奶牛初乳与常乳中营养成分和免疫物质的特征

彭松悦，吴海龙，徐为民，吴喜娟，陈欢欢，车 彦，汪 晶，张淑君

1 华中农业大学动物科学技术学院，湖北武汉 430070 2 武汉光明生态示范奶牛场有限公司，湖北武汉 430070 3 湖北省畜禽育种中心，湖北武汉 430070

0 引言

初乳是母牛分娩后24 h内产生的乳汁，对犊牛的哺育具有重要意义[1]。初乳的颜色呈微泛红的淡黄色[2]，分娩前3 d的初乳pH值在6.10～6.30之间，呈弱酸性[3]；刚分泌的新鲜初乳黏度为360 mm·s-1。初乳最大的作用是为新生犊牛提供被动免疫，调节肠道的微生物菌群，改善机体的消化功能[4]，还可以提高老年人的抗氧能力，延缓衰老[5]。此外，初乳在治疗过敏反应、炎症、动脉粥样硬化、神经行为性障碍等方面具有很大的研究价值[6]。

1 奶牛初乳与常乳中营养物质的差异分析

初乳中的营养物质分为营养素和非营养素两个部分：营养素包括脂肪、乳糖、蛋白质、矿物质等；非营养素主要是丰富的免疫活性物质，包括免疫球蛋白、乳铁蛋白、生物因子以及各类酶等。

1.1 蛋白质

牛奶中蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白。陈永华等[7]研究发现，初乳的乳蛋白率在分娩后1 h内为4.95%，到第7 d时稳定在3.11%，而常乳的乳蛋白率为3.01%。Sob-zuk-Szul等[8]指出，α-酪蛋白和κ-酪蛋白在初乳中所占的百分比随着产犊时间延长而升高，β-酪蛋白的比例无显著变化。BenHeng等[9]的试验结果再次证明了这一点，母牛分娩后3～72 h内，初乳中乳清蛋白的比例从8.5%下降至1.6%，而常乳中乳清蛋白仅占比0.47%。由此来看，初乳中蛋白质以乳清蛋白为主体，酪蛋白占比小；常乳与之相反。新生犊牛出生2 h内灌服初乳可有效提高犊牛机体抵御外界病原体侵袭的能力。

β-乳球蛋白（β-LG）属于乳清蛋白，占总量的50%。β-LG生理功能广泛；具有促进脂溶性维生素的吸收、抗氧化、增强被动免疫力和作为转运蛋白等功能[9]。α-LA同属乳清蛋白类，其中色氨酸、赖氨酸和半胱氨酸占比很高，对调节神经活动、平稳情绪大有益处；α-LA还可以调节乳糖的合成、控制乳汁分泌、调节肠道菌群的益生元、与Ca2+、Zn2+、Mg2+等金属离子结合调节身体各项生理活动[10]。分娩0～12 h的β-LG和 α-LA含量分别为1.60 mg/L和0.35 mg/L，12～24 h含量大幅度下降，两者有显著的差异（P≤0.05）；到第16～30 d时，β-LG的浓度仅为初始浓度的1/6（0.32 mg/L），第16～30 d时，α-LA的浓度为初始浓度的1/3（0.19 mg/L），降幅小于β-LG[12]。变化趋势与Sobczuk-Szul等[8]的研究结果相似。

1.2 脂肪及乳糖

乳脂率是衡量牛奶质量的重要指标之一，脂肪氧化分解有助于维持机体的能量代谢和体温平衡。产犊后2 h内采集的初乳脂肪率为6.8%，72 h后降至3.72%，与常乳（3.5%）相差不大[9]。陆东林等[13]研究显示，新疆褐牛产后2～72 h的乳脂率从6.5%降至3.82%，常乳为3.69%。Laakso等[14]报道，相较于常乳，初乳中肉豆蔻酸和棕榈酸的含量更高，且在产后7 d内的含量逐步减少，而C4-C10酸（硬脂酸和油酸为主）的比例则增加。

与乳蛋白和乳脂不同，乳糖在初乳中的含量比常乳低。初乳中乳糖率最低仅有1.2%，平均值在（2.5±0.7）%。从母牛产后第1次到第12次挤奶，乳汁越来越黏稠，乳糖率从2.6%上升至4.4%，而常乳中的乳糖率为4.6%[15]。刚出生的犊牛肠道吸收能力弱，缺少分解乳糖的酶，初乳低乳糖的特点有助于促进犊牛建立被动免疫。一般来说，产后7 d内初乳的乳糖率基本可以达到常乳水平。但Tsioulpas等[16]研究表明，乳糖水平在产后第60 d才恢复到常乳水平，这一结果产生的原因可能是作者在30～60 d之间没有采样，无法确定乳糖回升的具体时间点。

