功能性牛乳成分研究及產品標準探討

唐雯倩，劉成國，2*

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南長沙410128；2.食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410128）

功能性牛乳成分研究及產品標準探討

唐雯倩1，劉成國1，2*

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南長沙410128；2.食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410128）

對牛乳中主要的生物活性成分進行了闡述，對牛初乳和以發酵乳制品為代表的功能性乳制品的特點進行了綜述。分析了功能性牛乳制品發展過程中存在的主要問題，對制定功能型牛乳制品標準的必要性進行了分析，提出了功能性牛乳制品標準的主要內容。

乳制品；牛乳成分；功能性食品；標準

目前我國還沒有關于功能性乳制品（functional dairy product）的明確規定，但其他國家或相關的國際機構對功能性食品進行了的定義。日本將功能性食品定義為：為使食品某些成分所具有的機體防御、節律調節和疾病防治等生理功能能夠充分發揮效用而設計、制造的食品[1]；美國飲食協會（American Dietetic Association，ADA）將功能性食品定義為：功能性食品包括天然食物和被強化、富集或增強后的食品，經常作為飲食的一部分攝入達到有效水平，除了能夠提供基本營養外，還有益健康[2]。從上述各國對功能性食品的定義，可以將功能性牛乳制品定義為：產品以牛乳為基礎，添加或不添加功能性成分，產品除了具有基本的營養功能外，還必須具有一種或多種已經被證實的改善人體健康或降低患病目前風險的功能。本文在綜述功能性牛乳制品的特點的基礎上，分析了我國功能性牛乳制品發展中存在的主要問題，提出了建立功能性牛乳制品標準內容的建議。

1 牛乳制品的功能性成分研究

功能性牛乳中功能性物質的來源不同，產品的類型與特點也各不相同。功能性牛乳制品主要包括：牛初乳；采用益生菌發酵制成的功能性產品；利用牛初乳加工而成的功能性乳制品。

1.1 牛乳中的生物活性成分

牛乳含有的生物活性物質主要有：具有生物活性的乳脂類物質（bioactive milk lipids）、蛋白多肽及蛋白水解物等，牛乳主要的生物活性物質見表1。具有生物活性的脂類主要包括共軛亞油酸（conjugated linoleic acid，CLA）、鞘脂類（sphingolipids）等。

表1 牛乳中的主要活性物質[3-4]Table 1 Main active substance in milk

乳蛋白水解物是將牛乳蛋白在特定的水解條件下，采用特定的酶進行水解而制得的具有特定生物活性或特定營養特性的高純度產品。乳蛋白水解物的化學組成見表2。酪蛋白和乳清蛋白均可用來水解以制取不同水解度的蛋白水解物。不同水解度的乳蛋白水解物，其化學構成和功能特性是不同的，見表3。

表2 乳蛋白水解物的化學組成[3-4]Table 2 Chemical composition of lactoprotein hydrolysates

表3 不同水解度乳蛋白水解物的功能特性[3-4]Table 3 Functional characteristics of different hydrolysis degree of lactoprotein hydrolysates

1.2 牛初乳中的生物活性物質

表4 牛初乳中生物活性物質的含量[3-4]Table 4 Bioactive substances content in bovine coloctrum

牛初乳（colostrum）是乳牛產犢后初始分泌的乳汁，初乳對初生牛犢的生長是至關重要的，給初生動物提供免疫能力。初乳中含有豐富的抗體和生長因子及初生牛犢生長所需的全部營養素。初乳中所含有的主要營養素和主要的功能性成分分別見表4和表5。

表5 牛初乳中免疫球白的含量[3-4]Table 5 Immunoglobulins content in bovine coloctrumg/L

免疫球蛋白（immune globulin，Ig）是一種來自動物且已知抗體活性的的球蛋白，根據抗原特異性的差異，可分為免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白D（IgD）、免疫球蛋白M（IgM）、免疫球蛋白E（IgE），IgG約占牛乳總Ig的60%[5]。從生物學角度看，Ig與相應的抗體產生特異性結合，其凝集過程可固定大腸桿菌、沙門氏菌等細菌和中和輪狀病毒等病毒，從而達到抑菌的目的。

