牦牛乳的研究进展

任卫合，徐轶飞，罗龙龙，魏嘉，龙鸣，丁功涛，陈士恩，*

（1.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730124；2.西北民族大学生物医学研究中心中国-马来西亚国家联合实验室，甘肃兰州730030；3.甘肃省食品检验研究院，甘肃兰州730000）

牦牛（Bosgrunniens）属草食性反刍家畜，主要分布于青藏高原及其毗邻地区，被称为“高原之舟”。牦牛生活于高海拔、无污染环境，因此其乳汁有着普通牛乳所不能比拟的特点。与牛乳相比，牦牛乳具有更为丰富的蛋白质（尤其是乳清蛋白）、氨基酸、脂肪、糖类和矿物质（除磷），被称为天然浓缩乳[1]。因其营养丰富，牦牛乳也成为各种奶制品生产的原料，乳制品黄油与奶酪是藏区牧民维生素和主要营养物质的重要来源[2]。近年来，人们对于牦牛乳的关注逐渐增多，涉及牦牛乳中蛋白质种类及功能研究、氨基酸及脂肪酸测定、牦牛乳发酵分析等，本文主要对牦牛乳的营养成分、功效以及其主要乳制品研究现状进行阐述，以期对牦牛乳及乳制品的开发和利用提供理论参考。

1 牦牛乳的营养成分研究

牦牛乳富含蛋白质、氨基酸、脂肪、糖类和矿物质。不同品种牦牛因其所处环境及海拔因素影响，乳蛋白及乳脂肪含量不尽相同，见表1。目前，有关不同品种牦牛乳营养成分的对比分析、牦牛乳与其它哺乳动物乳汁营养成分的对比分析以及不同胎次牦牛乳汁中营养成分研究均有报道，主要集中于天祝牦牛、高山牦牛、玛曲牦牛、白牦牛、红原牦牛等。

表1 不同品种牦牛及其他哺乳动物乳中乳蛋白及乳脂肪含量Table 1 Milk protein and milk fat content in the milk of different breeds of yak and other mammal

1.1 牦牛乳中蛋白质、氨基酸研究

蛋白质的多样性以及其结构的复杂性决定了它是乳中最复杂的组分，牦牛乳中蛋白质含量高于荷斯坦牛乳和黄牛乳。对于不同海拔、不同牧场草地资源及不同品种的牦牛，其蛋白质在理化特性方面存在较大差异，包括氨基酸组成及蛋白质种类[13]。且乳蛋白含量受产奶月份[5]、季节[14]、品种[3]、海拔[3]等因素的影响，海拔越高乳中蛋白质含量越高，夏季乳中蛋白质含量最低。

不同海拔高度生长牦牛所产乳中乳蛋白成分存在差异[3]，对青海天骏、甘肃天祝、甘南玛曲3个地区牦牛乳样品分析后，发现其乳蛋白含量随着海拔高度的增加依次增加，玛曲牦牛乳蛋白含量最高，其次为天骏牦牛，最后为天祝牦牛；并且发现不同胎次对牦牛乳蛋白含量影响不大。为了适应高寒严酷生活环境，白牦牛乳中具有高乳蛋白特点，这是自然选择的结果，其乳中[4]乳蛋白含量为6.53 g/100g，比黑白花牛乳高2.42 g/100g；必需氨基酸（essential amino acid，EAA）是黑白花牛乳的2.36倍，比黑白花牛乳高1.51 g/100g。黑牦牛[4]不同胎次所产乳中乳蛋白含量有所差异，从1胎至5胎均为12月份乳中乳蛋白含量最高，但每胎又均不同；1胎中乳蛋白含量在12月份最高，且与其它产奶月份差异不显著（P＞0.05）；2胎乳中蛋白质含量在 12月显著高于6月、8月、9月、10月份（P＜0.05），虽也高于7月、11月，但差异不显著（P＞0.05）；3胎至5胎乳蛋白含量在12月显著高于其它各产奶月份（P＜0.05）。1胎黑牦牛乳中乳蛋白含量最高为5.87%，2胎中含量最低为5.59%；对比分析表明[5]，黑牦牛乳蛋白含量低于天祝白牦牛和西藏牦牛，但高于九龙牦牛，说明乳蛋白含量可能与生态环境和牧草质量有关。亮氨酸[15]与赖氨酸[16]分别在降低血糖与促进人体发育、增强免疫力、提高中枢神经功能方面具有重要作用，红原牦牛乳[17]中不仅乳蛋白含量及氨基酸总量高于常乳，而且人体必需的亮氨酸、赖氨酸和非必需的谷氨酸、脯氨酸和天冬氨酸也高于常乳，因此推测食用红原牦牛乳可降低血糖及促进发育及增强免疫力。

