牛初乳品质变化规律及控制技术研究

文∕石 径 张建辉 王吉芳 罗永康*

（1中国农业大学食品科学与营养工程学院；2浙江金华银河生物科技有限公司）

牛初乳富含多种生理活性组分，具有改善胃肠道、免疫调节、延缓衰老、促进生长发育、抗疲劳等一系列的生物活性功能[1，2]。牛初乳的组成复杂多变且受许多因素的影响，奶牛产犊后在不同时期内分泌的初乳在组成上有很大的差异[3，4]，影响因素主要有奶牛品种、个体、胎次、饲草料和饲养管理因素等[5]。牛初乳在物化性质和营养成分上都与常乳存在明显的差异，崔娜等人[6]报道了近几年国内外牛初乳与常乳在营养成分、物化性质等方面差异的比较，指出牛初乳不仅含有丰富的营养物质，还包括大量的具有特殊功能的生物活性物质。杨洁等人[7]研究指出奶牛在泌乳前44 h内牛初乳的理化性质逐渐变化，特别是在泌乳前24 h内变化较大。然而，要大规模开发牛初乳及其相关制品，其产品质量的均一性、稳定性问题首先需要解决，这就要求对牛初乳的物化性质有较全面的了解。

作为一种功能性食品基料，牛初乳中的功能因子主要为蛋白质[8]。从热加工的角度考虑，为了保持这些蛋白质的功能特性和生物活性，就需要降低热处理强度（降低热处理温度、缩短热处理时间）[9]；而从食品安全卫生考虑，则需要提高热处理强度[10]。因此如何控制牛初乳热处理的工艺参数，使在满足产品卫生指标的前提下，同时能最大限度保证牛初乳生物活性物质的含量，对于牛初乳产品的加工和开发具有重要的意义。

本文分析了不同挤乳次数的脱脂牛初乳比重、酸度、蛋白质、IgG含量的变化规律，探讨了不同热处理条件对脱脂牛初乳中微生物总数和活性IgG含量的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

牛初乳样品：采于浙江金华兰溪市青青牧场。分别采集9 头健康荷斯坦母牛产犊后64 h内的前9 次初乳，每天采集3 次。牛初乳采集后于5 ℃，3 000 rpm条件下离心20 min，弃去上层乳脂及杂质，取脱脂牛初乳进行主要指标分析。

牛IgG标样，免疫活性IgG含量0.95 g/mL；兔抗牛IgG血清，效价1:16～1:32，按于平等人[11]方法自制。其余试剂均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 品质指标的测定

牛初乳的比重使用比重计进行测定，滴定酸度的测定参照GB 5413.34—2010[7]，蛋白质含量的测定采用凯式定氮法；活性IgG含量采用琼脂双向免疫扩散法，方法参照吴继尧等人的方法[12]。菌落总数的测定采用平板计数法。

1.2.3 热处理试验设计

取160 mL初乳样品，取样测定菌落总数和IgG含量，然后在63～65 ℃或70～72 ℃条件下进行加热处理，63～65 ℃条件下保持30 min，70～72 ℃条件下保持1 min或3 min。热处理结束后在冰水浴中迅速冷却，取样再次测定菌落总数并测定其中IgG含量。

2 结果与分析

2.1 脱脂牛初乳各项指标随不同挤乳次数的变化

图1 牛初乳比重随不同挤乳次数的变化

图2 牛初乳酸度随不同挤乳次数的变化

图3 牛初乳蛋白质含量随不同挤乳次数的变化

图4 牛初乳IgG 含量随不同挤乳次数的变化

脱脂牛初乳各项指标随不同挤乳次数的变化情况见图1～4。

由图1～4可以看出，牛初乳中的主要成分及指标与常乳有所不同，比重、酸度、蛋白质和IgG含量的变化趋势相同，均随挤乳次数的增加而逐渐降低。在泌乳初期，牛初乳中蛋白含量高达17.30%，是常乳的4～5 倍，比重为1.065，酸度达到56 °T，IgG含量达到53.7 mg/mL。随着挤乳次数的增加，各项指标显著下降，第9次挤乳的牛初乳样品中，蛋白质含量降为4.99%，比重为1.033，酸度为29 °T，IgG为3.5 mg/mL，但仍然显著高于常乳中的水平。另外，第9次挤的牛初乳仍然具有一定的牛初乳加工价值。由图1～4还可以看到，前6 次牛初乳的各项指标变化显著，而第7次以后变化趋缓。

