Original article

Different proteomic profiles of sweet whey and rennet casein obtained after preparation from raw versus heat-treated skimmed milk

鲜奶和热处理脱脂乳制备的甜乳清和酶凝酪蛋白的蛋白质组学

Différents profils protéomiques obtenus à partir de lactosérum doux et de caséine présure issus de laits écrémés crus ou traités thermiquement

¹ Department of Food Science, Faculty of Agricultural Sciences, Aarhus University, DK-8830 Tjele, Denmark
² Department of Food Science, Uppsala BioCenter, Swedish University of Agricultural Sciences, SE-750 07 Uppsala, Sweden
³ Swedish Dairy Association, SE-223 70 Lund, Sweden

^* Corresponding author (通讯作者): LotteBach.Larsen@agrsci.dk

Received: 18 September 2009
Revised: 27 February 2010
Accepted: 29 April 2010

Abstract

Proteomic profiles of sweet whey and rennet casein fractions prepared from raw or pasteurised (72 °C for 15 s), skimmed milk were studied by proteomics coupled with the detection of protein spots by MALDI TOF mass spectrometry. Proteins were analysed by a modification of the traditional, two-dimensional gel electrophoresis (2-DGE) method under non-reducing running conditions, which potentially permits the visualisation of disulphide-linked protein complexes formed in response to pasteurisation. Separated proteins were stained with Coomassie blue. The relative spot volumes obtained after 2-DGE of fractions from raw or pasteurised milk were compared. A number of different spots in the rennet casein and sweet whey fractions were found to vary in response to pasteurisation. Some of these represented higher molecular mass complexes that increased in the chymosin-precipitated casein fraction, and they were identified by mass spectrometry to contain α_S1-casein. Certain fragments of α_S1-casein, probably generated as a result of chymosin cleavage, increased in the whey after pasteurisation. The whey content of proteose peptone component 3 (PP3) or lactophorin decreased after pasteurisation, which could indicate increased association of PP3 with for example the milk fat globule membrane after pasteurisation. This shows that gel-based proteome analysis can be used in the characterisation of subtle variations in protein composition of milk fractions that occur as a consequence of pasteurisation.

摘要

以鲜奶和巴氏杀菌 (72 °C，15 s) 脱脂乳为原料制备甜乳清和酶凝酪蛋白，采用蛋白质组学结合MALDI TOF质谱检测方法，研究了上述组分的蛋白质组表达谱。采用改进的传统二维凝胶电泳 (2-DGE) 方法，在非还原条件下分析蛋白质。该方法可以呈现出由于杀菌过程中形成的以二硫键连接的蛋白复合物。将分离获得的蛋白质采用考马斯亮蓝进行染色。比较了源于鲜奶和巴氏杀菌脱脂乳的不同蛋白质组分在2-DGE上的相对斑点量。甜乳清和酶凝酪蛋白组分对杀菌的反应不同，产生了大量的差异蛋白斑点。在酶凝酪蛋白组分中，较高分子量复合物的含量增加。经过质谱检测这些复合物中含有 α_S1-酪蛋白。巴氏杀菌的乳清中 α_S1-酪蛋白的某些片段含量增加，这些片段可能是由于凝乳酶切割的结果; 而且在这种乳清中 PP3和乳多肽的含量降低。这表明杀菌后，PP3与脂肪球膜的结合增加了。研究表明以凝胶为基础的蛋白质组分析能用于测定杀菌后乳蛋白组分的变化。

Résumé

Les profils protéomiques de fractions obtenus à partir de lactosérum doux et de caséine présure de lait écrémé cru ou pasteurisé (72 °C, 15 s) ont été étudiés par des analyses protéomiques couplées à une détection des spots protéiques par spectrométrie de masse MALDI TOF. Les protéines ont été analysées par électrophorèse sur gel bidimensionnelle (EG-2D) avec une modification de la méthode classique, sous conditions non réductrices, permettant la visualisation des complexes de protéines liées par ponts disulphure formés en réponse à la pasteurisation. Les protéines séparées étaient colorées au bleu de Coomassie. Les volumes relatifs des spots obtenus après EG-2D des fractions obtenues à partir de lait cru ou pasteurisé ont été comparés. Un nombre de spots différents était trouvé dans les fractions de caséine présure et de lactosérum doux en réponse à la pasteurisation. Certains spots représentaient des complexes de masse moléculaire plus élevée qui augmentaient dans la fraction de caséine obtenue par précipitation due à la chymosine et qui contenaient des caséines alpha S1 identifiées par spectrométrie de masse. Certains fragments de caséine alpha S1, probablement obtenus après clivage par la chymosine, augmentaient dans le lactosérum après pasteurisation. La teneur du lactosérum en composant 3 de la protéose peptone (PP3) ou lactophorine diminuait après pasteurisation, ce qui pourrait indiquer une association plus importante après pasteurisation du PP3 avec, par exemple, la membrane des globules gras. Cette étude montre que l’analyse protéomique sur gel peut être utilisée dans la caractérisation des variations subtiles dans la composition protéique des fractions laitières survenant après pasteurisation.