不同哺乳动物乳汁中乳蛋白含量存在差异[18]，对比牦牛乳、水牛乳、山羊乳、骆驼乳、奶牛乳、马乳、驴乳、人乳中乳蛋白含量，发现牦牛乳中蛋白质含量最高（5.21%），马乳、驴乳、人乳中蛋白质含量接近且最低，牦牛乳中蛋白质含量是人乳中4倍以上，因此生产乳粉时可添加适量牦牛乳粉，以提高乳粉蛋白含量及质量。牦牛初乳与成熟乳汁中部分蛋白质表达也存在显著差异[19]，牦牛乳清中共发现了183种蛋白质，其中86种蛋白质的表达水平在牛初乳和牛乳之间有显著差异，血红蛋白表达出现最大变化，牛初乳明显高于成熟牛乳，且Yang Y等[19]采用蛋白质组学功能分析表明这些差异蛋白与生物调控和应激刺激有关；他的这些发现不仅增加了对牦牛乳蛋白组成的认识，而且提出了差异表达蛋白的潜在功能。

1.2 牦牛乳脂肪、脂肪酸研究

牦牛乳脂肪是从牦牛乳中分离得到的脂肪，是牦牛乳中非常重要的组成成分，质量分数占牦牛乳的5%～8%[20]。牦牛脂肪中最主要的成分为甘油三酯，组成甘油三酯的各种脂肪酸中，长链脂肪酸为最主要的脂肪酸，含量在90%以上，短链和中链脂肪酸的含量相对较少，其中最主要的脂肪酸为油酸、棕榈酸和硬脂酸，三者总含量约为总脂肪酸的一半以上[21]，且牦牛脂肪酸中的二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十五碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）是普通牛乳脂肪酸中没有的[22]。

天骏牦牛、甘肃牦牛、玛曲牦牛的乳脂肪含量变化存在显著性差异（P＜0.05）或极显著差异（P＜0.01），不同胎次间牦牛乳的脂肪差异显著（P＜0.05），且呈现初步递减的趋势[4]；白牦牛的乳脂为5.64 g/100 g，比黑白花牛乳高2.42 g/100 g[4]；红原牦牛乳脂肪含量为4.80%，与奶牛乳进行对比，高于奶牛乳1.65%[15]；甘南黑牦牛乳中脂肪含量在牧草的枯草期（11月～12月）和返青期（6月）达到最高，这与乳中脂肪含量变化与牧草不同生长时期营养成分变化有密切关系[5]。在枯草期牧草蛋白质下降的同时，粗纤维含量上升，粗纤维消化后给产乳牦牛提供更多的乙酸、丁酸等，即给乳腺分泌细胞供应合成脂肪中短链脂肪酸的原料增多，致使乳脂肪含量上升，这种趋势与文献所述乳脂率随产奶量呈负相关相一致[23]。西藏地区牦牛乳中的脂肪含量普遍高于其它地区，且与四川地区牦牛乳中的脂肪含量比较差异较小、与青海地区牦牛乳中的脂肪含量差异最大，表明乳脂肪含量与海拔有密切关系，海拔越高乳脂肪含量越高；牦牛乳与山羊乳中的脂肪含量接近且含量较高[18]。另外泌乳月份也会影响乳脂肪含量，研究表明9月～10月乳脂肪含量最高，2月～3月乳脂肪含量最低[5]；但乳脂肪含量受初产和多产影响很小[24]。

