牛初乳的营养价值及开发利用

牛初乳的功能性成分及开发利用研究
摘要：牛初乳是指健康奶牛分娩后1周内所分泌的乳汁，它不仅含有丰富的营养物质，还含有多种免疫因子和生长因子等活性成分，具有强化机体免疫力、调节肠道菌群、改善胃肠道功能、促进生长发育、增强智力、调节血糖、改善糖尿病症状等多种保健功能。

牛初乳作为功能性食品的重要原料，具有广阔的开发利用前景。

关键词：牛初乳；营养价值；保健功能；开发利用
Development and Utilization of Bovine Colostrum Abstract: Bovine colostrum is the secretion of milk by healthy cows within 1 week after delivery．It is not onlyrich in nutrients，but also contain a wide range of active ingredients such as immune factors and growth factors．Bovine colostrum showed various effective function such as strengthening organic immunity from disease，adjusting intestinal flora，improving gastroin testinal tract function，stimulating physical growth，enhancing intelligence，regulating blood sugar，improving diabetes symptoms and so on．It is important raw material of functional food．
Key Words:bovine colostrum；nutritional value；health function；utilization
前言
现代乳品工业认为，牛初乳是健康奶牛分娩后1周内所分泌的乳汁的总称，为乳糜管分泌物和分娩前干乳期累积于乳房的血清组织（包括免疫球蛋白和其他血清蛋白质）的混合物。

与常乳相比，新鲜牛初乳呈乳黄色，黏度较大，酸度较高，具有特殊的苦味和异臭味，感官指标低，口感较差，成分复杂，人不能直接食用[1]。

初乳是母牛为了供给牛犊在新生环境下可以抵抗外来病毒及细菌而合成的，除了含有丰富的优质蛋白质、维生素和矿物质等营养成分外，还富含免疫蛋白球（主要为IgG）、生长因子等活性功能组分，能攻击侵入人体的致病原，抑制病菌繁殖，是一种能增强人体免疫力、促进组织生长的健康功能性食品[2-3]。

牛初乳神奇之处在于能增强自身免疫功能，减少对抗生素的依赖性，也不会产生任何副作用，在任何时候均可有效保护身体的健康，被科学家誉为“大自然赐给人类的真正白金食品”。

大量研究证明，牛初乳是除人初乳外惟一富含生长因子和免疫因子的天然食物。

近些年来，国内外对牛初乳营养成分、功能特性方面研究较多，在牛初乳的加工技术方面有很大的飞跃，开发了多种功能性保健产品。

2000年被美国食品科技协会（IEF）列为21世纪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，现已成为新一代功能性食品资源库[4]。

