《食品科學》：仲愷農業(yè)工程學院楊文華副教授等：蛋清卵轉鐵蛋白結構及其生物活性研究進展

卵轉鐵蛋白（OVT）約占雞蛋蛋清總蛋白質含量的12%～13%，僅次于卵清蛋白。它與人源乳鐵蛋白（HLF）、牛源乳鐵蛋白（BLF）、血清轉鐵蛋白、黑色素轉鐵蛋白同屬轉鐵蛋白家族成員，且與BLF、HLF有著較高的同源性（達到50%）（圖1）。此外，OVT與乳鐵蛋白還具有相似的三維結構，這也使得它們具有許多類似的功能特性，如增強鐵吸附、抗氧化活性、免疫調節(jié)和抗菌作用等。與乳鐵蛋白相比，OVT的優(yōu)勢在于其在蛋清中的含量大約比牛奶中的乳鐵蛋白高出140 倍，因此，從雞蛋中提取OVT更容易。目前，OVT常用的分離純化方法有硫酸鹽沉淀法、有機溶劑沉淀法、色譜法等。

兩種不同形式的OVT（不含鐵的和與鐵結合的）結構及理化性質有所不同，直接影響其在食品體系中加工、貯藏和食用過程中的性能，因此，對OVT結構和理化性質的研究不僅有助于OVT的廣泛應用，而且有助于更好地理解蛋清在食品系統(tǒng)中的功能。

仲愷農業(yè)工程學院輕工食品學院的范雁、楊文華*、梁燦歡等綜述OVT的純化和分離方法，闡述OVT的兩種形式及結構，系統(tǒng)介紹OVT的生物活性及其應用。同時，提出當前OVT研究中面臨的挑戰(zhàn)和仍需努力的方向，為OVT在食品加工、營養(yǎng)品開發(fā)等領域提供新思路和方向。

01

OVT的分離和純化

目前，從雞蛋清中分離純化OVT的方法有多種，主要包括沉淀法和色譜法等。

1.1 沉淀法

沉淀法是一種基于溶解度或等電點差異分離蛋白質的方法。最早在1950年，F(xiàn)raenkel-Conrat首次使用硫酸銨在pH值為3的條件下沉淀蛋白質，從蛋清中分離獲得了OVT，但其純度很低，僅40%。Warner等使用50%乙醇溶液在0.02 mol/L氯化鈉溶液（pH 6～9）中分離獲得OVT，包括不含鐵的和含鐵的兩種形式，然而使用該方法提取出的蛋白純度只有44%。隨后，Ahn團隊采用2.5%硫酸銨和2.5%檸檬酸的酸性鹽組合從蛋清中分離獲得的OVT純度能夠達到88%以上，而且該方法操作簡單、快速且易于放大。同年，該團隊又采用陽離子交換色譜、等電沉淀、硫酸銨和檸檬酸沉淀以及熱處理的組合依次分離蛋清中的溶菌酶、卵黏蛋白、卵清蛋白和OVT，OVT的產(chǎn)量超過82%，純度達到90%以上。此外，華中農業(yè)大學的雞蛋研究團隊也對蛋白質共純化進行了深入研究，Ji Shengnan等首先用蒸餾水和甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液（0.1 mol/L、pH 9.3）依次洗滌樹脂，將溶菌酶與其他不溶性和未吸附的蛋白質分離。然后，通過鹽析、等電點沉淀和乙醇沉淀分離卵黏蛋白、OVT、卵類黏蛋白和卵清蛋白，其中OVT的純度達到90%以上，產(chǎn)量為82%。Geng Fang等使用聚乙二醇沉淀法和陰離子交換層析共純化雞蛋清蛋白，與鹽沉淀不同，陰離子交換層析前不需要脫鹽，聚乙二醇有利于維持蛋白質的生物活性，最終在15%聚乙二醇8000的條件下獲得了純度為95%的OVT，回收率達到78%，該方法操作簡單，且純度高。從以上研究中發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)共純化方法都使用了離子交換樹脂或層析法，并輔以沉淀法。這些組合方法具有操作簡便、節(jié)省原材料和純化周期短等優(yōu)點。

