乳清蛋白中α-乳白蛋白分离工艺的探讨

分离乳清蛋白中α-乳白蛋白工艺的探讨α-la是人乳和牛乳中都具有的一种乳清白蛋白，该蛋白在人体中具有许多重

要的生理功能。α-la在体内可以与半乳糖转移酶结合，催化葡萄糖合成乳糖。α-la 含有大量的色氨酸，色氨酸在大脑中是5-羟色胺的前体物质，5-羟色胺具有帮助人体减轻压力的能力，临床研究表明，α-la可以改善营养失调人群的睡眠。α-la 可以引起胃腔内pH值的升高、胃液的增加、从而增加饱腹感。另外，有动物实验表明，α-la还可以抑制由乙醇或者压力引起的胃部损伤。

α-la是人乳中含量最高的乳清蛋白质，而牛乳乳清蛋白中除含有α-la，还含有一种含量更高的β-lg，这就需要将α-la和β-lg进行分离，提高乳清中α-la的含量，将这种富含α-la的乳清粉加入到婴幼儿配方粉中，可以使配方粉中的蛋白质含量与组成与母乳更加接近，从而有利于婴幼儿的消化吸收和生长发育。本文主要对从乳清蛋白中分离α-la的工艺进行了探讨，分析比较每种工艺的优缺点，寻找适合工业化生产的工艺技术。

1、膜分离工艺：

膜分离工艺技术主要是利用α-la和β-lg两种蛋白质分子量的差异进行纯化分离。

乳清蛋白质中α-乳白蛋白分子量为14000，β-乳球蛋白分子量为18000，两种蛋白质分子量大小非常接近，利用现有的膜设备很难达到分离的目的，一般需要控制一定温度，并调节pH值，使β-lg发生附聚作用，附聚的β-lg分子量一般都大于36000，因此理论上讲，3万截留分子量的超滤膜最适合于α-la和β-lg的分离，但是3万的超滤膜对α-la的透过率和通量较低，膜也较易污染，因此实际生产中，多应用5万和10万的超滤膜进行分离纯化。

膜分离工艺存在运行成本高的弊端，α-la的得率较低，纯度不高，而且目前该方法只应用于中试规模生产，并没有实际应用于工业化大生产。

图1 膜滤工艺流程图

2、酶水解工艺

酶水解工艺技术主要是利用一些微生物来源的蛋白酶选择性的水解β-lg，在利用膜滤技术进行纯化分离。

由于α-la和β-lg的结构原因，使得一些蛋白酶可以首先选择性的水解β-lg，而保留绝大部分的α-la，这在一定程度上降低了β-lg的分子量，再利用膜滤技术将两种蛋白进行分离纯化。目前，研究中发现胰蛋白酶、α-糜蛋白酶和蛋白酶A 等蛋白酶可以达到这个目的。在应用该技术水解时水解度不能过高，此工艺过程对酶的灭活不易控制，灭酶活会使蛋白发生附聚，不利于后面两种蛋白的膜分离。

酶水解技术由于灭酶过程需要加热处理，α-la受热变性，同时可以降低β-lg 的致敏性，但α-la的得率较低，纯度不高，该方法目前在实验室研究中应用较多，工业化生产还需要对酶的种类与灭活、水解程度进行进一步的研究。

图2 酶水解工艺流程图

3、色谱工艺

（1）离子交换工艺

离子交换技术主要是利用两种蛋白质所带电荷与树脂结合程度的不同进行洗脱分离纯化。

该工艺技术主要依赖于树脂的选择、pH值的调节和洗脱液的选择，好的树脂对两种蛋白的选择性吸附较好，而且可以较容易再生，提高树脂的使用寿命，降低使用成本。针对两种蛋白的特性，将pH值调节到一个合适的值，使两种蛋白与树脂的结合程度产生差异，从而帮助两种蛋白更好的分离。选择一种较好的洗脱液也可以将两种蛋白更好的分离。

由于工艺中对pH值进行了调节所以获得的α-la的结构会有改变。

离子交换工艺投资较高，树脂价格比较贵，产生大量废水，会对环境造成破坏，但该方法获得的α-la的得率高，纯度高，目前此工艺技术在欧洲已经有比较成熟的工业化应用。

图3 离子交换工艺流程图

（2）疏水层析工艺

疏水层析工艺主要是利用两种蛋白的疏水性差异与基质之间的结合程度的不同进行洗脱分离纯化。

该工艺技术主要依赖于基质的选择、pH值的调节。有研究发现，β-lg在低pH值条件下的盐溶液中具有较好的溶解性，而α-la在低pH值条件下的盐溶液中钙结合能力变弱，α-la的构像发生变化，疏水性变强。利用这个特点，该技术利用pH值的调节，使α-la的疏水性变强，从而使α-la和β-lg与基质的结合程度产生差异，在利用较高浓度的盐溶液将乳清蛋白溶液上样并洗脱，最终可以将两种蛋白进行分离纯化。

由于工艺中对pH值进行了调节所以获得的α-la的结构会有所改变。

疏水层析工艺投资较高，填料基质价格比较贵，废料液同样会对环境造成破坏，该方法获得的α-la的得率高，纯度低，目前此工艺也已经有比较成熟的工业化应用。

图4疏水层析工艺流程图

（3）凝胶层析工艺

凝胶层析工艺主要是利用两种蛋白的分子量之间的差异进行洗脱分离纯化。

该工艺技术主要依赖于凝胶填料的选择。但是α-la和β-lg的分子量非常接近，一般凝胶层析需要两种蛋白分子量相差3倍以上，才能更好的分离，所以在上样前需要先将溶液调pH值处理，使β-lg形成二聚体或者多聚体，才能更好的应用该技术将两种蛋白进行分离。但是单纯应用该技术获得的α-la分离样品纯度很低，一般需要串联离子交换一起使用，才能达到更好的纯化效果。

由于工艺中对pH值进行了调节所以获得的α-la的结构会有所改变。

凝胶层析工艺投资较高，填料凝胶价格比较贵，废料液同样会对环境造成破坏，而且还需要串联一个离子交换共同使用，才能达到更好的分离纯化效果。单独使用凝胶工艺获得的α-la的得率低，但纯度相对较高。

图5 凝胶层析工艺流程图

4、等电点沉淀工艺

等电点沉淀工艺主要是利用β-lg在低pH值条件下的盐溶液中具有较好的溶解性，而α-la在低pH值条件下的盐溶液中钙结合能力变弱，α-la的构像发生变化，产生沉淀的特点进行洗脱分离纯化。

该工艺技术主要依赖于调节溶液的pH值和盐溶液的选择。pH值的调节可以保证α-la可以充分沉淀，盐溶液的选择可以确保复溶时α-la的得率与纯度。工艺需要将乳清蛋白配成一定浓度的盐溶液当中，调节pH值到3.9-4.0，将α-la 先沉淀出来，在用离心的方法除去沉淀，并用一定浓度的盐溶液对沉淀进行清洗，再用偏碱性的盐溶液将沉淀进行复溶。

由于工艺中对pH值进行了调节所以获得的α-la的结构会有所改变。

等电点工艺提取α-乳白蛋白效果较好，且该工艺设施简单，投资抵，运行成本也较低，基本不涉及三废，且可兼顾产品的纯度和产量，因此有市场竞争力。