液态牛初乳功能性食品开发及应用前景

赵红宇 周盛华 景志刚 王春柳 关文凤

摘 要：牛初乳粉作为普通食品原料可添加到各类固态食品中，但受到原料微生物水平的限制，很难应用到液态食品中。本文分析了牛初乳产品市场现状和液态牛初乳功能性食品的开发，展望了液态牛初乳功能性食品的应用前景，可拓展牛初乳的产品类型，发展前景广阔。

关键词：牛初乳;液态;生物活性

Abstract： As a common food raw material， colostrum powder can be added to all kinds of solid food， but it is difficult to be applied to liquid food due to the limitation of microbial level of raw material. This paper analyzes the current market situation of bovine colostrum products and the development of liquid bovine colostrum functional food， and looks forward to the application prospect of liquid bovine colostrum functional food， which can expand the product types of bovine colostrum and has a broad development prospect.

Keywords： bovine colostrum; liquid; bioactivity

1 牛初乳简介

牛初乳是健康奶牛分娩后最初几天由乳腺分泌的乳汁，尤其是前3 d所产的乳汁[1-3]。牛初乳色黄，有苦味和异臭味，其蛋白质、脂肪、无机盐和维生素的含量均显著高于常乳。牛初乳因含有丰富的乳蛋白和乳球蛋白，耐热性能差，加热至60 ℃以上即开始形成凝块，因此不能直接出售，也不能直接混入常乳中用于常规乳品加工。相比牛初乳的营养价值，人类食用牛初乳更重视其免疫球蛋白、乳铁蛋白等功效成分。随着现代乳品工业和生物科学的发展，牛初乳作为一种新型的功能性食品越来越受到人们的重视。

牛初乳是原生营养复合体，含有超过250种功能活性成分和营养素，包括免疫因子（免疫球蛋白IgG、免疫球蛋白IgA、免疫球蛋白IgM、免疫球蛋白IgE和免疫球蛋白IgD等）、生长因子（胰岛素样生长因子IGF-1、神经营养生长因子NGF、表皮生长因子FGF、转化生长因子TGF和纤维细胞生长因子FGF等）[4]、低聚糖（唾液酸乳糖、岩藻糖基乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖等）[5-6]和功能性脂质（生长激素GH、促性腺激素-释放激素GnRH）[7]等，具有免疫调节和平衡、胃肠道修复和稳定及促进生长发育等多种生理功能[8-10]。在很多国家和地区，牛初乳长期作为功能食品或抗病食物，用来促进儿童生长发育，改善成人的身体状况，如印度和斯堪的纳维亚，牛初乳被用于制作糖果布丁和其他传统食品，同时也作为一种对健康有益的膳食补充剂投放市场[11-14]。在欧盟，初乳补充剂被认定对健康有多种益处，包括增强免疫力和胃肠道健康[15]。2008年，我国已对牛初乳进行了流行病学调查。牛初乳临床试验证明补充牛初乳能改善婴幼儿的消化道和呼吸系统疾病。郝丽萍等[16]研究发现，服用牛初乳的婴幼儿在腹泻和呼吸道感染方面确有减少发病频率、缩短病程和辅助疗效的作用。近几十年，随着科技的发展，初乳逐渐实现了工业化生产，可将产乳区的丰富初乳资源制成终端产品。2005年12月，中国官方发布牛初乳行业规范。牛初乳被外国科学家描述为“大自然的真正白金食品”。2000年，美国食品科技学会（Institute of Food Technologists，IFT）将牛初乳列为21世纪最佳发展前景的非草药类天然健康食品。

2 牛初乳产品市场现状

生产牛初乳有2种方法，即低温冷冻干燥法和低温喷雾干燥法，对应2种产品形式——牛初乳冻干粉和牛初乳喷雾粉。由于冷冻干燥工艺简单、设备成熟，国内大多数牛初乳生产企业都是生产牛初乳冻干粉，仅有少数企业可以生产牛初乳喷雾粉，而国外以生产牛初乳喷雾粉为主。目前，美国是比较大的牛初乳生产国家，其次是新西兰与欧洲，但从消费市场来说，亚太地区是最大的消费市场，以我国为首，我国人口众多且对膳食补充剂的需求较大。2000年，国内牛初乳市场规模约有2亿元～3亿元，2017年第二届国际牛初乳研究与应用高峰论坛报道，我国牛初乳粉年产能约500 t，已形成50亿元以上的市场规模，并且每年以超过30%的速度增长，未来3～5年牛初乳产品市场容量将超过100亿元。牛初乳粉在《乳制品生产许可审查细则》中被认定为其他乳制品类别中的特色乳制品，但目前牛初乳粉还没有国家标准，大多数生产企业执行的是2005年中国乳制品工业协会发布的《牛初乳粉》（RHB 602—2005）行业规范，或制定企业标准、团体标准。2018年，中国轻工业联合会设立了《初乳粉》《脱脂初乳》的行业标准项目，预计近期发布。