1.3 维生素

维生素分为脂溶性和水溶性两种，前者有维生素A、D和E等，后者主要包括维生素C和B族维生素等。维生素A 有多种分子形式，例如视黄醇、视黄酸和β-胡萝卜素等。初乳中视黄醇含量为1.4～19.3 μg/g，β-胡萝卜素的含量为0.1～3.4 μg/g[2]。常乳中维生素A的含量为10～35 μg RE/100 g（μgRE：微克视黄醇当量），可见常乳中的维生素A水平远远低于初乳[17]。维生素D3和维生素E在第1 d的含量分别为73.17 μg/100 g和2701.00 μg/100 g，但下降速度极快，到第8 d才逐渐回升到常乳水平[18]。常乳中维生素E含量极其微小，仅0.0038～0.1520 mg α-TE/100 g（mgα-TE：总α-生育酚当量）[17]。初乳中脂溶性维生素的含量是常乳的4～10倍，此后逐步降低，在分娩第7 d，与常乳含量趋平[19]。

B类维生素包括硫胺（维生素B1）、核黄素（维生素B2）、烟酸、生物素等。据Kehoe等[2]报道，硫胺、核黄素、吡哆醛（维B6）和维B12的含量范围分别是0.3～2.1 μg/mL、2.4～9.2 μg/mL、0.1～0.3 μg/mL和0.2～1.1 μg/mL。经测定，常乳中核黄素含量处于81.8～169.0 μg/100g，且受季节影响较小[17]。维生素C常乳中含量最高仅有1.73 mg/100g，最低时甚至无法测出来。Kon等[20]报道了初乳中维生素C的水平含量为2.01 mg/100 mL，并指出初乳中的维生素C含量仅略高于常乳，两者差异不大。

1.4 矿物质

牛奶中常量元素一般指钙、磷、钾、钠和镁等，微量元素则是铁、铜、锰、锌、钴和铬等。初乳中钙和磷的含量分别在1775.1～8593.5 mg/kg和1792.4～8593.5 mg/kg，比常乳高出4～5 倍[2]。但并非所有的初乳都具有优于常乳的钙磷含量。研究显示，母牛产后3～60 h内初乳的钙磷含量攀升，且在第60h时升至极大值，超过常乳的含量，第72h时又落回常乳范围内[9]。初乳中钠和镁的浓度的随着哺乳时间的延长而降低，但钾比较特殊，初始浓度很低，此后逐渐增加[2，9，16]。

此外，初乳中铁、铜、锌和锰的平均浓度分别是常乳的10.7 倍、1.7 倍、10.9 倍和3.3倍[1]；锌的含量在分娩后第12 h显著减少，铁和铜无显著变化（P＜0.05）[21]。

2 免疫活性物质

2.1 免疫球蛋白

免疫球蛋白（Ig）是初乳及常乳中最重要的免疫活性物质，能特异性识别并清除侵入的细菌或病毒，杀死癌变细胞，中和毒素，提高机体免疫力[22]。Ig亚类中最主要的研究对象是IgA、IgG和IgM[23]。奶牛初乳中含有50～150 mg/mL的Ig，其中，IgG的占比为80%～90%[1]。

根据Costa等[24]报道，初乳中IgG、IgA和IgM的含量范围分别为0.68～216.70 mg/mL、0.13～22.14 mg/mL和0.18～14.01 mg/mL。在初乳的研究中，常用IgG浓度代替总Ig进行分析。Kehoe等[25]收集产后2～6 h的初乳，测定得到IgG的平均浓度为96.10 mg/mL；Quigley等[26]试验显示，泽西牛初乳中的IgG、IgA和IgM的平均含量分别是65.80 mg/mL、1.70 mg/mL和2.48 mg/mL。将产后6 d与30 d的奶样对比，三种Ig的含量都出现显著的差异（表1）[27]。

表1 牛产后不同天数初乳及常乳免疫球蛋白含量对比 单位：mg/mL

IgG的含量在产后2～12 h内会出现急剧地下降，48 h后含量减半，72 h后与常乳无显著差异[28，29，30]。

2.2 乳铁蛋白

乳铁蛋白（LF）是结合铁的非血红素蛋白质，具有强抗菌活性，主要分布在哺乳动物的乳汁中，少量存在于其他上皮细胞和多形核白细胞的分泌物[31]。

Yoshida等[32]在19 头奶牛中测定整个哺乳期的总LF是17.1～129.4 mg/L。母牛产后即刻的初乳LF含量为1.315 mg/mL，1 d后降为0.655 mg/mL，7 d后仅有0.224 mg/mL[30]。分娩后立刻采集的初乳与其他时间点的初乳的LF有极显著差异；同样，测定常乳的LF浓度范围是31.8～485.6 μg/mL。Indyk等[33]测得早期初乳的LF（5000 μg/mL）大约是常乳（50 μg/mL）的100 倍。