1.2 色譜法

為了進一步提高OVT的純度和產(chǎn)量，減少蛋白在純化過程中發(fā)生的結構變化，人們將色譜法應用于OVT的分離過程，其中離子交換色譜應用最廣泛。Rhodes等在羧甲基纖維素色譜柱上利用pH 8.5 0.1 mol/L乙酸銨分離得到OVT，該方法不需要蛋白質結晶和硫酸銨的進一步分離就可以直接提取得到OVT，然而，該方法獲得的蛋白容易被球蛋白污染。隨后，Al-Mashikiii和Chung等分別將固定化金屬親和層析和DEAE親和凝膠藍色層析應用于OVT的分離純化中，顯著提高了OVT的純度，根據(jù)聚丙烯酰胺凝膠電泳顯示純度能夠達到94%～98%，然而，這個過程可能會發(fā)生蛋白質變性，因為需要劇烈的洗脫條件打破蛋白質與柱子之間的強相互作用，而且固定化金屬親和色譜也相對昂貴，限制了其在工藝規(guī)模上的應用。隨后，有報道發(fā)現(xiàn)陽離子交換色譜和陰離子交換色譜也可以用于OVT純化。Guérin-Dubiard等通過S Ceramin Hyper-DF陽離子交換色譜從蛋清中分離純化的OVT純度為89%。Tankrathok等先在Q-Sepharose Fast Flow柱上進行陰離子交換層析，然后再通過CM Toyopearl 650 M陽離子交換層析獲得的OVT純度為80%，然而，該方法獲得的OVT回收率較低（21%）。與離子交換色譜相比，凝膠滲透色譜在工藝層面的適用性較低，因為它需要在將雞蛋蛋白樣品上柱之前去除脂質，而離子交換柱則不需要。然而，通過凝膠滲透色譜分離后，蛋白質結構不會發(fā)生構象變化，仍能保持初始活性。Wang Jianshan等還利用在線單柱二維液相色譜法對蛋清中的3 種活性蛋白進行了快速分離純化，該技術可在70 min內完成對雞蛋清中溶菌酶、卵清蛋白和OVT 3 種活性蛋白的快速分離純化，其純度分別為95%、93%和97%。該方法減少了樣品的處理步驟，對樣品的污染小，純化速度快，操作簡單，易于實現(xiàn)自動化和放大，在活性蛋白的快速分離制備和工業(yè)化生產(chǎn)方面具有廣闊的應用前景。

1.3 電泳法

電泳法是一種將目標蛋白與其他雜質分離的方法，其原理是帶電分子在電場中向與其電特性相反的電極移動。分離蛋清中蛋白質的主要電泳方法是等電聚焦電泳和自由流動電泳。Wang Shuai等基于電極溶液中H＋和OH—的定向遷移構建了自制的兩性電解質自由流動等電聚焦系統(tǒng)，并用其成功分離OVT、卵黏蛋白和卵清蛋白。Shimazaki等使用非變性二維電泳分離由OVT、卵清蛋白和溶菌酶組成的混合體系，但該技術目前僅適用于實驗室使用，不能廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。因此，開發(fā)簡單、高效、可擴大規(guī)模的OVT分離方法是其在營養(yǎng)保健品和制藥行業(yè)實際應用中非常重要的一步（表1）。

02

OVT的結構和鐵遞送機制

2.1 結構

OVT是一種由686 個氨基酸和15 個二硫鍵組成的單鏈鐵結合糖蛋白，糖基約占2%～6%，分子質量為77～80 kDa，不含游離疏基。在整體結構上，OVT由兩個球狀葉瓣組成，稱為N端葉（殘基1～332）和C端葉（殘基342～686），它們通過9 個氨基酸殘基（殘基333～341）的α-螺旋連接，這些殘基可以通過胰蛋白酶消化釋放。15 個二硫鍵中有9 個位于C端葉，6 個位于N端葉。N端葉和C端葉通過非共價鍵和疏水相互作用結合，研究證明分離的N端葉和C端葉可以在溶液中重新結合。與其他同屬于轉鐵家族的成員一樣，每個葉可以進一步分為大小相似的α/β亞結構域（N1、N2和C1、C2），每個結構域有160 個殘基；亞結構域由兩條反向平行的β鏈連接，使得它們能夠以鉸鏈樣機制打開和關閉。N端葉和C端葉的氨基酸序列具有37.4%的同源性，兩個葉瓣的主要差異在于環(huán)狀區(qū)域。天然的OVT分為兩種形式：不含鐵的（Apo-OVT）和與鐵結合的（Holo-OVT），它們的三維結構由PubChem數(shù)據(jù)庫（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）查得，如圖2a、b所示。

