、牛乳血清白蛋白（0.2~0.4g/L）、免疫球蛋白（0.5~1.8g/L）、乳鐵蛋白、乳過氧化物酶、糖巨肽以及生物活性因子和酶等。
β-乳球蛋白（β-lactoglobulin,β-Lg）
在乳清中含量較高，在乳清蛋白中占主要地位，約占乳清蛋白的50%，在乳中的含量約為3.2g/L。β-Lg等電點為pH5.2，相對分子質量約為18200，β-Lg有五種變異體：A、B、C、D、Dr。β-Lg由162個胺基酸組成，其二級結構有7~10%α-螺旋，43~51%反平行β-摺疊，其餘部分呈任意構象，β-Lg僅有兩個二硫鍵和一個巰基基團。β-Lg在牛乳中以二聚體的形式存在（相對分子質量為36566），當pH8.5時β-Lg發生可逆解離，當pH變為10，β-Lg二聚體解離為單體，發生不可逆變性。
α-乳白蛋白
α-乳白蛋白（α-lactalbumin,α-La）在牛乳中含量約為1.2g/L，約占牛乳總蛋白的3.5%，占乳清蛋白的20%左右。在初乳中含量較多，多達10%~12%。α-La具有兩個變異體：α-LaA和α-LaB。α-La被緊密地摺疊，基本上是球狀分子。α-La以1.5~5μm直徑的微粒分散在牛乳中，對酪蛋白起保護膠體作用。α-La等電點為pH4.7~5.1，相對分子質量為14175，含有8個半胱氨酸殘基，形成4個分子內二硫鍵，結構很穩定。α-La的二級結構非常有序，有一個緊密的空間三級結構，α-La在抵抗熱變性方面表現較為穩定。
牛血清白蛋白
牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin,BSA）約占乳清蛋白的5%左右，等電點pH為4.9。BSA相對分子質量為66000，從牛乳中分離的血清白蛋白有兩種遺傳變異體。BSA不能在乳腺中合成，而是從血液流進，與血液中的BSA幾乎無差別，由607個胺基酸組成，具有一個游離硫巰基（胱氨酸34）和17個二硫鍵，牛乳中的BSA都是由牛血清中轉移而來。
免疫球蛋白
免疫球蛋白（Immunoglobulin）是指具有抗體活性或化學結構與抗體相似，能與相應的抗原發生特異性結合反應的球蛋白，是體液免疫的主要物質。牛乳中的免疫球蛋白包括IgG、IgA和IgM，在常乳中濃度較低，含量約為0.05%~0.11%，占乳清蛋白的5%~10%，而在牛初乳中濃度很高，含量高達15%，占初乳蛋白質的50%~60%。
分離乳清蛋白的主要技術手段
目前，牛乳乳清蛋白的分離方法很多，其分類方法也很多，根據以下幾點對牛乳乳清蛋白的分離純化方法進行分類：1）根據乳清蛋白在某種溶液中（一般是酸鹼或鹽溶液中）溶解度不同而得到分離，例如等電點沉澱法、鹽析法及有機溶劑沉澱法；2）根據乳清蛋白在相互相溶的溶劑中溶解度不同，利用一種溶劑把乳清蛋白從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的方法，例如有機溶劑萃取法、雙水相萃取法、反膠束萃取法；3）根據乳清蛋白帶電性質不同，利用層析柱材料與乳清蛋白離子交換親和力的不同來分離不同組分蛋白，例如陰離子交換層析和陽離子交換層析；4)根據乳清蛋白與吸附材料的選擇性吸附能力不同而分離，例如疏水作用層析、親和層析及羥基磷灰石層析；5）根據乳清蛋白分子大小（分子量）不同，使不同乳清蛋白組分選擇性地通過，以達到分離純化目的，包括超濾技術和凝膠層析。
雙水相萃取法
雙水相技術（Aqueous two-phase systems,ATPS）開始於20世紀60年代，1896年Beijerinck發現明膠與瓊脂或明膠與可溶澱粉混合時，可以得到一個混濁不透明的溶液，隨之分為兩相，這個現象被稱為聚合物的不相溶性，這就是雙水相系統。1979年德國GBF的Kula等首次將雙水相萃取分離技術套用於從細胞勻漿中提取蛋白質和酶類，大大改善了胞內酶的提取效果。過去的幾十年，雙水相體系（聚合物Ⅰ/聚合物Ⅱ或聚合物/無機鹽體系）已廣泛套用於多種蛋白質產品的分離純化過程中。
凝膠過濾層析法
凝膠過濾層析法（Gel filtration chromatography,GFC）又稱凝膠排阻層析或分子篩層析，是利用化學惰性的多孔網狀結構的物質為固定相，通過洗脫液的洗脫，使混合物中的各種物質根據分子大小不同得到分離，在洗脫過程中，分子質量最大的物質無法進入凝膠網孔而沿凝膠顆粒間的空隙被洗脫最先流出柱外，而分子質量最小的物質可以進入凝膠網孔而受網孔的阻攔，緩慢洗脫出來，最後流出柱外。與其他色譜法相比，凝膠過濾色譜最大的特點是操作簡便，適用於大規模分離純化過程。但凝膠層析由於洗脫液洗脫會稀釋樣品，降低樣品濃度，往往凝膠過濾層析後需要濃縮步驟。凝膠過濾層析具有所需設備簡單、操作方便、分離迅速，溶質與介質不發生任何形式的相互作用，可以採用恆定洗脫法洗脫，操作條件溫和，不影響樣品的生物活性等優點，廣泛套用於大分子物質的分離純化
離子交換層析法
離子交換層析（Ion exchange chromatography,IEC）是以離子交換樹脂為固定相，通過流動相中離子與樹脂上的平衡離子進行可逆交換時的結合力大小的不同而進行分離的一種層析方法。通過分子中的活性離子將溶液中帶相反電荷的物質吸附在離子交換劑上，然後用適當的洗脫溶劑將吸附物質再從離子交換劑上洗脫下來，從而達到目的產物的分離和純化的目的。離子交換劑中的活性離子是決定交換劑的主要性能，因此離子交換劑可以按照活性離子的性質進行分類。例如，目前常用的離子交換樹脂中的活性離子帶正電荷，則可與溶液中的陽離子發生交換，就稱為陽離子交換樹脂；如果離子交換樹脂的活性離子帶負電荷，則可與溶液中的陰離子發生交換，就稱為陰離子交換樹脂。
