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圆二色光谱、红外光谱法解析羊乳和牛乳β-酪蛋白结构及性质差异

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光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 770-776页

作者：李萌王娟魏子凯康佳欣张玲 Tabys Dina 刘宁张爽乳品科学教育部重点实验室(东北农业大学) 黑龙江哈尔滨150030 东北农业大学医院黑龙江哈尔滨150030

羊乳β-酪蛋白比牛乳β-酪蛋白更容易被婴幼儿消化吸收,主要原因是二者结构的不同。目前对牛乳β-酪蛋白结构的研究较多,但对羊乳β-酪蛋白的结构以及羊乳和牛乳β-酪蛋白结构差异的研究还鲜有报道。蛋白质二级结构的信息可由光谱获得,... 详细信息

羊乳β-酪蛋白比牛乳β-酪蛋白更容易被婴幼儿消化吸收,主要原因是二者结构的不同。目前对牛乳β-酪蛋白结构的研究较多,但对羊乳β-酪蛋白的结构以及羊乳和牛乳β-酪蛋白结构差异的研究还鲜有报道。蛋白质二级结构的信息可由光谱获得,其中圆二色光谱是利用蛋白质分子中具有光学活性的生色基团对左、右平面圆偏振光吸收不同,对蛋白质结构进行表征的方法,可以测定溶液状态下的蛋白质样品,使蛋白质构象更接近其生理状态,而且具有快速简便,对构象变化灵敏等优点;红外光谱则是利用蛋白质分子在振动过程中不同化学键或官能团对红外光吸收频率不同,对蛋白质结构进行表征的方法,可以测定固体状态下的蛋白质样品,具有扫描速度快、分辨率高、可测波长范围广、不易受蛋白质样品的分子大小和外界条件影响等优点。圆二色光谱和红外光谱已被广泛应用于蛋白质构象的研究中,但是结合使用这两种方法分析β-酪蛋白结构的研究还鲜有报道。因此,该研究采用圆二色光谱和红外光谱比较羊乳和牛乳β-酪蛋白的结构特点,并利用分光光度法对二者的巯基含量及溶解性进行了分析,从功能性质方面的不同对两种蛋白结构的差异进行更好的说明。圆二色光谱测得羊乳和牛乳β-酪蛋白二级结构中主要以无规卷曲为主,但羊乳β-酪蛋白的无规卷曲含量(50.2%±0.16%)显著高于牛乳β-酪蛋白(43.8%±0.14%),其有序结构中α-螺旋含量(2.7%±0.21%)、β-折叠含量(15.3%±0.08%)显著低于牛乳β-酪蛋白(4.3%±0.13%, 19.5%±0.12%),β-转角含量分别为31.8%±0.11%和32.4%±0.09%,差异不显著;红外光谱测得羊乳β-酪蛋白二级结构中α-螺旋、β-折叠、β-转角含量分别比牛乳β-酪蛋白低18%~20%, 9%~10%, 0.6%~1%,无规卷曲含量比牛乳β-酪蛋白高17%~19%。对两种蛋白功能性质的研究表明,羊乳β-酪蛋白与牛乳β-酪蛋白表面巯基含量基本一致19~20μmol·g^-1,但羊乳β-酪蛋白总巯基含量[(28.35±0.13)μmol·g^-1]显著低于牛乳β-酪蛋白[(46.72±0.21)μmol·g^-1];羊乳β-酪蛋白与牛乳β-酪蛋白的等电点较为接近(pH为4~5),且在等电点附近前者的溶解性低于后者,而远离等电点时前者溶解性则高于后者。研究结果说明与牛乳β-酪蛋白相比,羊乳β-酪蛋白分子的无序性和柔韧性更高,胶束内部结构更加的柔软疏松。

