《食品科学》：陕西科技大学贾玮副教授等：不同泌乳期羊乳和牛乳的高通量定量乳清蛋白质组学

羊乳乳清因含有高营养价值蛋白质、大量低聚糖、乳糖和矿物质被认为是功能性成分，具有免疫调节功能和抗菌活性，并可延缓心血管疾病、骨质疏松症、癌症和肥胖症的发病或改善其状况。目前，基于乳清蛋白的配方乳粉可替代普通婴幼儿配方乳粉，避免婴幼儿对全脂牛乳或大豆蛋白的胃肠道不耐受。

为更好地了解羊乳与牛乳的乳清蛋白组成并评价其差异，陕西科技大学食品与生物工程学院的张 荣、吴欣雨、贾 玮*对羊乳和牛乳在不同泌乳期的乳清蛋白组成进行比较分析。采用非标记定量（LFQ）蛋白质组学方法，基于成本效益和时间最大值算法，系统研究不同泌乳期羊乳和牛乳乳清蛋白质组的组成和变化。利用生物信息学分析进行基因功能注释和参与通路分析，用于评估乳清蛋白质潜在的生物活性功能差异，以期更好地了解牛乳和羊乳的蛋白质组成差异，为羊乳基乳制品的研发提供理论指导。

1、蛋白质谱鉴定及表达差异分析

图1为鉴定肽段的长度分布图，显示鉴定的肽段包含氨基酸数目大部分为7～20，均在肽段长度合理范围内，且与质谱鉴定的分子质量范围（m/z 300～1 700）一致。肽段的精确鉴定可显著降低假阳性结果出现概率。本实验使用的Q-Orbitrap质谱仪一级和二级扫描的质量精确度都小于5×10－6，但为提高鉴定结果的精确性，在Uniprot数据库搜索肽段匹配误差阈值设置为0.05 Da。所有已鉴定肽的质量误差在±5×10－6范围内，证明所建立方法的高可靠性和准确性。本研究中，通过肽段在牛乳和羊乳乳清中共鉴定出489 种乳清蛋白，乳清样品中已鉴定蛋白质的LFQ强度跨越近5 个数量级。

2、不同泌乳期羊乳和牛乳乳清蛋白化学计量学分析

图2显示4 组乳清样品在95%置信区间内区分明显，说明这4 组样品的蛋白质组成及含量具有明显差异，每组样品各自聚类良好，说明模型具有一定的稳健性。模型R2X=0.863、R2Y=0.999和Q2=0.999，表明所构建的模型具有良好的拟合度和预测能力。同时进行200 次置换检验，通过Y轴上R2和Q2的截距进一步评估模型是否过度拟合，R2和Q2的截距分别应小于0.30和0.05。本研究中R2和Q2的Y轴截距分别为0.155和－0.366，这表明所建立的模型并未过度拟合（图3）。此外，牛初乳和牛常乳位置较为接近，表明二者的蛋白质组图谱组成更相似，即牛初乳和牛常乳的蛋白质组成和含量变化相比羊初乳和羊常乳更相似。

由图4可知，组织蛋白酶2、白细胞介素20受体α亚单位、PKS-ER结构域蛋白、纤维蛋白原β链、膜联蛋白、核结合蛋白2、黑素转铁蛋白、乳脂肪球表皮生长因子8蛋白和血小板反应蛋白1这9 种蛋白VIP值大于1，且在羊乳中含量较高，可用于区分牛初乳、牛常乳、羊初乳和羊常乳。

3、不同泌乳期羊乳和牛乳乳清蛋白生物信息学分析

利用DAVID生物信息学资源6.8，根据分子功能、细胞成分和生物过程对牛乳和羊乳中的乳清蛋白进行分类。胞外区、胞外间隙、血液微粒和胞外体是乳清蛋白定位的主要细胞成分，说明这些低丰度蛋白组分是血清中蛋白质在乳腺细胞的紧密连接处通过细胞间或跨细胞传递到乳清中。其他蛋白与角蛋白丝、局灶性黏连、血小板α颗粒等功能有关。乳清蛋白的主要分子功能有结构分子活性、丝氨酸型内肽酶抑制剂活性以及糖蛋白结合。丝氨酸型肽链内切酶抑制剂活性、丝氨酸型肽链内切酶活性和结构分子活性在羊常乳中最为丰富，其次是半胱氨酸型肽链内切酶抑制剂活性、糖蛋白结合和过氧化还原酶活性。因此，根据蛋白质组学的基因功能富集分析，乳清蛋白可能参与了人类健康相关途径，而其生物活性在羊乳和牛乳的初乳和常乳中有所不同。

结论

在牛初乳、牛常乳、羊初乳和羊常乳中分别鉴定到170、161、240 种和291 种乳清蛋白，47 种蛋白质在4 组乳样中共同表达，说明虽然羊乳和牛乳之间存在显著差异，但羊乳在一定程度上可用于替代牛乳。对所鉴定乳清蛋白的LFQ强度建立PLS-DA模型，发现牛初乳和牛常乳在蛋白质组成上比羊初乳和羊常乳更相似，筛选了羊乳中丰度较高的9 种蛋白质用作标志物区分这4 组乳样。经生物信息学分析发现，鉴定的乳清蛋白主要参与的生物过程为视网膜稳态和内肽酶活性负调控，定位的主要细胞成分是胞外区、胞外间隙、血液微粒和胞外体，主要分子功能为结构分子活性、丝氨酸型内肽酶抑制剂活性和糖蛋白结合。通路分析发现，补体与凝血级联、抗生素生物合成和碳代谢是最显著的途径。在羊常乳中筛选出96 种高丰度蛋白质，大部分与免疫应答、代谢过程及细胞凋亡有关。羊初乳中34 种常见蛋白的丰度明显高于牛初乳，主要与免疫应答、内肽酶活性负调控和急性期反应相关。研究结果发现羊乳的特征蛋白组成及差异蛋白可能参与的生物过程，加深对羊乳蛋白的认识，对牛乳及其制品的营养改良和母乳替代品的生产具有重要意义。

本文《不同泌乳期羊乳和牛乳的高通量定量乳清蛋白质组学》来源于《食品科学》2022年43卷10期107-113页，作者：张荣，吴欣雨，贾玮。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210608-095。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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