蛋白質翻譯后修飾是指蛋白質在翻譯完成后，通過在一個或多個氨基酸上添加修飾基團（如磷酸基、糖基和乙酰基等）改變其結構和功能的過程。確定OVT的修飾位點對于深入、全面地研究OVT在生理功能、結構、細胞活動以及疾病等諸多方面的作用都有著極為重要的意義。目前，除了在天然OVT中鑒定出2 個磷酸化肽中的兩個磷酸化位點（Ser141和Ser211），Liu Yaping等在磷酸化OVT的樣品中發(fā)現(xiàn)了更多的磷酸化位點（圖1），其中大多數(shù)連接在絲氨酸殘基上（Ser77、Ser141、Ser164、Ser176、Ser178、Ser208、Ser284、Ser287、Ser299、Ser322、Ser460、Ser562、Ser685和Ser700），其余位點則在蘇氨酸殘基（Thr121、Thr480、Thr610、Thr670、Thr671、Thr681和Thr682）和酪氨酸殘基（Tyr207、Tyr210、Tyr243、Tyr543、Tyr600和Tyr681）上，這些位點主要是在α-螺旋和β-片層中。此外，曾齊對OVT糖基化位點進行了鑒定，確定了17 個糖基化位點（Ser141、Ser251、Ser358、Ser449、Ser504、Ser562、Ser639、Thr108、Thr150、Thr231、Thr356、Thr443、Thr475、Thr480、Thr563、Asn492和Asn637）。這些位點的鑒定為研究OVT的結構與功能間的關系提供了依據(jù)。

2.2 OVT的鐵結合位點和鐵釋放機制

OVT的N端葉和C端葉都含有一個鐵結合位點，位于每個葉瓣的裂隙內，每個Fe3＋的配體由4 個氨基酸殘基和組成，在N端葉結構域中，4 個氨基酸殘基包括存在于N1子結構域的Asp60、N2子結構域的Tyr 191和兩種子結構域之間的鉸鏈區(qū)處的Tyr92和His250，在C端葉結構域中，包括Asp395、Tyr524、Tyr431和His592（圖2c、d）。通過Arg121錨定在N端葉結構域中或者通過Arg 460錨定在C端結構域中參與鐵離子的結合。兩個葉瓣的鐵結合能力不同（C端葉的鐵結合常數(shù)：1.5×1018 L/mol；N端葉的鐵結合常數(shù)：1.5×1014 L/mol），這可能是兩個葉中結構域間相互作用的差異導致。因此，OVT能夠以較高的親和力結合鐵離子，在生物體的鐵代謝等過程發(fā)揮關鍵作用。除了鐵，OVT還可與鉻、銅、錳、鋅、鎳、鈷和鎘等二價陽離子結合，但其他二價陽離子與OVT的親和力都低于鐵（親和力Fe3＋＞Cr3＋，Cu2＋＞Mn2＋、Co2＋和Cd2＋＞Zn2＋＞Ni2＋）。

OVT在鐵結合和釋放后，每個葉都會發(fā)生大規(guī)模的構象變化：兩個結構域間裂隙（在亞結構域N1和N2之間或亞結構域C1和C2之間）在鐵吸收之前打開，在鐵摻入鐵結合位點時關閉。目前的證據(jù)表明，人類乳鐵蛋白、轉鐵蛋白和OVT都具有相同的鐵結合或釋放機制。然而，對于OVT釋放鐵離子的機制目前尚不完全清楚。據(jù)報道，在沒有陰離子螯合劑和酸性條件下，OVT的鐵結合殘基的質子化緩慢。OVT中鐵離子的釋放需要簡單陰離子存在，例如焦磷酸鹽、硫酸鹽或氯化物，然而，C端葉的陰離子介導的鐵釋放速率比N端葉慢得多，因為N端葉中有兩個陰離子結合位點，但在C端葉中只有一個陰離子結合位點。此外，在C端葉中，有一個子結構域間存在二硫鍵，即Cys478-Cys671，它可能限制鐵結合裂隙的開放，Cys478和Cys671的選擇性還原和烷基化導致對鐵的親和力降低。Dewan等根據(jù)Lys209-Lys301介導的亞結構域間相互作用解釋了OVT在酸性pH值條件下的這種雙相鐵釋放機制，即由于兩個賴氨酸殘基的質子化降低了pH值，促進了鐵從N端葉釋放，產(chǎn)生的兩個正電荷非常接近，并且它們位于N端葉的結構域上，這很可能是打開蛋白質N端葉的兩個子結構域（N1和N2）的驅動力，暴露出Fe3＋并促進其釋放。

