牦牛乳营养价值的研究进展

娄新建 郝力壮 刘书杰 拜彬强*

(1.青海大学农牧学院,西宁 810016;2.青海大学畜牧兽医科学院,青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室,西宁 810016)

牦牛乳被称为天然浓缩乳,是藏区牧民生活所必需的各种乳制品的主要来源。由于牦牛乳相对其他常规乳品产量较少,产地位于高寒地区,地处偏远,目前我国对于牦牛乳制品的开发利用还处于初步阶段。近些年,为了推动牦牛产业发展,针对牦牛乳的开发研究逐渐增多,而牦牛乳品质作为牦牛乳价值挖掘的基础备受关注。目前,针对牦牛乳品质的研究较多,但大部分都较为片面,本文将从牦牛乳中常规营养、功能性成分及生物活性因子3方面系统地综述牦牛乳的品质,为牦牛乳价值挖掘奠定基础,为青海省绿色有机农畜产品输出基地的建设提供参考。

1 牦牛乳中常规营养成分

1.1 蛋白质及氨基酸

乳蛋白是牦牛乳中主要的营养成分之一,不同动物乳中乳蛋白含量见表1。牦牛乳中乳蛋白含量为3.43%～6.53%[1-29],平均值为4.88%,而山羊乳、水牛乳、骆驼乳、奶牛乳、马乳、驴乳、人乳中乳蛋白含量分别为3.72%、4.54%、3.98%、3.09%、2.07%、1.36%、1.40%[30-36],由此可见牦牛乳中乳蛋白含量相对较高,约为人乳的3.5倍。

表1 不同动物乳中常规营养成分含量

牦牛乳中乳蛋白含量受牦牛品种、产奶月份、草场类型等因素影响,研究发现,10—12月牦牛乳中乳蛋白含量要高于7—9月份[3];高寒草甸牦牛乳的乳蛋白和乳脂含量较温性草原牧场牦牛乳高[11]。牦牛主要分布在甘肃、青海、西藏、四川等地区,各地区牦牛乳蛋白含量各不相同,甘肃地区牦牛乳中乳蛋白含量为3.67%～6.53%[1-8],平均值为5.42%;青海地区牦牛乳中乳蛋白含量为3.85%～5.82%[5,9-17],平均值为4.97%;西藏地区牦牛乳中乳蛋白含量为4.57%～5.41%[18-20],平均值为5.09%;四川地区牦牛乳中乳蛋白含量为3.43%～4.96%[21-29],平均值为4.06%。综上所述,牦牛乳中乳蛋白含量最高的地区为甘肃,其次为西藏、青海,四川地区最低。

大多数乳中主要含有18种氨基酸,分为必需氨基酸(EAA)以及非必需氨基酸(NEAA)。不同动物乳中氨基酸组成见表2。牦牛乳中总氨基酸(TAA)含量平均值为3 811.12 mg/100 mL[7-8,19-21,28-29,37-38],比山羊乳略高,远高于奶牛乳、驴乳、马乳和人乳;牦牛乳中EAA和NEAA含量平均值分别为1 723.80和2 071.87 mg/100 mL[7-8,19-21,28-29,37-38],均高于奶牛乳、驴乳、马乳和人乳。乳中氨基酸的营养价值不仅取决于氨基酸含量的多少,还取决于氨基酸是否接近人体所需氨基酸的比例。比例越接近,其生物学价值越高。比例较好的氨基酸组成中EAA/TAA比值应在40%左右,EAA/NEAA比值应在60%以上。而牦牛乳EAA/TAA比值为47%,接近推荐值40%,EAA/NEAA比值为93%,高于推荐值60%,说明牦牛乳中氨基酸组成适宜,品质好。同样山羊乳、水牛乳、奶牛乳、驴乳、马乳和人乳氨基酸组成中EAA/TAA比值均接近推荐值。

