奶牛初乳與常乳中營養(yǎng)成分和免疫物質(zhì)的特征

彭松悅，吳海龍，徐為民，吳喜娟，陳歡歡，車 彥，汪 晶，張淑君

1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430070 2 武漢光明生態(tài)示范奶牛場有限公司，湖北武漢 430070 3 湖北省畜禽育種中心，湖北武漢 430070

0 引言

初乳是母牛分娩后24 h內(nèi)產(chǎn)生的乳汁，對犢牛的哺育具有重要意義[1]。初乳的顏色呈微泛紅的淡黃色[2]，分娩前3 d的初乳pH值在6.10～6.30之間，呈弱酸性[3]；剛分泌的新鮮初乳黏度為360 mm·s-1。初乳最大的作用是為新生犢牛提供被動(dòng)免疫，調(diào)節(jié)腸道的微生物菌群，改善機(jī)體的消化功能[4]，還可以提高老年人的抗氧能力，延緩衰老[5]。此外，初乳在治療過敏反應(yīng)、炎癥、動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)行為性障礙等方面具有很大的研究價(jià)值[6]。

1 奶牛初乳與常乳中營養(yǎng)物質(zhì)的差異分析

初乳中的營養(yǎng)物質(zhì)分為營養(yǎng)素和非營養(yǎng)素兩個(gè)部分：營養(yǎng)素包括脂肪、乳糖、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等；非營養(yǎng)素主要是豐富的免疫活性物質(zhì)，包括免疫球蛋白、乳鐵蛋白、生物因子以及各類酶等。

1.1 蛋白質(zhì)

牛奶中蛋白質(zhì)主要分為酪蛋白和乳清蛋白。陳永華等[7]研究發(fā)現(xiàn)，初乳的乳蛋白率在分娩后1 h內(nèi)為4.95%，到第7 d時(shí)穩(wěn)定在3.11%，而常乳的乳蛋白率為3.01%。Sob-zuk-Szul等[8]指出，α-酪蛋白和κ-酪蛋白在初乳中所占的百分比隨著產(chǎn)犢時(shí)間延長而升高，β-酪蛋白的比例無顯著變化。BenHeng等[9]的試驗(yàn)結(jié)果再次證明了這一點(diǎn)，母牛分娩后3～72 h內(nèi)，初乳中乳清蛋白的比例從8.5%下降至1.6%，而常乳中乳清蛋白僅占比0.47%。由此來看，初乳中蛋白質(zhì)以乳清蛋白為主體，酪蛋白占比?。怀Ｈ榕c之相反。新生犢牛出生2 h內(nèi)灌服初乳可有效提高犢牛機(jī)體抵御外界病原體侵襲的能力。

β-乳球蛋白（β-LG）屬于乳清蛋白，占總量的50%。β-LG生理功能廣泛；具有促進(jìn)脂溶性維生素的吸收、抗氧化、增強(qiáng)被動(dòng)免疫力和作為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等功能[9]。α-LA同屬乳清蛋白類，其中色氨酸、賴氨酸和半胱氨酸占比很高，對調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)、平穩(wěn)情緒大有益處；α-LA還可以調(diào)節(jié)乳糖的合成、控制乳汁分泌、調(diào)節(jié)腸道菌群的益生元、與Ca2+、Zn2+、Mg2+等金屬離子結(jié)合調(diào)節(jié)身體各項(xiàng)生理活動(dòng)[10]。分娩0～12 h的β-LG和 α-LA含量分別為1.60 mg/L和0.35 mg/L，12～24 h含量大幅度下降，兩者有顯著的差異（P≤0.05）；到第16～30 d時(shí)，β-LG的濃度僅為初始濃度的1/6（0.32 mg/L），第16～30 d時(shí)，α-LA的濃度為初始濃度的1/3（0.19 mg/L），降幅小于β-LG[12]。變化趨勢與Sobczuk-Szul等[8]的研究結(jié)果相似。

