乳铁蛋白的“黄金提取术”：揭秘95%纯度背后的工艺突破

乳铁蛋白（lactoferrin，Lf）是高附加值的食品配料，具有广泛的生物学活性，如抑菌、免疫调解、抗病毒感染等，最初于1939年由Sorensen等在动物乳中发现，1953年Polis等在制备乳过氧化物酶时得到了它的粗制品，在1960年被Johansson和Montreuil等从人乳中首次分离出来。目前我国市场销售的乳铁蛋白依赖进口，主要被用于生产运动型饮料、婴幼儿配方奶粉以及营养药品等高端食品。

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乳铁蛋白概述

 乳铁蛋白是铁转运蛋白家族中一种铁结合性糖蛋白，分子量80kD，由约700个氨基酸组成的单一的多肽链结构。其二级结构以α-螺旋和β-折叠结构为主(＞70%)，连接1-2个配糖体，包括甘露糖、半乳糖、N-乙酰半乳糖胺、唾液酸、岩藻酸等。牛乳乳铁蛋白和人乳乳铁蛋白分别由703和691个氨基酸组成，两者的三维结构非常相似，约有70%的氨基酸序列一致。

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自然界中牛初乳中乳铁蛋白含量最高，一般为0.8-1.0 g/L，随着奶牛泌乳时间增长，其浓度迅速下降。乳铁蛋白有缺铁型、半饱和型和饱和型三种形式。有研究表明，乳铁蛋白的变性温度为73.1 ℃，酸性条件下稳定性好。不同种类的乳铁蛋白氨基酸序列具有非常高的同源性。人乳中乳铁蛋白含量为2-4 mg/mL，牛乳中含量为0.01-0.35 mg/mL，两者在生物活性和理化性质方面均具有较高的相似度。因此，牛乳资源的丰富程度,牛乳乳铁蛋白的相关基础研究备受关注。

相关报告显示，2022年，全球乳铁蛋白市场规模达到45.54亿元（人民币），中国乳铁蛋白市场规模达8.99亿元，预计全球乳铁蛋白市场规模将在2028年达到70.96亿元，在预测期间，全球乳铁蛋白市场年均复合增长率预估为7.67%。

2024年全球牛乳铁蛋白细分市场占比分析

数据来源：贝哲斯咨询

乳铁蛋白质量标准

2017年颁布实施的食品安全国家新标准《GB1903.17-2016 食品安全国家标准食品营养强化剂乳铁蛋白》，将乳铁蛋白纯度提升至95%，美国、新西兰等国家的大部分产品达不到标准而导致乳铁蛋白进口量骤减，使得其价格大幅度增长。而我国乳铁蛋白长期依赖进口，乳铁蛋白供应链告急。

资料来源：《GB1903.17-2016食品安全国家标准食品营养强化剂乳铁蛋白》

乳铁蛋白生产工艺

目前，乳铁蛋白的生产技术呈现多元化的格局。

传统提取法，依据《GB 1903.17-2016 食品安全国家标准食品营养强化剂乳铁蛋白》，工艺要求是以乳及乳制品为原料,经分离、杀菌、提取、精制、干燥制得。传统工艺提取的乳铁蛋白保留了天然构象，但其资源浪费大、成本高、活性损失严重的缺点限制了它的进一步发展。

微生物发酵技术，如合成生物企业NewPro通过采用毕赤酵母和丝状真菌底盘进行蛋白表达，能够高效生产非动物源的乳铁蛋白；具有成本低、可规模化生产、无需依赖动物奶源等优势。

转基因动物技术，2012年新西兰AgResearch研究中心的科学家们尝试通过培育转基因奶牛，让其乳汁直接分泌较高含量的乳铁蛋白。但由于存在技术障碍、伦理争议和商业化难度大的问题，尚未实现商业化应用。

乳铁蛋白的不同生产工艺对比

来源：植提桥

目前市场上乳铁蛋白的主流来源仍然是提取法。国内仅允许传统提取法生产的乳铁蛋白用于食品，生物合成技术生产的乳铁蛋白需通过新食品原料审批。2024年4月，国家卫生健康委员会受理重组人乳铁蛋白食品添加剂新品种的申报，目前，正在审理中，还没有通过案例。2023年新加坡公司TurtleTree提交的酵母表达产品的GRAS申请，截至2025年仍在审核中。

