牛初乳功能特性及应用研究进展

杨洋

（1.昆明雪兰牛奶有限责任公司，昆明 650217；2.云南省工业产品(乳制品)质量控制和技术评价实验室，昆明 650217）

牛初乳（bovine colostrum）是指健康母牛分娩后72h内所挤出的乳汁。牛初乳含有丰富的营养物质和数量及种类庞大的生物活性物质[1]，食用及开发价值极高。目前，国内外对牛初乳的研究及市场开发已相对成熟，牛初乳已经被大量应用于普通食品、膳食补充剂、日化产品及医药领域。近年来，随着社会高速发展和消费者对健康的关注，公众对营养健康食品有着巨大需求，特别是新冠肺炎大流行导致消费者对提升免疫力产品需求巨大，而天然来源的牛初乳具有调节免疫功能、增强肠道屏障及营养支持作用，未来市场潜力巨大。本文综述了牛初乳的功能特性、产品开发应用及发展趋势，旨在给国内牛初乳资源综合利用及高附加值产品开发提供参考。

1 牛初乳的功效成分及安全性

牛初乳中营养丰富，蛋白质含量一般为常乳的两倍以上，其中包含了丰富的酪蛋白、乳清蛋白及乳铁蛋白，这些蛋白质本身不仅具有生理活性，而且蛋白质被水解后形成的生物活性肽也具有广泛的生理活性[2]。牛初乳中的乳铁蛋白、溶菌酶、乳过氧化物酶等成分还组成了一个抑菌体系。牛初乳中含有一系列生长修复因子，如胰岛素样生长因子IGF-I、表皮生长因子EGF、转化生长因子TGF-β、成纤维细胞生长因子FGF等，这些生长因子与机体生长及胃肠道的黏膜修复密切相关[3,4]。同时，牛初乳含有多种免疫球蛋白，如免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM），其中含量最高的是IgG，IgG1是初乳中最丰富的免疫球蛋白类型，约占免疫球蛋白总含量的80%。免疫球蛋白作为牛初乳中主要的免疫因子，也是牛初乳最重要的功能性标志成分[5]。

目前国内牛初乳现行有效的标准有中国乳制品工业协会行业规范《生鲜牛初乳》（RHB601-2005）及《牛初乳粉》（RHB602-2005），于2005年12月12日开始颁布实施。同时，新疆维吾尔自治区也制定了《生鲜牛初乳收购标准》（DB65/T 2042-2003）。经查询全国团体标准信息平台发现，中国药文化研究会2020年制定了初乳免疫球蛋白粉（T/CPCS 003-2020）及高免疫球蛋白初乳粉（T/CPCS 004-2020）标准，其主要针对以牛或羊等健康奶畜的初乳为原料经过相关加工工艺技术制成的初乳制品。

牛初乳作为珍贵的乳品原料具有广泛的功能作用，所以牛初乳在国内外均是作为膳食补充剂及保健食品等高附加值产品来应用。牛初乳除了含有基本的营养成分外还富含各类生物活性物质，理论上可以作为婴幼儿的一个重要营养补充，特别是目前母乳喂养率只有30%的情况下。由于婴幼儿配方奶粉无法完全模拟母乳中的各类活性物质，所以牛初乳的应用具有现实意义。牛初乳具有长期的安全食用历史，国内学者利用脱脂牛初乳饲喂大鼠，采用两代繁殖实验观察了其对大鼠生殖发育的持续影响，结果发现两代大鼠体内与生殖发育相关的内分泌激素水平与生殖器内雌激素受体和雄激素受体的表达并未受到牛初乳影响，显示摄入牛初乳粉不会影响两代大鼠的生殖及发育能力[6]。赵金鹏等按照《保健食品检验与评价技术规范（2003版）》中的相关方法对牛初乳进行了安全性评价，发现牛初乳属于无毒级物质，安全性较高[7]。牛初乳在国内外均作为一种免疫相关功能原料，其含有丰富的抗体和生长因子，包括胰岛素样生长因子1（IGF-1），研究发现摄入标准推荐剂量的初乳并不会增加健康成年人的IGF-1水平，显示了初乳的安全性[8]。在一项开放式、随机对照的安全试验中，对来自丹麦和中国的40例早产儿进行补充摄入牛初乳的研究，未发现安全问题，表明牛初乳作为母乳的补充剂来增加蛋白质的摄入是安全可行的[9]。

