牛初乳的功能性研究和在食品中的应用

1 牛初乳的功能研究

免疫球蛋白是组成免疫系统的重要的蛋白质。它的功能类似于抗体，当外来物质（抗原）侵入身体时，身体便会产生这种蛋白质。免疫球蛋白存在于牛奶的乳清、人体血清及其它人体体液内。牛初乳含有丰富的免疫球蛋白，它们可以为新生牛犊提供足够的被动免疫保护，抵御微生物感染。牛初乳的采集、提纯在新西兰等国家早已实现商业化，并且其产品越来越多地应用于保健食品和功能性食品中。

除了免疫球蛋白，牛初乳还含有其它具有生理活性的功能性成分，如乳铁蛋白、溶解酵素、乳过氧化物酶及多种生长因子。正是这些生理活性成分，使牛初乳具备了免疫调节、防止和修复胃损伤，抵抗微生物等一系列的生物功能。

在过去的50年中，为了发现和证实牛初乳的功效，多国学者进行了大量人体和动物临床试验研究。这些研究证实了牛初乳在免疫调节，防止和修复胃损伤，抗感染，抗炎，促进表皮生长及提升运动表现等方面的功能。本文重点介绍了牛初乳在前2方面的功能研究。

1.1 免疫调节

免疫应答是人体抵抗感染的一种自我防卫体系。免疫系统每天都与进入身体的外来物质做斗争，将正常新陈代谢所引起的损耗降到最低来维持身体健康。但如果不断被传染源困扰或休息不足，人体的免疫系统就会变得脆弱。

新西兰梅西大学在2002年针对恒天然牛初乳粉对免疫系统的影响进行了研究。适度的运动对人体的免疫系统是有利的，但长时间的剧烈运动（如需要长久耐力的运动）会引起许多免疫参数发生变化，很容易引发上呼吸道感染[1]，其中唾液中的分泌型免疫球蛋白A（s-lgA）便是一个引发感染的潜在标记。与对照人群（平时很少运动）相比，马拉松运动员在比赛前的2个星期和进行马拉松比赛的星期里非常容易感染上呼吸道感染[2]。非锻炼人群中较低的分泌型免疫球蛋白A常伴随着较高的上呼吸道感染发生率，而实验证明，运动员较低的分泌型免疫球蛋白A也容易引发上呼吸道感染[3]。

研究人员让年龄在30～58岁之间的15名女性长跑运动员和2 0名男性长跑运动员在12周里每日服用加入了恒天然牛初乳粉或安慰剂的巧克力奶昔。在对整个训练过程、马拉松比赛、运动员性别以及运动员自报的上呼吸道发病情况进行监控后，研究得出结论：2组运动员的饮食摄入量、体重、血生物标记和唾液成分的分泌量都没有变化，但服用安慰剂组的运动员的平均分泌型免疫球蛋白A水平为58.2mg/L，而服用牛初乳粉组的运动员的平均分泌型免疫球蛋白A水平则为101.48mg/L（图1）。由于唾液中的分泌型免疫球蛋白A可看作感染的潜在标记，因此可以得出恒天然牛初乳粉通过积极抵抗感染源，可支持人体免疫系统的结论。

1.2 防止胃损伤和修复胃损伤

图1 分泌型免疫球蛋白（s-IgA）中间值

图2 细胞迁移速度

肠胃器官拥有强大的黏膜防御和修复机能。当肠接触到额外的攻击因子，主要是幽门螺杆菌或摄入NSAIDS（非甾体类抗炎药物）时，黏膜防御机能会受到削弱。当人患上消化性疾病时，寄生在消化系统中的各类细菌之间的平衡就会被打破。这可能会引起消化道受到更深的侵害，并可能引发营养吸收障碍。

伦敦皇家工学院下属的肠胃炎症和修复小组于2003年10月进行了针对恒天然牛初乳粉防止胃损伤和修复胃损伤的相关研究。研究小组一共进行了2项体外研究，以考察恒天然牛初乳粉对细胞迁移的影响和对细胞增殖的影响，并进行了1项动物体内研究，以检测恒天然牛初乳粉对一种已经得到确认的急性胃损伤模型的影响。

1.2.1 恒天然牛初乳粉对细胞迁移的影响

受损后出现的最快修复反应之一是存活细胞向受损区迁移，进而重建一个健康的上皮层。图2显示，细胞受损后，相比对照品，恒天然牛初乳粉能够更加有效地增加细胞的迁移速度。这表明恒天然牛初乳粉在细胞受损后，对肠道上皮完整性的重建有促进作用。

1.2.2 恒天然牛初乳粉对细胞增殖的影响

对于受损的肠膜层而言，细胞分裂速度的增加在重建正常胃黏膜上扮演着一个重要角色。研究人员挑选了人类结肠癌细胞（HT29）株来评估恒天然牛初乳粉的作用。结果显示，当牛初乳浓度最终达到约5mg/mL时，胸腺嘧啶脱氧核苷合成（细胞增殖程度）达到了最大值。

