β-酪蛋白

β-酪蛋白(β-CN)廣泛存在於哺乳動物(牛、氂牛、山羊、馬、兔等)和人的乳汁中，是由乳腺腺泡上皮細胞合成的磷酸化蛋白質。

β-CN在人初乳中的含量為 0.26 mg/100 mL，在成熟乳中含量為 0.3-0.5 mg/100 mL，占總酪蛋白含量的 50 % ~ 85 %。人乳中的酪蛋白為總蛋白質的 30 %~35 %左右，主要是 β-酪蛋白和 κ-酪蛋白，其中β-酪蛋白所占比例較大。不同泌乳階段，酪蛋白的組成並不完全相同，如人乳中的 κ-酪蛋白只能在產後 3-4 天檢測到。

基本介紹

• 中文名：β-酪蛋白
• 外文名：Beta-casein 
• 分布：脯乳動物乳汁
• 類別：磷酸化蛋白質
• 含量：人成熟乳中總酪蛋白的50%-85%
• 分子量：25 382 Da
• 長度：226個胺基酸殘基

定義

β-酪蛋白(β-CN)是由乳腺腺泡上皮細胞合成的磷酸化蛋白質，廣泛存在於哺乳動物(牛、氂牛、山羊、馬、兔等)和人的乳汁中。

β-酪蛋白(β-CN)家族至少能在七種哺乳亞綱和兩種有袋動物中找到，其蛋白質的胺基酸序列和核酸序列已被我們所知。人乳中級結構已用埃德曼降解法確定，其序列與牛乳和羊乳蛋白序列比較，顯示有 50 %是相同的，序列數據也暗示著其基因的多態性。由於 β-CN 是人乳酪蛋白中主要的蛋白質成分，因此有研究者認為在嬰兒配方乳粉中強化 β-CN，可以使牛乳更接近人乳，從而縮小了牛乳餵養與母乳餵養的差距。另外，嬰兒使用強化了 β-CN 的嬰兒配方乳粉，可有效提高整體配方奶粉的易消化性。

性質和結構

β-CN 由 226 個胺基酸殘基組成，分子量為 25 382 Da。β-酪蛋白含有大量的谷氨醯胺，此胺基酸序列是非常保守的，在N-末端附近形成了主要的磷酸化作用位點，β-酪蛋白磷酸化位點的數量和磷酸化水平比α-酪蛋白少。在牛的β-酪蛋白中，一個完全磷酸化形式包含5個磷酸基團，而在其他物種里，β-酪蛋白含有大量的磷酸化作用形式，如人、山羊和負鼠。Sood 比較了在 β-酪蛋白中含量較高的結合了兩個磷酸根的 β-酪蛋白(β-CN-2P)和結合了四個磷酸根的 β-酪蛋白(β-CN-4P)，結果顯示兩者約占 β-酪蛋白總量的70%，每個大約35 %。在 β-酪蛋白中脯氨醯基(Proly-)有相當高的頻率，因其實亞胺基酸，形成肽鍵後，不能參與氫鍵的形成，加上其 α-碳原子位於五元環上，兩側的鍵難於旋轉，不易形成 α-螺旋(α-Helix)，故脯氨酸是傾向於瓦解 α-螺旋和 β-片層結構(β-Pleated sheetstructure)的。

功能

β-酪蛋白是人乳中的主要蛋白質，是一種磷酸化蛋白。蛋白質的磷酸化區域可與鈣離子結合，並且磷酸化程度越高結合鈣離子能力越強。據推測，人乳β-酪蛋白的磷酸化位點以及數量與酪蛋白和鈣離子結合數量等相關，也影響其他二價離子如鋅的吸收。在消化過程中，磷酸化的β-酪蛋白被降解成多種具有生物活性的肽段，並能夠引起行為、消化代謝、激素、免疫、神經和營養等多方面的應答。鈣離子與酪蛋白結合形成膠束,這使得它能更好地被嬰兒吸收。有研究表明β-酪蛋白能夠大大降低過敏性，並且它能夠影響新生兒的睡眠模式。除了具有非常優秀的消化性，以及低過敏性之外還有其他的一些功能，比如β-酪蛋白具有抗高血壓的功能，因為它在消化過程中可以施放出抗高血壓的生物活性肽，它還有抗病毒的功能；具有抗菌性，能夠抑制細菌的生長，同時β-酪蛋白可以防止活性蛋白變異，亦可以促進某些營養成分(如鈣、磷、必需胺基酸等)吸收。