2.3 OVT的鐵遞送過程

轉鐵蛋白家族的結構是為運輸Fe3＋而自然形成的，在結合和釋放Fe3＋前后，它們的結構會發(fā)生相應變化以適配Fe3＋。基于轉鐵蛋白家族的鐵遞送過程，推測了機體中OVT運輸鐵離子的過程如下：OVT首先與Fe3＋發(fā)生結合，隨后，含鐵的OVT與活性分裂細胞表面的OVT受體（TfR）相結合。此后，OVT-TfR復合物被細胞攝取并轉運至內涵體。在此過程中，依賴ATP供能，H＋被主動轉運至內涵體。當內涵體內部的pH值降至5.5時，F(xiàn)e3＋從OVT中解離釋放。與此同時，TfR在酸性環(huán)境下發(fā)生構象改變，但仍與Apo-OVT保持結合狀態(tài)，直至該復合物重新回到細胞表面才發(fā)生脫離。Apo-OVT進入體液后，在腸道及血紅蛋白分解部位再次與游離鐵結合，從而開啟下一輪鐵離子運輸循環(huán)（圖3）。

03

OVT的理化性質

Apo-OVT與Holo-OVT的物理化學性質大有不同（表2）。Apo-OVT呈無色，在物理和化學條件下容易變性，結構更為松弛；而Holo-OVT則呈橙紅色，對物理和化學處理不敏感，構象相對緊密且穩(wěn)定。Apo-OVT的等電點為6.73，而Holo-OVT的等電點為5.78。此外，OVT在與鐵結合時表現(xiàn)出3 種同型：未結合、與一個鐵原子結合以及與兩個鐵原子結合，而鐵有兩種主要形式，氧化的三價鐵形式或還原的亞鐵形式。在有氧條件下，鐵的三價形式最豐富。然而，三價鐵的溶解度遠低于亞鐵形式的溶解度。另一方面，在缺氧條件下，亞鐵形式占主導地位，在厭氧和酸性條件下，亞鐵形式比三價鐵形式更穩(wěn)定。OVT在與其他金屬離子結合時表現(xiàn)出不同的物理化學性質。例如，當OVT與Cu2＋結合時，OVT呈黃色，在440 nm波長處出現(xiàn)最大吸收峰；然而，當與Zn2＋絡合時，熱變性溫度升高，并且對蛋白酶和各種變性處理的耐受性也有所提高。此外，Apo-OVT和Holo-OVT的功能性質也有不同，Apo-OVT具有清除過氧離子、螯合鐵離子、促進脂質過氧化等功能，而Holo-OVT具有運輸鐵離子、抗氧化、抗菌活性、免疫調節(jié)等功能作用。

3.1 熱穩(wěn)定性

OVT是蛋清中最熱敏的蛋白質，它在50 ℃時開始變性并聚集，并在55 ℃時完全聚集，這遠低于巴氏殺菌溫度。此外，熱變性的OVT可能會導致其他蛋清蛋白的熱聚集。因此，它被認為是蛋清初始熱聚集的原因，提高其熱穩(wěn)定性，尤其是巴氏殺菌過程中的耐熱性，是增強蛋清加工適宜性的最有效方法之一。據(jù)研究表明，多元醇（甘油和乙二醇）能通過競爭蛋白質上的疏水相互作用抑制溫度介導的OVT聚集，并且甘油在抑制OVT聚集體的形成方面比乙二醇更有效。此外，也可以通過添加無機鹽提高OVT的熱穩(wěn)定性，如硫酸鹽、硫酸鹽、氯化物和碳酸氫鹽等能夠提升OVT的初始聚集溫度，硫酸鹽和磷酸鹽對OVT聚集的抑制能力相對較好。然而，由于無機鹽對人體具有毒性，因此無法大量使用。而精氨酸作為一種天然存在的氨基酸，已經(jīng)顯現(xiàn)出其抑制OVT聚集的潛力，能夠較好地解決無機鹽不安全的問題。在精氨酸存在的情況下，將蛋清在90 ℃條件下熱處理30 min，也沒有觀察到OVT聚集體，這可能歸因于精氨酸對OVT的化學修飾以及精氨酸和OVT之間的特定相互作用。同時，甘氨酸、賴氨酸也可以通過提高OVT聚集的起始溫度抑制OVT的熱聚集，但它們在抑制OVT聚集方面不如精氨酸有效。還有來自蛋黃的天然卵黃高磷蛋白可以與熱變性的OVT發(fā)生非共價相互作用，產(chǎn)生可溶性復合物阻礙OVT的熱聚集。此外，糖基化反應和磷酸化反應在一定程度上也可以抑制OVT的熱聚集。Liu Yaping等研究了不同pH值條件下磷酸化修飾OVT的耐熱性，結果顯示pH 8.0條件下OVT在巴氏殺菌過程中的耐熱性最好，磷酸化修飾后的OVT二級結構中，β-折疊和展開結構向α-螺旋轉變，使更多的疏水性氨基酸移動到OVT分子的表面，從而提高了熱穩(wěn)定性。