2 牛初乳的功效作用

2.1 对上呼吸道感染的改善作用

上呼吸道感染（URTI）一般是机体呼吸道防御能力下降后由多种病毒和细菌引起的病症。有研究采用牛初乳分离的酸性蛋白（AFC）对H1N1甲型流感病毒感染小鼠试验发现，感染前14d开始接受牛初乳分离的酸性蛋白0.5mg/kg/d干预的小鼠存活率与奥司他韦试验组结果一致，均达到了100%，同时显著减少了与感染相关的体重降低，而对照组存活率仅为33%，显示了牛初乳酸性蛋白组分对甲型流感病毒有良好预防作用[10]。另一项试验将小鼠感染H1N1甲型流感病毒前后，按每千克体重添加1g牛初乳进行干预，与对照组相比添加初乳的小鼠感染甲型流感病毒后体重无明显下降，感染症状较轻，体内NK细胞活性增加，肺部病毒毒力显著减轻[11]。Xu等研究表明，小鼠在接受人呼吸道合胞病毒前14d摄入牛初乳干预后可以有效地增强病毒感染过程中CD8+T细胞的反应，显著降低感染的严重程度[12]。一项针对53名男性的随机、双盲临床试验发现，每日补充20g牛初乳，持续12周，可以降低牛初乳受试人群口腔微生物变化，使得上呼吸道感染发作的天数和次数与对照组相比明显减少(P＜0.05)[13]。一项以160例上呼吸道感染反复发作或腹泻的1～6岁儿童开展的前瞻性、多中心的队列研究得出结论，接受牛初乳治疗4周后可以有效预防复发性上呼吸道感染和腹泻，同时显著减少病程及感染住院时间[14]。王娟等也利用牛初乳对202例复发性上呼吸道感染患儿开展了干预研究，发现患儿对牛初乳耐受性良好，牛初乳可有效降低复发性上呼吸道感染，减少入院治疗次数及时间[15]。基于动物试验及人临床试验结果分析，摄入牛初乳是可以起到上呼吸道感染的治疗作用的。

2.2 运动人群支持功能

运动产生的热应激和缺血-再灌注损伤会导致肠道损伤和通透性改变，容易使细菌性脂多糖(LPS)移位进入机体内循环导致严重的内毒素血症。有一项双盲安慰剂对照试验，针对16名职业综合格斗男性选手，通过在比赛高峰期补充20d、每天500mg剂量的牛初乳给与干预，采用乳果糖/甘露醇排除率比值和粪便连蛋白法检验干预结果，发现牛初乳摄入可以降低肠道通透性及粪便连蛋白[16]。另一项双盲、安慰剂对照、交叉设计试验发现，12名男性连续14d服用20g的牛初乳可以降低高温运动后肠道细胞损伤及运动热应激引起的肠道通透性变化[17]。有研究设计了随机双盲试验，选取31名男性分别给予20g/d牛初乳或安慰剂干预58d，期间受试者在第28天以60%最大有氧能力跑步2h后暴露接受致敏物质二苯基环丙烯酮，结果发现补充牛初乳可以提高运动后对新抗原的免疫反应性，验证了牛初乳可以提升长时间运动后人体免疫功能[18]。Kotsis等人研究发现3.2g牛初乳持续干预6周可以降低足球运动员运动后的运动性肌肉损伤，同时可以提升运动表现[19]。一项以20名运动男性为研究对象的随机双盲平行试验发现，每天摄入20g牛初乳，持续4周能够降低长时间运动后机体嗜中性粒细胞趋化肽诱导的氧化应激反应[20]。总的说来，牛初乳含有大量营养成分及生物活性成分，对于运动员剧烈及长时间运动引起的机体免疫功能下降，每天补充适当剂量的牛初乳持续数周，可以维持肠道屏障的完整性、减少上呼吸道感染风险及提升免疫功能[21]。

2.3 改善腹泻作用

肠道是人体重要的消化器官，同时其含有的大量肠道菌群及免疫细胞也参与人体营养物质的消化吸收及神经发育、免疫等生理活动。牛初乳含有的许多天然活性成分能巩固肠道屏障，改善肠道环境，降低腹泻发生率。

有研究利用牛初乳对感染轮状病毒乳鼠进行治疗发现，高剂量牛初乳（50g/L）能够修复小肠黏膜，减轻乳鼠腹泻状况[22]。利用脱脂浓缩末期牛初乳干预接种轮状病毒的小鼠发现，脱脂浓缩末期牛初乳含有高水平的免疫球蛋白IgG，可抵抗轮状病毒感染引致的严重肠胃炎[23]。Playford等人通过体外试验研究表明牛初乳联合鸡蛋可以保障肠道黏膜的完整性，减缓小肠细菌过度生长和降低与肠胃炎有关的细菌量[24]。郝丽萍等人采用问卷调查的方法对2 340名婴幼儿研究分析发现，添加牛初乳显著改善了婴幼儿的腹泻发病次数，病程明显缩短[25]。Suwarba等研究者针对70名急性腹泻的婴幼儿开展的一项双盲随机对照试验得出结论，在婴幼儿急性腹泻的标准治疗中添加牛初乳有助于加快肠道恢复，缩短住院时间，牛初乳可以作为标准治疗的一种辅助药物[26]。一项纳入了301名儿童的的随机、双盲、安慰剂对照临床试验研究发现，与对照组相比服用由牛初乳和鸡蛋组成的测试物PTM202的儿童的腹泻持续时间显著减少，PTM202能够抑制急性腹泻儿童中的特定病原体，显著缩短患病症状[27]。有研究人员针对ICU住院患者开展了一个随机、双盲、安慰剂对照试验，受试者摄入20g/d牛初乳粉10d后，血浆内毒素及血浆连蛋白浓度显著降低，受试者腹泻情况显著改善，肠道通透性得到修复[28]。一项纳入5个随机、双盲、安慰剂对照临床试验研究，共324名儿童的荟萃分析得出结论，与安慰剂相比，牛初乳能够有效减轻儿童肠胃炎的临床症状和致病因素，包括减少粪便频率、腹泻发生率和降低阳性病原体检出率，显示了牛初乳应用于儿童肠胃炎的良好治疗价值[29]。