乳鐵蛋白（lactoferrin，Lf）是一種經由轉鐵蛋白（transferring，Tf）轉變過來的鐵結合糖蛋白。牛初乳中的乳鐵蛋白含量是常乳的50～100倍，約為1.5～5.0 mg/mL[5]。不同的奶牛個體，其乳鐵蛋白的含量相差很大。Lf附著在細菌表面膜蛋白的特定部位，可以奪取細菌生長所需的鐵，從而抑制多種細菌和真菌的生長。Lf這種抑菌功效在Fe2+含量較少的嬰兒腸道內尤為突出。同時，Lf通過刺激單個核白細胞游走抑制因子分泌，促使多形核白細胞大量聚集在炎癥部位，從而達到治愈炎癥的目的。除此之外，它還具有抑制脂質氧化、免疫調節、抗病毒和抑制活性氧產生等作用。

酪蛋白質中含有血管緊張素轉移酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制肽、礦物質結合肽和細胞生長調節肽等多功能活性肽。它們通常以非活性狀態藏匿在酪蛋白中，只有水解酪蛋白時才能使其釋放出來，具有降血壓、促進胃腸道消化、抗血栓和預防齲齒等有利于機體健康的作用[6]。酪蛋白糖巨肽（casein glycomacropeptide，CGMP）是一種糖基磷酸肽，它的生物活性由糖基的數量、類型及結合位點共同決定。根據研究表明，CGMP可以中和霍亂毒素和大腸桿菌內毒素，進而抑制病菌活性[7-8]。CGMP與宿主細胞上的受體蛋白相似，依據相似相容原則，所以其結合宿主細胞的能力優于細菌和病毒。進而更好的抑制細菌和病毒的繁殖[9-10]。此外，CGMP可以調節腸道微生物系統，抑制大腸桿菌等有害菌的積累，促進雙歧桿菌等有益菌的生長[11-12]。酪蛋白磷酸肽（casein phosphopeptides，CPPs）可以抑制磷酸鈣形成。當CPPs的質量濃度＞10 mg/L時，可以防止磷酸鈣沉淀。以此提高腸道對鈣的吸收率。根據研究表明，CPPs是一類含有磷酸絲氨酸和谷氨酸的短肽，不同分子質量結構的CPPs結合Ca2+的差異大，這與距磷酸結合位點較遠的氨基酸殘基有一定關系。另外CPPs產生的磷酸絲氨酸鈣鹽可提供Ca2+、PO43-緩沖液。通過減少釉質的脫礦，加強其再次礦化，進而達到防齲齒的目的[13-14]。

2 不同種類的功能性牛乳制品

2.1 益生菌類功能性牛乳制品

益生菌（probiotic）是以適當劑量服用時對宿主（人或動物）健康有益的微生物制劑。益生菌食品是指含有某種適量活性益生菌的食品，以添加了益生菌的發酵乳制品最為常見。乳酸菌是人類公認的益生菌，在食品中的應用已有很長的歷史。大多數的發酵乳制品（如酸牛乳和奶酪等）都是用乳酸菌發酵制成的。斯堪的納維亞半島的人很久以來就有食用發酵乳制品的習慣。傳統發酵乳制品使用的發酵劑含有不同種類的Lactococcus、Leuconostoc、Lactobacillus、Acetobacter和酵母的混合發酵劑，使發酵后的產品具有特殊的風味。發酵乳制品的功能特性是被METCHNIKOFF E發現的，他在100多年前發現保加利亞農民長壽的原因是他們食用了大量的發酵乳制品。目前，發酵酸乳制品已成為主要的乳制品之一，并且產品的種類也越來越多。發酵酸乳有著共同的特征發酵菌種通常采用的是Streptococcus thermophiles和Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus，這兩種菌種在牛乳具有協同作用，發酵溫度為38～44℃，發酵時間為2.5～20 h。酸乳中含有活性乳酸菌[15-16]。

