牛初乳与常乳的物化性质对比分析

崔 娜，梁 琪，* ，文鹏程，杨 敏，2，张 炎

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070;2.甘肃农业大学理学院，甘肃兰州730070)

关于牛初乳期的时间界定问题学术界颇有争论，我国乳品行业一般将母牛分娩后7d 内特别是3d内所分泌的乳汁称为牛初乳，而国际上也尚无统一的定义。初乳的特殊性首先体现在其化学组成上，与常乳有明显的差异。牛初乳除含有丰富的营养物质(蛋白质、脂肪、乳糖、脂肪酸和氨基酸)外，又包括大量具有特殊作用的非营养物质——生物活性物质。牛初乳是分娩以后为新生小牛提供所有必要营养物质的第一食物，并且牛初乳作为各种免疫物质和非特异性抗菌物质的组合体;对于新生仔畜的被动免疫尤其重要，能够为后代提供出生后前几天内抵抗感染的防御能力［1-2］。它还含有较高含量的生长因子(主要是胰岛素样生长因子-Ⅰ和-Ⅱ)和激素(胰岛素)可以促进胃肠道组织的生长发育，以及新生仔畜机体功能的成熟［3］。因此，牛初乳可以作为一种能增强人体免疫力、促进组织生长的健康功能性食品资源进行开发利用，2000 年美国食品科技协会(IEF)将其列为21 世纪具有最佳发展前景的非草药类天然健康食品，有“免疫之王”、“乳黄金”之称。然而，自2012 年9 月1 日起，婴幼儿配方食品中将不得再添加牛初乳以及用牛初乳为原料生产的乳制品，就牛初乳与常乳的差异性作一系列对比显得尤为重要。本文将总结近几年国内外牛初乳与常乳最新的报道从牛初乳的物理性能以及营养成分、非营养物质等方面对牛初乳与常乳的差异进行比较。

1 物理性质及营养成分对比

1.1 物理性质

牛初乳呈黄色，较常乳深，有异味和苦味，其粘稠度也高于常乳。牛初乳密度随泌乳时间的延长呈下降趋势，由图1 可以看出至4d 后与常乳没有显著性差异［4］;而pH 在分娩后48h 内上下震荡，之后随泌乳期的延长而上升，由图2 可以看出其pH 大大低于常乳6.6～6.8［5］。其性质非常不稳定，耐热性能差，且容易形成凝块，故不能直接出售，也不能直接混入常乳中用于常规乳品加工，属于生理异常乳，这也是不能作为婴幼儿配方食品原料的主要原因。

1.2 营养成分

牛初乳中含有丰富的营养物质，能够为机体提供均衡的营养。荷斯坦牛分娩后3d 内初乳中蛋白质含量最高达22.6%，最低也可达7.1%，远高于常乳含量［6］。乳清蛋白组分在分娩48h 内含量下降显著，而随后并没有显著性变化，初乳乳清蛋白中的大部分蛋白质与新生犊牛的被动免疫能力有关，并且包含一些活性蛋白对于新生犊牛的营养补充起着关键性的作用［7］。

图1 荷斯坦牛初乳密度随泌乳时间的变化Fig.1 Changes of Holstein colostrum density

图2 荷斯坦牛初乳pH 随泌乳时间的变化Fig.2 Changes of Holstein colostrum pH

牛初乳中脂肪含量很高(见表1)，荷斯坦牛初乳中脂肪含量最高达26.5%，明显高于常乳，最低为2.0%，其随泌乳时间的延长呈现下降的趋势［7］，GEORGIEV 报道了同样的变化趋势［8］，而脂肪含量的差异是由年龄、营养状况、饲养管理、胎次、能量平衡以及乳房的健康状况等因素造成的。

牛初乳中乳糖含量较少(见表1)，特别是分娩后第一次挤出的初乳。荷斯坦牛初乳中乳糖含量仅占2.49%，低于常乳4.48%～5.0%，这对于消化道中乳糖酶活力还不很高的新生犊牛来说反而是有利的［6］。牛初乳作为保健食品牛初乳原料，在中、老年人的牛初乳保健品中可以有效地减缓乳糖过敏症状。

