牛初乳的功能性研究和在食品中的應(yīng)用

1 牛初乳的功能研究

免疫球蛋白是組成免疫系統(tǒng)的重要的蛋白質(zhì)。它的功能類(lèi)似于抗體，當(dāng)外來(lái)物質(zhì)（抗原）侵入身體時(shí)，身體便會(huì)產(chǎn)生這種蛋白質(zhì)。免疫球蛋白存在于牛奶的乳清、人體血清及其它人體體液內(nèi)。牛初乳含有豐富的免疫球蛋白，它們可以為新生牛犢提供足夠的被動(dòng)免疫保護(hù)，抵御微生物感染。牛初乳的采集、提純?cè)谛挛魈m等國(guó)家早已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并且其產(chǎn)品越來(lái)越多地應(yīng)用于保健食品和功能性食品中。

除了免疫球蛋白，牛初乳還含有其它具有生理活性的功能性成分，如乳鐵蛋白、溶解酵素、乳過(guò)氧化物酶及多種生長(zhǎng)因子。正是這些生理活性成分，使牛初乳具備了免疫調(diào)節(jié)、防止和修復(fù)胃損傷，抵抗微生物等一系列的生物功能。

在過(guò)去的50年中，為了發(fā)現(xiàn)和證實(shí)牛初乳的功效，多國(guó)學(xué)者進(jìn)行了大量人體和動(dòng)物臨床試驗(yàn)研究。這些研究證實(shí)了牛初乳在免疫調(diào)節(jié)，防止和修復(fù)胃損傷，抗感染，抗炎，促進(jìn)表皮生長(zhǎng)及提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)等方面的功能。本文重點(diǎn)介紹了牛初乳在前2方面的功能研究。

1.1 免疫調(diào)節(jié)

免疫應(yīng)答是人體抵抗感染的一種自我防衛(wèi)體系。免疫系統(tǒng)每天都與進(jìn)入身體的外來(lái)物質(zhì)做斗爭(zhēng)，將正常新陳代謝所引起的損耗降到最低來(lái)維持身體健康。但如果不斷被傳染源困擾或休息不足，人體的免疫系統(tǒng)就會(huì)變得脆弱。

新西蘭梅西大學(xué)在2002年針對(duì)恒天然牛初乳粉對(duì)免疫系統(tǒng)的影響進(jìn)行了研究。適度的運(yùn)動(dòng)對(duì)人體的免疫系統(tǒng)是有利的，但長(zhǎng)時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)（如需要長(zhǎng)久耐力的運(yùn)動(dòng)）會(huì)引起許多免疫參數(shù)發(fā)生變化，很容易引發(fā)上呼吸道感染[1]，其中唾液中的分泌型免疫球蛋白A（s-lgA）便是一個(gè)引發(fā)感染的潛在標(biāo)記。與對(duì)照人群（平時(shí)很少運(yùn)動(dòng)）相比，馬拉松運(yùn)動(dòng)員在比賽前的2個(gè)星期和進(jìn)行馬拉松比賽的星期里非常容易感染上呼吸道感染[2]。非鍛煉人群中較低的分泌型免疫球蛋白A常伴隨著較高的上呼吸道感染發(fā)生率，而實(shí)驗(yàn)證明，運(yùn)動(dòng)員較低的分泌型免疫球蛋白A也容易引發(fā)上呼吸道感染[3]。

研究人員讓年齡在30～58歲之間的15名女性長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員和2 0名男性長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員在12周里每日服用加入了恒天然牛初乳粉或安慰劑的巧克力奶昔。在對(duì)整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程、馬拉松比賽、運(yùn)動(dòng)員性別以及運(yùn)動(dòng)員自報(bào)的上呼吸道發(fā)病情況進(jìn)行監(jiān)控后，研究得出結(jié)論：2組運(yùn)動(dòng)員的飲食攝入量、體重、血生物標(biāo)記和唾液成分的分泌量都沒(méi)有變化，但服用安慰劑組的運(yùn)動(dòng)員的平均分泌型免疫球蛋白A水平為58.2mg/L，而服用牛初乳粉組的運(yùn)動(dòng)員的平均分泌型免疫球蛋白A水平則為101.48mg/L（圖1）。由于唾液中的分泌型免疫球蛋白A可看作感染的潛在標(biāo)記，因此可以得出恒天然牛初乳粉通過(guò)積極抵抗感染源，可支持人體免疫系統(tǒng)的結(jié)論。