目前作為益生菌（probiotic strains）應用于功能性產品的菌株主要是乳酸桿菌與雙歧桿菌屬。由于不同的菌株的特性及功能性是各不相同的，因此，每個菌株都要分別加以研究。對潛在的益生菌菌株要進行分離鑒定。

益生菌類產品要求產品在保質期內菌株的活性及數量能夠保持穩定。目前應用于產品中益生菌株通常具有很好的貯藏穩定性，早期對益生菌的功能性的測定基本上是基于一種產品。跨國公司通常會在不同的國家同時測定菌株的功能特性并同時開發新的產品，使用同一商標在不同的國家同時銷售推廣。一個成功的例子就是日本Yakult公司生產的益生菌（Lactobacillus casein Shiroma strain）飲料和達能公司生產的Actimel（菌種為L.caseiImunitass strain DN 114 001）。

由于消費者的需求是多種多樣的，要滿足不同國家消費者對益生菌類產品的需求，需要開發不同類型的產品。其中的辦法之一就是從傳統的功能性乳制品中分離鑒定有效的益生菌。在芬蘭等國就將Lactobacillus rhamnosus GG用于發酵奶油、酸乳、乳清發酵飲料等產品的生產。目前市場上最普遍益生菌類產品是各種不同類型的酸乳，其他的發酵類產品如芬蘭的發酵奶油、類似Yakult的益生菌飲料、含益生菌的果汁乳飲料等產品也相繼投放市場。

益生菌功能的宣稱通常是改善機體的免疫功能，但是由于科技的發展水平不同，不同國家對菌株的功能宣稱也不相同。在日本，由FOSHU認證確認益生菌類產品具有平衡胃腸道的功能[17]。

2.2 添加功能性成分的牛乳制品

一方面，隨著生活節奏加快，人們的飲食有時更加單一，營養補充更加不均衡；另一方面，不同人群對一些功能性營養物質有特殊需求。因此，在乳制品添加功能性成分是補充和均衡人體營養需求的一種方便、有效的方法。目前，乳制品添加的主要功能性成分有礦物質，維生素，脂質，蛋白質，糖類等。

礦物質添加主要有鈣、鐵、鋅、硒，維生素添加主要有VA、VD、VE、VK[18]，針對嬰兒、孕婦還有葉酸等。礦物質與維生素協調作用，可開發成高鈣、富鋅、富鐵等強化奶粉。

添加蛋白質作用有兩個：一是豐富蛋白質的種類，提高營養價值；二是加工中的作用，如乳清蛋白的添加可以減少乳清的析出。添加多肽類物質，可提高營養轉化效率和營養物質的吸收[19]，如酪蛋白磷酸肽可促進小腸對鈣的吸收。而且多肽還有多種功能作用，如大豆多肽有抗氧化、延緩衰老等功能。添加氨基酸，可補充膳食中不足的必需氨基酸和條件性必需氨基酸，如牛磺酸具有促進生長發育[20]、降低血壓等多種功能。

添加的脂質物質一般磷脂、脂肪酸、植物甾醇等脂類物質，如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）可健腦明目、預防心血管疾病[21]，花生四烯酸有降血脂、降血糖、促進中樞神經系統和視網膜發育等功能。

糖類物質在乳制品中的添加較少，一般是具有功能性的低聚糖和木糖醇。添加低聚糖，可促進腸道雙歧桿菌的生長，有助于營養吸收和腸道健康；用木糖醇等糖醇類物質替代蔗糖、葡萄糖可開發針對糖尿病人的乳制品。