目前，牛初乳除了喂养幼牛外，多数制成功能性食品、功能性饲料及及化妆品，在国内外奶业迅猛发展的今天，开发牛初乳产品，尤其是开发功能性牛初乳
制品的前景广阔。

一些科学家乐观地预言：在不久的将来，初乳功能性食品将“凝固人的年龄，使人年轻”。

1牛初乳的营养成分[5]
牛初乳比一般牛乳具有高蛋白，高钙质的营养特征。

牛初乳含有的主要矿物质元素为Mg、K、Na、Cl、Zn和Mn等，维生素类物质有维生素A、D、C、E、B1、B2、B12等。

1.1蛋白质不但含量丰富，而且为优质蛋白
蛋白质主要为乳白蛋白、乳球蛋白、乳铁蛋白、酪蛋白，还有酶。

并具有人体所需的9种必需氨基酸(EAA)，而且比例接近人体的需要。

1.2脂肪中多不饱和脂肪酸的含量高
牛初乳的乳脂肪中，水溶性、挥发性脂肪酸比例特别高，这不仅使乳脂风味良好，也容易消化。

牛初乳磷脂中，多不饱和脂肪酸含量高，且人类膳食中需要的共轭亚油酸含量较高，大部分是顺、反-9，11-十八碳二烯酸，即生理性最强的异构体，有明显的抗癌作用。

丁酸占牛初乳脂肪酸的10%(摩尔分数)，也有一定的抗癌作用，利于某些肠道疾病和贫血症的治疗[4]。

1.3碳水化合物，主要是低聚糖。

牛初乳中不含蔗糖，除乳糖(能够加强钙质被动扩散过程，增加钙质的生物利用率)以外，还含有较多的不易被人体肠道消化酶降解，却能促进肠道双歧杆菌增殖的低聚糖。

1.4微量元素
含有丰富的人体所必需但又易于缺乏的钙、锌、硒，其他人体必需的常量与微量元素(Na、Mg、Cu、Mn、Mo、Cr等)也高于常乳。

2 牛初乳中的免疫因子
2.1免疫球蛋白
免疫球蛋白是指具有抗体活性，能与相应的抗原发生特异性结合反应的球蛋白，是牛初乳中最重要的免疫因子。

牛初乳中含有高浓度的IgG、IgA、IgM、IgE和sIgA，其中IgG占86％，是牛初乳中含量最高的免疫球蛋白，它能部分取代人类母乳IgA的功能。

牛初乳中IgG的含量（50～150 g／L）是人初乳的50倍，是牛常乳的50～150倍，对病毒、细菌及真菌感染具有强大的防治作用。

IgM是相对分子质量最大的免疫球蛋白，在补体和吞噬细胞参与下，其杀菌、溶菌、激活补体和促吞噬等作用均显著强于IgG，主要分布在血液中，对防止菌血症起重要作用，牛初乳IgM的含量为常乳的50～101倍，与人具有抗原同源性。

IgA是黏膜局部抗感染的重要免疫物质。

IgE具有被动皮肤过敏抗原的活性，无抗病毒和抗菌的活性，对机体抗过敏反应和抗寄生虫感染有特殊意义[6]。

2.2 生物活性蛋白
牛初乳中的生物活性蛋白包括乳铁蛋白、β－乳球蛋白、α－乳白蛋白、补体（C3、C4）、淋巴因子等。

乳铁蛋白是一种天然的铁结合蛋白，牛初乳中乳铁蛋白的含量约为1．5～5．0 g／L，为常乳的20倍左右。

乳铁蛋白是人乳中一种主要的乳清蛋白，向婴儿食品中添加从牛乳或乳清中分离纯化获得的乳铁蛋白功能性基料，是使之“母乳化的一个重要方面。

乳铁蛋白具有许多独特的生物学功能，如增强铁的传递和吸收、广谱抗菌性、免疫作用、抗氧化作用、促进肠道菌群平衡、作为生长因子、抗炎症、抗病毒、抗癌症等。

β－乳球蛋白是由乳腺上皮细胞合成的乳特有蛋白，是反刍动物和牛等乳中的主要乳清蛋白成分。

β－乳球蛋白经蛋白酶酶解后产生的一些活性短肽，以及β－乳球蛋白与其他物质形成的复合物及反应产物，都有着相当重要的生物活性。

研究证明，β－乳球蛋白与羟基邻苯二甲酸酐的复合物在一定程度上能干扰HIV、HSV－1HSV－2对人体的感染；β－乳球蛋白与一些糖类物质的反应产物具有较强的清除自由基、抗氧化的活性。

β－乳球蛋白良好的凝胶性能及其对脂溶性维生素的绑定能力，对黑色素产生的抑制作用与提高细胞膜抗氧化性的能力，以及与其他物质结合所形成的复合物的特有生物功能，使得其在保健食品及医药等相关领域有着巨大的应用前景[7]。

2.3 酶类
包括溶菌酶、乳过氧化物酶、超氧化物歧化酶、碱性磷酸酶、C－谷氨酰转肽酶、谷胱甘肽过氧化物酶、乳酸脱氢酶、血凝乳酶等。

乳过氧化物酶是存在于乳汁中的血红素蛋白，牛乳中的乳过氧化物酶活力远远高于人乳（相差约20倍），而牛初乳（11～45 mg／L）又高于常乳（13～30 mg／L）。

溶菌酶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。

牛初乳中溶菌酶的含量高于0.15 mg／L，为常乳的2倍
牛初乳还含有黄嘌呤氧化酶、富含脯氨酸的多肽及多种免疫细胞，是各种免疫因子的集大成者。

富含脯氨酸的多肽能支持和调节胸腺（免疫系统控制中心），能抑制过分活跃的或激活不活跃的免疫系统。

2.4 其他
牛初乳还含有各种具有抗细菌、病毒、酵母和原生动物活性的特异性抗体，以及包括配糖体（如糖肽、低聚糖或氨基酸糖等）在内的非抗体性免疫化合物。

3 牛初乳中的生长因子
牛初乳中的生长因子主要包括胰岛素样生长因子（IGFⅠ和IGFⅡ）、神经营养生长因子（NGF）表皮生长因子（EGF）、转化生长因子（TGFα和TGFβ）、成纤维细胞生长因子
（FGF）、促性腺激素释放激素（GnRH）及其缔合肽（GAP）、生长激素（GH）等。

牛初乳中的各种生长因子具有促进组织正常生长和加快伤口愈合的功效[8]。

4 牛初乳的生理功能
4. 1 改善胃肠道功能
牛初乳通过调节肠道微生物菌群，促进有益菌群的繁殖，调整肠道微环境，促进消化吸收，对人体胃肠道机能乃至整体机能起到全方位的调理作用。