对细胞迁移和细胞增殖的实验结果显示，肠道受损后，恒天然牛初乳粉对重建正常的肠道上皮完整性有促进作用。

1.2.3 恒天然牛初乳粉对急性胃损伤的影响

这项体内研究的目的是为了检测恒天然牛初乳粉对一种已经得到确认的急性胃损伤模型的影响[4，5]。鉴于服用非甾体类抗炎药物而导致的胃溃疡是人类的主要病例和死亡原因，所以该项研究选用了消炎痛/制动鼠模型。试验中所用的2种不同剂量的恒天然牛初乳粉都可以明显地减轻肉眼所观察到的胃部受损程度（图3），总计可以减少51%的受损度（与pH值变化无关）。用显微镜对受损组织进行观察得出的结果和用肉眼观察所得出的结果相似。

这些试验结果表明，试验中所采用的不同浓度的恒天然牛初乳粉有助于减轻由常用药剂，如非甾体类抗炎药物所造成的早期胃损伤程度。

图3 肉眼观察的胃损伤减少

图4 不同杀菌工艺对牛初乳饮料残存IgG的影响

2 牛初乳在食品中的应用

目前，市场上的牛初乳产品主要集中在保健食品，主要以纯粉、胶囊、片剂和初乳奶粉等形式存在，然而，将牛初乳应用于配方粉和液态功能性食品在许多国家和地区也在日益增加。

2.1 牛初乳在幼儿配方粉中的应用

将牛初乳添加到幼儿配方粉中在技术是可行的，但对于幼儿这个敏感特殊的消费人群而言，安全性和使用量才是开发牛初乳幼儿配方粉的重中之重。

国内外有许多食用牛初乳的相关人体临床试验，这些试验多数以成人为对象，也有的对象是幼儿和儿童，部分临床试验研究长达数月，牛初乳食用剂量也相当高，但至今未见有食用牛初乳引发副作用的报道。Malin[6]等人在1997年以30名1～5岁的幼儿为试验对象，考察牛初乳和免疫牛初乳对幼儿肠胃保护的功效。这30名幼儿分为3组，每组各10人，分别食用牛初乳、免疫牛初乳和对照安慰剂。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）。连续食用14天后发现，与对照组相比，食用牛初乳和免疫牛初乳幼儿的肠胃代谢活动增强，同时未发现任何副作用。

2.2 牛初乳饮料

除了富含免疫球蛋白外，牛初乳还含有其它多种生物活性成分（如乳铁蛋白、乳过氧化物酶等）。由于牛初乳中的多种活性成分对热敏感，现有的热处理技术如UHT或巴氏杀菌都会对活性成分造成破坏。因此，如何保留牛初乳中的活性成分，对开发牛初乳液体产品的热处理加工技术提出了挑战。

食品超高压技术是近十几年来备受关注并在一些发达国家中逐渐得以应用的崭新杀菌技术。20世纪90年代，超高压杀菌技术首先在肉食品、水产品等食品中得以应用。由于食品承受着高压，仿佛处于深海环境中，大部分微生物在高压下被杀死或被钝化，但产品色泽、风味、维生素和一些活性成分则被保留下来。与传统的热杀菌相比，采用超高压杀菌技术将牛乳中的酵母、霉菌等灭活，可以保证乳制品在微生物方面的安全，同时充分保留了乳品中的营养成分和原有风味。大量的试验研究表明，超高压对牛初乳中的一些活性成分影响很小，从而为牛初乳饮品的开发提供了技术可行性。

牛初乳饮品在不同杀菌工艺下保留的免疫球蛋白含量如图4所示。与对照比较，免疫球蛋白IgG经过热处理（85℃，10min）后绝大部分都损失了，而高压杀菌（600MPa，3min）却能使高达90%的IgG都保留下来。

牛初乳饮料作为新的牛初乳类产品形式，不仅保留了牛初乳中的活性成分，而且方便携带，易于食用，顺应了开发功能性食品的流行趋势。近年来，亚洲国家和地区对液态牛初乳功能食品的关注与日俱增。在韩国市场上，出现了专为儿童开发的添加牛初乳、DHA和钙的液态奶，这些功能性成分有助于儿童提高免疫力和促进智力发育。此外，还有为大众消费人群开发的可提高免疫力的牛初乳酸奶饮料和液态奶等。在欧洲、美国和澳大利亚，牛初乳还被用于添加了果汁的能量饮料中，为运动员、体能消耗较大或工作压力大的人群提供能量和免疫支持。

液态牛初乳功能食品在我国刚刚起步，仅有少数公司尝试开发和销售，其市场潜力远未被发掘。中国牛初乳市场的激烈竞争主要集中在牛初乳保健食品领域，激烈的竞争势必导致价格大战。如何能从激烈的竞争中寻求突破，是各个企业不断思考的问题。只有利用创新技术，开发差异化牛初乳功能食品和拓展牛初乳应用领域，才能真正实现牛初乳市场的持续健康发展。

[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