以下列举常见的乳铁蛋白提取工艺：

牛乳Lf提取工艺流程

毕赤酵母表达重组Lf纯化工艺流程

乳铁蛋白提取分离设备

层析工艺设备

层析是蛋白质分离的关键技术，混合物随流动相从层析柱一端进入，另一端流出，各组分由于物理或化学性质差异，与层析填料之间的作用力不同，故滞留时间不同，按照先后次序依次流出，实现物质的分离纯化。层析工艺的核心组件为层析系统及层析柱，层析介质（填料）是分离的核心材料。

层析系统

 yl12311线路检测Bio-Pro全自动层析系统，适用于蛋白质的中试及大规模生产，是提升纯化效率的理想选择。该系统遵循ASME BPE及GMP的高标准要求，采用集成化与模块化设计思路，确保了高度的灵活性与定制能力，能够根据用户的特定需求进行个性化配置。该系统操作便捷，支持手动与自动模式无缝切换，全面覆盖平衡、上样、冲洗、洗脱、自动收集及在线清洗等关键工艺步骤，实现了生产流程的自动化与精细化管理。此外，Bio-Pro系统附带完备的验证文件包，严格遵循相关法规要求，为客户的合规生产提供了坚实的保障。

层析柱

ACC和SCC两款层析柱可选。ACC系列自动轴向压缩层析柱，配备自动装柱工作站，实现装柱、卸柱及清洗过程全自动化，维护工作简便高效。凭借其智能化的装柱技术，确保每一次装填都能达到高度一致性，进而保障层析结果的重现性，有效降低了因生产批次间差异可能导致的风险，提升了产品质量的稳定性，具备广泛的适用性。

ACC自动轴向压缩层析柱

SCC系列自动喷胶层析柱，通过独特的喷淋结构设计保证装柱过程中填料装填均匀，不分层，柱效高。配套装柱工作站可自动或手动完成装柱、卸柱及清洗，维护方便，适用于生物制药行业绝大多数层析填料以及相应的装柱方法，适应产品多元化的生产要求。

SCC自动喷胶层析柱

层析介质

根据层析原理不同，层析介质可分为亲和层析填料、离子交换填料、凝胶过滤层析填料、疏水填料等，层析填料的基质有葡聚糖、琼脂糖、聚合物等不同基质。在乳铁蛋白的纯化中主要应用阳离子交换填料，用于吸附乳铁蛋白。经验证Hedera SP BB/Hedera SP FF两款填料对于乳铁蛋白的分离均有良好的分离效果，Lf纯度＞95%。

 分离谱图如下：

 纯化后的色谱图对比

 纯化结果表

yl12311线路检测适合用于乳铁蛋白分离的几款填料参数表

膜过滤工艺设备

Bio-TFF切向流超滤系统

膜过滤是也是蛋白分离纯化不可或缺的技术之一，膜过滤系统主要包括纳滤、超滤和除菌过滤。在乳铁蛋白的纯化过程中，主要应用超滤系统进行除盐和浓缩。

yl12311线路检测Bio-TFF切向流超滤系统是一款操作简便的自动超滤UF/DF系统，通过采用创新智能化设计，该系统不仅可以提升工艺性能，而且能够实现超低起始运行体积、最大的超滤浓度倍数以及卓越的产品回收能力，确保生产效率与产品质量。

针对不同的生产工艺需求，Bio-TFF系统提供了高度灵活性，循环罐容量范围可选，并采用分体式设计，确保循环罐大小的调整不会增加系统总体积，维持高效运行。系统支持手动及全自动模式，轻松实现在线清洁（CIP）、料液浓缩、等体积洗滤、自动收集等功能，是生物大分子浓缩与洗滤过程的理想选择。

我们还提供广泛的兼容性选项，包括适配Millipore、Pall、Sartorius等品牌膜包的夹具式超滤/微滤系统，以及提供适配Pall、Repligen中空纤维柱的中空纤维超滤/微滤系统，以满足不同用户的特定需求和偏好。

关于yl12311线路检测

江苏yl12311线路检测股份有限公司成立于1998年，下设全资子公司江苏汉德科技有限公司、江苏汉凰科技有限公司、HANBON (SINGAPORE) PTE.LTD.。现有总员工650多人，是一家以色谱产品和技术为核心的国家高新技术企业和国家专精特新“小巨人”企业，主要产品有：实验室和工业规模的液相色谱系统、模拟移动床色谱系统、超临界流体色谱系统、层析系统、连续流层析系统、超滤系统、在线配液系统、核酸和多肽合成系统、色谱分离介质等。公司产品和技术在生物医药、化工、食品、天然产物、保健品、医美产品等领域也有着重要应用。除下游分离纯化设备外，公司还可以为客户提供纯化工艺、分离介质和分离纯化整体解决方案。

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