牦牛乳的研究進展

任衛合，徐軼飛，羅龍龍，魏嘉，龍鳴，丁功濤，陳士恩，*

（1.西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730124；2.西北民族大學生物醫學研究中心中國-馬來西亞國家聯合實驗室，甘肅蘭州730030；3.甘肅省食品檢驗研究院，甘肅蘭州730000）

牦牛（Bosgrunniens）屬草食性反芻家畜，主要分布于青藏高原及其毗鄰地區，被稱為“高原之舟”。牦牛生活于高海拔、無污染環境，因此其乳汁有著普通牛乳所不能比擬的特點。與牛乳相比，牦牛乳具有更為豐富的蛋白質（尤其是乳清蛋白）、氨基酸、脂肪、糖類和礦物質（除磷），被稱為天然濃縮乳[1]。因其營養豐富，牦牛乳也成為各種奶制品生產的原料，乳制品黃油與奶酪是藏區牧民維生素和主要營養物質的重要來源[2]。近年來，人們對于牦牛乳的關注逐漸增多，涉及牦牛乳中蛋白質種類及功能研究、氨基酸及脂肪酸測定、牦牛乳發酵分析等，本文主要對牦牛乳的營養成分、功效以及其主要乳制品研究現狀進行闡述，以期對牦牛乳及乳制品的開發和利用提供理論參考。

1 牦牛乳的營養成分研究

牦牛乳富含蛋白質、氨基酸、脂肪、糖類和礦物質。不同品種牦牛因其所處環境及海拔因素影響，乳蛋白及乳脂肪含量不盡相同，見表1。目前，有關不同品種牦牛乳營養成分的對比分析、牦牛乳與其它哺乳動物乳汁營養成分的對比分析以及不同胎次牦牛乳汁中營養成分研究均有報道，主要集中于天祝牦牛、高山牦牛、瑪曲牦牛、白牦牛、紅原牦牛等。

表1 不同品種牦牛及其他哺乳動物乳中乳蛋白及乳脂肪含量Table 1 Milk protein and milk fat content in the milk of different breeds of yak and other mammal

1.1 牦牛乳中蛋白質、氨基酸研究

蛋白質的多樣性以及其結構的復雜性決定了它是乳中最復雜的組分，牦牛乳中蛋白質含量高于荷斯坦牛乳和黃牛乳。對于不同海拔、不同牧場草地資源及不同品種的牦牛，其蛋白質在理化特性方面存在較大差異，包括氨基酸組成及蛋白質種類[13]。且乳蛋白含量受產奶月份[5]、季節[14]、品種[3]、海拔[3]等因素的影響，海拔越高乳中蛋白質含量越高，夏季乳中蛋白質含量最低。

不同海拔高度生長牦牛所產乳中乳蛋白成分存在差異[3]，對青海天駿、甘肅天祝、甘南瑪曲3個地區牦牛乳樣品分析后，發現其乳蛋白含量隨著海拔高度的增加依次增加，瑪曲牦牛乳蛋白含量最高，其次為天駿牦牛，最后為天祝牦牛；并且發現不同胎次對牦牛乳蛋白含量影響不大。為了適應高寒嚴酷生活環境，白牦牛乳中具有高乳蛋白特點，這是自然選擇的結果，其乳中[4]乳蛋白含量為6.53 g/100g，比黑白花牛乳高2.42 g/100g；必需氨基酸（essential amino acid，EAA）是黑白花牛乳的2.36倍，比黑白花牛乳高1.51 g/100g。黑牦牛[4]不同胎次所產乳中乳蛋白含量有所差異，從1胎至5胎均為12月份乳中乳蛋白含量最高，但每胎又均不同；1胎中乳蛋白含量在12月份最高，且與其它產奶月份差異不顯著（P＞0.05）；2胎乳中蛋白質含量在 12月顯著高于6月、8月、9月、10月份（P＜0.05），雖也高于7月、11月，但差異不顯著（P＞0.05）；3胎至5胎乳蛋白含量在12月顯著高于其它各產奶月份（P＜0.05）。1胎黑牦牛乳中乳蛋白含量最高為5.87%，2胎中含量最低為5.59%；對比分析表明[5]，黑牦牛乳蛋白含量低于天祝白牦牛和西藏牦牛，但高于九龍牦牛，說明乳蛋白含量可能與生態環境和牧草質量有關。亮氨酸[15]與賴氨酸[16]分別在降低血糖與促進人體發育、增強免疫力、提高中樞神經功能方面具有重要作用，紅原牦牛乳[17]中不僅乳蛋白含量及氨基酸總量高于常乳，而且人體必需的亮氨酸、賴氨酸和非必需的谷氨酸、脯氨酸和天冬氨酸也高于常乳，因此推測食用紅原牦牛乳可降低血糖及促進發育及增強免疫力。