3.2 表面疏水性

表面疏水性代表蛋白質表面疏水基團的數(shù)量，可以反映蛋白質的構象變化。加熱是提高OVT表面疏水性的有效手段，這歸因于蛋白質的去折疊和更多暴露的疏水區(qū)域。高壓處理也可以提高OVT的表面疏水性，這與處理樣品的pH值有關。在pH值為8.0時，OVT的表面疏水性在400 MPa時開始增加，但在pH值為3.0時，OVT的表面疏水性在200 MPa時開始增加。同時，OVT的構象從最初的螺旋、折疊和聚集鏈轉變?yōu)榉肿娱g雙折疊形式。然而，該結構可以在大于500 MPa的壓力下恢復到其原始構象。以冷凍形式運輸和儲存的蛋清在加工前不可避免地要經(jīng)過解凍處理，而凍融處理也會影響蛋清蛋白的表面疏水性。研究人員發(fā)現(xiàn)，OVT的表面疏水性隨著凍融周期的增加而波動很大，這歸因于OVT在多次凍融過程中的大規(guī)模構象變化。此外，糖基化反應已被證明是降低OVT表面疏水性的可行方法。當親水性糖（葡萄糖或乳糖）引入蛋白質表面，糖基化可以降低OVT的表面疏水性。Zhang Xianli等也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，即OVT與葡萄糖結合后表面疏水性降低，而超聲波輔助糖基化會導致表面疏水性進一步降低。超聲處理后蛋白質結構展開，顯示出更大的柔性，疏水基團暴露于分子的表面并與磷酸基團反應，導致表面疏水性的增加。

3.3 乳化性

蛋白質的乳化特性受許多因素的影響，例如蛋白質在空氣-水（油-水）界面的吸附、吸附蛋白質的含量、界面處的構象重排和黏彈性界面膜的形成。良好的乳化性能使蛋白質在食品（蛋糕、冰淇淋、巧克力等）中發(fā)揮廣泛的應用，因此改善OVT的乳化性能非常有前景。研究表明，磷酸化可以有效提升OVT的乳化性能。與天然OVT及干式加熱后的OVT相比，在焦磷酸鹽存在的情況下，OVT的乳化活性和穩(wěn)定性更高，這是由于引入了大量帶負電荷的磷酸基團使得蛋白溶液具有較高的電負性，在乳液體系中液滴之間具有足夠強的靜電排斥力，可以改善液滴表面的電荷強度，從而實現(xiàn)更好的空間穩(wěn)定性并防止分子聚集。交聯(lián)也被證明是制備具有強乳化能力的OVT基乳化劑的可行方法，由京尼平交聯(lián)的OVT顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液能夠保持長期的儲存穩(wěn)定性，并且可以抵抗包括不同離子強度和pH值的環(huán)境條件。OVT的組裝產(chǎn)品已被用作穩(wěn)定乳液的優(yōu)質乳化劑。相比于單個OVT穩(wěn)定的乳液，可溶性OVT-甜菜果膠復合物穩(wěn)定的乳液液滴尺寸更小，這表明可溶性OVT-甜菜果膠復合物作為乳化劑比OVT具有更出色的乳化能力。這可能是由于OVT和甜菜果膠的協(xié)同吸附。而且，由可溶性OVT-甜菜果膠復合物穩(wěn)定的乳液顯示出更好的物理穩(wěn)定性，這可能與乳液的液滴尺寸較小、乳液液滴之間有足夠的靜電排斥以及油滴表面周圍界面層較厚有關。此外，OVT與自身或其他生物聚合物的不溶性組裝產(chǎn)物被證明是有效的Pickering乳化劑。OVT的不溶性組裝產(chǎn)物與自身或其他生物聚合物穩(wěn)定的Pickering乳液表現(xiàn)出優(yōu)異的乳化相體積分數(shù)和長期儲存穩(wěn)定性，這可能是由于乳化劑在油水界面的結構完整性、乳化劑的強界面吸附和凝膠狀結構以及這些乳液的高黏度。

