功能性牛乳成分研究及产品标准探讨

唐雯倩，刘成国，2*

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128）

功能性牛乳成分研究及产品标准探讨

唐雯倩1，刘成国1，2*

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128）

对牛乳中主要的生物活性成分进行了阐述，对牛初乳和以发酵乳制品为代表的功能性乳制品的特点进行了综述。分析了功能性牛乳制品发展过程中存在的主要问题，对制定功能型牛乳制品标准的必要性进行了分析，提出了功能性牛乳制品标准的主要内容。

乳制品；牛乳成分；功能性食品；标准

目前我国还没有关于功能性乳制品（functional dairy product）的明确规定，但其他国家或相关的国际机构对功能性食品进行了的定义。日本将功能性食品定义为：为使食品某些成分所具有的机体防御、节律调节和疾病防治等生理功能能够充分发挥效用而设计、制造的食品[1]；美国饮食协会（American Dietetic Association，ADA）将功能性食品定义为：功能性食品包括天然食物和被强化、富集或增强后的食品，经常作为饮食的一部分摄入达到有效水平，除了能够提供基本营养外，还有益健康[2]。从上述各国对功能性食品的定义，可以将功能性牛乳制品定义为：产品以牛乳为基础，添加或不添加功能性成分，产品除了具有基本的营养功能外，还必须具有一种或多种已经被证实的改善人体健康或降低患病目前风险的功能。本文在综述功能性牛乳制品的特点的基础上，分析了我国功能性牛乳制品发展中存在的主要问题，提出了建立功能性牛乳制品标准内容的建议。

1 牛乳制品的功能性成分研究

功能性牛乳中功能性物质的来源不同，产品的类型与特点也各不相同。功能性牛乳制品主要包括：牛初乳；采用益生菌发酵制成的功能性产品；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质主要有：具有生物活性的乳脂类物质（bioactive milk lipids）、蛋白多肽及蛋白水解物等，牛乳主要的生物活性物质见表1。具有生物活性的脂类主要包括共轭亚油酸（conjugated linoleic acid，CLA）、鞘脂类（sphingolipids）等。

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

乳蛋白水解物是将牛乳蛋白在特定的水解条件下，采用特定的酶进行水解而制得的具有特定生物活性或特定营养特性的高纯度产品。乳蛋白水解物的化学组成见表2。酪蛋白和乳清蛋白均可用来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，其化学构成和功能特性是不同的，见表3。

表2 乳蛋白水解物的化学组成[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质

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

牛初乳（colostrum）是乳牛产犊后初始分泌的乳汁，初乳对初生牛犊的生长是至关重要的，给初生动物提供免疫能力。初乳中含有丰富的抗体和生长因子及初生牛犊生长所需的全部营养素。初乳中所含有的主要营养素和主要的功能性成分分别见表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）是一种来自动物且已知抗体活性的的球蛋白，根据抗原特异性的差异，可分为免疫球蛋白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约占牛乳总Ig的60%[5]。从生物学角度看，Ig与相应的抗体产生特异性结合，其凝集过程可固定大肠杆菌、沙门氏菌等细菌和中和轮状病毒等病毒，从而达到抑菌的目的。

乳铁蛋白（lactoferrin，Lf）是一种经由转铁蛋白（transferring，Tf）转变过来的铁结合糖蛋白。牛初乳中的乳铁蛋白含量是常乳的50～100倍，约为1.5～5.0 mg/mL[5]。不同的奶牛个体，其乳铁蛋白的含量相差很大。Lf附着在细菌表面膜蛋白的特定部位，可以夺取细菌生长所需的铁，从而抑制多种细菌和真菌的生长。Lf这种抑菌功效在Fe2+含量较少的婴儿肠道内尤为突出。同时，Lf通过刺激单个核白细胞游走抑制因子分泌，促使多形核白细胞大量聚集在炎症部位，从而达到治愈炎症的目的。除此之外，它还具有抑制脂质氧化、免疫调节、抗病毒和抑制活性氧产生等作用。