根据奶牛产犊后挤乳次数（T）与测得牛初乳样品的比重（20 ℃，G）、酸度（°T，A）、蛋白质含量（%，P）、IgG（mg/mL，I）进行回归分析，所得的回归方程及相关系数如表1所示。

表1 脱脂牛初乳各成分、指标的回归方程及其相关系数

由表1可以看出，脱脂牛初乳的比重、酸度、蛋白质含量和免疫活性IgG含量随挤乳次数的变化呈现显著的二次函数递减趋势，各方程的相关系数较高（R2>0.99），方程的拟合度较好，因此可以用来预测脱脂牛初乳中比重、酸度、蛋白质和活性IgG含量随奶牛产犊后挤乳次数的变化情况。

2.2 热处理方法对初乳菌落总数和免疫球蛋白活性的影响

试验为单因素试验，研究不同热处理条件（X）对脱脂牛初乳的热处理杀菌效果（Y1）及免疫球蛋白活性残存率（Y2）的影响。其中热处理杀菌效果（Y1）用热处理前后菌落总数的对数差表示：

式中a1表示热处理前1 mL脱脂牛初乳中菌落总数，b1表示热处理后1 mL脱脂牛初乳中菌落总数。

免疫球蛋白（IgG）残存率（Y2）的计算如公式（2）所示：

式中a2表示热处理前免疫活性IgG含量（mg/mL），b2表示热处理后免疫活性IgG含量（mg/mL）。

热处理取3 个水平：6 3～65 ℃，30 min（X1）；70～72 ℃，1 min（X2）；70～72 ℃，3 min（X3），每个水平重复r=10，试验处理数为30，共进行30 次试验。这30 次试验实行完全随机化实验设计，试验顺序如表2所示，实验结果如表3所示。

表2 热处理试验顺序设计

通过对微生物指标的方差分析及多重比较可知，63～65 ℃，30 min的热处理杀菌效果显著低于70～72 ℃，1 min以及70～72 ℃，3 min的热处理效果（P<0.01），而70～72 ℃，1 min和70～72 ℃，3 min相比较热处理效果无显著性差异（P>0.05），故从微生物控制角度分析，脱脂牛初乳的3 种热处理方法中，70～72 ℃，1 min或70～72 ℃，3 min的热处理方案较为理想。

通过对免疫活性IgG残存率指标进行方差分析及多重比较得出，63～65 ℃，30 min热处理的免疫活性IgG残存率与70～72 ℃，1 min热处理后的免疫活性IgG残存率无显著差异，而70～72 ℃，3 min热处理后免疫活性IgG的残存率显著低于其它2 种热处理后免疫活性IgG的残存率，因此从免疫活性IgG的角度考虑，脱脂牛初乳的3 种热处理方法中，70～72 ℃，1 min和63～65 ℃，30 min的热处理方案较为理想。

综合考虑不同热处理条件对牛初乳菌落总数和免疫球蛋白活性的影响，70～72 ℃，1 min的热处理条件既能满足微生物指标的杀菌要求，又能够较高程度的保持IgG的活性，是牛初乳生产中较理想的热处理条件。

表3 不同热处理条件对牛初乳菌落总数和免疫球蛋白活性的影响

3 结论

3.1 脱脂牛初乳的比重、酸度、蛋白质含量和免疫活性IgG含量随奶牛产犊后挤乳次数的不同呈二次函数递减，建立的二次函数可以用来预测脱脂牛初乳中比重、酸度、蛋白质和免疫活性IgG含量随挤乳次数的变化情况。荷斯坦母牛产犊后64 h内即前3 天的初乳相比常乳具有较高的营养价值。

3.2 在脱脂牛初乳热处理的实验设计范围内，70～72 ℃，1 min的热处理条件最优，能够在严格控制菌落总数，保证微生物指标的同时，保持牛初乳较高的免疫活性IgG含量。

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