分離技術

蛋白質的分離純化可根據蛋白質分子的大小、電荷量、溶解度以及親和性結合部位的有無，建立許多分離純化的方法。常用的有離心分離、沉澱分離、透析法、超濾法、層析分離、膜分離以及酶法分離等。這些分離純化蛋白質的方法各有利弊。

離心分離

離心分離是利用不同物質之間的沉降係數或浮力密度等差異，用離心力場進行的一項分離、濃縮或提煉的物理分離分析技術。

沉澱分離

沉澱分離是使用最廣泛的酪蛋白組分分離技術，它主要是利用各酪蛋白組分在不同濃度溶液中的溶解性以及對溫度、離子強度以及鈣離子的敏感性差異而實現分離。根據酪蛋白組分在不同濃度尿素溶液中的溶解度差異，Hipp 等人於 1952 年首次實現了對牛乳 β-CN 和α-CN(包括 αs-CN 和 к-CN)分離，得率分別為 8 %和 45 %。Aschaffenburg等人於 1963 年結合等電點沉澱與尿素沉澱，對 Hipp 的方法進行了改進實驗，獲得了純度更高的β-酪蛋白。

層析分離

層析法又稱色譜法，是一種物理化學分離分析方法，是利用混合物中各組分物理化學性質差異，使各組分不同程度分布在固定相和流動相中，由於各組分受力不同從而使各組分以不同速度移動達到分離。用於酪蛋白組分純化分離的色譜技術主要有離子交換色譜，疏水層析，吸附色譜，凝膠色譜，共價色譜以及親和色譜等。Thompson 於 1966 年使用 DEAE-纖維素，用 pH=7 的含巰基乙醇和尿素的緩衝液，採用氯化鈉進行梯度洗脫，成功分離出酪蛋白組分。Bramanti 等人於 2001 年，使用苯基分離了牛奶蛋白質，蛋白樣品用 4 mol 硫氰酸胍進行處理，在 30 min 內從高鹽濃度的緩衝液(pH =7.2，含 1.8 mol 硫酸銨和 8 mol 尿素的 0.1mol 磷酸緩衝液)線性降低為低鹽濃度的緩衝液狀態(含 8 mol 尿素的磷酸緩衝液)，實現了對 as-酪蛋白，β-酪蛋白和 к-CN 的分離。

酶法分離

酶是一種生物催化劑，能通過改變反應的活化而加快或降低反應速度，它本身不參與反應，不改變反應的平衡點，因其具有高效性、轉移性、溫和性等特點，被廣泛套用與食品工業中。Huppertz 等人利用 β-酪蛋白和 αs-酪蛋白在低溫的酸性條件下溶解度的不同，於 2005 年使用凝乳酶實現了對 β-酪蛋白的富集分離。

膜分離

膜分離是根據生物膜對物質選擇性通透的原理所設計的一種對包含不同組分的混合樣品進行分離的方法。膜分離技術具有分離、純化、精製以及濃縮蛋白的功能，既高效環保又易於操作，已成為一種重要的分離技術，並廣泛套用於食品藥品、生命科學、化工冶金等重要領域，具有很高的社會效益和經濟效益。Agronomique 等人於 1986 年套用微濾技術生產了 β-酪蛋白。Akgol 於 2008 年，用聚醯胺纖維膜和活性綠-4B 染料製成親和膜，在 pH=5 條件下吸附初步純化的 β-酪蛋白，之後用含 1.0 mol 氯化鈉或含 0.5 mol 硫氰酸鈉的 Tris-HC1 緩衝溶液進行梯度洗脫，成功獲得了純度更高的 β-酪蛋白。