关键词：羊乳牛乳 β-酪蛋白圆二色光谱红外光谱二级结构

β-酪蛋白不同基因型荷斯坦奶牛瘤胃微生物群落特征和功能分析

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动物营养学报 2024年第1期36卷 537-550页

作者：赵金燕王川川禹保军马若霜胡佳欢张娟顾亚玲宁夏大学动物科技学院银川750021 宁夏回族自治区反刍动物分子细胞育种重点实验室银川750021

β-酪蛋白是乳汁中最重要的蛋白质之一,在荷斯坦奶牛中存在A1和A2这2种主要基因型。为探究β-酪蛋白不同基因型荷斯坦奶牛瘤胃微生物群落的差异,试验选取体况良好、第1胎次的A1A1、A1A2和A2A2基因型荷斯坦奶牛各15头(各基因型奶牛乳脂... 详细信息

β-酪蛋白是乳汁中最重要的蛋白质之一,在荷斯坦奶牛中存在A1和A2这2种主要基因型。为探究β-酪蛋白不同基因型荷斯坦奶牛瘤胃微生物群落的差异,试验选取体况良好、第1胎次的A1A1、A1A2和A2A2基因型荷斯坦奶牛各15头(各基因型奶牛乳脂率和乳蛋白率相近),采集瘤胃液后通过Illumina HiSeq 2000平台进行宏基因组测序,并利用Diamond 0.9.7软件进行分类和功能注释,分析3种基因型奶牛瘤胃微生物群落的组成和功能。结果表明:1)A1A1基因型奶牛瘤胃中特征微生物有Intestinibaculum、戴阿利斯特杆菌属(Dialister)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和不动杆菌属(Acinetobacter)等;A1A2基因型奶牛瘤胃中特征微生物有普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)的帕拉普雷沃氏菌属(Paraprevotella)和Paraprevotella xylaniphila;A2A2基因型奶牛瘤胃中特征微生物包括醋杆菌属(Acetobacter)和黄单胞菌属(Xanthomonas)等。2)A1A2和A2A2基因型奶牛瘤胃中富含与木质纤维素和纤维素降解相关的酶;A1A2基因型奶牛瘤胃参与淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸生物合成、蛋白质消化与吸收、精氨酸和脯氨酸代谢以及RNA降解通路的基因数量更多;A2A2基因型奶牛瘤胃参与炎症介质调节通路的基因数量更多。由此可知,A1A1基因型荷斯坦奶牛的瘤胃标志物微生物是Intestinibaculum和戴阿利斯特杆菌属,可能与减少甲烷排放和A1型β-酪蛋白以及部分疾病存在潜在关联;A1A2基因型奶牛的瘤胃标志微生物是普雷沃氏菌科,可能对饲粮消化有促进作用;A2A2基因型奶牛的瘤胃标志微生物是醋杆菌属,其相对丰度对乳脂含量有调节作用。

关键词：荷斯坦奶牛 β-酪蛋白 A2奶瘤胃微生物宏基因组学

圆二色光谱法研究酸度、槲皮素、锌离子对β-酪蛋白二级结构的影响

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化学学报 2010年第14期68卷 1449-1453页

作者：吕鉴泉王雪梅吕桂英孙婷荃唐金燕徐明波湖北师范学院污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室黄石435002 黄石理工学院化学与材料工程学院黄石435003

采用圆二色光谱(CD)技术研究了酸度、槲皮素(Qct)和锌离子对溶液中β-酪蛋白(β-CN)二级结构的影响.结果表明,酸度、Qct和锌离子均能够诱导β-CN二级结构发生改变.在pH7.6的条件下,β-CN各种结构分别为32.6%α-螺旋,53.5%β-折叠,13.9%... 详细信息

采用圆二色光谱(CD)技术研究了酸度、槲皮素(Qct)和锌离子对溶液中β-酪蛋白(β-CN)二级结构的影响.结果表明,酸度、Qct和锌离子均能够诱导β-CN二级结构发生改变.在pH7.6的条件下,β-CN各种结构分别为32.6%α-螺旋,53.5%β-折叠,13.9%γ-转角和无规卷曲;Qct使β-CN的α-螺旋含量增加、β-折叠含量减少;锌离子和Zn-Qct配合物导致β-CN的α-螺旋含量大幅度降低,β-折叠含量略有增加,同时转角和无规的含量也大幅度增加.