酪蛋白质中含有血管紧张素转移酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制肽、矿物质结合肽和细胞生长调节肽等多功能活性肽。它们通常以非活性状态藏匿在酪蛋白中，只有水解酪蛋白时才能使其释放出来，具有降血压、促进胃肠道消化、抗血栓和预防龋齿等有利于机体健康的作用[6]。酪蛋白糖巨肽（casein glycomacropeptide，CGMP）是一种糖基磷酸肽，它的生物活性由糖基的数量、类型及结合位点共同决定。根据研究表明，CGMP可以中和霍乱毒素和大肠杆菌内毒素，进而抑制病菌活性[7-8]。CGMP与宿主细胞上的受体蛋白相似，依据相似相容原则，所以其结合宿主细胞的能力优于细菌和病毒。进而更好的抑制细菌和病毒的繁殖[9-10]。此外，CGMP可以调节肠道微生物系统，抑制大肠杆菌等有害菌的积累，促进双歧杆菌等有益菌的生长[11-12]。酪蛋白磷酸肽（casein phosphopeptides，CPPs）可以抑制磷酸钙形成。当CPPs的质量浓度＞10 mg/L时，可以防止磷酸钙沉淀。以此提高肠道对钙的吸收率。根据研究表明，CPPs是一类含有磷酸丝氨酸和谷氨酸的短肽，不同分子质量结构的CPPs结合Ca2+的差异大，这与距磷酸结合位点较远的氨基酸残基有一定关系。另外CPPs产生的磷酸丝氨酸钙盐可提供Ca2+、PO43-缓冲液。通过减少釉质的脱矿，加强其再次矿化，进而达到防龋齿的目的[13-14]。

2 不同种类的功能性牛乳制品

2.1 益生菌类功能性牛乳制品

益生菌（probiotic）是以适当剂量服用时对宿主（人或动物）健康有益的微生物制剂。益生菌食品是指含有某种适量活性益生菌的食品，以添加了益生菌的发酵乳制品最为常见。乳酸菌是人类公认的益生菌，在食品中的应用已有很长的历史。大多数的发酵乳制品（如酸牛乳和奶酪等）都是用乳酸菌发酵制成的。斯堪的纳维亚半岛的人很久以来就有食用发酵乳制品的习惯。传统发酵乳制品使用的发酵剂含有不同种类的Lactococcus、Leuconostoc、Lactobacillus、Acetobacter和酵母的混合发酵剂，使发酵后的产品具有特殊的风味。发酵乳制品的功能特性是被METCHNIKOFF E发现的，他在100多年前发现保加利亚农民长寿的原因是他们食用了大量的发酵乳制品。目前，发酵酸乳制品已成为主要的乳制品之一，并且产品的种类也越来越多。发酵酸乳有着共同的特征发酵菌种通常采用的是Streptococcus thermophiles和Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus，这两种菌种在牛乳具有协同作用，发酵温度为38～44℃，发酵时间为2.5～20 h。酸乳中含有活性乳酸菌[15-16]。

目前作为益生菌（probiotic strains）应用于功能性产品的菌株主要是乳酸杆菌与双歧杆菌属。由于不同的菌株的特性及功能性是各不相同的，因此，每个菌株都要分别加以研究。对潜在的益生菌菌株要进行分离鉴定。

益生菌类产品要求产品在保质期内菌株的活性及数量能够保持稳定。目前应用于产品中益生菌株通常具有很好的贮藏稳定性，早期对益生菌的功能性的测定基本上是基于一种产品。跨国公司通常会在不同的国家同时测定菌株的功能特性并同时开发新的产品，使用同一商标在不同的国家同时销售推广。一个成功的例子就是日本Yakult公司生产的益生菌（Lactobacillus casein Shiroma strain）饮料和达能公司生产的Actimel（菌种为L.caseiImunitass strain DN 114 001）。

由于消费者的需求是多种多样的，要满足不同国家消费者对益生菌类产品的需求，需要开发不同类型的产品。其中的办法之一就是从传统的功能性乳制品中分离鉴定有效的益生菌。在芬兰等国就将Lactobacillus rhamnosus GG用于发酵奶油、酸乳、乳清发酵饮料等产品的生产。目前市场上最普遍益生菌类产品是各种不同类型的酸乳，其他的发酵类产品如芬兰的发酵奶油、类似Yakult的益生菌饮料、含益生菌的果汁乳饮料等产品也相继投放市场。

益生菌功能的宣称通常是改善机体的免疫功能，但是由于科技的发展水平不同，不同国家对菌株的功能宣称也不相同。在日本，由FOSHU认证确认益生菌类产品具有平衡胃肠道的功能[17]。