3 我國功能性牛乳制品標準存在的主要問題

功能性牛乳制品根據其功能性的不同分為牛初乳、益生菌類牛乳制品和添加功能性成分牛乳制品。目前我國并未制定功能性牛乳制品的國家標準。僅有中國乳品工業協會在2005年發布的RHB 602—2005《牛初乳粉》等行業標準，規定了牛初乳粉的要求、檢驗方法、試驗規則、標簽、包裝、運輸和貯存。但隨著人們對功能性食品的需求日益增大，功能性牛乳制品國家標準的空白不利于乳制品行業的快速發展。

3.1 功能性食品的概念不明確[22-24]

在我國將功能性食品等同于“保健食品”，包括營養保健食品、專用保健食品、防病保健食品。各類保健產品依據不同的功能性劃分。隨著人民日益增長的理性消費觀，保健食品的細分從一定程度上迎合了顧客的消費需求，但同時也限制了功能性食品的發展。我國的保健食品定義為：表明具有特定保健功能的食品。即適宜于特定的人群，具有調節機體功能，不以治療疾病為目的的食品。發達國家對功能性食品的定義并沒涉及適用特定人群，也就是說功能性食品應該是普通消費者都能夠食用，并且沒有食用量的限制。

俗話說：“將在外，軍令有所不受”，有些時候“天高皇帝遠”，母公司下達的指令或者人才培養方案以及服務宗旨，子公司都很難達到統一，這給企業發展帶來了很大的困難。再者，一個地區一個風俗，有些方案在這個地區得以適用，可有些方案則需要我們去進一步地整改，但是對連鎖企業來說，不能夠同時的推廣公司品牌，那就不叫連鎖經營了。

由于我國規定保健食品要規定適宜人群，使得很多具有功能性成分的天然產品不能申請保健食品批號，即使申請了也不敢對外宣稱。如果是保健食品就要注明適宜人群和建議食用量，這樣反而對產品的銷售不利。如益生菌發酵乳制品在發達國家的市場銷售量很大，年產值達到400億美元，而且還在快速增長。它對機體的作用有調節腸胃功能、增強免疫力、緩解乳糖不耐癥等，同時它的功能性并不只局限于特定人群。但在我國如果按保健食品管理，就要限定包裝規格、規定適宜人群和推薦食用量。如果不申請保健食品，又不能在產品包裝上宣稱產品的功能性，這樣消費者就不能很好地了解這類產品，影響產品的市場推廣應用。

3.2 基礎研究薄弱，功效成分不明確[25-26]

盡管牛乳中含有很多的功能性成分，但對這些成分的功能特性、在牛乳中的分布以及在加工、貯藏過程中含量及活性的變化沒有進行系統的研究，雖然知道某些成分具有生理功能，但對其作用機理和有效劑量并沒有很多的研究數據來支撐。在功能性乳制品加工的過程中往往會添加很多的功能性成分，這些成分本身具有一定的功能特性和生物活性。但對這些成分在乳制品的有效添加量、加工條件對其功能性的影響、產品的工藝條件等沒有進行系統的研究。有一點必須要明確，就是添加了某種功能性原料的乳制品，并不一定具有該原料的生理功能，因為該原料在加工過程中可能會發生變化，而這些變化可能會改變這種原料的功能特性。

3.3 生產廠家虛假宣稱

由于國家沒有相關的功能性乳制品的標準，使得生產廠家在產品標簽和宣傳上出現很多不規范的情況。國家并未制定任何有關乳制品高鈣、中鈣、低鈣的標準，所以許多廠商的高鈣促銷宣傳本身就缺乏依據。同理，益生菌類產品中微生物的種類、活菌數的量、產品的功能宣稱也存在不規范。不同的益生菌類的產品所使用的發酵菌種是不同的，發酵條件也不相同，與普通酸奶不能混為一談。牛初乳類的產品。由于加工方法不同，產品中的生物活性成分會有很大的差異，不同來源、不同泌乳期的產品，其生物活性成分的含量也有很大的差異。