2.4 改善肠炎作用

目前，炎性肠病（IBD）发病率不断上升，科学界也在不断探索IBD的有效治疗方案。一项利用牛初乳对2,4,6三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的小鼠结肠炎的干预试验发现，牛初乳干预后小鼠TLR4炎症信号通路及细胞因子IL-1β、IL-8、IL-10的表达水平明显低于对照组(P＜0.001)，同时牛初乳能够调节肠道菌群平衡，减少结肠炎的肠道损伤和临床症状[30]。郑慧怡等人使用葡聚糖硫酸钠(DSS)构建小鼠肠炎模型，系统研究了牛初乳对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用，结果发现牛初乳可以抑制葡聚糖硫酸钠诱导的肠炎小鼠体重下降及小鼠肠炎疾病的进一步发展，牛初乳也可以调节小鼠肠道菌群平衡，修复小鼠结肠组织损伤，从而改善溃疡性结肠炎症状[31]。赵萍利用56只实验性巨结肠模型鼠，通过试验证实了牛初乳粉干预后可以降低先天性巨结肠相关性肠炎（HAEC）的发生，这归功于牛初乳中含有高浓度的分泌型免疫球蛋白A（SIgA），可以增强肠粘膜免疫防御功能[32]。国内研究者利用牛初乳超滤后的生长因子粗提物治疗大鼠溃疡性结肠炎，结果表明牛初乳生长因子粗提物能够降低大鼠黏膜损伤，抑制血浆二胺氧化酶活性及降低D-乳酸含量，对溃疡性结肠炎具有显著的治疗作用[33]。Bodammer等研究者使用牛初乳治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠肠道急性结肠炎，发现牛初乳可以改善小鼠结肠炎，同时降低腹泻症状[34]。综合分析，牛初乳含有的生长修复因子可以直接修复受损肠道，提升肠道屏障功能。

2.5 其他功能

有研究利用标准化牛初乳衍生物（SBCD）来治疗患有Ⅰ型糖尿病(T1D)的小鼠，发现牛初乳能够刺激小鼠胰岛β细胞的增殖，减少胰岛细胞炎症，调节免疫系统功能，阻止3种 T1D模型小鼠的1型糖尿病症状进一步发展[35]。王小军等人研究证实了牛初乳冻干粉相较于普通牛奶冻干粉能够显著提高小鼠糖耐量，降低血清中丙二醛和总胆固醇含量，提升血液中超氧化物歧化酶SOD活性，显示了良好的降低血糖及抗氧化功效[36]。王荣昌等人分别利用牛初乳冻干粉(LBC)和牛初乳、大豆异黄酮及鲜骨粉组成的复合制剂来干预骨质疏松症小鼠，结果发现牛初乳冻干粉及复合制剂均能够抑制小鼠骨矿物元素（钙、磷、锌）的损失，提高血液和主要组织的抗氧化能力，显著改善了小鼠的骨质疏松症[37]。有研究者发现利用新鲜牛初乳通过超滤分离出的3ku以下的牛初乳小分子多肽对小鼠骨密度的改善作用明显，主要是其中富含的大量胰岛素样生长因子能够防止骨骼钙流失，促进骨基质合成[38]。Tanideh等人以80只成年雌性大鼠为研究对象，发现牛初乳联合蜂蜜能够促进大鼠背部的组织及血管新生，加速创面愈合[39]。在一项267名马拉维婴儿临床干预试验研究发现，在婴儿喂养中补充添加牛初乳及鸡蛋能够显著减少婴儿的线性生产迟缓，同时改善了环境性肠功能障碍[40]。在意大利开展的一项前瞻性、多中心的临床试验研究招募了256例宫颈上皮内瘤样病变CIN 1的患者(平均年龄37.7岁)，利用牛初乳开展为期24周的治疗后出现了良好的治疗效果，显示牛初乳是一种天然的免疫调节活性物质[41]。一名41岁日本男性患慢性光化性皮炎（CAD），在接受了牛初乳来源的巨噬细胞激活因子（colostrum-MAF）治疗两周后，全身大部分发痒的红斑明显好转，经过连续10个月治疗后，患者4个月无红斑，研究认为colostrum-MAF可以调节M1/M2巨噬细胞的极化，降低皮肤炎症反应[42]。一项关于儿童急性淋巴细胞白血病的随机双盲安慰剂临床研究中，新诊断为急性淋巴细胞白血病的儿童在4周的化疗诱导治疗期间摄入牛初乳后显著降低了口腔黏膜炎的严重程度，显示牛初乳对口腔黏膜具有修复功能[43]。综上可以发现，牛初乳强大的功效作用随着研究的不断深入正在逐渐显现，其功效的多样性也使得产品开发的前景较好。