初乳中的免疫因子能高效抵抗病毒、细菌、真菌及其他过敏原，中和毒素。

在抑制多种病原微生物生长的同时，不影响肠道内非病原性微生物的生长和繁殖。

它能够改善肠胃机能，对肠胃炎、胃溃疡患者有显著疗效。

Jeong和Playford等分别用不同的方法研究了牛初乳对非甾类抗炎性药物（NSAID）所引起的小鼠胃肠道损伤的保护作用，发现牛初乳可以减轻NSAID所引起的胃、小肠的黏膜损伤[9]。

许多研究表明，初乳中的多肽对胃肠道的功能改善有很大作用。

Playford等发现，牛初乳不仅能预防和治疗由非甾体抗炎药物导致的胃肠道损伤，同时还可以效治疗其他肠道溃疡疾病[10]。

牛初乳IgG可以侵入肠道或肠道固有的一些病原微生物，以此消彼长的方式维持肠道菌群平衡，从而预防肠道致病菌引起的炎症反应。

Palmeira等研究了初乳和常乳对肠道致病性大肠杆菌与抗核抗体细胞相结合的抑制作用，发现抑制作用不仅与初乳中大分子量部分（如IgG）相关，低聚糖也起了重要作用，同时低聚糖还能抑制细菌在肠黏膜的黏合和入侵[11]。

牛初乳中的IGFⅠ、IGFⅡ、NGF、EGF、TGFα、TGFβ、FGF、GnRH及其缔合肽、GH等，能促进组织正常生长，加快伤口愈合。

Yoon等研究了牛初乳及葡聚糖对角化细胞和人体皮肤培养的细胞素的影响，结果采用牛初乳组分处理过的皮肤活组织中的TNFα、IL －10和IL－6抗体有所增加，表明牛初乳对人体皮肤提高防御能力有积极作用[12]。

4. 2 提高机体免疫力和增强抗病能力
牛初乳富含多种免疫因子，可为机体提供很好的被动免疫保护，能够提高免疫力低下者及体弱多病者的机体免疫力。

徐丽等用牛初乳粉对小鼠进行喂养实验，研究了不同剂量的牛初乳粉对小鼠免疫的调节作用，结果表明牛初乳粉能极显著地增强巨噬细胞的吞噬功能、NK细胞的杀伤活性和T淋巴细胞的增殖活性[13]。

王建平等按国家卫生部颁布的《保健食品功能学评价程序和检测方法》（1997）进行二硝基氟苯（DNFB）诱导小鼠DTH（耳肿胀法）试验、血清溶血素测定、半数溶血值测定、小鼠碳粒廓清试验,结果表明牛初乳具有免疫调节作用[14]。

李莉等研究了牛初乳对放、化疗的肿瘤病人的免疫调节作用，发现服用牛初乳粉胶囊后试验组的NK细胞和CD3＋细胞活性显著增高，试验组与对照组IgA差异显著，说明肿瘤放、化疗病人服用牛初乳粉胶囊可改善免疫功能，有利于治疗和康复[15]。

牛初乳
作为食品，含有丰富的免疫球蛋白，除直接与肠道病原菌发生免疫反应外，这些异种抗体摄入后若未完全降解，可成为抗原刺激肠黏膜释放抗体物质，这种因口服抗原所导致的特异性超敏状态也是牛初乳的免疫调节机制之一。

4.3 促进细胞正常生长、组织修复和外伤愈合
牛初乳中的各种生长因子的协同作用可促进细胞正常生长、组织修复和外伤愈合等。

姚文等人研究了牛初乳制剂对成骨细胞增殖及胎鼠骨骼发育的影响。

结果发现，牛初乳制剂能显著促进胎鼠骨骼生长发育，比单纯补钙效果好。

IGF-1可有效促进处于分化期细胞的增殖，而对于成熟细胞则有促生长作用。

Baumrucker C R等人报道，用含有IGF - 1 (750μg/L)的配方乳饲喂初生犊牛，可使犊牛小肠组织中的DNA合成率提高2倍，特别是回肠段更明显。

转化生长因子-β(TGF-β)可明显提高马骨髓基质细胞的增殖速度，能促进间质细胞增生，加速伤口愈合和组织修复。

鲁道海等人在研究TGF-β对体外培养的破骨细胞功能影响的试验中证明，TGF-β在骨骼修复的过程中起着重要的作用[16]。

4.4 提高机体的抗氧化能力和延缓衰老
牛初乳能够提高老年人体内血清总SOD和Mn-SOD的活力，降低脂质过氧化物的含量，可延缓人的衰老。

周之辉等人对100例60岁以上的老人进行了服用牛初乳制剂的试验。

结果发现，牛初乳能提高老人体内血清总SOD和Mn-SOD的活力，降低脂质过氧化物含量。

牛初乳中还含有多种功能性蛋白质、酶、生长因子、微量元素等，能明显改善糖尿病症状和降低血糖。

IGF -1可通过降低生长激素水平、升高胰岛素受体水平等途径增加脏器、组织对胰岛素的敏感性；促进物质代谢，使人体内的葡萄糖氧化和转化为脂肪；同时IGF -1对于糖尿病表现出的神经传导速度变慢、动作电位降低等神经病变有明显的改善作用[16]。