2012年，《卫生部办公厅关于牛初乳产品适用标准问题的复函》中提到在普通食品中添加牛初乳为原料的乳制品，应按照相关食品标准执行。牛初乳作为食品原料，可广泛应用于各食品领域。截至2020年，在国家特殊食品信息查询平台备案的牛初乳保健食品批文共有145个。除牛初乳保健食品外，市场上很多食品中都含有牛初乳，如调制乳粉、固体饮料、压片糖果和运动营养食品等。随着《保健食品注册与备案管理办法》的正式实施，牛初乳被归纳到营养类食品中，以牛初乳为原料的功能性食品产业发展势头持续向好。牛初乳作为保健食品本身具有很強的优势，加上多年市场应用，技术的进步使牛初乳产品的质量越来越好，功能开发越来越多，受益的人群越来越多。利用牛初乳中的功效成分，针对特定人群开发有针对性的产品，如“免疫+肠道”“初乳运动营养”“初乳零食化”等产品定位将是下一个市场机遇。

3 液态牛初乳功能性食品的开发

2020年，《营养与健康食品及功能性乳制品产业发展趋势与展望》专题报告指出，随着我国人们生活水平的提高，由营养过剩引起的高血压、高血脂、高血糖和高尿酸“四高”的人数超过5亿人，慢性疾病负担在中国所有疾病负担中的占比不断上升。对亚健康人群进行健康干预是控制和预防慢性疾病的主要措施，开发营养与健康的食品是解决人们营养不均衡及营养过剩引发慢性疾病的重要方式。功能性乳制品是乳品业新产品开发的方向，我国乳制品主要以酸奶、液态奶、固体奶粉和婴幼儿配方奶粉等为主，功能性乳制品相对较少。目前，牛初乳相关产品多以牛初乳粉为配料加工制成功能性食品，产品多为粉末状或块状食品，很少有液态的初乳制品。原因是大多液态食品需高温灭菌，添加牛初乳的物料在灭菌时，免疫球蛋白、乳铁蛋白、生长因子等功效成分往往会丧失活性，达不到人们食用牛初乳产品后调节免疫力的需求。液态牛初乳能解决这个问题，且相应的行业标准即将发布，极具应用前景。

液体牛初乳产品的生产工艺主要有2种。①新鲜牛初乳→离心脱脂→陶瓷膜除菌→有机膜超滤浓缩→灌装。②新鲜牛初乳→离心脱脂→陶瓷膜除菌→聚醚砜膜超滤浓缩→无菌过滤→无菌灌装。第1种工艺生产的产品主要适用于区域流通低温冷藏食品和空运冷链食品，如低温鲜奶、酸奶等，第2种工艺生产的产品主要适用于长货架期的液态和半液态食品，应用范围广泛，如调制乳、饮料、罐头和果冻等。与传统的高温杀菌工艺相比，这2种工艺共同的优势主要是采用了膜过滤除菌，全过程低温操作，不仅完全保留了牛初乳中免疫球蛋白、乳铁蛋白、生长因子等功能性成分，还充分保护了这些成分的天然生物活性。采用多级膜分离的工艺和技术手段，开发出快速、高效的液体初乳产品的过滤技术，确定工艺参数是该工艺开发的重点和难点。在此工艺基础上，结合色谱分离技术、质谱分析技术，牛初乳中如免疫球蛋白IgG、免疫球蛋白IgA、胰岛素样生长因子IGF-1等功能性组分可以被逐一开发出来，制备成富集特定组分、具有定向功能性的液态牛初乳产品，丰富牛初乳的产品类型。

液体牛初乳既可作为功能性食品配料添加到下游液态产品中，也可直接包装成终端产品销售，生产工艺主要采用膜分离技术，最终产品无需进行干燥处理，有效保留了牛初乳中功能性组分的生物活性，食用方便，生物利用度高，是目前牛初乳粉产品的升级换代产品。

