乳铁蛋白广泛分布于人和哺乳动物乳汁和其他多种组织及其分泌液中（包括泪液、精液、胆汁、滑膜液等内、外分泌液和嗜中性粒细胞），但乳汁中含量较高，其中牛初乳中乳铁蛋白含量最高。血液中乳铁蛋白主要由多核细胞分泌，骨髓、唾液腺及子宫内膜等也能分泌少量乳铁蛋白  。

人乳中乳铁蛋白浓度约为1.0-3.0mg/mL，是牛乳中的10倍（牛乳中含量为0.02-0.35mg/mL），占普通母乳总蛋白的20%，在泌乳期间，乳铁蛋白含量随着泌乳时间的不同而发生变化，如人初乳中乳铁蛋白可达6-14mg/mL，常乳期降至1mg/mL。母牛产后第一天初乳中的乳铁蛋白含量可达1mg/mL。当奶牛牛奶中乳铁蛋白在泌乳末期的含量又会上升。

乳铁蛋白（牛）是一条具有703个氨基酸残基的多肽链，该链折叠成两个基本对称且高度同源的叶片状结构（N-叶和C-叶）。研究表明这一结构可能是在进化过程中由于基因重叠形成的。N-叶结构包含了氨基酸1～332，C-叶结构包含了氨基酸344～703，两个结构通过铰链区进行链接，大小均约40kDa。N-叶和C-叶又可以被对应的分为N1、N2区和C1、C2区，N叶与C叶相比携带更高的正电荷。N-叶结构被证实与提高乳铁蛋白的抗菌活性相关，C-叶结构可以在胃病、糖尿病和角膜损伤的治疗中发挥作用。乳铁蛋白具有两个金属离子结合位点，每个位点含有两个酪氨酸、一个天冬氨酸和一个组氨酸，能够可逆性结合一个Fe3+离子和一个CO32-离子。由于乳铁蛋白与铁离子的复合物呈红色，因此也被称为“红蛋白” 。

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