3.4 產品檢測技術落后，市場監管難

我國沒有功能性乳制品的標準，許多具有功能性的產品都只有企業標準。在企業標準中只是參照同類的國家標準，對特定的功能性成分沒有科學的定量指標。如目前市場上有多款益生菌的酸乳產品，在產品標簽上通常在醒目的位置表明含有雙歧桿菌或鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus GG strain，LGG）等，但對產品中該益生菌的數量卻沒有標示。

乳制品的本身所含有很多功能性成分，同時也有非乳源的功能性成分能夠以牛乳為載體，加工成功能性乳制品。由于這些成分結構復雜、種類繁多、理化性質各不相同，因此對這些成分要進行檢測也是很困難的。由于檢測所需要的儀器、設備、試劑要求很高，投入高，一般企業和監管機構負擔不起，這樣一來，不僅企業自身不能檢測，市場上也不能有效的監管，從而影響產品的推廣。

4 結論與展望

4.1 功能性牛乳標準的主要內容

由于牛乳含有很多的功能性成分，但有些含有很少，達不到發揮其功能性的有效劑量。如正常牛乳中免疫球蛋白G（IgG）、乳鐵蛋白（Lf）等含量都很低。要加工生產功能性牛乳通常需要添加外源的功能性配料。因此，對功能性牛乳標準而言，首先需要確定適合在牛乳中添加的功能性物質的種類；其次，要確定每種配料的添加量，最終產品中的有效成分的含量；第三，對添加不同功能性原料產品的工藝條件進行規范，包括規范殺菌的溫度、時間，與產品配合使用的添加劑的種類、用量等；第四，需要規定產品的包裝形態、貯藏條件和產品的貨架期等。

4.2 益生菌類產品標準的主要內容

開發具有功能性的乳酸菌必須具備以下條件或標準：菌株來源較好，能夠刺激人體內益生菌的生長，菌體本身和或其代謝產物能為人體提供有益健康的功能；要有一定的活力和足夠的濃度，并且在一定的貯藏運輸條件下能夠穩定地維持其活力；具有在胃腸上附著并生長的能力，在低pH值和高濃度膽汁環境下能夠很好的生長；需要有比較高的蛋白水解酶的活性和β-半乳糖苷酶的活性；能夠與人體內有害的微生物的拮抗，并能適應發酵乳制品生產過程中所使用的添加劑。

制定益生菌類產品的標準時應對以下內容進行規范：確定菌株的來源、種類；規范產品的生產工藝條件，包括：發酵的溫度、發酵時間、發酵后產品的酸度等；對產品中有效的菌落總數進行定量規定；確定產品的貯藏條件和貨架期；確定主要菌株和代表性的活性成分的檢測方法。

功能性牛乳制品是乳品工業發展的趨勢，目前以每年15%以上的速度增長。要促進我國功能性牛乳制品健康、快速的發展，制定一套適合我國乳制品工業發展的標準體系十分必要。由于功能性牛乳制品的復雜性，要制定行之有效的標準，還任重而道遠，這就需要各方面加強協作攻關，開展基礎性的研究，在研究的基礎上制定科學的功能性乳制品的標準。標準的制定并推廣應用，必將極大地促進乳制品工業的發展。

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Functional dairy products ingredients and its standard

TANG Wenqian1,LIU Chengguo1,2*
(1.College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China; 2.Hunan Province Key Laboratory of Food Science and Biotechnology,Changsha 410128,China)

The main bioactive ingredients from milk were discussed.The properties of bovine coloctrum and functional dairy products represented by fermentation dairy were summarized.The main problems existed in the functional dairy products development was analyzed,and the necessity for the establishment of functional dairy products standard was analyzed as well.Finally,the main content of standard for functional dairy products was proposed.

dairy product;diary ingredients;functional food;standard

TS252.1

A

0254-5071（2014）10-0001-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.10.001

2014-08-08

國家自然科學基金項目（31101334）

唐雯倩（1990-），女，碩士研究生，研究方向為乳制品加工。

*通訊作者：劉成國（1963-），男，副教授，碩士，研究方向為乳制品加工。