1.2 防止胃損傷和修復(fù)胃損傷

圖1 分泌型免疫球蛋白（s-IgA）中間值

圖2 細(xì)胞遷移速度

腸胃器官擁有強(qiáng)大的黏膜防御和修復(fù)機(jī)能。當(dāng)腸接觸到額外的攻擊因子，主要是幽門(mén)螺桿菌或攝入NSAIDS（非甾體類(lèi)抗炎藥物）時(shí)，黏膜防御機(jī)能會(huì)受到削弱。當(dāng)人患上消化性疾病時(shí)，寄生在消化系統(tǒng)中的各類(lèi)細(xì)菌之間的平衡就會(huì)被打破。這可能會(huì)引起消化道受到更深的侵害，并可能引發(fā)營(yíng)養(yǎng)吸收障礙。

倫敦皇家工學(xué)院下屬的腸胃炎癥和修復(fù)小組于2003年10月進(jìn)行了針對(duì)恒天然牛初乳粉防止胃損傷和修復(fù)胃損傷的相關(guān)研究。研究小組一共進(jìn)行了2項(xiàng)體外研究，以考察恒天然牛初乳粉對(duì)細(xì)胞遷移的影響和對(duì)細(xì)胞增殖的影響，并進(jìn)行了1項(xiàng)動(dòng)物體內(nèi)研究，以檢測(cè)恒天然牛初乳粉對(duì)一種已經(jīng)得到確認(rèn)的急性胃損傷模型的影響。

1.2.1 恒天然牛初乳粉對(duì)細(xì)胞遷移的影響

受損后出現(xiàn)的最快修復(fù)反應(yīng)之一是存活細(xì)胞向受損區(qū)遷移，進(jìn)而重建一個(gè)健康的上皮層。圖2顯示，細(xì)胞受損后，相比對(duì)照品，恒天然牛初乳粉能夠更加有效地增加細(xì)胞的遷移速度。這表明恒天然牛初乳粉在細(xì)胞受損后，對(duì)腸道上皮完整性的重建有促進(jìn)作用。

1.2.2 恒天然牛初乳粉對(duì)細(xì)胞增殖的影響

對(duì)于受損的腸膜層而言，細(xì)胞分裂速度的增加在重建正常胃黏膜上扮演著一個(gè)重要角色。研究人員挑選了人類(lèi)結(jié)腸癌細(xì)胞（HT29）株來(lái)評(píng)估恒天然牛初乳粉的作用。結(jié)果顯示，當(dāng)牛初乳濃度最終達(dá)到約5mg/mL時(shí)，胸腺嘧啶脫氧核苷合成（細(xì)胞增殖程度）達(dá)到了最大值。

對(duì)細(xì)胞遷移和細(xì)胞增殖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，腸道受損后，恒天然牛初乳粉對(duì)重建正常的腸道上皮完整性有促進(jìn)作用。

1.2.3 恒天然牛初乳粉對(duì)急性胃損傷的影響

這項(xiàng)體內(nèi)研究的目的是為了檢測(cè)恒天然牛初乳粉對(duì)一種已經(jīng)得到確認(rèn)的急性胃損傷模型的影響[4，5]。鑒于服用非甾體類(lèi)抗炎藥物而導(dǎo)致的胃潰瘍是人類(lèi)的主要病例和死亡原因，所以該項(xiàng)研究選用了消炎痛/制動(dòng)鼠模型。試驗(yàn)中所用的2種不同劑量的恒天然牛初乳粉都可以明顯地減輕肉眼所觀察到的胃部受損程度（圖3），總計(jì)可以減少51%的受損度（與pH值變化無(wú)關(guān)）。用顯微鏡對(duì)受損組織進(jìn)行觀察得出的結(jié)果和用肉眼觀察所得出的結(jié)果相似。

這些試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)中所采用的不同濃度的恒天然牛初乳粉有助于減輕由常用藥劑，如非甾體類(lèi)抗炎藥物所造成的早期胃損傷程度。

圖3 肉眼觀察的胃損傷減少

圖4 不同殺菌工藝對(duì)牛初乳飲料殘存IgG的影響

2 牛初乳在食品中的應(yīng)用

目前，市場(chǎng)上的牛初乳產(chǎn)品主要集中在保健食品，主要以純粉、膠囊、片劑和初乳奶粉等形式存在，然而，將牛初乳應(yīng)用于配方粉和液態(tài)功能性食品在許多國(guó)家和地區(qū)也在日益增加。

2.1 牛初乳在幼兒配方粉中的應(yīng)用

將牛初乳添加到幼兒配方粉中在技術(shù)是可行的，但對(duì)于幼兒這個(gè)敏感特殊的消費(fèi)人群而言，安全性和使用量才是開(kāi)發(fā)牛初乳幼兒配方粉的重中之重。

