《Food Chemistry: X》：Comparative proteomic and lipidomic analysis of yak and bovine buttermilk fat globule membranes: Insights into nutritional and functional differences
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本研究针对高原特色乳资源——牦牛乳酪蛋白脂肪球膜(MFGM)的营养价值解析不足问题，通过开展牦牛与牛乳MFGM的比较组学研究，采用非标记定量蛋白质组学和31P NMR脂质分析技术，发现牦牛乳MFGM含有232种特异性蛋白（其中16种显著上调），磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)含量分别达32.47%和30.21%，显著高于牛乳。该研究揭示了牦牛乳MFGM在免疫调节、神经发育和代谢调控方面的独特优势，为开发高原特色功能性乳制品提供了理论依据。
在世界屋脊青藏高原的严酷环境中，牦牛以其独特的生理适应性繁衍生息，其所产乳汁不仅成为高原居民的重要营养来源，更蕴含着特殊的生物活性成分。与普通牛乳相比，牦牛乳具有更高的蛋白质、脂肪和矿物质含量，且富含多种功能因子，表现出抗缺氧、抗疲劳和抗氧化等生理特性。然而，作为乳中重要的功能成分载体，乳脂肪球膜(Milk Fat Globule Membrane, MFGM)在牦牛乳中的组成特征及其与普通牛乳的差异尚未系统阐明。MFGM是由乳腺上皮细胞分泌的复杂生物膜结构，主要由蛋白质、磷脂、脂肪酸等组成，在调节免疫、促进神经发育等方面发挥着重要作用。
为了深入解析牦牛乳MFGM的独特营养价值，天津科技大学食品科学与工程学院的研究团队在《Food Chemistry: X》上发表了最新研究成果。该研究采用多组学技术手段，系统比较了牦牛乳酪与普通牛乳酪中MFGM的蛋白质和脂质组成差异，为开发高原特色功能性乳制品提供了重要的科学依据。
研究团队主要运用了非标记定量蛋白质组学技术对MFGM蛋白质进行鉴定和定量，通过液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)分析蛋白质组成；采用31P核磁共振(31P NMR)技术对MFGM磷脂进行定性和定量分析；使用SDS-PAGE电泳进行蛋白质初步分离和鉴定；通过生物信息学方法（包括GO功能注释和KEGG通路富集分析）对差异蛋白进行功能注释。研究样本包括来自青海高原地区（海拔3500米以上）的雪域牦牛乳和天津地区的荷斯坦牛乳。
3.1. SDS-PAGE分析MFGM蛋白质
通过SDS-PAGE电泳分析发现，牦牛乳酪中MFGM蛋白质组成与牛乳存在明显差异。牦牛乳MFGM中含有粘蛋白1(MUC1)、黄嘌呤氧化还原酶(XO/XDH)、糖蛋白CD36/PAS4、嗜乳脂蛋白(BTN)等特征性蛋白条带，其中MUC1在牦牛样品中特异性存在，而在牛乳样品中缺失。这种差异可能与MUC1的高度糖基化特性及其在脂肪球膜表面的外周定位有关，在超滤处理过程中易迁移至脱脂乳相。
3.2. 牦牛和牛乳酪MFGM蛋白质鉴定
非标记定量蛋白质组学共鉴定出592种MFGM蛋白质，其中213种为两种乳酪共有蛋白质，379种为差异表达或特异性蛋白质。牦牛乳酪MFGM中特异性高丰度蛋白质包括多聚免疫球蛋白受体(PIGR)、αS1-酪蛋白(CSN1S1)、脂蛋白脂酶和60S酸性核糖体蛋白P2等。定量分析显示，这四种成分构成了牦牛MFGM的最主要蛋白质组成。
3.3. 牦牛和牛乳酪主要MFGM蛋白质比较
LC-MS/MS定量分析表明，牦牛乳酪中PAS6/7、GlyCAM1、XDH/XO、BTN1A1等MFGM核心蛋白质的表达水平存在显著差异。其中PAS6/7的相对丰度达到牛乳的2.5倍，XDH/XO为3.6倍，PASIII为4倍，脂肪酸结合蛋白3(FABP3)差异最为显著，达到4.6倍。这些蛋白质在细胞凋亡清除、先天免疫调节和脂质代谢等方面具有重要功能。
3.4. 牦牛和牛乳酪MFGM差异表达蛋白质定量
定量蛋白质组学分析显示，牦牛乳酪MFGM中有232种特异性蛋白质，牛乳酪中有147种，两者共有213种。比较分析发现43种蛋白质存在显著丰度差异，其中16种在牦牛MFGM中上调，27种下调。上调蛋白质包括基质抗原2(STAG2)、乳脂球EGF因子8(MFGE8)、帕金森病蛋白7(DJ-1)等，这些蛋白质在肿瘤抑制、免疫调节和神经保护等方面具有重要功能。
3.5. 牦牛和牛乳酪MFGM蛋白质GO功能注释
GO功能注释分析表明，牦牛MFGM蛋白质主要参与翻译(24.6%)、翻译起始(21.8%)、mRNA分解代谢(21.4%)等生物过程。细胞组分分析显示22.6%的蛋白质与核糖体相关，19.4%与核质相关。分子功能方面，核糖体结构(22.2%)、RNA结合(18.9%)和催化活性(8.5%)是主要功能类别。KEGG通路富集分析发现差异蛋白质显著富集于COVID-19、核糖体、代谢信号传导等通路。
3.6. MFGM脂质定性分析
31P NMR分析显示，牦牛乳酪MFGM中磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)是最主要的脂质成分，分别占总脂质的32.47%和30.21%，其次为鞘磷脂(SM, 15.4%)，磷脂酰肌醇(PI)含量最低(9.37%)。相比之下，牛乳MFGM中PC(31%)和PE(30.5%)含量较低，而SM含量较高(19.9%)。牦牛MFGM中PC和PE的显著富集可能与其高原环境适应性相关。
3.7. 高原环境对牦牛MFGM组成的生理机制和适应意义
高原慢性缺氧条件（约海平面50%氧浓度）对乳腺上皮细胞代谢产生显著选择压力。牦牛MFGM中PE和PC比例的增加可能是维持缺氧应激下膜流动性和功能性的适应性反应。这些磷脂特别是PE能增强膜曲率，促进脂筏形成，优化缺氧条件下的信号转导效率。同时，抗氧化蛋白的上调构成了保护乳脂免受氧化损伤的关键适应机制。
研究结论表明，通过非标记定量蛋白质组学在牦牛和牛乳酪中鉴定出592种MFGM蛋白质，其中牦牛样品中含有445种特异性蛋白质（232种独特表达）。差异表达分析发现16种MFGM成分在牦牛乳酪中上调。GO分析显示翻译是主要生物过程，核糖体结构是主要细胞定位。脂质组学定量揭示牦牛MFGM具有显著更高的磷脂含量，以PC(32.47%)和PE(30.21%)为主。
该研究首次系统阐明了牦牛乳MFGM在蛋白质和脂质组成方面的独特特征，揭示了其与高原环境适应性相关的分子基础。研究发现不仅为理解牦牛乳的营养优势提供了理论依据，也为开发具有特定健康功效的新型乳制品提供了重要线索。牦牛MFGM中特有的蛋白质和脂质成分，如具有神经保护作用的DJ-1蛋白、高含量的PC和PE等，使其在婴幼儿配方食品、功能性乳制品和特定医学营养品开发方面具有广阔应用前景。未来研究应着重于这些活性成分的功能验证和作用机制解析，以及产业化提取技术的优化，从而充分发挥牦牛乳这一特色资源的价值。