1.2 乳脂及脂肪酸

乳脂是食用黄油和奶油的主要成分,也是乳制品风味的主要来源。牦牛乳中乳脂含量为1.66%～8.51%[1-29],平均值为5.78%。山羊乳、水牛乳、骆驼乳、奶牛乳、马乳、驴乳、人乳中乳脂含量分别为6.98%、7.31%、3.20%、3.88%、1.08%、1.24%、2.82%[30-36],即牦牛乳中乳脂含量仅低于山羊乳和水牛乳,比骆驼乳、奶牛乳、马乳、驴乳和人乳分别高出80.63%、48.97%、435.19%、366.13%和104.96%。牦牛乳中的乳脂含量因地理环境而异,不同地区牦牛乳中乳脂含量各不相同,甘肃地区牦牛乳中乳脂含量为4.68%～6.73%[1-8],平均值为5.818%;青海地区牦牛乳中乳脂含量为4.13%～7.73%[5,9-17],平均值为5.816%;西藏地区牦牛乳中乳脂含量为5.60%～8.51%[18,20],平均值为6.95%;四川地区牦牛乳中乳脂含量为1.66%～7.10%[21-29],平均值为5.19%。综上所述,牦牛乳中乳脂含量最高的地区为西藏,其次为甘肃、青海,四川地区最低。不同动物乳中乳脂含量见表1。

乳脂由甘油三酯和脂肪酸构成,其中脂肪酸的组成是影响脂肪功能的主要因素。脂肪酸根据是否含双键及双键的数量可以分为饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)。其中饱和脂肪酸如果摄入过多,会增加人类患心脑血管疾病的风险,因此乳中饱和脂肪酸含量过高会影响乳品质,而不饱和脂肪酸特别是多不饱和脂肪酸含有人体所需的必需脂肪酸[39-41],因此多不饱和脂肪酸含量高是乳品质佳的体现。不同动物乳中脂肪酸组成见表3。牦牛乳中饱和脂肪酸含量为58.87～87.40 g/100 g[9,19,42-50],平均值为66.39 g/100 g,明显低于山羊乳、水牛乳、奶牛乳和驴乳,但远远高于人乳;单不饱和脂肪酸含量为11.75～34.78 g/100 g[9,19,42-50],平均值为29.23 g/100 g,高于山羊乳、水牛乳、奶牛乳和驴乳,但低于人乳,多不饱和脂肪酸含量为0.85～8.55 g/100 g[9,19,42-50],平均值为4.20 g/100 g,高于山羊乳和水牛乳,但低于奶牛乳、驴乳和人乳。这表明牦牛脂肪酸组成优于山羊乳、水牛乳和奶牛乳。

表3 不同动物乳中脂肪酸组成

除此之外,牦牛乳中功能性多不饱和脂肪酸含量较高,有研究表明,牦牛乳中α-亚麻酸(C18∶3n-3)、共轭亚油酸(CLA)含量均高于荷斯坦奶牛乳、山羊乳和绵羊乳[39-40],二十二碳六烯酸(DHA)、二十碳五烯酸(EPA)含量也较为丰富[41],这些脂肪酸具有抗癌、抗氧化、预防心脑血管疾病、促进神经细胞发育等功能。

1.3 乳糖及低聚糖

乳糖是哺乳动物乳汁中特有的成分,也是存在于乳中最主要的碳水化合物,具有调节肠道菌群、增强免疫力和促进钙吸收的作用[54]。牦牛乳中乳糖含量为3.39%～6.30%[1-18,20-29],平均值为5.10%,山羊乳、水牛乳、骆驼乳、奶牛乳、马乳、驴乳、人乳中乳糖含量分别为5.34%、5.01%、5.96%、4.91%、6.70%、6.50%和7.75%[30-36],高于水牛乳及奶牛乳,但低于山羊乳、骆驼乳、马乳、驴乳、人乳。牦牛乳中的乳糖含量受地理环境影响而不同,各地区牦牛乳中乳糖含量并不相同,甘肃地区牦牛乳中乳糖含量为4.60%～5.47%[1-8],平均值为5.00%;青海地区牦牛乳中乳糖含量为4.40%～5.89%[9-17],平均值为5.31%;西藏地区牦牛乳中乳糖含量为3.39%～4.56%[18,20],平均值为4.05%;四川地区牦牛乳中乳糖含量为3.90%～6.30%[21-29],平均值为5.24%。综上所述,牦牛乳中乳糖含量最高的地区为青海,其次为四川、甘肃,西藏地区最低。不同动物乳中乳糖含量见表1。