1.2 脂肪及乳糖

乳脂率是衡量牛奶質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，脂肪氧化分解有助于維持機(jī)體的能量代謝和體溫平衡。產(chǎn)犢后2 h內(nèi)采集的初乳脂肪率為6.8%，72 h后降至3.72%，與常乳（3.5%）相差不大[9]。陸東林等[13]研究顯示，新疆褐牛產(chǎn)后2～72 h的乳脂率從6.5%降至3.82%，常乳為3.69%。Laakso等[14]報(bào)道，相較于常乳，初乳中肉豆蔻酸和棕櫚酸的含量更高，且在產(chǎn)后7 d內(nèi)的含量逐步減少，而C4-C10酸（硬脂酸和油酸為主）的比例則增加。

與乳蛋白和乳脂不同，乳糖在初乳中的含量比常乳低。初乳中乳糖率最低僅有1.2%，平均值在（2.5±0.7）%。從母牛產(chǎn)后第1次到第12次擠奶，乳汁越來越黏稠，乳糖率從2.6%上升至4.4%，而常乳中的乳糖率為4.6%[15]。剛出生的犢牛腸道吸收能力弱，缺少分解乳糖的酶，初乳低乳糖的特點(diǎn)有助于促進(jìn)犢牛建立被動(dòng)免疫。一般來說，產(chǎn)后7 d內(nèi)初乳的乳糖率基本可以達(dá)到常乳水平。但Tsioulpas等[16]研究表明，乳糖水平在產(chǎn)后第60 d才恢復(fù)到常乳水平，這一結(jié)果產(chǎn)生的原因可能是作者在30～60 d之間沒有采樣，無法確定乳糖回升的具體時(shí)間點(diǎn)。

1.3 維生素

維生素分為脂溶性和水溶性兩種，前者有維生素A、D和E等，后者主要包括維生素C和B族維生素等。維生素A 有多種分子形式，例如視黃醇、視黃酸和β-胡蘿卜素等。初乳中視黃醇含量為1.4～19.3 μg/g，β-胡蘿卜素的含量為0.1～3.4 μg/g[2]。常乳中維生素A的含量為10～35 μg RE/100 g（μgRE：微克視黃醇當(dāng)量），可見常乳中的維生素A水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于初乳[17]。維生素D3和維生素E在第1 d的含量分別為73.17 μg/100 g和2701.00 μg/100 g，但下降速度極快，到第8 d才逐漸回升到常乳水平[18]。常乳中維生素E含量極其微小，僅0.0038～0.1520 mg α-TE/100 g（mgα-TE：總α-生育酚當(dāng)量）[17]。初乳中脂溶性維生素的含量是常乳的4～10倍，此后逐步降低，在分娩第7 d，與常乳含量趨平[19]。

B類維生素包括硫胺（維生素B1）、核黃素（維生素B2）、煙酸、生物素等。據(jù)Kehoe等[2]報(bào)道，硫胺、核黃素、吡哆醛（維B6）和維B12的含量范圍分別是0.3～2.1 μg/mL、2.4～9.2 μg/mL、0.1～0.3 μg/mL和0.2～1.1 μg/mL。經(jīng)測定，常乳中核黃素含量處于81.8～169.0 μg/100g，且受季節(jié)影響較小[17]。維生素C常乳中含量最高僅有1.73 mg/100g，最低時(shí)甚至無法測出來。Kon等[20]報(bào)道了初乳中維生素C的水平含量為2.01 mg/100 mL，并指出初乳中的維生素C含量僅略高于常乳，兩者差異不大。

1.4 礦物質(zhì)

牛奶中常量元素一般指鈣、磷、鉀、鈉和鎂等，微量元素則是鐵、銅、錳、鋅、鈷和鉻等。初乳中鈣和磷的含量分別在1775.1～8593.5 mg/kg和1792.4～8593.5 mg/kg，比常乳高出4～5 倍[2]。但并非所有的初乳都具有優(yōu)于常乳的鈣磷含量。研究顯示，母牛產(chǎn)后3～60 h內(nèi)初乳的鈣磷含量攀升，且在第60h時(shí)升至極大值，超過常乳的含量，第72h時(shí)又落回常乳范圍內(nèi)[9]。初乳中鈉和鎂的濃度的隨著哺乳時(shí)間的延長而降低，但鉀比較特殊，初始濃度很低，此后逐漸增加[2，9，16]。

