牛初乳的功能性研究和在食品中的應用

1 牛初乳的功能研究

免疫球蛋白是組成免疫系統的重要的蛋白質。它的功能類似于抗體，當外來物質（抗原）侵入身體時，身體便會產生這種蛋白質。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。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免疫保護，抵御微生物感染。牛初乳的采集、提純在新西蘭等國家早已實現商業化，并且其產品越來越多地應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、乳過氧化物酶及多種生長因子。正是這些生理活性成分，使牛初乳具備了免疫調節、防止和修復胃損傷，抵抗微生物等一系列的生物功能。

在過去的50年中，為了發現和證實牛初乳的功效，多國學者進行了大量人體和動物臨床試驗研究。這些研究證實了牛初乳在免疫調節，防止和修復胃損傷，抗感染，抗炎，促進表皮生長及提升運動表現等方面的功能。本文重點介紹了牛初乳在前2方面的功能研究。

1.1 免疫調節

免疫應答是人體抵抗感染的一種自我防衛體系。免疫系統每天都與進入身體的外來物質做斗爭，將正常新陳代謝所引起的損耗降到最低來維持身體健康。但如果不斷被傳染源困擾或休息不足，人體的免疫系統就會變得脆弱。

新西蘭梅西大學在2002年針對恒天然牛初乳粉對免疫系統的影響進行了研究。適度的運動對人體的免疫系統是有利的，但長時間的劇烈運動（如需要長久耐力的運動）會引起許多免疫參數發生變化，很容易引發上呼吸道感染[1]，其中唾液中的分泌型免疫球蛋白A（s-lgA）便是一個引發感染的潛在標記。與對照人群（平時很少運動）相比，馬拉松運動員在比賽前的2個星期和進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生率，而實驗證明，運動員較低的分泌型免疫球蛋白A也容易引發上呼吸道感染[3]。

研究人員讓年齡在30～58歲之間的15名女性長跑運動員和2 0名男性長跑運動員在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。在對整個訓練過程、馬拉松比賽、運動員性別以及運動員自報的上呼吸道發病情況進行監控后，研究得出結論：2組運動員的飲食攝入量、體重、血生物標記和唾液成分的分泌量都沒有變化，但服用安慰劑組的運動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動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記，因此可以得出恒天然牛初乳粉通過積極抵抗感染源，可支持人體免疫系統的結論。

1.2 防止胃損傷和修復胃損傷

圖1 分泌型免疫球蛋白（s-IgA）中間值

圖2 細胞遷移速度

腸胃器官擁有強大的黏膜防御和修復機能。當腸接觸到額外的攻擊因子，主要是幽門螺桿菌或攝入NSAIDS（非甾體類抗炎藥物）時，黏膜防御機能會受到削弱。當人患上消化性疾病時，寄生在消化系統中的各類細菌之間的平衡就會被打破。這可能會引起消化道受到更深的侵害，并可能引發營養吸收障礙。

倫敦皇家工學院下屬的腸胃炎癥和修復小組于2003年10月進行了針對恒天然牛初乳粉防止胃損傷和修復胃損傷的相關研究。研究小組一共進行了2項體外研究，以考察恒天然牛初乳粉對細胞遷移的影響和對細胞增殖的影響，并進行了1項動物體內研究，以檢測恒天然牛初乳粉對一種已經得到確認的急性胃損傷模型的影響。

1.2.1 恒天然牛初乳粉對細胞遷移的影響

受損后出現的最快修復反應之一是存活細胞向受損區遷移，進而重建一個健康的上皮層。圖2顯示，細胞受損后，相比對照品，恒天然牛初乳粉能夠更加有效地增加細胞的遷移速度。這表明恒天然牛初乳粉在細胞受損后，對腸道上皮完整性的重建有促進作用。

1.2.2 恒天然牛初乳粉對細胞增殖的影響

對于受損的腸膜層而言，細胞分裂速度的增加在重建正常胃黏膜上扮演著一個重要角色。研究人員挑選了人類結腸癌細胞（HT29）株來評估恒天然牛初乳粉的作用。結果顯示，當牛初乳濃度最終達到約5mg/mL時，胸腺嘧啶脫氧核苷合成（細胞增殖程度）達到了最大值。

對細胞遷移和細胞增殖的實驗結果顯示，腸道受損后，恒天然牛初乳粉對重建正常的腸道上皮完整性有促進作用。

1.2.3 恒天然牛初乳粉對急性胃損傷的影響

這項體內研究的目的是為了檢測恒天然牛初乳粉對一種已經得到確認的急性胃損傷模型的影響[4，5]。鑒于服用非甾體類抗炎藥物而導致的胃潰瘍是人類的主要病例和死亡原因，所以該項研究選用了消炎痛/制動鼠模型。試驗中所用的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），總計可以減少51%的受損度（與pH值變化無關）。用顯微鏡對受損組織進行觀察得出的結果和用肉眼觀察所得出的結果相似。