3.4 起泡性

起泡性是指氣體相在液體基質中形成穩(wěn)定分散體系的多相系統(tǒng)，出色的發(fā)泡性能夠使蛋白質在食品中具有廣泛的應用。Duan Xiang等研究了增強OVT發(fā)泡特性的方法，發(fā)現(xiàn)凍融處理可以改善OVT的發(fā)泡性能，并且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，發(fā)泡容量和發(fā)泡穩(wěn)定性逐漸提高。這是由于OVT的展開和重排構象導致其在凍融處理過程中在空氣-水界面的吸附能力增強。Yu Yali等利用超聲-輻照聯(lián)合處理OVT增強了其起泡性，光譜結果顯示OVT發(fā)生解折疊，α-螺旋和β-折疊的含量減少，促進了起泡性能的改善。

04

OVT的生物活性

4.1 抗細菌活性

OVT的抑菌活性來源于它能夠結合微生物生長所必需的Fe3＋。它的抗菌結構域存在于N端葉（殘基1～332）中，對細菌、真菌、酵母和寄生蟲表現(xiàn)出廣譜的抗菌活性。OVT能夠抑制常見的食源性病原體，如金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特菌、大腸桿菌和幽門螺桿菌，而且其抗菌活性具有劑量依賴性。然而，OVT抗菌活性的敏感性在細菌種類之間差異很大：最敏感的物種是假單胞菌屬、大腸桿菌和變形鏈球菌；最具抵抗力的是金黃色葡萄球菌、變形桿菌屬和克雷伯氏菌。有研究表明，碳酸氫鹽能夠增加OVT對轉鐵蛋白敏感菌株（如表皮葡萄球菌和腐生葡萄球菌）的抗菌作用，但對金黃色葡萄球菌等耐藥菌株的抗菌作用不強。在碳酸氫鹽存在下將檸檬酸鹽添加到OVT中時，觀察到拮抗作用。然而，添加乙二胺四乙酸（EDTA）增強了OVT對大腸桿菌O157:H7和單核細胞增生李斯特菌的抗菌活性。Valenti等發(fā)現(xiàn)螯合Zn2＋的飽和OVT比Apo-OVT或其他OVT金屬絡合物表現(xiàn)出更強的抗菌活性，這是Zn-OVT復合物的特性；此外，Zn-OVT復合物與細菌表面需要直接接觸才能達到殺菌效果。因此，OVT的部分抗菌活性不僅僅是由于從培養(yǎng)基中剝奪了微生物生長所必需的鐵，還涉及OVT與細菌表面直接結合相關的更復雜的機制。OVT能夠滲透大腸桿菌外膜到達內膜，使得細菌內部的離子選擇性滲透，導致電位變化和呼吸依賴性能量產(chǎn)生解偶聯(lián)，從而發(fā)揮抗菌活性。Superti等也證明了OVT對腸道沙門氏菌（霍亂血清型）的抗菌作用取決于培養(yǎng)條件是否有利于OVT與細菌表面結合。此外，OVT抗菌活性機制增強與其蛋白結構變化緊密相關，Zhang Xianli等發(fā)現(xiàn)超聲輔助糖基化后OVT中β-折疊和β-轉角的比例顯著增加，導致蛋白質結構更加穩(wěn)定。改性OVT增強了其結構穩(wěn)定性和溶解度，使其在破壞微生物的細胞膜方面更強大。

OVT具有的抗菌活性使得其可以作為嬰兒配方奶粉成分治療急性腹瀉。此外，OVT還可以作為一種包裝成分進行食品保鮮，以延長食品的保質期（圖4）。Seol等開發(fā)了一種與EDTA結合的OVT抗菌膜，并將其用作具有抗菌特性的包裝材料，通過抑制大腸桿菌來延長新鮮雞胸肉的保質期。OVT還可以運輸抗生素以形成OVT-抗生素復合物的載體。研究表明，由轉鐵蛋白受體介導的OVT內吞作用可用于將藥物直接遞送給病原體或細胞內感染細胞。OVT作為抗生素和天然防腐劑的新型安全替代品，其優(yōu)異的抗菌活性能夠廣泛用于醫(yī)藥、包裝材料和食品工業(yè)。