不同牧场牦牛乳中乳脂肪酸构成及含量差异不显著（P＞0.05），不同胎次牦牛乳中脂肪酸含量差异也不显著（P＞0.05），表明牧场环境对牦牛乳脂肪酸构成及含量、不同产犊胎次牦牛在合成乳脂肪酸的生理机能方面并无显著影响。在枯草期、枯草末期、返青期和青草期，牦牛乳中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸比值不断减小，即随着气温的升高及牧草的成熟，牦牛乳中饱和脂肪酸含量逐渐降低，而不饱和脂肪酸的含量逐渐升高[25]。

乳脂肪以脂肪球形式存在，脂肪球表面被生物膜包围，被称为脂肪球膜（milk fat globule membrane，MFGM），含有独特的极性脂质和膜特异性蛋白。MFGM中的磷脂、鞘磷脂、鞘糖脂、糖蛋白等具有治疗心肌梗塞，调控胆固醇代谢，及抑制某些肿瘤细胞的作用，其组成和含量与动物种类、季节、饲料、泌乳阶段和分离方法等有关。对牛、山羊、水牛、牦牛和骆驼乳中乳脂肪球膜进行分离及组分含量测定，表明各物种间 MFGM 各组分差异显著（P＜0.05）[26]。

2 牦牛乳功效研究

目前研究表明，牦牛乳及其乳中成分具有抗氧化[27]、抗炎[27]、增加免疫力[28]、改善肠道微生物[28]、抑制癌细胞[29]、增加耐力[30]等作用。

牦牛乳中酪蛋白及其水解产物都具有一定的抗氧化活性[27]，但与完整的牦牛酪蛋白相比，用碱性蛋白酶水解制备的水解产物对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、超氧化物和过氧化氢的自由基清除作用更显著，因此牦牛酪蛋白水解物具有自由基清除和抗炎活性，可用于预防氧化应激和炎症相关疾病。以普通牛乳和牦牛乳进行对比[28]，牦牛乳喂养增加了大鼠血清中干扰素、白细胞介素6和免疫球蛋白M（immunoglobulin M，IgM）含量，并且发现牦牛乳喂养的大鼠粪便微生物群有轻度转移，肠道内增加了短链脂肪酸生产菌的相对丰度，同时抑制了某些可造成健康问题的细菌，因此牦牛乳赋予了饮食者独特的生理价值。体外抗癌实验表明[29]，乳酸杆菌干酪SB27多糖的两个高分子量组分LW1和LW2，均可显著抑制HT-29结直肠癌细胞的增殖，而且上调Bad、Bax、Caspase-3和Caspase-8等与细胞凋亡相关基因的表达，因此表明LW1和LW2不仅具有功能性食品产品的应用潜力，而且可成为天然抗癌药物的来源。Zhang W等[30]用强迫游泳实验的小鼠模型，研究牦牛乳粉（yak milk powder，YMP）的抗疲劳作用。结果表明，口服牦牛乳治疗5周后YMP组小鼠强迫游泳时间以剂量依赖式增加46%～112%，肝糖原含量增加26%～40%，血清甘油三酯水平降低30%；YMP组血乳酸和血清尿素氮的运动诱导积累比对照组低，与对照组相比，YMP组有较低的谷氨酸草酰乙酸转氨酶和乳酸脱氢酶水平。因此可知，牦牛乳可提高耐力能力、减轻疲劳。西藏居民对高海拔和缺氧环境的适应可能与长期食用牦牛奶有关。

3 牦牛乳产品工艺研究

牦牛乳含脂率高，脂肪颗粒小，是营养丰富的具有保健功能的产品，乳产品包括鲜乳系列产品、冻乳系列产品、发酵乳系列产品以及奶粉系列产品等。在高寒牧区，常见的乳产品主要包括鲜乳、乳粉、奶酪、酸奶、奶茶、奶渣、奶皮等[31]。

3.1 乳粉工艺研究

喷雾干燥生产乳粉过程中，乳粉的营养成分损失小，且不易受到外来污染。因此，乳粉生产中普遍采用喷雾干燥方法来去除乳粉中的水分。靳玉强等[32]表明牦牛奶粉最佳喷雾干燥工艺条件为进风温度为170℃、进料速度为10.4 mL/min，此时干物质含量为8.7 g/100g。

