牛初乳品質變化規律及控制技術研究

文∕石 徑 張建輝 王吉芳 羅永康*

（1中國農業大學食品科學與營養工程學院；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、免疫調節、延緩衰老、促進生長發育、抗疲勞等一系列的生物活性功能[1，2]。牛初乳的組成復雜多變且受許多因素的影響，奶牛產犢后在不同時期內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、個體、胎次、飼草料和飼養管理因素等[5]。牛初乳在物化性質和營養成分上都與常乳存在明顯的差異，崔娜等人[6]報道了近幾年國內外牛初乳與常乳在營養成分、物化性質等方面差異的比較，指出牛初乳不僅含有豐富的營養物質，還包括大量的具有特殊功能的生物活性物質。楊潔等人[7]研究指出奶牛在泌乳前44 h內牛初乳的理化性質逐漸變化，特別是在泌乳前24 h內變化較大。然而，要大規模開發牛初乳及其相關制品，其產品質量的均一性、穩定性問題首先需要解決，這就要求對牛初乳的物化性質有較全面的了解。

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[8]。從熱加工的角度考慮，為了保持這些蛋白質的功能特性和生物活性，就需要降低熱處理強度（降低熱處理溫度、縮短熱處理時間）[9]；而從食品安全衛生考慮，則需要提高熱處理強度[10]。因此如何控制牛初乳熱處理的工藝參數，使在滿足產品衛生指標的前提下，同時能最大限度保證牛初乳生物活性物質的含量，對于牛初乳產品的加工和開發具有重要的意義。

本文分析了不同擠乳次數的脫脂牛初乳比重、酸度、蛋白質、IgG含量的變化規律，探討了不同熱處理條件對脫脂牛初乳中微生物總數和活性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。分別采集9 頭健康荷斯坦母牛產犢后64 h內的前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，取脫脂牛初乳進行主要指標分析。

牛IgG標樣，免疫活性IgG含量0.95 g/mL；兔抗牛IgG血清，效價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 品質指標的測定

牛初乳的比重使用比重計進行測定，滴定酸度的測定參照GB 5413.34—2010[7]，蛋白質含量的測定采用凱式定氮法；活性IgG含量采用瓊脂雙向免疫擴散法，方法參照吳繼堯等人的方法[12]。菌落總數的測定采用平板計數法。

1.2.3 熱處理試驗設計

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

2 結果與分析

2.1 脫脂牛初乳各項指標隨不同擠乳次數的變化

圖1 牛初乳比重隨不同擠乳次數的變化

圖2 牛初乳酸度隨不同擠乳次數的變化

圖3 牛初乳蛋白質含量隨不同擠乳次數的變化

圖4 牛初乳IgG 含量隨不同擠乳次數的變化

脫脂牛初乳各項指標隨不同擠乳次數的變化情況見圖1～4。

由圖1～4可以看出，牛初乳中的主要成分及指標與常乳有所不同，比重、酸度、蛋白質和IgG含量的變化趨勢相同，均隨擠乳次數的增加而逐漸降低。在泌乳初期，牛初乳中蛋白含量高達17.30%，是常乳的4～5 倍，比重為1.065，酸度達到56 °T，IgG含量達到53.7 mg/mL。隨著擠乳次數的增加，各項指標顯著下降，第9次擠乳的牛初乳樣品中，蛋白質含量降為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值。由圖1～4還可以看到，前6 次牛初乳的各項指標變化顯著，而第7次以后變化趨緩。

根據奶牛產犢后擠乳次數（T）與測得牛初乳樣品的比重（20 ℃，G）、酸度（°T，A）、蛋白質含量（%，P）、IgG（mg/mL，I）進行回歸分析，所得的回歸方程及相關系數如表1所示。

表1 脫脂牛初乳各成分、指標的回歸方程及其相關系數

由表1可以看出，脫脂牛初乳的比重、酸度、蛋白質含量和免疫活性IgG含量隨擠乳次數的變化呈現顯著的二次函數遞減趨勢，各方程的相關系數較高（R2>0.99），方程的擬合度較好，因此可以用來預測脫脂牛初乳中比重、酸度、蛋白質和活性IgG含量隨奶牛產犢后擠乳次數的變化情況。

2.2 熱處理方法對初乳菌落總數和免疫球蛋白活性的影響

試驗為單因素試驗，研究不同熱處理條件（X）對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的對數差表示：

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

免疫球蛋白（IgG）殘存率（Y2）的計算如公式（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 個水平：6 3～65 ℃，30 min（X1）；70～72 ℃，1 min（X2）；70～72 ℃，3 min（X3），每個水平重復r=10，試驗處理數為30，共進行30 次試驗。這30 次試驗實行完全隨機化實驗設計，試驗順序如表2所示，實驗結果如表3所示。

表2 熱處理試驗順序設計

通過對微生物指標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。

通過對免疫活性IgG殘存率指標進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條件對牛初乳菌落總數和免疫球蛋白活性的影響，70～72 ℃，1 min的熱處理條件既能滿足微生物指標的殺菌要求，又能夠較高程度的保持IgG的活性，是牛初乳生產中較理想的熱處理條件。

表3 不同熱處理條件對牛初乳菌落總數和免疫球蛋白活性的影響

3 結論

3.1 脫脂牛初乳的比重、酸度、蛋白質含量和免疫活性IgG含量隨奶牛產犢后擠乳次數的不同呈二次函數遞減，建立的二次函數可以用來預測脫脂牛初乳中比重、酸度、蛋白質和免疫活性IgG含量隨擠乳次數的變化情況。荷斯坦母牛產犢后64 h內即前3 天的初乳相比常乳具有較高的營養價值。

3.2 在脫脂牛初乳熱處理的實驗設計范圍內，70～72 ℃，1 min的熱處理條件最優，能夠在嚴格控制菌落總數，保證微生物指標的同時，保持牛初乳較高的免疫活性IgG含量。

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