李墨翰,刘爱成,赵闪闪,赵慧雯,张 娟,宋婉莹,岳喜庆,郑 艳
(沈阳农业大学食品学院,辽宁 沈阳 110866)
驴作为传统农耕的役用工具,在我国已有4 000多年的养殖史。然而,随着农业机械化的普及,驴的传统役用功能没落,导致了驴养殖量锐减,2021年我国驴期末数量已不足200 万头(图1)[1]。同时,在“役用养驴”向“商品养驴”转型发展中,科技研发、产品加工等难题制约了驴产业发展速度[2]。驴乳作为驴养殖业主要副产物,一直缺乏系统的加工与利用方法[3]。因此,针对驴乳的研究不仅可以深入挖掘驴乳成分、破解驴乳加工难题[4-5],更有利于驴的品种保护以及相关产业的扩大化,为乡村振兴贡献力量。
图1 2000—2021年我国驴期末数量Fig.1 Number of donkeys in China during the period from 2000 to 2021
驴乳是我国传统的药食同源食品,唐代孙思邈在《千金食治》中记载:“驴乳:味甘、性寒、主治肺咳、消渴、黄疸、小儿惊痫、妇经痛、急性心绞痛、风热赤眼,具滋阴活血功效”。明代李时珍在《本草纲目》中记载:“驴乳味甘、冷利、无毒、主治小儿热急黄等,多服便利、疗大热、止消渴、小儿热、急惊邪赤利,小儿痫疾,频热炊之,治气邪、解小儿热毒、不生痘疹”[6]。在近几十年中,随着全球对于自然乳源需求的不断增长,以及对驴乳成分的深入了解与挖掘,驴乳引起了国内外研究人员的广泛关注(图2)。
图2 Web of Science中“Donkey Milk”被引频次及出版物数量(2000—2021年)Fig.2 Citation frequency of “Donkey Milk” and number of publications regarding “Donkey Milk” in Web of Science (2000-2021)
驴乳因其与人乳成分的高相似性被誉为人乳的理想替代品[7-8]。与其他乳源相比,驴乳富含较多的乳糖、乳清蛋白、必需脂肪酸、VC、钙等,而胆固醇、脂肪等含量较少[9-11]。研究表明,驴乳中的某些成分与人乳较为接近,如乳清蛋白与酪蛋白的比例、钙磷比等[12]。驴乳中的乳清蛋白(尤其是乳清蛋白中的溶菌酶)含量较高,这使得驴乳对一些致病菌或有害菌有很好的抑制作用,其保质期也会相对延长[6,13],同时,研究表明富含乳清蛋白(尤其是溶菌酶)的驴乳还具有抗氧化[14-15]和抗肿瘤[16-18]等多种作用。与其他乳源相比,驴乳中不饱和脂肪酸所占比例较高,尤其是亚麻酸和亚油酸,这对哺乳动物新生儿的认知发育具有一定的促进作用[19-20]。另外,由于驴乳酪蛋白含量较低,因此其致敏风险也较低,饮用驴乳也有助于改善对其他乳制品过敏的情况[21-22]。因此,本文综述驴乳的营养成分,并进一步与其他乳源进行比较,以期为驴乳的营养学研究及相关配方乳粉的研发提供理论基础。
驴的妊娠期一般为12 个月左右,泌乳期为5~9 个月,泌乳期的产乳量为250~450 kg,驴乳的泌乳量及其营养成分受多种因素影响,包括泌乳期、饮食、环境、品种、季节等[23]。驴乳的pH值一般为7.14~7.22,密度一般为1.025~1.029 g/mL[12]。驴乳的主要成分为水、蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素和矿物质等,其营养成分与牛乳等反刍动物乳源差别较大。由表1可知,驴乳的蛋白质含量为14~20 g/L,与人乳(9~19 g/L)较为接近,低于牛乳、水牛乳、骆驼乳。驴乳的脂肪含量为3~18 g/L,低于其他乳源。驴乳的乳糖含量(58~74 g/L)与人乳(63~70 g/L)较为接近,且远高于其他乳源[24]。
表1 驴乳的常量营养素含量及与其他乳源的比较Table 1 Comparison of macronutrient contents of donkey milk and other milks
乳蛋白质含有人体生长发育的所有必需氨基酸,其消化率为98%~100%,远高于植物蛋白[34]。乳中的蛋白质按其存在形式主要分为3 类,分别是酪蛋白、乳清蛋白和乳脂肪球膜蛋白。乳中的蛋白质按形成途径主要分为2 类,第1类由血液中的血清蛋白转移而来,这类蛋白占乳蛋白含量的10%左右,主要包括血清白蛋白和免疫球蛋白;另一类由乳腺上皮细胞从血清中吸收的氨基酸和葡萄糖转化的氨基酸合成,占总蛋白含量的90%左右。乳腺上皮细胞合成蛋白质的必需氨基酸均来源于血液,一些非必需氨基酸可以在乳腺中利用必需氨基酸、乙酸及葡萄糖进行合成,鸟氨酸和精氨酸是乳腺合成其他氨基酸最主要的氮源[35]。