纪银莉等[33]表明牦牛乳-牛乳蛋白营养粉配方的最佳配料比为：酪蛋白多肽16%、酪蛋白酸钠14%、脱脂奶粉32%、乳清蛋白25%、聚葡萄糖10%、苹果粉3%。

3.2 奶酪工艺研究

奶酪既是发酵的牛奶，又是浓缩的牛奶，被誉为乳品中的“黄金”[34]。牦牛乳因其蛋白质、乳脂肪和干物质含量均较高，所以成为了理想的奶酪生产原料乳。奶酪品种很多，不同品种奶酪有不同的生产工艺。

软质鲜奶酪[35]最佳工艺参数为：凝乳温度35℃，凝乳酶添加量0.003 g/100 mL，CaCl2的添加量0.03 g/100 mL；Gouda奶酪是荷兰奶酪最具代表性、最有名的如同轮般大小的黄波奶酪，表面覆有一层标明口味的薄蜡，它口味温和、口感细腻柔滑、奶香浓郁且略带咸味，其最佳条件为[36]：凝乳酶0.001%，氯化钙0.02%，食盐20%，发酵温度30%；牦牛脱脂乳再制奶酪[37]最佳工艺条件：新鲜普通牛奶与脱脂牦牛乳添加质量比为（1.55∶1），乳化盐添加量为2.60%，融熔温度为82℃；霉菌奶酪是以霉菌为发酵剂，表面长有霉菌，内部呈熔融状态，成熟由表向内渗透式进行，具有独特的霉菌奶酪风味[38]，其最佳工艺条件[39]：毛霉添加量为0.3%、发酵6 d；马背奶酪[40]属意大利融化性面食干酪，最佳工艺条件为：接种量0.02%、热缩速率2 min/℃，pH值为5.1，热烫拉伸温度70℃～75℃。

牦牛“曲拉”是以牦牛乳为原料所制成的一种传统发酵乳制品，是将牦牛乳脱脂后，在自然发酵条件下使酪蛋白凝固、风干而制成的粗奶酪[41]。牦牛“曲拉”不仅是传统的牧区休闲食品，而且因拥有丰富的菌种资源[42]与低廉的价格[43]，成为发酵酸奶的发酵剂和干酪素加工原材料之一。目前为止，牧区依然多以传统手工工艺制作牦牛“曲拉”，因不同地区原料、工艺、环境的不同，所加工“曲拉”的品质也存在一定差异。不同地区牦牛“曲拉”在有色物质含量、营养成分及氧化褐变程度等方面均存在差异[44]；犏牛“曲拉”在发酵过程中的pH值、酸度、感官评价及质构特性与牦牛“曲拉”相近[45]。

3.3 发酵乳研究

发酵牦牛酸奶是牧区非常传统的奶制食品，也是牧民重要的经济收入来源。其营养价值高、组织细腻、风味独特，富含乳酸、乙酸、不饱和脂肪酸、低分子脂肪酸、VC和B族维生素、氨基酸、共轭亚油酸等物质[46]，在维持肠道菌群生态平衡、促进肠道蠕动、促进消化、抗衰老、抗癌、提高人体免疫力等方面有很好的效果[47]。若将牦牛发酵乳进行大范围推广与生产，其发酵工艺与发酵菌种的研究至关重要。

3.3.1 发酵牦牛乳工艺优化研究

随着肥胖及糖尿病患者等特殊人群的增加，低糖及无糖酸奶迎来更广阔的市场[48]。甜味剂对牦牛酸奶中乳酸菌活菌数及酸奶品质有一定影响，不同甜味剂发酵的牦牛酸奶品质有较大差异。低聚果糖作为甜味剂时，牦牛酸奶中乳酸菌含量最多且酸奶品质最佳[49]。酸奶制作过程中，添加适当的稳定剂能有效改善酸奶的口感和质构，提高酸奶的黏稠度，从而延长保质期[50]。黄原胶、果胶及羧甲基纤维素钠（sodium carboxyl methyl cellulose，CMC-Na）都为酸奶制作中常见的稳定剂，但是对牦牛酸奶的感官、酸度及持水性有显著影响（P＜0.05），在一定程度上提高了酸奶的硬度[51]，其最佳复合配方为果胶0.04%、黄原胶0.02%、CMC-Na0.03%。