3 生长因子

牛奶中主要的活性因子有胰岛素样生长因子、转化生长因子、表皮生长因子等[1]，这些生长因子对哺乳动物的机体有重要的生理作用。

3.1 胰岛素样生长因子

胰岛素样生长因子（IGF）在初乳中含量最为丰富，分两种亚型IGF-1和IGF-2。IGF-1和IGF-2的浓度范围分别为50～2000 μg/L和200～600 μg/L，但常乳中两种因子的含量均不足10 μg/L[34]。云振宇和张和平[35]对初乳进行IGF-1的检测，结果显示分娩第1 d的含量为25141.28 μm/L，到第2d含量仅为首日的1/10，第14d已经降至77.95 μm/L。通常来说，随着母牛泌乳天数的增加，IGF的含量会逐渐下降。

3.2 转化生长因子

转化生长因子（TGF）有α、β和γ三种亚型，可以协调细胞生长和免疫作用，促进骨骼肌肉分化和上皮细胞间质增生。Ginjala和Pakkanen[36]研究得出，产后第1次挤奶的样本TGF-β1为12.4～42.6 ng/mL，到第5次挤奶时变成0.80～3.49 ng/mL；TGF-β2的含量则是从150～1150 ng/mL降至第5次挤奶的12～71 ng/mL[37]。在分娩后11～21 h内，TGF-β2浓度下降50%，21～30 h下降了14%，到31～80 h保持稳定，而常乳中总TGF-β的含量约为4.3 μg/L，小于初乳的浓度[38]。

3.3 表皮生长因子

表皮生长因子（EGF）是从小鼠和人体中分离得到的一种小分子多肽，可以调节表皮、乳腺和肠道的发育，并作为血管生成因子发挥作用。关于初乳中EGF的研究比较少。Yagi等[39]报道，使用人胎盘质膜制剂作为EGF受体来源，测出EGF在初乳和常乳中的浓度分别为324.5 ng/mL和155 ng/mL，但Iacopetta等[40]认为，在放射受体测定中使用胎盘质膜检测牛乳的结果是错误的，改用人表皮样癌细胞来作为EGE供体，发现牛初乳中EGF的浓度在4～8 ng/mL，常乳中不足2 ng/mL。

4 酶

目前，牛奶中已发现70 多种酶，它们主要来自四个部分：血浆、分泌细胞的胞浆、乳脂球膜和体细胞。

4.1 乳过氧化物酶

牛的乳过氧化物酶（LP）是一种碱性蛋白质，LP分子催化中心是血红素基团——原卟啉IX[41]。LP与SCN-和H2O2共同组成乳过氧化物酶体系（LPS），能有效杀灭大肠杆菌、沙门氏菌及其他有害的革兰氏阴性菌，防止血管损伤和动脉粥样硬化，主要用于乳制品及化妆品的储藏，可与一些溶菌酶协同添加在牙膏和眼药中起杀菌的作用[42]。

牛初乳中LP为13～30 mg/L，常乳中为11～45 mg/L[43]。第一次挤奶的LP含量较低，在产后3～5 d逐步上升，随后下降，大约14 d后含量趋于平稳[42]。另外有研究指出，奶牛常乳中LP的含量仅次于黄嘌呤氧化酶，占总乳清蛋白的0.5%[44]。

4.2 溶菌酶

溶菌酶（LYZ）通过降解细菌细胞壁中粘多糖的β键来分解细菌，耐热性好，牛奶中的LYZ在75 ℃高温下加热15 min依旧能保持活性。LYZ的氨基酸序列和含量具有种属差异性，人乳和马乳中的LYZ含量分别是牛乳的3000 倍和6000 倍，即便是种属相近的奶牛和水牛也有较大区别，牛奶中的LYZ主要存在于乳清中。Tripathi和Vashishthad[45]报道了在初乳和常乳中，LYZ的浓度分别为0.14～0.7 mg/mL和0.07～0.6 mg/mL。

5 小结

初乳相比常乳，含有更高的蛋白质、脂肪、维生素和矿物元素等以及更低的乳糖。初乳中高量的免疫物质为新生动物提供被动免疫，有助于幼仔后续的生长发育。目前我国乳制品的消费市场在扩大，不仅是液态奶，奶酪、黄油以及干酪等品类的进口量也大幅提高。明确初乳和常乳在性质和组分的差异之处，针对性地开发不同类型的奶牛生鲜乳资源，生产乳制品，能极大提升初乳或常乳的利用价值。生产优质的牛初乳，用于哺育犊牛并培养良好的成牛，提高牛场的经济收益，有效地把控乳制品品质，输出更多优质、安全的乳制品。并且，未来初乳制品会以粉剂、胶囊和浓缩液等多种形式投入疾病预防和治疗，各种初乳添加的食品也会进入市场，对儿童和老人的效果保健效果尤为显著。