牛初乳品質(zhì)變化規(guī)律及控制技術(shù)研究

文∕石 徑 張建輝 王吉芳 羅永康*

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院；2浙江金華銀河生物科技有限公司）

牛初乳富含多種生理活性組分，具有改善胃腸道、免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、抗疲勞等一系列的生物活性功能[1，2]。牛初乳的組成復(fù)雜多變且受許多因素的影響，奶牛產(chǎn)犢后在不同時(shí)期內(nèi)分泌的初乳在組成上有很大的差異[3，4]，影響因素主要有奶牛品種、個(gè)體、胎次、飼草料和飼養(yǎng)管理因素等[5]。牛初乳在物化性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分上都與常乳存在明顯的差異，崔娜等人[6]報(bào)道了近幾年國(guó)內(nèi)外牛初乳與常乳在營(yíng)養(yǎng)成分、物化性質(zhì)等方面差異的比較，指出牛初乳不僅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還包括大量的具有特殊功能的生物活性物質(zhì)。楊潔等人[7]研究指出奶牛在泌乳前44 h內(nèi)牛初乳的理化性質(zhì)逐漸變化，特別是在泌乳前24 h內(nèi)變化較大。然而，要大規(guī)模開(kāi)發(fā)牛初乳及其相關(guān)制品，其產(chǎn)品質(zhì)量的均一性、穩(wěn)定性問(wèn)題首先需要解決，這就要求對(duì)牛初乳的物化性質(zhì)有較全面的了解。

作為一種功能性食品基料，牛初乳中的功能因子主要為蛋白質(zhì)[8]。從熱加工的角度考慮，為了保持這些蛋白質(zhì)的功能特性和生物活性，就需要降低熱處理強(qiáng)度（降低熱處理溫度、縮短熱處理時(shí)間）[9]；而從食品安全衛(wèi)生考慮，則需要提高熱處理強(qiáng)度[10]。因此如何控制牛初乳熱處理的工藝參數(shù)，使在滿(mǎn)足產(chǎn)品衛(wèi)生指標(biāo)的前提下，同時(shí)能最大限度保證牛初乳生物活性物質(zhì)的含量，對(duì)于牛初乳產(chǎn)品的加工和開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

本文分析了不同擠乳次數(shù)的脫脂牛初乳比重、酸度、蛋白質(zhì)、IgG含量的變化規(guī)律，探討了不同熱處理?xiàng)l件對(duì)脫脂牛初乳中微生物總數(shù)和活性IgG含量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

牛初乳樣品：采于浙江金華蘭溪市青青牧場(chǎng)。分別采集9 頭健康荷斯坦母牛產(chǎn)犢后64 h內(nèi)的前9 次初乳，每天采集3 次。牛初乳采集后于5 ℃，3 000 rpm條件下離心20 min，棄去上層乳脂及雜質(zhì)，取脫脂牛初乳進(jìn)行主要指標(biāo)分析。

牛IgG標(biāo)樣，免疫活性IgG含量0.95 g/mL；兔抗牛IgG血清，效價(jià)1:16～1:32，按于平等人[11]方法自制。其余試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

牛初乳的比重使用比重計(jì)進(jìn)行測(cè)定，滴定酸度的測(cè)定參照GB 5413.34—2010[7]，蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用凱式定氮法；活性IgG含量采用瓊脂雙向免疫擴(kuò)散法，方法參照吳繼堯等人的方法[12]。菌落總數(shù)的測(cè)定采用平板計(jì)數(shù)法。

1.2.3 熱處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取160 mL初乳樣品，取樣測(cè)定菌落總數(shù)和IgG含量，然后在63～65 ℃或70～72 ℃條件下進(jìn)行加熱處理，63～65 ℃條件下保持30 min，70～72 ℃條件下保持1 min或3 min。熱處理結(jié)束后在冰水浴中迅速冷卻，取樣再次測(cè)定菌落總數(shù)并測(cè)定其中IgG含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫脂牛初乳各項(xiàng)指標(biāo)隨不同擠乳次數(shù)的變化

圖1 牛初乳比重隨不同擠乳次數(shù)的變化

圖2 牛初乳酸度隨不同擠乳次數(shù)的變化

圖3 牛初乳蛋白質(zhì)含量隨不同擠乳次數(shù)的變化

圖4 牛初乳IgG 含量隨不同擠乳次數(shù)的變化

脫脂牛初乳各項(xiàng)指標(biāo)隨不同擠乳次數(shù)的變化情況見(jiàn)圖1～4。

由圖1～4可以看出，牛初乳中的主要成分及指標(biāo)與常乳有所不同，比重、酸度、蛋白質(zhì)和IgG含量的變化趨勢(shì)相同，均隨擠乳次數(shù)的增加而逐漸降低。在泌乳初期，牛初乳中蛋白含量高達(dá)17.30%，是常乳的4～5 倍，比重為1.065，酸度達(dá)到56 °T，IgG含量達(dá)到53.7 mg/mL。隨著擠乳次數(shù)的增加，各項(xiàng)指標(biāo)顯著下降，第9次擠乳的牛初乳樣品中，蛋白質(zhì)含量降為4.99%，比重為1.033，酸度為29 °T，IgG為3.5 mg/mL，但仍然顯著高于常乳中的水平。另外，第9次擠的牛初乳仍然具有一定的牛初乳加工價(jià)值。由圖1～4還可以看到，前6 次牛初乳的各項(xiàng)指標(biāo)變化顯著，而第7次以后變化趨緩。