牛初乳维生素含量一般可达常乳的7 倍，荷斯坦牛分娩后3d 内初乳中VA、VE和β-胡萝卜素含量分别为4.90、2.92、0.68μg/g［6］，SCHWEIGERT［9］研究结果显示分娩6 周后常乳中VA、α-VE和β-胡萝卜素的含量分别占初乳的20%、32%和6%，胡萝卜素的含量较常乳高，造成了新鲜初乳的特殊黄色。牛初乳中还含有23 种矿物质元素，包括钙、镁、钾等人体必需的营养元素，其中钙的含量较多，为1.755 ～8.593mg/g，特别是第一次挤奶所得初乳中钙含量为常乳的2 倍，磷、钠、锌、铁、锰等矿物质含量也明显高于常乳(见表1)。

表1 产后30h 牛初乳与常乳的主要营养成份比较［6-7］(g/100mL)Table 1 Chemical composition in bovine colostrum(30h)and milk［6-7］(g/100mL)

2 非营养素物质对比

营养物质和非营养素物质都是新生幼仔生长发育必不可少的。初乳中的非营养素物质的来源主要是血液和乳房合成，如免疫球蛋白、生长激素、催乳素、胰岛素和胰高血糖素直接来自于血液，除此之外其他的一些非营养素物质是由乳房细胞合成的。

2.1 免疫因子

2.1.1 免疫球蛋白 免疫球蛋白(Ig)是牛初乳和常乳中具有免疫活性的重要组分，是一类具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，对病毒、细菌及真菌感染具较好的防治作用。根据抗原性不同可将Ig 分为IgG、IgA、IgM、IgE 和IgD 五类，其中IgG 占80%～90%，是再次体液免疫反应的主要蛋白，能够部分取代人类母乳IgA 的功能。牛初乳中IgM 约占7%，IgA 约占5%［10］。

牛初乳中含有丰富的Ig 含量，其中总Ig 含量约为32～212mg/mL，是常乳的50～250 倍，也远高于牛血清中的浓度(如表2 所示)。有研究报道荷斯坦牛分娩后2 ～6h 的初乳中IgG 平均含量为83.5 ～113.3mg/mL，其含量随着泌乳期的延长而显著减小，尤其是分娩后24h 内下降明显，从67.23mg/mL 降至10.15mg/mL［12］。水牛分娩后3h，其初乳中IgG 和IgA的质量浓度分别为78.22、8.83mg/mL，可达常乳(IgG 1.87mg/mL、IgA 0.71mg/mL)的42 倍和12 倍［13］。

表2 奶牛血清与乳腺分泌物的Ig 含量比较［11］(g/100mL)Table 2 Ig concentration in bovine serum and mammary secretions(g/100mL)

2.1.2 乳铁蛋白 乳铁蛋白(Lf)是牛初乳中第二大免疫因子，1939 年由Sorensen 等在动物乳中发现，又称乳转铁蛋白。临床实验表明，Lf 对人体具有广谱抗菌、参与铁代谢、抗病毒作用、抗氧化作用、抗癌作用、抗感染作用、调节机体免疫反应、调节肠道铁的吸收、在细胞中的繁殖作用、与药物有协同效应以及基因调节等功能［14-15］。Lf 有α、β、γ 三种异构形式，具有相同的物理、化学及抗原性质。β、γ 型的活性不依赖于铁离子，而且不与铁离子结合;α 型无活力，可与铁离子结合［16］。

表3 牛初乳和常乳中的Lf 含量(mg/mL)Table 3 The concentration of Lf in bovine colostrum and milk(mg/mL)

表4 牛初乳及过渡乳中IGF-Ⅰ含量Table 4 The concentration of IGF-Ⅰin bovine colostrum and transition milk