這些試驗結果表明，試驗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 不同殺菌工藝對牛初乳飲料殘存IgG的影響

2 牛初乳在食品中的應用

目前，市場上的牛初乳產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，將牛初乳應用于配方粉和液態功能性食品在許多國家和地區也在日益增加。

2.1 牛初乳在幼兒配方粉中的應用

將牛初乳添加到幼兒配方粉中在技術是可行的，但對于幼兒這個敏感特殊的消費人群而言，安全性和使用量才是開發牛初乳幼兒配方粉的重中之重。

國內外有許多食用牛初乳的相關人體臨床試驗，這些試驗多數以成人為對象，也有的對象是幼兒和兒童，部分臨床試驗研究長達數月，牛初乳食用劑量也相當高，但至今未見有食用牛初乳引發副作用的報道。Malin[6]等人在1997年以30名1～5歲的幼兒為試驗對象，考察牛初乳和免疫牛初乳對幼兒腸胃保護的功效。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）。連續食用14天后發現，與對照組相比，食用牛初乳和免疫牛初乳幼兒的腸胃代謝活動增強，同時未發現任何副作用。

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、乳過氧化物酶等）。由于牛初乳中的多種活性成分對熱敏感，現有的熱處理技術如UHT或巴氏殺菌都會對活性成分造成破壞。因此，如何保留牛初乳中的活性成分，對開發牛初乳液體產品的熱處理加工技術提出了挑戰。

食品超高壓技術是近十幾年來備受關注并在一些發達國家中逐漸得以應用的嶄新殺菌技術。20世紀90年代，超高壓殺菌技術首先在肉食品、水產品等食品中得以應用。由于食品承受著高壓，仿佛處于深海環境中，大部分微生物在高壓下被殺死或被鈍化，但產品色澤、風味、維生素和一些活性成分則被保留下來。與傳統的熱殺菌相比，采用超高壓殺菌技術將牛乳中的酵母、霉菌等滅活，可以保證乳制品在微生物方面的安全，同時充分保留了乳品中的營養成分和原有風味。大量的試驗研究表明，超高壓對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發提供了技術可行性。

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。與對照比較，免疫球蛋白IgG經過熱處理（85℃，10min）后絕大部分都損失了，而高壓殺菌（600MPa，3min）卻能使高達90%的IgG都保留下來。

牛初乳飲料作為新的牛初乳類產品形式，不僅保留了牛初乳中的活性成分，而且方便攜帶，易于食用，順應了開發功能性食品的流行趨勢。近年來，亞洲國家和地區對液態牛初乳功能食品的關注與日俱增。在韓國市場上，出現了專為兒童開發的添加牛初乳、DHA和鈣的液態奶，這些功能性成分有助于兒童提高免疫力和促進智力發育。此外，還有為大眾消費人群開發的可提高免疫力的牛初乳酸奶飲料和液態奶等。在歐洲、美國和澳大利亞，牛初乳還被用于添加了果汁的能量飲料中，為運動員、體能消耗較大或工作壓力大的人群提供能量和免疫支持。

液態牛初乳功能食品在我國剛剛起步，僅有少數公司嘗試開發和銷售，其市場潛力遠未被發掘。中國牛初乳市場的激烈競爭主要集中在牛初乳保健食品領域，激烈的競爭勢必導致價格大戰。如何能從激烈的競爭中尋求突破，是各個企業不斷思考的問題。只有利用創新技術，開發差異化牛初乳功能食品和拓展牛初乳應用領域，才能真正實現牛初乳市場的持續健康發展。

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

[2]Nieman D C.Exercise，upper respiratory infection and the immune system. Medicine Science and Sports Exercise，1993（26）:128～139

[3]Gleeson M，Pyne D B，Austin J P，et al.Epstein-Barr virus reactivation and upper respiratory illness in elite swimmers. Medicine Science and Sports Exercise，2002，34（3）:411～471

[4]Playford R J，Marchbank T，Chinnery R，et al. Human spasmolytic polypeptide is a cytoprotective agent which stimulates cell migration. Gastroenterology，1995（108）:108～116

[5]Playford R J，Vesey D A，Haldane S，et al.Dose dependant effects of fentanyl on indomethacin induced gastric damage.Diigestion，1991（49）:198～203

[6]Malin M，Verronen P，Korhonen H，et al. Evaluation of effect on gut defence mechanisms. Inflammopharmacology，1997（5）:219～236