关键词：二级结构 β-酪蛋白圆二色光谱槲皮素锌离子

基质辅助激光解吸电离飞行时间串联质谱法分析人乳β-酪蛋白新生儿体外消化模型多肽组

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分析化学 2015年第5期43卷 631-636页

作者：李相怡方曦任皓威程琳张拓付国红刘宁国家乳业工程技术研究中心黑龙江省乳品工业技术开发中心东北农业大学食品学院乳品科学教育部重点实验室北京蛋白质组学研究中心

通过体外模拟新生儿消化道条件,用基质辅助激光解吸离子化飞行时间串联质谱法（MALDI-TOF/TOF）探究人乳β-酪蛋白消化后的多肽组。在离子源加速电压为20 k V,激光波长337 nm,激光频率200 Hz,离子延迟提取时间330 ns,质谱信号单次扫描累... 详细信息

通过体外模拟新生儿消化道条件,用基质辅助激光解吸离子化飞行时间串联质谱法（MALDI-TOF/TOF）探究人乳β-酪蛋白消化后的多肽组。在离子源加速电压为20 k V,激光波长337 nm,激光频率200 Hz,离子延迟提取时间330 ns,质谱信号单次扫描累加2000次条件下,扫描质量范围m/z 500;000的肽段。结果表明,消化后得到26个肽段,分子量集中在1000;000 Da。与已知功能的肽段序列进行对比,人乳β-酪蛋白在新生儿体外模型消化后未产生与已知功能的活性肽序列匹配的肽段,但发现9个肽前体,其中含4个血管紧张素转化酶（ACE）抑制肽前体,2个酪蛋白磷酸肽（CPP）前体,2个抗氧化肽前体,1个免疫活性肽前体,由酶切位点推测分析,肽前体可以继续在蛋白酶作用下转化为生物活性肽。

关键词： β-酪蛋白新生儿体外消化多肽组基质辅助激光解吸电离飞行时间串联质谱

果胶结构特征对果胶-β-酪蛋白复合体系性质的影响

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中国食品学报 2020年第12期20卷 31-38页

作者：梁瑞红董浩澜王学栋王日思贺小红陈军刘成梅南昌大学食品科学与技术国家重点实验室南昌330047 江西旅游商贸职业学院经济管理学院南昌330100

本文研究了果胶结构特征对果胶-β-酪蛋白复合体系性质的影响,将6种结构特征(半乳糖醛酸含量GA、酯化度DM、酰胺化度DA、分子质量Mw)的果胶(L13、L101、L102、L104、H121和H150)与β-酪蛋白复合,采用动态光散射、ζ电位、荧光光谱和圆... 详细信息

本文研究了果胶结构特征对果胶-β-酪蛋白复合体系性质的影响,将6种结构特征(半乳糖醛酸含量GA、酯化度DM、酰胺化度DA、分子质量Mw)的果胶(L13、L101、L102、L104、H121和H150)与β-酪蛋白复合,采用动态光散射、ζ电位、荧光光谱和圆二色谱等方法考察果胶结构特征对果胶-β-酪蛋白复合体系的粒径、电位、二级结构、溶解性、乳化性和起泡性的影响,最后采用多元线性回归分析评价果胶各结构特征对果胶-β-酪蛋白复合体系性质影响的贡献程度。研究表明:果胶与β-酪蛋白发生静电相互作用形成复合体系,果胶的添加改变了β-酪蛋白的分子结构。相比β-酪蛋白而言,所有果胶与β-酪蛋白复合体系具有更高的乳化和起泡能力。多元线性回归表明:溶解性和乳化性与GA、DM和DA呈正相关,与Mw呈负相关,DA对两者的影响最大,Mw对两者的影响最小;起泡性与GA和DM呈正相关,与DA和Mw呈负相关,DA对其影响最大,Mw对其影响最小。