青海牦牛酸乳最佳加工工艺为[52]灭菌温度90℃、接种量1.0%、冷却温度50℃、发酵温度46℃、发酵时间4 h以上、冷藏温度5℃、含脂率3.2%。藏灵菇发酵牦牛酸奶最佳发酵条件为[53]发酵温度24℃、接种量5%、发酵时间24 h、蔗糖添加量6%、牦牛奶添加量50 mL。标准化法评估牦牛酸奶所得最佳加工工艺为[54]90℃下杀菌10 min，添加0.15%混合乳酸菌发酵剂、在43℃条件下发酵至凝固，4℃后酸化24 h。

3.3.2 发酵牦牛乳发酵菌种研究

发酵乳质量的好坏取决于发酵剂的品质、类型及活力[55]。目前市售乳酸菌发酵剂制作的牦牛发酵乳存在口感差、质构松散、黏聚性差等缺陷，寻找适合制作牦牛发酵乳的发酵剂迫在眉睫[56]。

吴均等[57]从西藏、川西青藏高原牧区自然发酵的牦牛酸奶样品中分离出56株乳酸菌菌株，通过初筛与复筛共得4株具有乳制品发酵剂开发潜力的菌株，其分别为 TG1-1、TG1-11、TG3-2 和 DLDQ2-1，分子鉴定表明TG1-1为干酪乳杆菌或副干酪乳杆菌、TG1-11为副干酪乳杆菌、TG3-2和DLDQ2-1为干酪乳杆菌。张靖晞等[58]通过对传统发酵牦牛酸乳中分离、鉴定的17株马克斯克鲁维酵母菌进行性能筛选，选出了一株乳糖利用率高、产胞外多糖能力强的马克斯克鲁维酵母菌，并与发酵性能良好的干酪乳杆菌和嗜热链球菌进行组合发酵，发现马克斯克鲁维酵母菌与其它两株菌（浓度为 1×109CFU/mL）体积比为 4∶1∶1、接种量为4%、发酵温度35℃、加糖量为4 g/mL时牦牛发酵乳品质最好。万金敏等[59]将从西藏牦牛奶渣中经初筛、复筛得到的 4株乳酸杆菌（B、C、D、E）与 1株乳球菌（A）复配，进行组合发酵，感官评定分析表明，活菌数为AB（1∶1）发酵性能最佳。

4 结论与展望

本文对牦牛乳的营养成分、功效以及其主要乳制品研究现状进行综述，为牦牛乳的开发利用提供理论参考。牦牛乳营养价值丰富，乳中蛋白质、脂肪含量均高于其他牛种，且具有调节肠道菌群、抗癌、抗疲劳等功效。这些功效均在小鼠体内有一定研究，但对于人体是否存在相同作用，并未见报道，因此，牦牛乳对于人体的功效研究具有一定意义。牦牛乳虽然营养、医药价值不菲，但终归为短期保存产品，不能进行长时间、长距离保存，这极大地限制了牦牛乳的发展。

乳产品相比于新鲜乳保存时间更长，因此牦牛乳产品的制作成为了牦牛乳发展的一个重要方向。因生产环境等因素影响，牦牛乳主要加工生产为乳粉，目前老年乳粉较为成熟，婴儿奶粉几乎为空白；因牧区交通条件限制，凝固型酸奶销售不便，常温酸奶主要做成益生元酸奶，可长时间、远距离保存。牦牛酸奶具有更高的营养价值、独特的风味和口感以及多种益生功能[60]。其在发酵中发酵剂尤为重要，目前我国发酵剂菌种多由国外菌种供应商提供，且制作的牦牛发酵乳存在口感差、质构松散、黏聚性差等缺陷，寻找牦牛酸乳发酵效果优良的单一菌种与混合菌种成为一个重要研究方向。