4.2 抗真菌和抗病毒活性

OVT對屬于念珠菌屬的物種具有抗真菌活性。Valenti等發(fā)現(xiàn)在測試的100多種念珠菌中，只有克魯塞氏梭菌對OVT表現(xiàn)出抗性。碳酸氫鹽增加并不能改變OVT對念珠菌屬的抗真菌活性。在檸檬酸鹽存在下，念珠菌屬的抑菌效果與在沒有檸檬酸鹽介導的鐵轉運系統(tǒng)的細菌中觀察到的結果相似。Giansanti等發(fā)現(xiàn)了OVT的抗馬立克氏病病毒（MDV）活性，在抑制MDV感染方面，OVT比人轉鐵蛋白和牛乳鐵蛋白更有效。然而，抗病毒活性與OVT的鐵飽和度之間沒有相關性。OVT的抗病毒活性是由于其肽段DQKDEYELL和KDLLFK能夠阻斷雞胚成纖維細胞對馬立克氏病病毒的感染，但多肽的感染阻斷效率低于完整蛋白。Van Droogenbroeck等還在臨床上使用OVT治療養(yǎng)殖火雞，成功地減少了鸚鵡熱衣原體和禽細小病毒的數(shù)量。

目前，OVT已被測試可以作為治療胎盤滯留、生殖道感染和子宮炎等炎癥性疾病的治療劑，以改善生殖道健康和生育能力。此外，由于OVT和乳鐵蛋白之間高度的序列和結構同源性，推測OVT可能能夠干擾假病毒的進入，并以與乳鐵蛋白相同的方式調節(jié)相關的鐵失調。

4.3 抗氧化活性

OVT是一種超氧化物歧化酶模擬蛋白，具有抗氧化活性，其抗氧化機制源于其清除超氧化物自由基（一種活性氧）的能力。然而，天然OVT的抗氧化活性相對較弱。近年來，一些研究人員將重點聚焦在提高OVT的抗氧化活性上，這對OVT作為功能性食品配料在食品工業(yè)中的應用具有極其重要的意義。當OVT與鐵、鎂和銅等金屬離子，或與VC、咖啡酸、槲皮素和表沒食子兒茶素-3-沒食子酸鹽等植物化學物質結合時，它可以表現(xiàn)出更高的抗氧化活性。You Juan等報道，當OVT中的賴氨酸（殘基327）和谷氨酸（殘基186）與綠茶中的兒茶素結合時，OVT復合物的氧自由基清除能力比天然OVT高4～5 倍。這些結果表明，對OVT進行修飾是改善其功能特性的有效策略。此外，OVT經(jīng)過嗜熱菌蛋白酶和胃蛋白酶消化后，所得OVT水解產(chǎn)物比天然OVT具有更高的氧自由基吸收能力。OVT水解物的抗氧化活性高低與酶的類型有關。Wickramasinghe等證明，用木瓜蛋白酶和蛋白酶組合、α-胰凝乳蛋白酶和木瓜蛋白酶組合以及彈性蛋白酶和α-胰凝乳蛋白酶組合水解OVT的水解物顯示出更優(yōu)異的抗氧化活性和Fe2＋螯合活性。因此，選擇合適的酶水解OVT對提高其抗氧化活性至關重要。

許多天然抗氧化成分已從植物中分離并生產(chǎn)出來以取代合成抗氧化劑，從而改善食品的味道和質量，并延長食品的保質期。OVT及其水解產(chǎn)物的高抗氧化性具備代替人工抗氧化劑的潛力，不僅可以控制食品中的脂質氧化，還可以為消費者提供額外的必需氨基酸。此外，OVT還可以用于制備食品級載體以提高營養(yǎng)活性成分的生物利用度，例如納米顆粒載體和微膠囊化，凸顯了其作為營養(yǎng)保健載體的巨大潛力。