牛初乳中的Lf 总含量约为1.5～5.0mg/mL，乳房炎乳中的含量可达8mg/mL［17］。荷斯坦牛初乳中含量可达2mg/mL，分娩后0～7d 内乳中Lf 的含量变化较大，从表3 可以看出尤其是分娩后24h 内下降明显，从1.315mg/mL 降至0.655mg/mL 第1d 显著高于4、5、6、7d，而前3d 初乳中Lf 含量差异不显著［18］。

2.1.3 乳过氧化物酶 乳过氧化物酶(LP)是存在于牛初乳中一种主要的抗菌酶，一种血红素蛋白，能够在H2O2存在条件下催化氧化SCN-，从而产生能够抵抗病毒繁殖、防止病原菌粘连的巯基蛋白质［19］，这三者就组成了乳过氧化物酶体系(LPS)。LPS 是乳腺非特异性抗菌系统之一，能抑制革兰氏阳性细菌和一些阴性细菌生长，同时具有抗病毒等作用。在分娩乳腺上皮细胞中，LP 的基因编码表明其来源于乳腺细胞合成，同时牛初乳中溶菌酶与乳铁蛋白具有复杂的交互抗菌作用，表现出较好的抗菌、抗病毒特性［20］。

牛初乳中总LP 含量可达11～45mg/L，高于常乳含量13～30mg/L［21］，同时，牛乳中的LP 活力远远高于人乳，相差约20 倍。郑玉才等［22］研究了牦牛分娩后1～7d 初乳中酶活力的变化，结果显示分娩当天乳中碱性磷酸酶、淀粉酶、γ-谷氨酰转肽酶的活力以及乳蛋白、乳脂含量均显著高于分娩第7d，而LP 活力和乳糖含量以分娩当天为最低，蛋白酶活力未见有明显变化。

2.1.4 溶菌酶 溶菌酶(LYZ)是一种能够降解细菌细胞壁中肽聚糖而造成菌体溶解的糖苷酶，是一种非特异性免疫因子，对杀死肠道腐败球菌有特殊作用［23］，同时Lf 的存在能够增强溶菌酶对大肠杆菌的抗菌活性［24］。

牛初乳中LYZ 的含量约为0.14～0.7mg/mL，为常乳(0.07～0.6mg/mL)的2 倍［20］。GUEORGUIEV 等研究结果显示荷斯坦奶牛在分娩后初乳中LYZ 的含量高达0.401mg/mL、而第3d 初乳中其含量降低至0.096mg/mL，随后其含量水平随泌乳期的延长显著降低至常乳水平［25］。

2.2 生长因子

牛初乳和常乳都包含有几种多肽类生长因子，其能够刺激细胞的生长和分化。研究表明，牛初乳能够促进多种试管培养的哺乳动物细胞生长，而常乳含有较少量的生长因子，显示出较弱的促进作用。

2.2.1 胰岛素样生长因子 胰岛素样生长因子(IGF)是牛初乳中发现含量最多的多肽生长因子，与胰岛素有相似的结构，且具有70%的同源性，是一种自分泌和旁分泌激素，能增强细胞对葡萄糖的吸收，可以诱导蛋白质、DNA、RAN 和脂质的合成，刺激氨基酸循环，促进机体生长发育，为新生幼仔尽快适应外界环境打下坚实的基础［1，26］。IGF 主要由IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ两种热稳定蛋白组成，IGF-Ⅰ可有效地促进处于分化期的细胞增殖，对于成熟细胞有促生长作用［20］。IGF-Ⅱ是迄今所知功能最复杂的生长调控因子，其功能尚未完全明确。

牛初乳中IGF-Ⅰ的总含量为50～200μg/L，远远大于常乳，是其含量的20～300 倍。刘海燕等［27］利用双抗体夹心放射免疫法测定了牛乳中IGF-Ⅰ含量随泌乳期的变化，如表4 所示，其中第1d 初乳中IGF-Ⅰ含量最高，多数以游离态形式存在;而此后的初乳期内，IGF-Ⅰ含量急剧下降且多数以结合态存在;进入常乳期后，IGF-Ⅰ含量极低。