2.2 添加功能性成分的牛乳制品

一方面，随着生活节奏加快，人们的饮食有时更加单一，营养补充更加不均衡；另一方面，不同人群对一些功能性营养物质有特殊需求。因此，在乳制品添加功能性成分是补充和均衡人体营养需求的一种方便、有效的方法。目前，乳制品添加的主要功能性成分有矿物质，维生素，脂质，蛋白质，糖类等。

矿物质添加主要有钙、铁、锌、硒，维生素添加主要有VA、VD、VE、VK[18]，针对婴儿、孕妇还有叶酸等。矿物质与维生素协调作用，可开发成高钙、富锌、富铁等强化奶粉。

添加蛋白质作用有两个：一是丰富蛋白质的种类，提高营养价值；二是加工中的作用，如乳清蛋白的添加可以减少乳清的析出。添加多肽类物质，可提高营养转化效率和营养物质的吸收[19]，如酪蛋白磷酸肽可促进小肠对钙的吸收。而且多肽还有多种功能作用，如大豆多肽有抗氧化、延缓衰老等功能。添加氨基酸，可补充膳食中不足的必需氨基酸和条件性必需氨基酸，如牛磺酸具有促进生长发育[20]、降低血压等多种功能。

添加的脂质物质一般磷脂、脂肪酸、植物甾醇等脂类物质，如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）可健脑明目、预防心血管疾病[21]，花生四烯酸有降血脂、降血糖、促进中枢神经系统和视网膜发育等功能。

糖类物质在乳制品中的添加较少，一般是具有功能性的低聚糖和木糖醇。添加低聚糖，可促进肠道双歧杆菌的生长，有助于营养吸收和肠道健康；用木糖醇等糖醇类物质替代蔗糖、葡萄糖可开发针对糖尿病人的乳制品。

3 我国功能性牛乳制品标准存在的主要问题

功能性牛乳制品根据其功能性的不同分为牛初乳、益生菌类牛乳制品和添加功能性成分牛乳制品。目前我国并未制定功能性牛乳制品的国家标准。仅有中国乳品工业协会在2005年发布的RHB 602—2005《牛初乳粉》等行业标准，规定了牛初乳粉的要求、检验方法、试验规则、标签、包装、运输和贮存。但随着人们对功能性食品的需求日益增大，功能性牛乳制品国家标准的空白不利于乳制品行业的快速发展。

3.1 功能性食品的概念不明确[22-24]

在我国将功能性食品等同于“保健食品”，包括营养保健食品、专用保健食品、防病保健食品。各类保健产品依据不同的功能性划分。随着人民日益增长的理性消费观，保健食品的细分从一定程度上迎合了顾客的消费需求，但同时也限制了功能性食品的发展。我国的保健食品定义为：表明具有特定保健功能的食品。即适宜于特定的人群，具有调节机体功能，不以治疗疾病为目的的食品。发达国家对功能性食品的定义并没涉及适用特定人群，也就是说功能性食品应该是普通消费者都能够食用，并且没有食用量的限制。

俗话说：“将在外，军令有所不受”，有些时候“天高皇帝远”，母公司下达的指令或者人才培养方案以及服务宗旨，子公司都很难达到统一，这给企业发展带来了很大的困难。再者，一个地区一个风俗，有些方案在这个地区得以适用，可有些方案则需要我们去进一步地整改，但是对连锁企业来说，不能够同时的推广公司品牌，那就不叫连锁经营了。

由于我国规定保健食品要规定适宜人群，使得很多具有功能性成分的天然产品不能申请保健食品批号，即使申请了也不敢对外宣称。如果是保健食品就要注明适宜人群和建议食用量，这样反而对产品的销售不利。如益生菌发酵乳制品在发达国家的市场销售量很大，年产值达到400亿美元，而且还在快速增长。它对机体的作用有调节肠胃功能、增强免疫力、缓解乳糖不耐症等，同时它的功能性并不只局限于特定人群。但在我国如果按保健食品管理，就要限定包装规格、规定适宜人群和推荐食用量。如果不申请保健食品，又不能在产品包装上宣称产品的功能性，这样消费者就不能很好地了解这类产品，影响产品的市场推广应用。

3.2 基础研究薄弱，功效成分不明确[25-26]

尽管牛乳中含有很多的功能性成分，但对这些成分的功能特性、在牛乳中的分布以及在加工、贮藏过程中含量及活性的变化没有进行系统的研究，虽然知道某些成分具有生理功能，但对其作用机理和有效剂量并没有很多的研究数据来支撑。在功能性乳制品加工的过程中往往会添加很多的功能性成分，这些成分本身具有一定的功能特性和生物活性。但对这些成分在乳制品的有效添加量、加工条件对其功能性的影响、产品的工艺条件等没有进行系统的研究。有一点必须要明确，就是添加了某种功能性原料的乳制品，并不一定具有该原料的生理功能，因为该原料在加工过程中可能会发生变化，而这些变化可能会改变这种原料的功能特性。