关键词： β-酪蛋白果胶结构特征复合体系性质多元线性回归

中国人乳β-酪蛋白基因克隆表达及生物信息学分析

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中国食品学报 2015年第8期15卷 231-237页

作者：任皓威李春刘宁顾鑫国家乳业工程技术研究中心黑龙江省乳品工业技术开发中心哈尔滨150028 乳品科学教育部重点实验室东北农业大学食品学院哈尔滨150030 食品安全与营养协同创新中心哈尔滨150028

文献显示:牛β-酪蛋白(CSN2)目前有12种遗传变种,提示人类中也可能存在这种现象。为探究中国人乳β-酪蛋白是否与NCBI数据库中该种蛋白的1级结构具有差异性,验证作者先前对中国人乳β-酪蛋白氨基酸序列的分析,采集正常中国女性乳腺组织... 详细信息

文献显示:牛β-酪蛋白(CSN2)目前有12种遗传变种,提示人类中也可能存在这种现象。为探究中国人乳β-酪蛋白是否与NCBI数据库中该种蛋白的1级结构具有差异性,验证作者先前对中国人乳β-酪蛋白氨基酸序列的分析,采集正常中国女性乳腺组织,提取总RNA,并以其为模板,通过RT-PCR方法扩增人乳β-酪蛋白的编码区(CDS)基因,连接T载体测序,然后提交至Gen Bank(登录号:KF 751868)。与NCBI上人β-酪蛋白的核苷酸序列比较,所得人乳β-酪蛋白CDS序列同源性达到100%,说明该基因在不同人种间具有高度保守性。由其核苷酸序列及推导的氨基酸序列进行生物信息学分析,结果:理论等电点(p I)5.52,该蛋白质不存在跨膜结构,具有较强的疏水区域。连接重组质粒和PET-30a-GST载体后,转化大肠杆菌BL21(DE3)获得表达菌株,37℃诱导4 h,目标重组蛋白以包涵体形式表达,通过Ni2+-NTA柱纯化重组蛋白,经SDS-PAGE验证,成功构建原核表达载体PET-30a-GST-CSN2,并获得重组人乳β-酪蛋白。这为进一步研究中国人乳β-酪蛋白奠定良好的基础。

关键词： β-酪蛋白基因克隆序列分析

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基于大肠杆菌表达系统制备β-酪蛋白研究

食品工业科技 2023年第16期44卷 131-138页

作者：艾正文乳业生物技术国家重点实验室上海乳业生物工程技术研究中心光明乳业股份有限公司乳业研究院上海200436

牛乳中β-酪蛋白含有多种变异体,其中A1β-酪蛋白(A1)和A2β-酪蛋白(A2)是其最常见的2种变异体。由于A1和A2蛋白在氨基酸序列上仅存在个别氨基酸的差异,因此通过常规的分离、纯化手段较难以实现纯度较高的A1和A2蛋白的制备。本研究利用... 详细信息

牛乳中β-酪蛋白含有多种变异体,其中A1β-酪蛋白(A1)和A2β-酪蛋白(A2)是其最常见的2种变异体。由于A1和A2蛋白在氨基酸序列上仅存在个别氨基酸的差异,因此通过常规的分离、纯化手段较难以实现纯度较高的A1和A2蛋白的制备。本研究利用分子生物学手段,分别构建含有CSN2-A1和CSN2-A2目的基因的重组质粒载体pET28a(+)-CSN2-A1和pET28a(+)-CSN2-A2。将构建的重组表达载体导入到大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达和纯化。结果表明,在0.2 mmol/L IPTG,37℃下诱导表达4 h可获得大量蛋白,但通过SDSPAGE电泳显示目的蛋白以包涵体形式表达,存在于细胞破碎后的沉淀中。通过洗涤、溶解、镍柱亲和色谱纯化、复性以及鉴定等步骤最终可获得纯度大于90%(PAGE)的A1和A2重组蛋白,从而为制备A1和A2蛋白提供新的途径。