不同哺乳動物乳汁中乳蛋白含量存在差異[18]，對比牦牛乳、水牛乳、山羊乳、駱駝乳、奶牛乳、馬乳、驢乳、人乳中乳蛋白含量，發現牦牛乳中蛋白質含量最高（5.21%），馬乳、驢乳、人乳中蛋白質含量接近且最低，牦牛乳中蛋白質含量是人乳中4倍以上，因此生產乳粉時可添加適量牦牛乳粉，以提高乳粉蛋白含量及質量。牦牛初乳與成熟乳汁中部分蛋白質表達也存在顯著差異[19]，牦牛乳清中共發現了183種蛋白質，其中86種蛋白質的表達水平在牛初乳和牛乳之間有顯著差異，血紅蛋白表達出現最大變化，牛初乳明顯高于成熟牛乳，且Yang Y等[19]采用蛋白質組學功能分析表明這些差異蛋白與生物調控和應激刺激有關；他的這些發現不僅增加了對牦牛乳蛋白組成的認識，而且提出了差異表達蛋白的潛在功能。

1.2 牦牛乳脂肪、脂肪酸研究

牦牛乳脂肪是從牦牛乳中分離得到的脂肪，是牦牛乳中非常重要的組成成分，質量分數占牦牛乳的5%～8%[20]。牦牛脂肪中最主要的成分為甘油三酯，組成甘油三酯的各種脂肪酸中，長鏈脂肪酸為最主要的脂肪酸，含量在90%以上，短鏈和中鏈脂肪酸的含量相對較少，其中最主要的脂肪酸為油酸、棕櫚酸和硬脂酸，三者總含量約為總脂肪酸的一半以上[21]，且牦牛脂肪酸中的二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十五碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）是普通牛乳脂肪酸中沒有的[22]。

天駿牦牛、甘肅牦牛、瑪曲牦牛的乳脂肪含量變化存在顯著性差異（P＜0.05）或極顯著差異（P＜0.01），不同胎次間牦牛乳的脂肪差異顯著（P＜0.05），且呈現初步遞減的趨勢[4]；白牦牛的乳脂為5.64 g/100 g，比黑白花牛乳高2.42 g/100 g[4]；紅原牦牛乳脂肪含量為4.80%，與奶牛乳進行對比，高于奶牛乳1.65%[15]；甘南黑牦牛乳中脂肪含量在牧草的枯草期（11月～12月）和返青期（6月）達到最高，這與乳中脂肪含量變化與牧草不同生長時期營養成分變化有密切關系[5]。在枯草期牧草蛋白質下降的同時，粗纖維含量上升，粗纖維消化后給產乳牦牛提供更多的乙酸、丁酸等，即給乳腺分泌細胞供應合成脂肪中短鏈脂肪酸的原料增多，致使乳脂肪含量上升，這種趨勢與文獻所述乳脂率隨產奶量呈負相關相一致[23]。西藏地區牦牛乳中的脂肪含量普遍高于其它地區，且與四川地區牦牛乳中的脂肪含量比較差異較小、與青海地區牦牛乳中的脂肪含量差異最大，表明乳脂肪含量與海拔有密切關系，海拔越高乳脂肪含量越高；牦牛乳與山羊乳中的脂肪含量接近且含量較高[18]。另外泌乳月份也會影響乳脂肪含量，研究表明9月～10月乳脂肪含量最高，2月～3月乳脂肪含量最低[5]；但乳脂肪含量受初產和多產影響很小[24]。