3.3 生产厂家虚假宣称

由于国家没有相关的功能性乳制品的标准，使得生产厂家在产品标签和宣传上出现很多不规范的情况。国家并未制定任何有关乳制品高钙、中钙、低钙的标准，所以许多厂商的高钙促销宣传本身就缺乏依据。同理，益生菌类产品中微生物的种类、活菌数的量、产品的功能宣称也存在不规范。不同的益生菌类的产品所使用的发酵菌种是不同的，发酵条件也不相同，与普通酸奶不能混为一谈。牛初乳类的产品。由于加工方法不同，产品中的生物活性成分会有很大的差异，不同来源、不同泌乳期的产品，其生物活性成分的含量也有很大的差异。

3.4 产品检测技术落后，市场监管难

我国没有功能性乳制品的标准，许多具有功能性的产品都只有企业标准。在企业标准中只是参照同类的国家标准，对特定的功能性成分没有科学的定量指标。如目前市场上有多款益生菌的酸乳产品，在产品标签上通常在醒目的位置表明含有双歧杆菌或鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus GG strain，LGG）等，但对产品中该益生菌的数量却没有标示。

乳制品的本身所含有很多功能性成分，同时也有非乳源的功能性成分能够以牛乳为载体，加工成功能性乳制品。由于这些成分结构复杂、种类繁多、理化性质各不相同，因此对这些成分要进行检测也是很困难的。由于检测所需要的仪器、设备、试剂要求很高，投入高，一般企业和监管机构负担不起，这样一来，不仅企业自身不能检测，市场上也不能有效的监管，从而影响产品的推广。

4 结论与展望

4.1 功能性牛乳标准的主要内容

由于牛乳含有很多的功能性成分，但有些含有很少，达不到发挥其功能性的有效剂量。如正常牛乳中免疫球蛋白G（IgG）、乳铁蛋白（Lf）等含量都很低。要加工生产功能性牛乳通常需要添加外源的功能性配料。因此，对功能性牛乳标准而言，首先需要确定适合在牛乳中添加的功能性物质的种类；其次，要确定每种配料的添加量，最终产品中的有效成分的含量；第三，对添加不同功能性原料产品的工艺条件进行规范，包括规范杀菌的温度、时间，与产品配合使用的添加剂的种类、用量等；第四，需要规定产品的包装形态、贮藏条件和产品的货架期等。

4.2 益生菌类产品标准的主要内容

开发具有功能性的乳酸菌必须具备以下条件或标准：菌株来源较好，能够刺激人体内益生菌的生长，菌体本身和或其代谢产物能为人体提供有益健康的功能；要有一定的活力和足够的浓度，并且在一定的贮藏运输条件下能够稳定地维持其活力；具有在胃肠上附着并生长的能力，在低pH值和高浓度胆汁环境下能够很好的生长；需要有比较高的蛋白水解酶的活性和β-半乳糖苷酶的活性；能够与人体内有害的微生物的拮抗，并能适应发酵乳制品生产过程中所使用的添加剂。

制定益生菌类产品的标准时应对以下内容进行规范：确定菌株的来源、种类；规范产品的生产工艺条件，包括：发酵的温度、发酵时间、发酵后产品的酸度等；对产品中有效的菌落总数进行定量规定；确定产品的贮藏条件和货架期；确定主要菌株和代表性的活性成分的检测方法。

功能性牛乳制品是乳品工业发展的趋势，目前以每年15%以上的速度增长。要促进我国功能性牛乳制品健康、快速的发展，制定一套适合我国乳制品工业发展的标准体系十分必要。由于功能性牛乳制品的复杂性，要制定行之有效的标准，还任重而道远，这就需要各方面加强协作攻关，开展基础性的研究，在研究的基础上制定科学的功能性乳制品的标准。标准的制定并推广应用，必将极大地促进乳制品工业的发展。

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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

国家自然科学基金项目（31101334）

唐雯倩（1990-），女，硕士研究生，研究方向为乳制品加工。

*通讯作者：刘成国（1963-），男，副教授，硕士，研究方向为乳制品加工。