关键词： β-酪蛋白大肠杆菌原核生物表达 CSN2-A1 CSN2-A2

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低温诱导羊乳中β-酪蛋白从胶束中解离的研究

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食品与生物技术学报 2021年第8期40卷 27-36页

作者：邵言蹊刘大松徐姝李志宾周鹏食品科学与技术国家重点实验室江南大学江苏无锡214122

在羊乳酪蛋白胶束结构中,部分β-酪蛋白通过疏水作用结合到胶束骨架上,在低温条件下,蛋白质疏水作用减弱,部分β-酪蛋白从胶束中解离。以脱脂羊乳为原料,采用HPLC、SDSPAGE、ICP-MS进行检测,研究温度、平衡时间、pH、NaCl、柠檬酸钠、Ca... 详细信息

在羊乳酪蛋白胶束结构中,部分β-酪蛋白通过疏水作用结合到胶束骨架上,在低温条件下,蛋白质疏水作用减弱,部分β-酪蛋白从胶束中解离。以脱脂羊乳为原料,采用HPLC、SDSPAGE、ICP-MS进行检测,研究温度、平衡时间、pH、NaCl、柠檬酸钠、CaCl_(2)对β-酪蛋白从胶束中解离的影响。低温诱导β-酪蛋白从胶束中的解离在120 min达到平衡。降低温度、降低pH、添加柠檬酸钠诱导胶束钙的解离,使胶束中通过疏水作用结合的β-酪蛋白含量增加,进一步促使低温条件下β-酪蛋白从胶束中解离。温度4℃、pH 6.0条件下平衡120 min,β-酪蛋白从胶束中的选择性解离效果较好,β-酪蛋白、κ-酪蛋白、α-酪蛋白的解离率分别达41.8%、19.9%、15.2%,3种酪蛋白解离部分的占比分别为68.2%、24.4%、7.4%。上述结果可应用于羊乳β-酪蛋白低温微滤分离的工艺优化。

关键词：山羊乳酪蛋白胶束 β-酪蛋白胶束钙低温解离

离子交换色谱-基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱分离鉴定中国人乳中的β-酪蛋白

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色谱 2013年第5期31卷 429-434页

作者：黄宇任皓威刘彪刘宁李萌王东茂国家乳业工程技术研究中心黑龙江省乳品工业技术开发中心黑龙江哈尔滨150028 东北农业大学食品学院乳品科学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030 内蒙古伊利实业集团股份有限公司内蒙古呼和浩特010110 北京蛋白质组研究中心北京102206

以新鲜中国人乳为研究对象,在酸性条件下加氯化钙分离酪蛋白,用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法测定分离效果。从pH值、离心力和CaCl2浓度等3个方面对分离效果进行评价。结果表明:当pH=4.3,离心力为10 400 g,CaCl2溶液... 详细信息

以新鲜中国人乳为研究对象,在酸性条件下加氯化钙分离酪蛋白,用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法测定分离效果。从pH值、离心力和CaCl2浓度等3个方面对分离效果进行评价。结果表明:当pH=4.3,离心力为10 400 g,CaCl2溶液浓度为60 mmol/L时,分离得到的酪蛋白组分纯度最高。对所得酪蛋白沉淀进行DEAE阴离子交换色谱分离,得到3个洗脱液。对其中第3个峰进行Western-Blot法及基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱法(MALDI-TOF/TOF MS)鉴定,证明该峰能与人β-酪蛋白抗体特异性结合,确认其为人乳β-酪蛋白;将质谱结果在Mascot数据库中进行数据检索,序列覆盖率为50%,进一步确定其为人乳β-酪蛋白。综上所述,我们建立了能够得到符合蛋白质组学研究要求的人乳β-酪蛋白的方法。

关键词：阴离子交换色谱质谱 β-酪蛋白纯化中国人乳