不同牧場牦牛乳中乳脂肪酸構成及含量差異不顯著（P＞0.05），不同胎次牦牛乳中脂肪酸含量差異也不顯著（P＞0.05），表明牧場環境對牦牛乳脂肪酸構成及含量、不同產犢胎次牦牛在合成乳脂肪酸的生理機能方面并無顯著影響。在枯草期、枯草末期、返青期和青草期，牦牛乳中飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸比值不斷減小，即隨著氣溫的升高及牧草的成熟，牦牛乳中飽和脂肪酸含量逐漸降低，而不飽和脂肪酸的含量逐漸升高[25]。

乳脂肪以脂肪球形式存在，脂肪球表面被生物膜包圍，被稱為脂肪球膜（milk fat globule membrane，MFGM），含有獨特的極性脂質和膜特異性蛋白。MFGM中的磷脂、鞘磷脂、鞘糖脂、糖蛋白等具有治療心肌梗塞，調控膽固醇代謝，及抑制某些腫瘤細胞的作用，其組成和含量與動物種類、季節、飼料、泌乳階段和分離方法等有關。對牛、山羊、水牛、牦牛和駱駝乳中乳脂肪球膜進行分離及組分含量測定，表明各物種間 MFGM 各組分差異顯著（P＜0.05）[26]。

2 牦牛乳功效研究

目前研究表明，牦牛乳及其乳中成分具有抗氧化[27]、抗炎[27]、增加免疫力[28]、改善腸道微生物[28]、抑制癌細胞[29]、增加耐力[30]等作用。

牦牛乳中酪蛋白及其水解產物都具有一定的抗氧化活性[27]，但與完整的牦牛酪蛋白相比，用堿性蛋白酶水解制備的水解產物對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、超氧化物和過氧化氫的自由基清除作用更顯著，因此牦牛酪蛋白水解物具有自由基清除和抗炎活性，可用于預防氧化應激和炎癥相關疾病。以普通牛乳和牦牛乳進行對比[28]，牦牛乳喂養增加了大鼠血清中干擾素、白細胞介素6和免疫球蛋白M（immunoglobulin M，IgM）含量，并且發現牦牛乳喂養的大鼠糞便微生物群有輕度轉移，腸道內增加了短鏈脂肪酸生產菌的相對豐度，同時抑制了某些可造成健康問題的細菌，因此牦牛乳賦予了飲食者獨特的生理價值。體外抗癌實驗表明[29]，乳酸桿菌干酪SB27多糖的兩個高分子量組分LW1和LW2，均可顯著抑制HT-29結直腸癌細胞的增殖，而且上調Bad、Bax、Caspase-3和Caspase-8等與細胞凋亡相關基因的表達，因此表明LW1和LW2不僅具有功能性食品產品的應用潛力，而且可成為天然抗癌藥物的來源。Zhang W等[30]用強迫游泳實驗的小鼠模型，研究牦牛乳粉（yak milk powder，YMP）的抗疲勞作用。結果表明，口服牦牛乳治療5周后YMP組小鼠強迫游泳時間以劑量依賴式增加46%～112%，肝糖原含量增加26%～40%，血清甘油三酯水平降低30%；YMP組血乳酸和血清尿素氮的運動誘導積累比對照組低，與對照組相比，YMP組有較低的谷氨酸草酰乙酸轉氨酶和乳酸脫氫酶水平。因此可知，牦牛乳可提高耐力能力、減輕疲勞。西藏居民對高海拔和缺氧環境的適應可能與長期食用牦牛奶有關。

3 牦牛乳產品工藝研究

牦牛乳含脂率高，脂肪顆粒小，是營養豐富的具有保健功能的產品，乳產品包括鮮乳系列產品、凍乳系列產品、發酵乳系列產品以及奶粉系列產品等。在高寒牧區，常見的乳產品主要包括鮮乳、乳粉、奶酪、酸奶、奶茶、奶渣、奶皮等[31]。

3.1 乳粉工藝研究

噴霧干燥生產乳粉過程中，乳粉的營養成分損失小，且不易受到外來污染。因此，乳粉生產中普遍采用噴霧干燥方法來去除乳粉中的水分。靳玉強等[32]表明牦牛奶粉最佳噴霧干燥工藝條件為進風溫度為170℃、進料速度為10.4 mL/min，此時干物質含量為8.7 g/100g。