此外，初乳中鐵、銅、鋅和錳的平均濃度分別是常乳的10.7 倍、1.7 倍、10.9 倍和3.3倍[1]；鋅的含量在分娩后第12 h顯著減少，鐵和銅無顯著變化（P＜0.05）[21]。

2 免疫活性物質(zhì)

2.1 免疫球蛋白

免疫球蛋白（Ig）是初乳及常乳中最重要的免疫活性物質(zhì)，能特異性識(shí)別并清除侵入的細(xì)菌或病毒，殺死癌變細(xì)胞，中和毒素，提高機(jī)體免疫力[22]。Ig亞類中最主要的研究對象是IgA、IgG和IgM[23]。奶牛初乳中含有50～150 mg/mL的Ig，其中，IgG的占比為80%～90%[1]。

根據(jù)Costa等[24]報(bào)道，初乳中IgG、IgA和IgM的含量范圍分別為0.68～216.70 mg/mL、0.13～22.14 mg/mL和0.18～14.01 mg/mL。在初乳的研究中，常用IgG濃度代替總Ig進(jìn)行分析。Kehoe等[25]收集產(chǎn)后2～6 h的初乳，測定得到IgG的平均濃度為96.10 mg/mL；Quigley等[26]試驗(yàn)顯示，澤西牛初乳中的IgG、IgA和IgM的平均含量分別是65.80 mg/mL、1.70 mg/mL和2.48 mg/mL。將產(chǎn)后6 d與30 d的奶樣對比，三種Ig的含量都出現(xiàn)顯著的差異（表1）[27]。

表1 牛產(chǎn)后不同天數(shù)初乳及常乳免疫球蛋白含量對比 單位：mg/mL

IgG的含量在產(chǎn)后2～12 h內(nèi)會(huì)出現(xiàn)急劇地下降，48 h后含量減半，72 h后與常乳無顯著差異[28，29，30]。

2.2 乳鐵蛋白

乳鐵蛋白（LF）是結(jié)合鐵的非血紅素蛋白質(zhì)，具有強(qiáng)抗菌活性，主要分布在哺乳動(dòng)物的乳汁中，少量存在于其他上皮細(xì)胞和多形核白細(xì)胞的分泌物[31]。

Yoshida等[32]在19 頭奶牛中測定整個(gè)哺乳期的總LF是17.1～129.4 mg/L。母牛產(chǎn)后即刻的初乳LF含量為1.315 mg/mL，1 d后降為0.655 mg/mL，7 d后僅有0.224 mg/mL[30]。分娩后立刻采集的初乳與其他時(shí)間點(diǎn)的初乳的LF有極顯著差異；同樣，測定常乳的LF濃度范圍是31.8～485.6 μg/mL。Indyk等[33]測得早期初乳的LF（5000 μg/mL）大約是常乳（50 μg/mL）的100 倍。

3 生長因子

牛奶中主要的活性因子有胰島素樣生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子、表皮生長因子等[1]，這些生長因子對哺乳動(dòng)物的機(jī)體有重要的生理作用。

3.1 胰島素樣生長因子

胰島素樣生長因子（IGF）在初乳中含量最為豐富，分兩種亞型IGF-1和IGF-2。IGF-1和IGF-2的濃度范圍分別為50～2000 μg/L和200～600 μg/L，但常乳中兩種因子的含量均不足10 μg/L[34]。云振宇和張和平[35]對初乳進(jìn)行IGF-1的檢測，結(jié)果顯示分娩第1 d的含量為25141.28 μm/L，到第2d含量僅為首日的1/10，第14d已經(jīng)降至77.95 μm/L。通常來說，隨著母牛泌乳天數(shù)的增加，IGF的含量會(huì)逐漸下降。

3.2 轉(zhuǎn)化生長因子

轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）有α、β和γ三種亞型，可以協(xié)調(diào)細(xì)胞生長和免疫作用，促進(jìn)骨骼肌肉分化和上皮細(xì)胞間質(zhì)增生。Ginjala和Pakkanen[36]研究得出，產(chǎn)后第1次擠奶的樣本TGF-β1為12.4～42.6 ng/mL，到第5次擠奶時(shí)變成0.80～3.49 ng/mL；TGF-β2的含量則是從150～1150 ng/mL降至第5次擠奶的12～71 ng/mL[37]。在分娩后11～21 h內(nèi)，TGF-β2濃度下降50%，21～30 h下降了14%，到31～80 h保持穩(wěn)定，而常乳中總TGF-β的含量約為4.3 μg/L，小于初乳的濃度[38]。