國(guó)內(nèi)外有許多食用牛初乳的相關(guān)人體臨床試驗(yàn)，這些試驗(yàn)多數(shù)以成人為對(duì)象，也有的對(duì)象是幼兒和兒童，部分臨床試驗(yàn)研究長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，牛初乳食用劑量也相當(dāng)高，但至今未見(jiàn)有食用牛初乳引發(fā)副作用的報(bào)道。Malin[6]等人在1997年以30名1～5歲的幼兒為試驗(yàn)對(duì)象，考察牛初乳和免疫牛初乳對(duì)幼兒腸胃保護(hù)的功效。這30名幼兒分為3組，每組各10人，分別食用牛初乳、免疫牛初乳和對(duì)照安慰劑。30人每天食用10g（其中每克免疫牛初乳含463mg免疫球蛋白；每克牛初乳含390mg免疫球蛋白）。連續(xù)食用14天后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，食用牛初乳和免疫牛初乳幼兒的腸胃代謝活動(dòng)增強(qiáng)，同時(shí)未發(fā)現(xiàn)任何副作用。

2.2 牛初乳飲料

除了富含免疫球蛋白外，牛初乳還含有其它多種生物活性成分（如乳鐵蛋白、乳過(guò)氧化物酶等）。由于牛初乳中的多種活性成分對(duì)熱敏感，現(xiàn)有的熱處理技術(shù)如UHT或巴氏殺菌都會(huì)對(duì)活性成分造成破壞。因此，如何保留牛初乳中的活性成分，對(duì)開(kāi)發(fā)牛初乳液體產(chǎn)品的熱處理加工技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。

食品超高壓技術(shù)是近十幾年來(lái)備受關(guān)注并在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中逐漸得以應(yīng)用的嶄新殺菌技術(shù)。20世紀(jì)90年代，超高壓殺菌技術(shù)首先在肉食品、水產(chǎn)品等食品中得以應(yīng)用。由于食品承受著高壓，仿佛處于深海環(huán)境中，大部分微生物在高壓下被殺死或被鈍化，但產(chǎn)品色澤、風(fēng)味、維生素和一些活性成分則被保留下來(lái)。與傳統(tǒng)的熱殺菌相比，采用超高壓殺菌技術(shù)將牛乳中的酵母、霉菌等滅活，可以保證乳制品在微生物方面的安全，同時(shí)充分保留了乳品中的營(yíng)養(yǎng)成分和原有風(fēng)味。大量的試驗(yàn)研究表明，超高壓對(duì)牛初乳中的一些活性成分影響很小，從而為牛初乳飲品的開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)可行性。

牛初乳飲品在不同殺菌工藝下保留的免疫球蛋白含量如圖4所示。與對(duì)照比較，免疫球蛋白IgG經(jīng)過(guò)熱處理（85℃，10min）后絕大部分都損失了，而高壓殺菌（600MPa，3min）卻能使高達(dá)90%的IgG都保留下來(lái)。

牛初乳飲料作為新的牛初乳類(lèi)產(chǎn)品形式，不僅保留了牛初乳中的活性成分，而且方便攜帶，易于食用，順應(yīng)了開(kāi)發(fā)功能性食品的流行趨勢(shì)。近年來(lái)，亞洲國(guó)家和地區(qū)對(duì)液態(tài)牛初乳功能食品的關(guān)注與日俱增。在韓國(guó)市場(chǎng)上，出現(xiàn)了專(zhuān)為兒童開(kāi)發(fā)的添加牛初乳、DHA和鈣的液態(tài)奶，這些功能性成分有助于兒童提高免疫力和促進(jìn)智力發(fā)育。此外，還有為大眾消費(fèi)人群開(kāi)發(fā)的可提高免疫力的牛初乳酸奶飲料和液態(tài)奶等。在歐洲、美國(guó)和澳大利亞，牛初乳還被用于添加了果汁的能量飲料中，為運(yùn)動(dòng)員、體能消耗較大或工作壓力大的人群提供能量和免疫支持。

液態(tài)牛初乳功能食品在我國(guó)剛剛起步，僅有少數(shù)公司嘗試開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售，其市場(chǎng)潛力遠(yuǎn)未被發(fā)掘。中國(guó)牛初乳市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)主要集中在牛初乳保健食品領(lǐng)域，激烈的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)必導(dǎo)致價(jià)格大戰(zhàn)。如何能從激烈的競(jìng)爭(zhēng)中尋求突破，是各個(gè)企業(yè)不斷思考的問(wèn)題。只有利用創(chuàng)新技術(shù)，開(kāi)發(fā)差異化牛初乳功能食品和拓展牛初乳應(yīng)用領(lǐng)域，才能真正實(shí)現(xiàn)牛初乳市場(chǎng)的持續(xù)健康發(fā)展。

[1]Nieman，Pedersen.Exercise and immune function.Sports Medicine，1999，27（2）:73～80

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