紀銀莉等[33]表明牦牛乳-牛乳蛋白營養粉配方的最佳配料比為：酪蛋白多肽16%、酪蛋白酸鈉14%、脫脂奶粉32%、乳清蛋白25%、聚葡萄糖10%、蘋果粉3%。

3.2 奶酪工藝研究

奶酪既是發酵的牛奶，又是濃縮的牛奶，被譽為乳品中的“黃金”[34]。牦牛乳因其蛋白質、乳脂肪和干物質含量均較高，所以成為了理想的奶酪生產原料乳。奶酪品種很多，不同品種奶酪有不同的生產工藝。

軟質鮮奶酪[35]最佳工藝參數為：凝乳溫度35℃，凝乳酶添加量0.003 g/100 mL，CaCl2的添加量0.03 g/100 mL；Gouda奶酪是荷蘭奶酪最具代表性、最有名的如同輪般大小的黃波奶酪，表面覆有一層標明口味的薄蠟，它口味溫和、口感細膩柔滑、奶香濃郁且略帶咸味，其最佳條件為[36]：凝乳酶0.001%，氯化鈣0.02%，食鹽20%，發酵溫度30%；牦牛脫脂乳再制奶酪[37]最佳工藝條件：新鮮普通牛奶與脫脂牦牛乳添加質量比為（1.55∶1），乳化鹽添加量為2.60%，融熔溫度為82℃；霉菌奶酪是以霉菌為發酵劑，表面長有霉菌，內部呈熔融狀態，成熟由表向內滲透式進行，具有獨特的霉菌奶酪風味[38]，其最佳工藝條件[39]：毛霉添加量為0.3%、發酵6 d；馬背奶酪[40]屬意大利融化性面食干酪，最佳工藝條件為：接種量0.02%、熱縮速率2 min/℃，pH值為5.1，熱燙拉伸溫度70℃～75℃。

牦牛“曲拉”是以牦牛乳為原料所制成的一種傳統發酵乳制品，是將牦牛乳脫脂后，在自然發酵條件下使酪蛋白凝固、風干而制成的粗奶酪[41]。牦牛“曲拉”不僅是傳統的牧區休閑食品，而且因擁有豐富的菌種資源[42]與低廉的價格[43]，成為發酵酸奶的發酵劑和干酪素加工原材料之一。目前為止，牧區依然多以傳統手工工藝制作牦牛“曲拉”，因不同地區原料、工藝、環境的不同，所加工“曲拉”的品質也存在一定差異。不同地區牦牛“曲拉”在有色物質含量、營養成分及氧化褐變程度等方面均存在差異[44]；犏牛“曲拉”在發酵過程中的pH值、酸度、感官評價及質構特性與牦牛“曲拉”相近[45]。

3.3 發酵乳研究

發酵牦牛酸奶是牧區非常傳統的奶制食品，也是牧民重要的經濟收入來源。其營養價值高、組織細膩、風味獨特，富含乳酸、乙酸、不飽和脂肪酸、低分子脂肪酸、VC和B族維生素、氨基酸、共軛亞油酸等物質[46]，在維持腸道菌群生態平衡、促進腸道蠕動、促進消化、抗衰老、抗癌、提高人體免疫力等方面有很好的效果[47]。若將牦牛發酵乳進行大范圍推廣與生產，其發酵工藝與發酵菌種的研究至關重要。

3.3.1 發酵牦牛乳工藝優化研究

隨著肥胖及糖尿病患者等特殊人群的增加，低糖及無糖酸奶迎來更廣闊的市場[48]。甜味劑對牦牛酸奶中乳酸菌活菌數及酸奶品質有一定影響，不同甜味劑發酵的牦牛酸奶品質有較大差異。低聚果糖作為甜味劑時，牦牛酸奶中乳酸菌含量最多且酸奶品質最佳[49]。酸奶制作過程中，添加適當的穩定劑能有效改善酸奶的口感和質構，提高酸奶的黏稠度，從而延長保質期[50]。黃原膠、果膠及羧甲基纖維素鈉（sodium carboxyl methyl cellulose，CMC-Na）都為酸奶制作中常見的穩定劑，但是對牦牛酸奶的感官、酸度及持水性有顯著影響（P＜0.05），在一定程度上提高了酸奶的硬度[51]，其最佳復合配方為果膠0.04%、黃原膠0.02%、CMC-Na0.03%。