3 牛初乳的开发现状及发展前景

中国牛初乳的年产量约20.2万t，除哺喂犊牛外，约10.1万t可供加工利用[44]。牛初乳特有的高附加值属性，在中国一般作为保健食品原料使用，国家市场监管总局保健食品注册备案信息中含有牛初乳的保健食品有159个，涉及的剂型有咀嚼片、粉剂、含片、胶囊等剂型，主要宣称的功能为增强或调节免疫力。而国外市场对于牛初乳的应用开发较早，相关产品及剂型较多，多应用于婴幼儿配方食品、儿童零食、膳食补充剂、牛奶、奶酪、蛋白棒、固体饮料等，相关功能主要聚焦在免疫健康、肠道健康、运动营养。值得一提的是随着国外对牛初乳的研究深入，其已经应用于口服美容及日化产品方面。综合来看，国外的创新产品相对丰富，国内还处于起步阶段，产品形式较少。

国内牛初乳产品的开发主要围绕在粉剂、片剂及相关乳制品方面，在创新剂型、功能拓展方面也有一些探索。国内研究者以牛初乳、牛常乳及蛋黄为原料，辅以相关食品添加剂制成了保健型牛初乳布丁[45]，还以牛初乳、牛常乳、复合乳酸菌等原辅料复配，通过乳酸菌发酵制得了发酵型牛初乳果冻[46]。王青云等人为提高牛初乳粉片混合工艺的均匀度，利用响应面试验优化了牛初乳粉片混合工艺[47]。马生礼研究了牛初乳最适杀菌温度、保持活性介质及乳酸菌发酵工艺，得出了牛初乳发酵乳的制备工艺[48]。李凯锋等人通过感官评价验证，采用响应曲面法进行配方优化得到了牛初乳粉咀嚼片最佳配方[49]。通过对国内专利文献分析发现，有医学科技公司利用牛初乳提取物配合乳铁蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白等原辅料制成了一种治疗口腔炎症性疾病的口腔喷剂[50]。某制药集团公司以牛初乳粉、甘露聚糖肽及辅料制成了一种营养保健奶，主要用于提高小孩、老人及病后初愈人群的免疫力和抵抗力[51]。某生物科技公司也利用牛初乳作为功能原料之一开发了一款适用于术后人群康复的牦牛乳蛋白多肽营养粉[52]。有公司还开发了一种增强骨免疫力、补钙锁钙的保健食品组合物，配料为牛初乳35%～55%，初乳碱性蛋白0.5%～5.15%，钙35%～51.5%，维生素D 0.03%～0.10%，辅料余量[53]。国内知名的乳品公司利用5%～20%的无菌牛初乳溶液开发了一种添加牛初乳的发酵类乳制品，该产品通过无菌微滤技术使得发酵乳制品富含活性IgG组分，提高了产品功能特性[54]。该公司将牛初乳脱脂后除去部分酪蛋白进行聚丙烯滤膜微滤处理，得到了无菌液态牛初乳制品[55]。国内某高校也开发了一种治疗结肠炎的药物，其中主要成分为益生菌与牛初乳生长因子，其通过结肠炎小鼠模型试验证明了该产品能够修复肠黏膜损伤，具有良好的治疗结肠炎作用[56]。牛初乳作为一种具有长期食用历史的功能原料，可以开发众多剂型及多样功能属性的产品，随着国内外研究的深入，牛初乳产品还会不断推陈出新。

4 结论

近年来，随着我国经济高速发展及居民生活节奏的加快、工作压力大、缺乏锻炼、饮食习惯和食物构成的改变，国人免疫力低下及亚健康已成为危害人们健康的主要因素。除了科学合理的膳食，天然来源的牛初乳在免疫力提升和治疗肠道疾病、上呼吸道疾病及运动人群支持方面已经有大量临床证据，所以牛初乳深加工产品有很大的市场开发潜力。