4 结语

近年来，随着低温奶产品的兴起，越来越多的乳企开始研发、生产含有生物活性成分的低温巴氏杀菌鲜奶和酸奶产品，产品标签标注“免疫球蛋白、乳鐵蛋白、乳过氧化物酶”等指标。由于这些活性成分在乳制品中的含量较低，在成品中的检测较困难，对检测仪器和检测方法要求较高，部分厂家为提高此类产品中生物活性成分的含量，在产品中添加牛初乳粉，但由于牛初乳粉的溶解性不佳，往往需在后续加工中采用均质化处理，且牛初乳粉的微生物水平无法达到商业无菌，此类产品大多采用高温巴氏杀菌工艺进行杀菌，最终产品由于高温损失了大部分免疫球蛋白等活性物质，达不到产品添加牛初乳后预期效果，因此如果没有合适的原料和加工方法就无法保证最终产品的生物功能。

液态牛初乳产品的开发就是为解决牛初乳产品在低温产品和长货架期产品中的添加难题。产品是以牛初乳为原料，采用多级膜分离技术，全程冷链加工制成液态产品，不仅保留原有的活性物质，而且微生物指标完全满足巴氏杀菌乳要求，还可通过无菌膜过滤技术使产品达到商业无菌水平，既可作为原料直接添加到巴氏低温牛奶、酸奶、饮料等液态食品中，还可采用无菌灌装设备直接生产终端口服产品。目前，我国北方已有企业获得了液态牛初乳产品制备的专利技术，并申报了行业标准，液态牛初乳产品发展前景广阔。

参考文献

[1]HESE I V，GOOSSENS K，VANDAELE L，et al.Invited review： microRNAs in bovine colostrum—focus on their origin and potential health benefits for the calf[J].Journal of Dairy Science，2020，103（1）：1-15.

[2]赵存朝，赵莹萍，陶亮，等.牛初乳粉的研制[J].中国乳品工业，2017，45（2）：17-21.

[3]陆东林，刘朋龙，徐敏，等.我国牛初乳资源及其安全性评价[J].中国乳业，2020（9）：62-66.

[4]李进国，张新辉.运动员口服牛初乳对运动能力影响的可能机制及存在问题的研究[J].吉林体育学院学报，2009，25（1）：43-45.

[5]曹文慧，杨永龙，刘彦宏，等.从牛初乳提取牛乳低聚糖的工艺优化[J].食品工业，2019，40（8）：8-10.

[6]李明.牛初乳中功能寡糖的分离纯化技术研究[D].上海：华东理工大学，2017.

[7]曹劲松.初乳功能性食品[M].北京：中国轻工业出版社，2000.

[8]PLAYFORD R J，WEISER M J.Bovine colostrum： its constituents and uses [J].Nutrients，2021，13（1）：265.

[9]ROSS M，ATALLA H，KARROW N，et al.The bioactivity of colostrum and milk exosomes of high， average， and low immune responder cows on human intestinal epithelial cells[J].Dairy Sci，2020，104（3）：2499-2510.

[10]MEHRA R，SINGH R，NAYAN V，et al.Nutritional attributes of bovine colostrum components in human health and disease： a comprehensive review[J].Food Biosci，2021，40：100907.

[11]DZIK S，MICI?SKI B，AITZHANOVA I，et al.Properties of bovine colostrum and the possibilities of use[J].Polish Annals of Medicine，2017，24（2）：295-299.

[12]GODHIA M，PATEL N N.Colostrum： its composition， benefits as a nutraceutical： a review[J].Current Research in Nutrition and Food Science Journal，2013，1（1）：37-47.

[13]SCAMMELL A W.Production and uses of colostrum[J].Australian Journal of Dairy Technology，2001，56（2）：74-82.

[14]SILVA E，RANGEL A，MRMAM L，et al.Bovine colostrum： benefits of its use in human food[J].Ciência e Tecnologia de Alimentos，2019，39（suppl 2）：355-362.

[15]BUTTAR H S，BAGWE S M，BHULLAR S K，et al.Health benefits of bovine colostrum in children and adults[J].Dairy in Human Health and Disease Across the Lifespan，2017：3-20.

[16]郝丽萍，周韫珍，李静，等.牛初乳对改善婴幼儿感染性疾病的调查研究[J].疾病预防与控制，2012，29（1）：68-70.