同时,Qu等[55]使用膜脱蛋白法研究发现,牦牛乳中含有丰富的功能性低聚糖,如格鲁尼亚糖、瓦科斯糖、岩藻糖等,这些低聚糖虽然对人类健康存在潜在的积极影响,但仍需进一步研究;Singh等[56]对牦牛乳进行加工,分离出2种新型乳寡糖,发现其具有抗肿瘤、抗癌、抗原和免疫刺激活性等作用。

1.4 维生素及矿物质

维生素是能维持生物机体正常生长发育和新陈代谢所必需的一类大分子有机物质。不同动物乳中维生素组成见表4。牦牛乳中维生素A、维生素C、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12含量均高于普通牛乳,维生素B5含量略低于普通牛乳;牦牛乳中维生素A、维生素D、维生素B2、维生素B6、维生素B12含量高于山羊乳,其他维生素含量均低于山羊乳;牦牛乳中维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B5、维生素B6、维生素B12含量高于人乳,其他维生素含量低于人乳[57]。牦牛乳中富含多种维生素,这可能与牦牛生活在高海拔地区,受到的紫外线照射更加强烈有关。

表4 不同动物乳中维生素组成

不同地区的牦牛乳中矿物质含量差异较大,这可能与当地土壤中矿物质含量密切相关。牦牛乳中常量元素钙的含量为12.33～208.00 mg/100 g[14,18-19,24-25,28-29,58-60],平均值为72.02 mg/100 g,低于山羊乳、绵羊乳、奶牛乳、水牛乳,但高于人乳;磷的含量为72.45～164.00 mg/100 g[14,18,24,28,59-60],平均值为97.83 mg/100 g,低于山羊乳、绵羊乳、水牛乳,但高于奶牛乳、人乳;钾的含量为69.40～193.81 mg/100 g[14,24,29,58-60],平均值为120.37 mg/100 g,低于山羊乳、绵羊乳、奶牛乳、水牛乳,但高于人乳;钠含量为0.47～49.29 mg/100 g[14,19,24-25,29,58],平均值为35.98 mg/100 g,低于山羊乳、绵羊乳、奶牛乳、水牛乳,但高于人乳;镁的含量为1.29～15.41 mg/100 g[14,18-19,24-25,28-29,58-60],平均值为9.21 mg/100 g,低于山羊乳、绵羊乳、奶牛乳、水牛乳,但高于人乳。不同动物乳中常量矿物质组成见表5。

表5 不同动物乳中常量矿物质组成

牦牛乳中微量元素铁的含量为548.08～6 390.00 μg/L[18-19,25,28-29,58-59],平均值为2 455.56 μg/L,锌的含量为3 002.88～29 800.00 μg/L[18-19,25,28-29,58-60],平均值为8 619.95 μg/L,锰的含量为25.00～81 470.00 μg/L[18,25,28-29,58,60,62-63],平均值为4 951.29 μg/L,钴的含量为0.74～206.00 μg/L[58,60,62-63],平均值为69.19 μg/L,铜的含量为39.39～153 740.00 μg/L[18-19,25,28-29,58-60,62-63],平均值为7 036.21 μg/L,硒的含量为3.35～58.99 μg/L[25,62-63],平均值为24.90 μg/L,牦牛乳中以上几种微量元素的含量均高于山羊乳、绵羊乳、奶牛乳、水牛乳和人乳。不同动物乳中微量矿物质组成见表6。

表6 不同动物乳中微量矿物质组成

2 牦牛乳中功能性成分分析

2.1 酪蛋白(casein,CN)