由表2可知,驴乳中的酪蛋白含量较低(5.1~10.3 g/L),略高于人乳(2.4~4.2 g/L),且远低于牛乳、羊乳等反刍动物乳源。酪蛋白主要包括αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。牛乳中αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白的含量比约为4∶1∶4∶1,而驴乳中含量最高的酪蛋白为β-酪蛋白(2.8~3.9 g/L),其次为αs2-酪蛋白、αs1-酪蛋白、κ-酪蛋白。人乳中主要酪蛋白为β-酪蛋白(1.8~4.0 g/L),而其余种类酪蛋白含量极低或不存在,这与驴乳酪蛋白组成极为相似,因此使用驴乳作为人乳的替代品也降低了酪蛋白的致敏性风险。
表2 驴乳的蛋白含量及与其他乳源的比较Table 2 Comparison of protein contents of donkey milk and other milks g/L
驴乳中乳清蛋白占比较高,与人乳一样均为乳清蛋白乳。乳清蛋白主要包括β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、血清白蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶和免疫球蛋白等。驴乳中的β-乳球蛋白总含量为3.2~3.7 g/L,与牛乳、骆驼乳等乳源的含量接近,而人乳中不含β-乳球蛋白。驴乳中的β-乳球蛋白有β-乳球蛋白Ⅰ和β-乳球蛋白Ⅱ 2 种类型,是马科动物的特征,上述2 种蛋白分别占总β-乳球蛋白的80%和20%左右。驴乳的溶菌酶含量为1.00~1.43 g/L,略高于人乳(0.10~0.89 g/L),远高于反刍动物乳源。溶菌酶能够破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4糖苷键,从而使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽,导致细胞壁破裂,内容物逸出,而使细菌溶解[50]。研究表明,与其他乳源相比,驴乳具有更高的抗菌及抗炎活性[51-53],而这可能与驴乳中较高的溶菌酶含量密切相关。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位,也是一类小分子代谢物,因此氨基酸也成为连接蛋白质与代谢物之间的桥梁[54]。作为生命有机体的重要组成部分,氨基酸是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质,在生命体内物质代谢调控、信息传递方面具有重要作用[55]。按照人体是否能够合成,可以将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸指人体自身无法合成,或人体自身合成量无法满足需要,必须通过食物摄取的氨基酸,主要包括缬氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸(牛磺酸、胱氨酸、酪氨酸、精氨酸为早产儿所需的必需氨基酸,组氨酸为婴儿所需的必需氨基酸)。非必需氨基酸指人体自身能够合成,或者人体可以从其他氨基酸进行转化的氨基酸,主要包括脯氨酸、谷氨酸、酪氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸、胱氨酸和天冬氨酸等[56]。
由表3可知,与其他乳源相比,驴乳的总氨基酸含量及必需氨基酸总量均与人乳最为接近。研究发现,驴常乳较牛常乳氨基酸模式的营养更均衡且易于吸收[57]。另外,驴乳中丝氨酸、谷氨酸、精氨酸、缬氨酸、亮氨酸、赖氨酸的比例较高,且均与人乳较为接近。同时,丝氨酸、谷氨酸、精氨酸、缬氨酸在抗疲劳、提高免疫力等方面的生理功能[58-59]也使驴乳作为运动营养食品的潜在配方成为可能。
表3 驴乳的氨基酸含量及与其他乳源的比较Table 3 Comparison of amino acid contents of donkey milk and other milks mg/100 g
脂肪是乳中主要的能量物质和重要营养成分,同时乳脂也是组成和结构最复杂的脂肪[63]。乳脂肪所提供的热量约占乳总热量的一半[46]。乳脂肪中约95%为三酰甘油,其余为磷脂、胆固醇和其他类脂及游离脂肪酸。三酰甘油是由长链和短链脂肪酸以一种有序的系统控制过程与甘油分子结合而形成的。C4~C16脂肪酸是由乳腺合成的,约占脂肪酸总量的60%。C18或更长的脂肪酸直接由血液吸收而来,约占脂肪酸总量的40%。乳脂中的磷脂和某些长链不饱和脂肪酸具有多种生理活性,可作为体内一些生理活性物质的前体,因而十分重要[63]。乳脂肪还是VA、VD、VE、VK等脂溶性维生素的重要来源。其中VA和胡萝卜素含量很高,胡萝卜素被摄入人体后,会形成VA,同时还赋予包括牛乳等乳源淡黄色。乳脂肪也是芳香味道的主要来源,其风味组成非常复杂,目前认为至少有120多种乳脂肪风味成分被鉴别出来。新鲜乳脂肪中含量很低的短链及中链脂肪酸(C4~C12)是乳风味的关键成分。由于这些挥发性脂肪酸溶点低,在室温下呈液态,易挥发,所以赋予乳脂肪特有的香味[64-65]。另外,乳脂肪呈微细的球状乳浊液形式,分散于乳汁中。乳脂肪球在一般条件下是稳定的,其外面包裹着一层乳脂球膜,保护脂肪免受脂肪酶的攻击,并使脂肪悬浮在乳汁中[66]。