3.3 表皮生長因子

表皮生長因子（EGF）是從小鼠和人體中分離得到的一種小分子多肽，可以調(diào)節(jié)表皮、乳腺和腸道的發(fā)育，并作為血管生成因子發(fā)揮作用。關(guān)于初乳中EGF的研究比較少。Yagi等[39]報(bào)道，使用人胎盤質(zhì)膜制劑作為EGF受體來源，測出EGF在初乳和常乳中的濃度分別為324.5 ng/mL和155 ng/mL，但I(xiàn)acopetta等[40]認(rèn)為，在放射受體測定中使用胎盤質(zhì)膜檢測牛乳的結(jié)果是錯(cuò)誤的，改用人表皮樣癌細(xì)胞來作為EGE供體，發(fā)現(xiàn)牛初乳中EGF的濃度在4～8 ng/mL，常乳中不足2 ng/mL。

4 酶

目前，牛奶中已發(fā)現(xiàn)70 多種酶，它們主要來自四個(gè)部分：血漿、分泌細(xì)胞的胞漿、乳脂球膜和體細(xì)胞。

4.1 乳過氧化物酶

牛的乳過氧化物酶（LP）是一種堿性蛋白質(zhì)，LP分子催化中心是血紅素基團(tuán)——原卟啉IX[41]。LP與SCN-和H2O2共同組成乳過氧化物酶體系（LPS），能有效殺滅大腸桿菌、沙門氏菌及其他有害的革蘭氏陰性菌，防止血管損傷和動(dòng)脈粥樣硬化，主要用于乳制品及化妝品的儲(chǔ)藏，可與一些溶菌酶協(xié)同添加在牙膏和眼藥中起殺菌的作用[42]。

牛初乳中LP為13～30 mg/L，常乳中為11～45 mg/L[43]。第一次擠奶的LP含量較低，在產(chǎn)后3～5 d逐步上升，隨后下降，大約14 d后含量趨于平穩(wěn)[42]。另外有研究指出，奶牛常乳中LP的含量僅次于黃嘌呤氧化酶，占總?cè)榍宓鞍椎?.5%[44]。

4.2 溶菌酶

溶菌酶（LYZ）通過降解細(xì)菌細(xì)胞壁中粘多糖的β鍵來分解細(xì)菌，耐熱性好，牛奶中的LYZ在75 ℃高溫下加熱15 min依舊能保持活性。LYZ的氨基酸序列和含量具有種屬差異性，人乳和馬乳中的LYZ含量分別是牛乳的3000 倍和6000 倍，即便是種屬相近的奶牛和水牛也有較大區(qū)別，牛奶中的LYZ主要存在于乳清中。Tripathi和Vashishthad[45]報(bào)道了在初乳和常乳中，LYZ的濃度分別為0.14～0.7 mg/mL和0.07～0.6 mg/mL。

5 小結(jié)

初乳相比常乳，含有更高的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物元素等以及更低的乳糖。初乳中高量的免疫物質(zhì)為新生動(dòng)物提供被動(dòng)免疫，有助于幼仔后續(xù)的生長發(fā)育。目前我國乳制品的消費(fèi)市場在擴(kuò)大，不僅是液態(tài)奶，奶酪、黃油以及干酪等品類的進(jìn)口量也大幅提高。明確初乳和常乳在性質(zhì)和組分的差異之處，針對性地開發(fā)不同類型的奶牛生鮮乳資源，生產(chǎn)乳制品，能極大提升初乳或常乳的利用價(jià)值。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的牛初乳，用于哺育犢牛并培養(yǎng)良好的成牛，提高牛場的經(jīng)濟(jì)收益，有效地把控乳制品品質(zhì)，輸出更多優(yōu)質(zhì)、安全的乳制品。并且，未來初乳制品會(huì)以粉劑、膠囊和濃縮液等多種形式投入疾病預(yù)防和治療，各種初乳添加的食品也會(huì)進(jìn)入市場，對兒童和老人的效果保健效果尤為顯著。