酪蛋白是由乳腺组织自身合成的含磷的酸性蛋白质,酪蛋白是牛乳中的主要蛋白质,约占牛乳总蛋白的80%,包括α-酪蛋白(α-casein,α-CN)、β-酪蛋白(β-casein,β-CN)、κ-酪蛋白(κ-casein,κ-CN)等。牦牛乳中酪蛋白具有较高的营养价值和良好的功能特性,被广泛应用于食品工业和其他行业。酪蛋白本身具有一定程度的黏度、保湿、乳化性能,可应用于食品、制药业、化妆品、工业等领域[64]。

不同动物乳中酪蛋白组成见表7。牦牛乳中α-CN含量为11.52～16.14 g/L[14,65-66,68],平均值为14.88 g/L,是山羊乳、牛乳的1倍多;β-CN含量为12.98～23.34 g/L[14,65-68],平均值为17.62 g/L,远远高于山羊乳和牛乳;κ-CN含量为3.78～9.80 g/L[14,65-66,68],波动较大,平均值为5.80 g/L,高于山羊乳和牛乳。

表7 不同动物乳中酪蛋白组成

2.2 乳清蛋白(whey protein)

乳清蛋白主要由α-乳白蛋白(α-lactalbumin,α-La)、β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-Lg)、乳铁蛋白(lactoferrin,LF)及血清白蛋白(serum albumin,ALB)等组成。其中α-乳白蛋白由乳腺上皮细胞粗面内质网合成,具有很高的营养价值,其具有提高配方食品中蛋白质组成及氨基酸水平、缓解压力、防止胃黏膜损伤、调节肠道菌群和抗癌等作用;β-乳球蛋白具有抗氧化和抗病毒活性的功能。当β-乳球蛋白与某些糖类物质结合后,具有一定的抗自由基和抗氧化的作用。乳铁蛋白是人体重要的免疫蛋白之一,具有增强机体免疫、抗病毒、防止细胞病变等多种功能[70-71]。血清白蛋白是哺乳动物血清中含量最高的蛋白质,可维持血浆胶体渗透压,对体内代谢物质的运输、营养方面都起着很重要的作用。此外,血清白蛋白还具有免疫功能。

不同动物乳中乳清蛋白组成和含量见表8。牦牛乳中α-乳白蛋白含量为0.30～2.02 g/L[14,29,64,66,72-73],平均值为1.34 g/L,高于奶牛乳、水牛乳、山羊乳,但低于马乳、骆驼乳、人乳;β-乳球蛋白含量为1.44～6.70 g/L[14,29,64,66,72-73],平均值为4.26 g/L,均高于奶牛乳、水牛奶、马乳、骆驼乳、山羊乳、人乳;乳铁蛋白含量为0.003 7～1.01 g/L[29,66,72],平均值为0.40 g/L,与奶牛乳、水牛乳、骆驼乳差距不大,高于山羊乳,与人乳含量相差接近4倍;血清白蛋白含量为0.035～0.97 g/L[29,66,72],平均值为0.26 g/L,均高于奶牛乳、水牛奶、马乳、骆驼乳、山羊乳、人乳。

2.3 免疫球蛋白(immune globulin,Ig)

Ig是动物免疫系统中最重要的免疫活性物质。它是一种具有抗体活性免疫功能的球蛋白,可与相应的抗原物质结合,使身体免受细菌和病毒的侵害。IgG、IgA和IgM是牦牛乳中存在的3种主要Ig,其中最重要的Ig类型是IgG[76]。牦牛乳中IgA含量为0.490 7 mg/mL[77],均高于奶牛乳、水牛乳、兔乳、人乳,但与人乳差距很小,与水牛乳差距较大,是水牛乳的10倍;IgG含量为0.362 2 mg/mL[77],高于奶牛乳、水牛乳、人乳,但低于兔乳;IgM含量为0.041 6 mg/mL[77],高于水牛乳、人乳,但低于奶牛乳、兔乳。不同乳中Ig的组成和含量见表9。