由表4可知,牛乳、水牛乳和羊乳脂肪中的饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)含量明显高于人乳。这是因为奶牛、水牛和绵羊是反刍动物,它们的乳汁中含有较高含量的短链饱和脂肪酸(short-chain saturated fatty acids,SC-SFA,主要是丁酸)和中链饱和脂肪酸(medium chain-saturated fatty acids,MC-SFA,主要是己酸、辛酸、癸酸、月桂酸)。而驴虽然不是反刍动物,但由于其盲肠较大,能够完成脂肪的发酵,因此驴乳中也检测到了一些SC-SFA[67]。牛乳、水牛乳、驴乳和骆驼乳脂肪中的长链饱和脂肪酸(long chain-saturated fatty acid,LC-SFA)含量均明显高于人乳,上述4 种乳源的多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)含量则明显低于人乳。另外,驴乳中n-6 PUFA/n-3 PUFA的比率最高,且乳脂肪球的直径(1.88~1.96 μm)也与人乳(1.60~2.00 μm)最为接近。磷脂等极性脂质构成乳脂肪球膜的骨架,并在婴儿的生长发育中起到重要作用[68]。驴乳和水牛乳中总极性脂质的含量明显低于人乳,而牛乳、羊乳和骆驼乳则与人乳较为接近。
表4 驴乳的脂肪酸含量及与其他乳源的比较Table 4 Comparison of fatty acid contents of donkey milk and other milks%
续表4%
矿物质又称为无机盐,是指除了碳、氢、氮和氧之外,其他生物必需的化学元素。这些矿物质元素不仅是构成生物体组织的重要成分,还能够调节生物体的生理机能,并参与生物体各种代谢过程,是生长发育不可缺少的营养物质[76]。同时,这些矿物质也是形成多种酶、激素、维生素的主要成分,它们能维持人体的酸碱及渗透压平衡,肌肉收缩、舒张,维持心跳规律[77-78]。日常饮食中的常量元素(每日推荐摄入量大于200 mg)主要包括钙、氯、镁、磷、钾、钠和硫等。日常饮食中微量元素(每日推荐摄入量小于200 mg)主要包括铬、钴、碘、铁、锰、钼、硒、锌、锶和铜等[79]。
乳中的矿物质主要包括钙、磷、钾、镁、钠、氯、铁、锌、铜等,大部分矿物质元素与有机酸结合形成盐类,少部分与蛋白质结合或吸附在脂肪球膜上,乳中的矿物质元素中碱性元素略多,因此乳也是弱碱性食品[80]。由表5可知,驴乳中包括钙、磷、钾等元素的含量低于牛乳、水牛乳、羊乳、骆驼乳等反刍动物乳源,但与人乳较为接近。
表5 驴乳的矿物质含量及与其他乳源的比较Table 5 Comparison of mineral contents of donkey milk and other milks mg/100 mL
维生素是一系列有机化合物的统称,它们是生物体所需要的微量营养成分,而一般又无法由人体产生,需要通过饮食等手段获得。维生素对人体细胞的生长及健康十分重要,有助于调节体内的新陈代谢。维生素可分为脂溶性和水溶性2 种,水溶性维生素(VB、VC等)能溶于水,当摄取量多于身体需要时,多余的水溶性维生素会随尿液排出体外。脂溶性维生素(VA、VD、VE、VK等)只能溶于脂肪中,需依赖食物中的脂肪才能被消化和吸收,摄取过量较易出现中毒的情况[87]。
与乳中其他营养素相比,维生素的含量较低,但其却是保持机体生命健康所必需的一类营养素[88]。人体不能合成维生素,因此所需维生素只能从食物中摄取,随后进入乳汁中[89]。由表6可知,与牛乳、水牛乳、羊乳、骆驼乳等反刍动物乳源相比,驴乳的维生素含量与人乳更为接近。驴乳中VB3的含量为207.19~254.47 μg/100 mL,其含量略高于人乳、牛乳、羊乳及水牛乳。驴乳中最高的水溶性维生素为VC(2 000~5 700 μg/100 mL),其含量高于牛乳、羊乳、水牛乳,且与人乳(3 500~10 000 μg/100 mL)较为接近。此外,驴乳的VD含量也十分丰富(2.23 μg/100 mL),其含量远高于其他乳源,而其合成机制仍有待进一步研究。
表6 驴乳的维生素含量及与其他乳源的比较Table 6 Comparison of vitamin contents of donkey milk and other milks μg/100 mL
驴乳因其与人乳成分的高相似性被誉为人乳的理想替代品。与其他乳源相比,驴乳富含较多的乳糖、乳清蛋白、必需脂肪酸、VC、钙等。由于乳中营养成分受季节、泌乳期、生长环境、生理状态等因素影响较大,且不同仪器测量存在误差,因此需要对驴乳中的全成分进行更大数据量的采样与检测。同时基于上述营养成分特点,研究人员也发现驴乳具有低致敏性、抑菌性和抗癌活性等多种生理功能,因此以驴乳为基料的婴幼儿配方乳粉及功能性产品亟待研究。