5 初乳的加工特性
由于牛初乳化学组成特殊，其物化性质与常乳差异较大。

牛初乳添加到常乳中对加工特性有影响。

牛乳表面张力影响到起泡性、乳浊状态、微生物生长特性、热处理、均质工艺设计以及风味等[17]。

初乳一般呈淡黄色，粘稠而有特殊腥味。

经加热处理或调味后易被接受。

牛初乳及其活性组份在加工中，可能经热、酸碱和高压处理，接触包括酶、微生物在内的组份，从而改变功能性质。

5.1 热处理
加热是多数食品制造的必需工序。

E.Li-Chan等确认，在普通消毒牛乳、乳粉和乳清中均保留了相当数量的IgG抗体完整分子。

故牛初乳免疫功能食品制造应注意受热强度[18]。

5.2 超高压处理
在200MPa处理20min，IgG活性不发生变化。

随压力升高，400MPa时IgG开始变性，至700MPa时，无蔗糖存在则IgG完全变性。

蔗糖可以增加IgG对高压处理的稳定性[19]。

6 产品开发及当前市场
研究加工牛初乳制品的关键在于:保证牛初乳中活性成分的作用，保证牛初乳中免疫球蛋白、生物活性因子、酶及其他功能性成分的稳定性，创造这些功能活性成分对胃、肠环境的抵抗能力[20]。

当前，科学家更关注牛初乳保健功能方面的研究，利用现代的生物、分离纯化等技术分离牛初乳中的功能成分，是目前研究牛初乳中功能成分的主要方法。

牛初乳中各项功能性组分的快速检测法在加工中是一个研究的热点。

我国对牛初乳IgG 和乳铁蛋白的检测也取得了很大的进展:采用琼脂双向免疫扩散法和化学发光自显影法等方法测定牛初乳的IgG；采用酶连免疫等方法测乳铁蛋白含量。

另外，超滤、膜分离、微胶囊、冷冻干燥等高新技术在我国牛初乳的研究方面也有应用[21]。

初乳色黄，有苦味和异臭味，其黏度、酸度和相对密度均比常牛乳高，含有大量的免疫物质，乳球蛋白、乳白蛋白的含量也比常牛乳高，因此热稳定性较差，加热时易发生沉淀，同时散发出臭鸡蛋样的气味[22]。

试验证明，在常压下温度达到60~65℃，初乳就会结块，而且有异臭味，免疫因子和生长因子也失去活性。

因此对于牛初乳加工一定要在低温条件下进行，这样才可以使牛初乳中的免疫因子得以保全，它的免疫功效才可以发挥出来。

因此加工工艺难度较大，对设备要求高，这也是多年来影响牛初乳开发的重要因素[22]。

对于牛初乳的研究及食用可以追溯到几千年前。

印度几千年前就有食用牛初乳的文献记载，人类采用科学的方法研究牛初乳至少已有200多年的历史。

牛初乳及其功能成分的商品开发至少可以追溯到1958年，当时芬兰Immuno.Inc与其他公司合作研究牛初乳及其组分的生理功能、用量及安全性。

1996年Bernard Jensen博士在《初乳：人类的最佳食品》一书描述了牛初乳具有抗病毒的功能。

20世纪90年代，牛初乳的基础理论研究基本成熟。

自20世纪90年代开始，我国开始从事牛初乳加工技术的研究和产品的开发。

1989年颜贻谦最先报道了牛初乳提取物“乳珍”的研究成果，随后牛初乳制品相继问世。

目前，我国的牛初乳产品主要侧重免疫保健食品方面，主要有牛初乳纯粉、胶囊、片剂和初乳奶粉等产品类型。

婴幼儿配方奶粉中添加牛初乳粉（尤其是完达山牌乳珍）十分普遍[23]。

根据特殊人群，市场上也有牛初乳复合营养品销售。

2002年我国市场开始出售肠溶胶囊型初乳粉产品，液态的初乳制品中来福乳和高IgG的初乳较流行。

2003年冬天，伊利集团推出了伊利—奥力星牛初乳。

曹劲松等人（2002年）研究出具有IgG活性的酸奶[24]。

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