2.2.2 转化生长因子 转化生长因子(TGF)是在牛初乳中发现的另一种令人关注的生长因子，能够促进骨和软骨组织的形成和修复，对细胞生长、分化和免疫功能具有重要的调节作用，可分为α、β 和γ 型。目前TGF-α 相关的研究较少，而TGF-β 的报道较多。有报道显示TGF-α 能够促进人肠上皮细胞细胞增殖且具有剂量依赖性，能促进人结肠上皮细胞RNA 含量的增加和蛋白质的合成［28］。TGF-β 可调节肠道中TGF-β 传递信息途径，对于新生小牛的胃肠道适应能力具有重要的作用［29］。TGF-β 又分为3个亚型:TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，TGF-β2大约占TGF-β 总含量的85%～95%，如表5 所示牛初乳中TGF-β2含量水平仅次于IGF-Ⅰ，其可作为生物学不活跃的前体或者潜在形式分泌和合成［30-31］。

有研究显示常乳中总TGF- β 的含量约为4.3μg/L，远低于分娩后初乳中的含量［32］。荷斯坦奶牛分娩后初乳中TGF- β1含量水平可达12.4 ～42.6μg/L，至第5d 乳中其含量降至0.80～3.49μg/L，接近常乳水平;TGF-β2的含量水平最初可达289～310μg/L，随后其含量降至66μg/L［31］。

表5 牛初乳中IGF-Ⅰ和TGF-β2 含量(μg/L)Table 5 The concentration of IGF-Ⅰand TGF-β2 in bovine colostrum(μg/L)

表6 牛初乳和常乳中几种激素的量比较［1，34］(μg/L)Table 6 The concentration of some hormones in bovine colostrum and milk(μg/L)

2.2.3 表皮生长因子 表皮生长因子(EGF)是一种具有促进上皮细胞增殖作用的多肽类增殖因子，可增加小肠DNA、RNA、蛋白质的含量及胃肠道的长度和重量，增加肠粘膜上受体的数量，改善酸的分泌及肠道酶活性水平，使新生幼仔能尽快地消化吸收异体蛋白，是一种强有力的促细胞分裂因子［33］。牛初乳中EGF 含量相对其他种类生长因子不高，主要来源于乳腺组织滤过的血浆，少量由乳腺上皮细胞分泌而来。

除上述3 种生长因子外，牛初乳还有少量的成纤维生长因子、肿瘤坏死因子等，目前相关报道较少。

2.3 激素

牛初乳和常乳中除上述免疫因子和生长因子，还可检测出多种激素，并且其在初乳中含量水平高出常乳多倍，如胰岛素、催乳素、生长激素、甲状腺素、促性腺激素释放激素及其相关肽类化合物、血小板衍生因子和核苷酸类物质等，表6 显示牛初乳中部分激素含量水平显著高于常乳，这些物质正是阻碍牛初乳加入婴幼儿配方奶粉的主要原因，而关于这些物质含量水平的报道较少。

3 展望

近年来，世界各地的研究机构对于牛初乳的研究主要聚焦于其功能活性成分的研究，尤其是其中重要的功能因子诸如免疫球蛋白、乳铁蛋白、胰岛素样生长因子等。作为新一代功能性食品资源库已经开发出多种牛初乳保健品，然而关于牛初乳中化学组成的系统研究尚属空白研究。中国在牛初乳方面的研究相对薄弱，对荷斯坦牛初乳以及水牛初乳都有初步研究，主要把目光集中于对生物活性物质(免疫球蛋白、胰岛素生长因子、乳铁蛋白)的提取纯化以及产品开发，而缺乏对其主要化学成分的分析，对牛初乳的衡量标准更缺乏系列统一的说法。虽说国外的研究报道以借鉴，但是奶牛品种、饲喂方法、饲料以及喂养环境的差异，使所产的牛初乳成分也有不同，因此对于牛初乳的基础研究仍需加大力度，为开发乳制品提供可靠的依据。

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