乳铁蛋白是由乳腺上皮细胞表达和分泌的一种非血红素铁结合糖蛋白，与血清转铁蛋白、卵转铁蛋白、黑素铁蛋白一起属于转铁蛋白家族，存在于牛初乳、常乳、其它体液和嗜中性白细胞中。牛初乳中乳铁蛋白的平均质量浓度约为1.5g/L（范围0.2～5g/L），常乳中平均质量浓度仅0.1g/L（范围0.07～1.2g/L）。乳铁蛋白是由单一多肽链（约700个氨基酸残基）组成的一种糖蛋白，分子质量为80ku。牛乳铁蛋白与人乳铁蛋白在结构上有些相似，其氨基酸组成约70%相似。在结构上乳铁蛋白由一条多肽链折叠成2个对称叶（N叶和C叶），其呈球状并具有类似折叠，每个叶能与Fe3+离子结合，结合量为1.4mg铁/g蛋白质。

乳铁蛋白是一种重要的宿主防御分子，具有多种生理功能。因乳铁蛋白的自身结构，其能够参与铁代谢。它表现在具有很强的铁亲和能力，能够高效螯合铁离子，稳定还原态铁离子并对其进行运输，这对哺乳动物从肠道中吸收铁离子至关重要。另外，乳铁蛋白通过螯合残存在体内过量的铁而减少铁沉积，从而有效减弱铁对细胞的毒副作用，在防治神经退行性疾病上具有重要作用。乳铁蛋白作为一种广谱抑菌剂，具有广谱的抗菌活性。大量临床人群干预数据证明，乳铁蛋白的摄入有助于降低婴幼儿、儿童的腹泻发病率。Ochoa等在秘鲁开展了12～18月龄健康婴幼儿的双盲试验，评估乳铁蛋白对婴幼儿腹泻的影响，结果显示，与安慰剂组相比，试验组的腹泻发病率、腹泻时间均显著降低。此外，Chen等在中国开展的随机试验，发现4～6月龄婴儿强化乳铁蛋白的配方奶组，在呕吐、恶心、疝气以及腹泻相关疾病发生率方面显著低于对照组。然而，摄入乳铁蛋白对早期早产儿（胎龄小于32周）的意义或许不大。近年，于英国进行的大型临床试验表明：管饲摄入乳铁蛋白（150～300mg/kg/d）并不能降低早期早产儿迟发性感染的风险，也不能降低相关发病率和死亡率。另一加拿大的临床试验也发现：出生体重极低的婴儿摄入添加乳铁蛋白（200mg/kg/d）的母乳或配方奶粉不能降低婴儿发病率和死亡率。近年来，有研究表明，乳铁蛋白对肠道健康具有调节作用，能够调节肠道菌群，通过抑制有害菌的生长，促进有益菌（如嗜酸乳杆菌和双歧杆菌）的生长，从而通过调节肠道菌群的平衡来维护肠道健康。国内杨雪珍等研究表明，同等剂量水平的人乳铁蛋白和牛乳铁蛋白均能显著增加小鼠肠道的双歧杆菌和乳杆菌含量，促进肠道健康。

另外，动物和细胞试验表明，乳铁蛋白还能通过破坏肿瘤细胞膜，引起细胞凋亡，阻断细胞周期，促进细胞免疫反应等发挥抗肿瘤作用。研究者主要通过动物和细胞试验，比较不同浓度的乳铁蛋白对肿瘤细胞增殖、迁移的影响，发现乳铁蛋白可能通过调节各种激酶的磷酸化和激活相关的信号传导通路而抑制抗肿瘤。还有研究表明，乳铁蛋白可促进脂肪细胞的增殖分化，影响脂质代谢。另外，Guo等发现乳铁蛋白通过促进成骨细胞的分化，显著缓解绝经后大鼠的骨质疏松，促进正常小鼠的骨密度。乳铁蛋白参与铁代谢、抗肿瘤、抗炎及调节脂肪细胞生理功能的研究主要集中在细胞和动物领域，而在人体临床方面的研究较少或缺乏。

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