表9 不同动物乳中免疫球蛋白的组成和含量

3 牦牛乳中生物活性因子分析

3.1 胰岛素样生长因子-Ⅰ(insulin-like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)

IGF-Ⅰ是由70个氨基酸组成的单链多肽,因结构和功能与胰岛素相似而命名[81]。IGF-I是存在于乳中的重要功能成分,是最强有力的抗衰老物质,IGF-Ⅰ可以调节血糖和胆固醇含量,提高肌肉细胞增生的能力,帮助肌肉组织形成[82]。不同动物乳中IGF-Ⅰ含量见表10。水牛乳、猪乳、鼠乳、人乳中IGF-I含量都较低,不足20 ng/mL[77,79-80],牛乳的含量略微超过20 ng/mL[78],只有骆驼乳的含量最高,是奶牛乳含量的7倍多,而IGF-I在牦牛乳中含量极低,目前尚未有明确数据。不同动物乳中IGF-I含量见表10。

表10 不同动物乳中胰岛素样生长因子-Ⅰ含量

3.2 转化生长因子-β2(transforming growth factor-β2,TGF-β2)

TGF-β2是牦牛乳中一种含量较多的生长因子。TGF-β2具有广泛的生物学活性,是一种分泌蛋白,具有多种细胞功能,对胚胎发育起着至关重要的作用,同时TGF-β2还具有调节机体的免疫功能,是目前研究最多的生长因子之一[86-87]。麦洼牦牛乳中TGF-β2含量为76.41 ng/mL[74],奶牛乳中TGF-β2含量为12～71 ng/mL[86],人乳中TGF-β2含量为1.644 ng/mL[88],麦洼牦牛乳中TGF-β2含量是牛乳的1～6倍,是人乳的46.5倍,人乳中TGF-β2含量与牦牛乳相差甚远。不同动物乳中TGF-β2含量见表11。

表11 不同动物乳中转化生长因子-β2含量

3.3 乳过氧化物酶(lactoperoxidase,LP)

乳过氧化物酶是存在于乳汁中的一种血红素蛋白,是一种来自于动物体的过氧化物酶。乳过氧化物酶、硫氰酸根(SCN-)和过氧化氢(H2O2)形成的乳过氧化物酶体系(lactoperoxidase system,LPS)具有杀菌作用,能够延长鲜乳的保质期,是牦牛乳中重要的生物活性物质[89]。由于不同地区的牦牛生存环境不同,导致乳过氧化物酶的平均酶活性差异很大。麦洼牦牛常乳中乳过氧化物酶平均酶活性为2.95 U/mL,显著低于九龙牦牛乳(87.84 U/mL)和全奶麦洼牦牛乳(136.27 U/mL)[74]。

4 小 结

牦牛乳是一种酪蛋白性乳类,其蛋白质含量丰富,氨基酸组成比例适宜,乳脂含量高于骆驼奶、奶牛乳、马乳、驴乳和人乳;牦牛乳中饱和脂肪酸含量低,多不饱和脂肪酸含量高,特别是α-亚麻酸、共轭亚油酸、DHA、EPA等功能性脂肪酸含量较为丰富。牦牛乳中富含功能性低聚糖、维生素A、维生素E和部分B族维生素,矿物质含量丰富。除此之外,牦牛乳中富含酪蛋白、Ig等功能性成分,能改善人体免疫功能,同时IGF-Ⅰ、TGF-β2等生物活性因子含量高于其他乳品,对人体健康有积极影响。但是不同地区牦牛乳营养指标差异较大,主要原因可能是不同地区的海拔不同,海拔不同导致其草场类型、牧草品质和季节气候存在差异,因而牦牛乳中的营养成分含量也会有所不同。综上所述,虽然不同地区牦牛乳营养指标差异较大,但是总的来说牦牛乳仍然是一种营养价值高、富含生物活性物质的优质乳类。加之牦牛乳产于高海拔地区,极具稀缺性,这使得牦牛乳拥有较高的价值潜力。