4.4 免疫調節(jié)活性

免疫調節(jié)是指生物體識別和排除抗原性外來物質并維持其生理動態(tài)平衡和相對穩(wěn)定的生理功能的過程，主要通過免疫系統(tǒng)達到生物體的平衡和穩(wěn)定。與轉鐵蛋白家族的其他成員一樣，OVT是先天免疫的一個組成部分。在雞的體內，OVT被表征為急性期蛋白，其水平在炎癥和疾病期間會有所升高。Xie Hang等報道了OVT對巨噬細胞和嗜異性粒細胞具有免疫調節(jié)作用。Ru Zhiying等發(fā)現(xiàn)OVT能夠刺激RAW264.7巨噬細胞中一氧化氮的產(chǎn)生、誘導型一氧化氮合酶和促炎細胞因子的表達，并增加與巨噬細胞活化相關的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路的磷酸化水平。Zhu Gaoxiang等發(fā)現(xiàn)OVT可促進細胞因子和TNF-α、干擾素-γ、白細胞介素-4和白細胞介素-10基因的表達，以及增加免疫球蛋白A和分泌型免疫球蛋白A的分泌，從而促進小鼠的腸道體液免疫反應。OVT可以通過抑制NF-κB和MAPK活化抑制RANKL介導的破骨細胞產(chǎn)生和吸收，從而通過調節(jié)破骨細胞的產(chǎn)生和破骨細胞壽命來預防骨質疏松癥。此外，OVT還可以改善環(huán)磷酰胺誘導的免疫功能障礙。

因此，OVT可用作天然免疫調節(jié)劑，以增強先天性和適應性免疫系統(tǒng)的免疫反應，從而預防疾病。而且，OVT于2020年11月用于臨床試驗，以評估OVT作為COVID-19患者免疫調節(jié)劑的療效和安全性，并被納入臨床試驗注冊研究。

05

結 語

本文對OVT的分離和純化方法、結構和理化性質及其功能特性進行了系統(tǒng)綜述。雖然目前已經(jīng)研究了各種簡單、經(jīng)濟的OVT分離方法，但OVT及其衍生肽的規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)和應用尚未完全實現(xiàn)。其次，OVT的物理化學性質會影響其在食品系統(tǒng)中的應用潛力，良好的熱穩(wěn)定性和乳化性是決定OVT在食品加工和營養(yǎng)品開發(fā)中應用的關鍵因素。此外，關于OVT的多種功能特性，許多研究仍處于實驗室和動物試驗階段，其生物利用度和安全性評估仍需進一步驗證，特別是在長期攝入和特殊人群中的應用效果和潛在風險。未來研究應聚焦于通過基因工程和酶工程技術優(yōu)化OVT的功能特性，開發(fā)高效、低成本的制備工藝，并結合多組學技術深入解析其作用機制，為OVT在功能性食品、營養(yǎng)補充劑及醫(yī)藥領域的創(chuàng)新應用提供理論支持和技術保障。

引文格式：

范雁, 楊文華, 梁燦歡, 等. 蛋清卵轉鐵蛋白結構及其生物活性研究進展[J]. 食品科學, 2025, 46(17): 424-434. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250301-003.

FAN Yan, YANG Wenhua, LIANG Canhuan, et al. Research progress on the structure and biological activity of egg white ovotransferrin[J]. Food Science, 2025, 46(17): 424-434. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250301-003.

實習編輯：李雄；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

為匯聚全球智慧共探產(chǎn)業(yè)變革方向，搭建跨學科、跨國界的協(xié)同創(chuàng)新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監(jiān)督管理總局技術創(chuàng)新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業(yè)科學院、 重慶市農產(chǎn)品加工業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、北京聯(lián)合大學、 中國-匈牙利食品科學“一帶一路”聯(lián)合實驗室（籌） 共同主辦 的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創(chuàng)新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

長按或微信掃碼進行注冊

為系統(tǒng)提升我國食品營養(yǎng)與安全的科技創(chuàng)新策源能力，加速科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉化，推動食品產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業(yè)大學、安徽農業(yè)大學、安徽省食品行業(yè)協(xié)會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫(yī)院臨床營養(yǎng)科、安徽糧食工程職業(yè)學院、安徽省農科院農產(chǎn)品加工研究所、安徽科技學院、皖西學院、黃山學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“第六屆食品科學與人類健康國際研討會”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到）在中國 安徽 合肥召開。

長按或微信掃碼進行注冊

會議招商招展

聯(lián)系人：楊紅；電話：010-83152138；手機：13522179918（微信同號）