牛奶中含有丰富的营养和活性功能物质,在促进生长发育、保障健康、预防疾病等方面能发挥重要作用。由于存在潜在的病原微生物,并且为了延长牛奶货架期,生牛奶需要经过一定的热加工处理。目前的热加工工艺主要包括巴氏杀菌、超高温灭菌和保持式灭菌。不同的工艺对牛奶的加热强度不同,会使牛奶各成分发生不同程度的物理化学变化。为整体评估这些变化对肠道带来的生物学影响,本研究选择肠细胞作为体外模型,分别在细胞活力、细胞基因表达等方面开展试验。此外,本研究还选择了牛奶功能活性蛋白之一的乳铁蛋白作为对象,在体内外分别研究其抗结肠癌的效果,同时也分析了热处理对乳铁蛋白抗结肠癌活力的影响。试验结果总结如下:一、细胞活力试验显示,保持式灭菌牛奶显著降低了人结肠癌细胞Caco-2和人正常结肠细胞NCM460的活力(相比于生牛奶、巴氏牛奶、超高温灭菌牛奶,p<0.05)。这可能部分源于保持式灭菌奶的赖氨酸含量相比于生牛奶显著减少(>10%),以及个别氨基酸(蛋白中的色氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸,及游离氨基酸的丙氨酸)的D型比例显著上升(p<0.05);更主要是由于保持式灭菌奶组的细胞发生了强烈的氧化应激。二、本试验建立了牛奶消化液培养肠道细胞的体外模型。在此基础上,对不同热加工牛奶消化液培养的Caco-2细胞进行了转录组测序和分析。结果显示,生牛奶、巴氏牛奶、UHT牛奶对肠细胞有相近的基因表达调控模式(相比于生奶组,巴氏奶组和UHT奶组的细胞差异表达基因数为2个和17个),而保持式灭菌奶组细胞的基因表达模式显著有别于三者(对比生奶组,有2246个差异表达基因)。差异基因的富集分析提示,保持式灭菌奶组的细胞代谢过程(过氧化物酶体代谢)相比于其他三组显著减缓,且DNA损伤诱导基因、抗氧化基因、醛酮还原酶基因的表达量显著提高(p<0.05)。三、乳铁蛋白对结肠癌细胞HT-29的生长、迁移、侵袭具有显著的抑制作用(p<0.05)。乳铁蛋白显著阻滞HT-29细胞周期在G1期,同时可以显著抑制细胞中血管生成通路相关蛋白(VEGFA、VEGFR-2)的表达(p<0.05)。HT-29荷瘤小鼠试验表明,相对于空白对照组,口服100 mg/kg剂量的乳铁蛋白可以显著抑制肿瘤块的生长速度(p<0.05)。此外,热处理会减弱乳铁蛋白抑制HT-29细胞和结肠肿瘤块生长的活力,100°C加热使乳铁蛋白丧失了相关的抑制能力。以上试验表明,牛奶在高温加热、尤其是过度加热过程中产生的潜在毒副产物会使肠细胞损伤。这是目前首次在整体水平揭示不同热加工方式对牛奶细胞生物学效果的影响。而高温加热会使活性乳铁蛋白逐渐失去抑制结肠癌的活性。本研究结果提示了在乳品生产过程中对热加工温度控制的重要性。