青海牦牛酸乳最佳加工工藝為[52]滅菌溫度90℃、接種量1.0%、冷卻溫度50℃、發酵溫度46℃、發酵時間4 h以上、冷藏溫度5℃、含脂率3.2%。藏靈菇發酵牦牛酸奶最佳發酵條件為[53]發酵溫度24℃、接種量5%、發酵時間24 h、蔗糖添加量6%、牦牛奶添加量50 mL。標準化法評估牦牛酸奶所得最佳加工工藝為[54]90℃下殺菌10 min，添加0.15%混合乳酸菌發酵劑、在43℃條件下發酵至凝固，4℃后酸化24 h。

3.3.2 發酵牦牛乳發酵菌種研究

發酵乳質量的好壞取決于發酵劑的品質、類型及活力[55]。目前市售乳酸菌發酵劑制作的牦牛發酵乳存在口感差、質構松散、黏聚性差等缺陷，尋找適合制作牦牛發酵乳的發酵劑迫在眉睫[56]。

吳均等[57]從西藏、川西青藏高原牧區自然發酵的牦牛酸奶樣品中分離出56株乳酸菌菌株，通過初篩與復篩共得4株具有乳制品發酵劑開發潛力的菌株，其分別為 TG1-1、TG1-11、TG3-2 和 DLDQ2-1，分子鑒定表明TG1-1為干酪乳桿菌或副干酪乳桿菌、TG1-11為副干酪乳桿菌、TG3-2和DLDQ2-1為干酪乳桿菌。張靖晞等[58]通過對傳統發酵牦牛酸乳中分離、鑒定的17株馬克斯克魯維酵母菌進行性能篩選，選出了一株乳糖利用率高、產胞外多糖能力強的馬克斯克魯維酵母菌，并與發酵性能良好的干酪乳桿菌和嗜熱鏈球菌進行組合發酵，發現馬克斯克魯維酵母菌與其它兩株菌（濃度為 1×109CFU/mL）體積比為 4∶1∶1、接種量為4%、發酵溫度35℃、加糖量為4 g/mL時牦牛發酵乳品質最好。萬金敏等[59]將從西藏牦牛奶渣中經初篩、復篩得到的 4株乳酸桿菌（B、C、D、E）與 1株乳球菌（A）復配，進行組合發酵，感官評定分析表明，活菌數為AB（1∶1）發酵性能最佳。

4 結論與展望

本文對牦牛乳的營養成分、功效以及其主要乳制品研究現狀進行綜述，為牦牛乳的開發利用提供理論參考。牦牛乳營養價值豐富，乳中蛋白質、脂肪含量均高于其他牛種，且具有調節腸道菌群、抗癌、抗疲勞等功效。這些功效均在小鼠體內有一定研究，但對于人體是否存在相同作用，并未見報道，因此，牦牛乳對于人體的功效研究具有一定意義。牦牛乳雖然營養、醫藥價值不菲，但終歸為短期保存產品，不能進行長時間、長距離保存，這極大地限制了牦牛乳的發展。

乳產品相比于新鮮乳保存時間更長，因此牦牛乳產品的制作成為了牦牛乳發展的一個重要方向。因生產環境等因素影響，牦牛乳主要加工生產為乳粉，目前老年乳粉較為成熟，嬰兒奶粉幾乎為空白；因牧區交通條件限制，凝固型酸奶銷售不便，常溫酸奶主要做成益生元酸奶，可長時間、遠距離保存。牦牛酸奶具有更高的營養價值、獨特的風味和口感以及多種益生功能[60]。其在發酵中發酵劑尤為重要，目前我國發酵劑菌種多由國外菌種供應商提供，且制作的牦牛發酵乳存在口感差、質構松散、黏聚性差等缺陷，尋找牦牛酸乳發酵效果優良的單一菌種與混合菌種成為一個重要研究方向。