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β-乳球蛋白(β-LG)是乳清中的主要蛋白,具有改变牛乳热稳定性、与脂肪酸及风味物质结合、抗癌等生物学活性以及良好的搅打起泡性、凝胶性、成膜性等加工特性,被广泛应用于食品加工、化妆品、医药等领域。基因多态性是由核酸序列中碱基的突变造成的,目前国内外研究已表明β-LG存在基因多态性,荷斯坦奶牛中等位基因主要有A、B两种,C较为少见。本研究调查分析了我国荷斯坦奶牛β-LG多态性(试验一);并通过盐析等方法分离不同基因型β-LG(试验二);研究了不同基因型β-LG空间结构和功能性质差异(试验三)及β-LG基因多态性对酸奶品质的影响(试验四)。
1.中国荷斯坦奶牛β-LG多态性调研分析(试验一)。选取杭州地区正处泌乳中期的健康荷斯坦奶牛102头,每头采集奶样,采用高效液相色谱法对其β-LG进行分类鉴定,发现共有3种类型β-LG,分别为A型、B型和C型。102例样本中,AB型数量最多,达61例,占总数的59.8%; AC型最少,仅发现1例。A型、B型较为常见,分别达16.7%和14.7%,其余发现有少量BC型、ABC型,未发现纯C型β-LG。
2.不同基因型β-LG的分离纯化(试验二)。选取β-LG为A型、B型、AB型的奶牛,分别采集奶样,离心脱脂后调节pH除去酪蛋白,利用7%和23%NaCl两步盐析法分离β-LG。采用超滤法对所得β-LG进行脱盐浓缩,超滤24h后冻干保存。利用高效液相色谱以及SDS-PAGE对所得A型、B型和AB型β-LG进行鉴定,发现与预期β-LG类型一致,且β-LG含量占总蛋白的95%以上,纯度较高。
3.不同基因型β-LG结构与功能分析(试验三)。配制不同β-LG的PBS溶液(0.25mg/mL),采用圆二色谱法测定不同β-LG的二级结构,其α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲的含量,分别为:A型8.77%、34.79%、21.49%、34.95%;B型9.97%、41.58%、17.47%、30.98%; AB型6.23%、37.86%、19.91%、36.00%。β-折叠的差异最为明显,其他差异较小。利用ABTS自由基法测定了不同β-LG的抗氧化能力,结果发现三种β-LG自由基清除率分别为:33.1%、30.5%、34.9%,即B型β-LG抗氧化能力最弱。采用SDS结合法测定不同β-LG的疏水性,根据SDS浓度标准曲线计算得出三种β-LG的疏水性(SH,μg SDS/500μg蛋白)分别为29.84、30.07、30.39,差异不显著。利用差示扫描量热法测定不同β-LG的热稳定性,发现三者的变性温度分别为:88.6℃、91.8℃、81.5℃,B型β-LG的热稳定性最好。这提示可能是由于B型β-LG的自由巯基被包裹的最紧密,反应性降低,故抗氧化能力最弱、热稳定性好。
4.β-LG基因多态性对酸奶品质的影响(试验四)。利用不同基因型β-LG的奶样作为原料奶制作酸奶,利用质构仪测定其质构参数,发现对酸奶品质的主要指标(硬度及粘性)没有显著影响,但对内聚性有显著影响。向混合奶样中添加不同基因型β-LG各0.1g、0.2g、0.3g制作酸奶,发现不同蛋白类型对酸奶的硬度有显著影响,且随着添加量的增大,酸奶硬度逐渐增大。不同蛋白类型对粘性有显著影响,而添加量则没有,但蛋白类型与添加量之间存在交互作用。
综上所述,我国荷斯坦奶牛的β-LG存在多态性。采用盐析法可分离出高纯度的β-LG,并可用于大规模分离。β-LG多态性与其结构、功能和性质存在关联,其中对热稳定性和抗氧化性有显著作用。不同基因型β-LG及添加量对酸奶品质有显著影响,其中B型β-LG效果最好。