根據(jù)奶牛產(chǎn)犢后擠乳次數(shù)（T）與測(cè)得牛初乳樣品的比重（20 ℃，G）、酸度（°T，A）、蛋白質(zhì)含量（%，P）、IgG（mg/mL，I）進(jìn)行回歸分析，所得的回歸方程及相關(guān)系數(shù)如表1所示。

表1 脫脂牛初乳各成分、指標(biāo)的回歸方程及其相關(guān)系數(shù)

由表1可以看出，脫脂牛初乳的比重、酸度、蛋白質(zhì)含量和免疫活性IgG含量隨擠乳次數(shù)的變化呈現(xiàn)顯著的二次函數(shù)遞減趨勢(shì)，各方程的相關(guān)系數(shù)較高（R2>0.99），方程的擬合度較好，因此可以用來(lái)預(yù)測(cè)脫脂牛初乳中比重、酸度、蛋白質(zhì)和活性IgG含量隨奶牛產(chǎn)犢后擠乳次數(shù)的變化情況。

2.2 熱處理方法對(duì)初乳菌落總數(shù)和免疫球蛋白活性的影響

試驗(yàn)為單因素試驗(yàn)，研究不同熱處理?xiàng)l件（X）對(duì)脫脂牛初乳的熱處理殺菌效果（Y1）及免疫球蛋白活性殘存率（Y2）的影響。其中熱處理殺菌效果（Y1）用熱處理前后菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)差表示：

式中a1表示熱處理前1 mL脫脂牛初乳中菌落總數(shù)，b1表示熱處理后1 mL脫脂牛初乳中菌落總數(shù)。

免疫球蛋白（IgG）殘存率（Y2）的計(jì)算如公式（2）所示：

式中a2表示熱處理前免疫活性IgG含量（mg/mL），b2表示熱處理后免疫活性IgG含量（mg/mL）。

熱處理取3 個(gè)水平：6 3～65 ℃，30 min（X1）；70～72 ℃，1 min（X2）；70～72 ℃，3 min（X3），每個(gè)水平重復(fù)r=10，試驗(yàn)處理數(shù)為30，共進(jìn)行30 次試驗(yàn)。這30 次試驗(yàn)實(shí)行完全隨機(jī)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)順序如表2所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表2 熱處理試驗(yàn)順序設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)微生物指標(biāo)的方差分析及多重比較可知，63～65 ℃，30 min的熱處理殺菌效果顯著低于70～72 ℃，1 min以及70～72 ℃，3 min的熱處理效果（P<0.01），而70～72 ℃，1 min和70～72 ℃，3 min相比較熱處理效果無(wú)顯著性差異（P>0.05），故從微生物控制角度分析，脫脂牛初乳的3 種熱處理方法中，70～72 ℃，1 min或70～72 ℃，3 min的熱處理方案較為理想。

通過(guò)對(duì)免疫活性IgG殘存率指標(biāo)進(jìn)行方差分析及多重比較得出，63～65 ℃，30 min熱處理的免疫活性IgG殘存率與70～72 ℃，1 min熱處理后的免疫活性IgG殘存率無(wú)顯著差異，而70～72 ℃，3 min熱處理后免疫活性IgG的殘存率顯著低于其它2 種熱處理后免疫活性IgG的殘存率，因此從免疫活性IgG的角度考慮，脫脂牛初乳的3 種熱處理方法中，70～72 ℃，1 min和63～65 ℃，30 min的熱處理方案較為理想。

綜合考慮不同熱處理?xiàng)l件對(duì)牛初乳菌落總數(shù)和免疫球蛋白活性的影響，70～72 ℃，1 min的熱處理?xiàng)l件既能滿(mǎn)足微生物指標(biāo)的殺菌要求，又能夠較高程度的保持IgG的活性，是牛初乳生產(chǎn)中較理想的熱處理?xiàng)l件。

表3 不同熱處理?xiàng)l件對(duì)牛初乳菌落總數(shù)和免疫球蛋白活性的影響

3 結(jié)論

3.1 脫脂牛初乳的比重、酸度、蛋白質(zhì)含量和免疫活性IgG含量隨奶牛產(chǎn)犢后擠乳次數(shù)的不同呈二次函數(shù)遞減，建立的二次函數(shù)可以用來(lái)預(yù)測(cè)脫脂牛初乳中比重、酸度、蛋白質(zhì)和免疫活性IgG含量隨擠乳次數(shù)的變化情況。荷斯坦母牛產(chǎn)犢后64 h內(nèi)即前3 天的初乳相比常乳具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

3.2 在脫脂牛初乳熱處理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，70～72 ℃，1 min的熱處理?xiàng)l件最優(yōu)，能夠在嚴(yán)格控制菌落總數(shù)，保證微生物指標(biāo)的同時(shí)，保持牛初乳較高的免疫活性IgG含量。

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