牛初乳功能特性及應用研究進展

楊洋

（1.昆明雪蘭牛奶有限責任公司，昆明 650217；2.云南省工業產品(乳制品)質量控制和技術評價實驗室，昆明 650217）

牛初乳（bovine colostrum）是指健康母牛分娩后72h內所擠出的乳汁。牛初乳含有豐富的營養物質和數量及種類龐大的生物活性物質[1]，食用及開發價值極高。目前，國內外對牛初乳的研究及市場開發已相對成熟，牛初乳已經被大量應用于普通食品、膳食補充劑、日化產品及醫藥領域。近年來，隨著社會高速發展和消費者對健康的關注，公眾對營養健康食品有著巨大需求，特別是新冠肺炎大流行導致消費者對提升免疫力產品需求巨大，而天然來源的牛初乳具有調節免疫功能、增強腸道屏障及營養支持作用，未來市場潛力巨大。本文綜述了牛初乳的功能特性、產品開發應用及發展趨勢，旨在給國內牛初乳資源綜合利用及高附加值產品開發提供參考。

1 牛初乳的功效成分及安全性

牛初乳中營養豐富，蛋白質含量一般為常乳的兩倍以上，其中包含了豐富的酪蛋白、乳清蛋白及乳鐵蛋白，這些蛋白質本身不僅具有生理活性，而且蛋白質被水解后形成的生物活性肽也具有廣泛的生理活性[2]。牛初乳中的乳鐵蛋白、溶菌酶、乳過氧化物酶等成分還組成了一個抑菌體系。牛初乳中含有一系列生長修復因子，如胰島素樣生長因子IGF-I、表皮生長因子EGF、轉化生長因子TGF-β、成纖維細胞生長因子FGF等，這些生長因子與機體生長及胃腸道的黏膜修復密切相關[3,4]。同時，牛初乳含有多種免疫球蛋白，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是初乳中最豐富的免疫球蛋白類型，約占免疫球蛋白總含量的80%。免疫球蛋白作為牛初乳中主要的免疫因子，也是牛初乳最重要的功能性標志成分[5]。

目前國內牛初乳現行有效的標準有中國乳制品工業協會行業規范《生鮮牛初乳》（RHB601-2005）及《牛初乳粉》（RHB602-2005），于2005年12月12日開始頒布實施。同時，新疆維吾爾自治區也制定了《生鮮牛初乳收購標準》（DB65/T 2042-2003）。經查詢全國團體標準信息平臺發現，中國藥文化研究會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）標準，其主要針對以?；蜓虻冉】的绦蟮某跞闉樵辖涍^相關加工工藝技術制成的初乳制品。

牛初乳作為珍貴的乳品原料具有廣泛的功能作用，所以牛初乳在國內外均是作為膳食補充劑及保健食品等高附加值產品來應用。牛初乳除了含有基本的營養成分外還富含各類生物活性物質，理論上可以作為嬰幼兒的一個重要營養補充，特別是目前母乳喂養率只有30%的情況下。由于嬰幼兒配方奶粉無法完全模擬母乳中的各類活性物質，所以牛初乳的應用具有現實意義。牛初乳具有長期的安全食用歷史，國內學者利用脫脂牛初乳飼喂大鼠，采用兩代繁殖實驗觀察了其對大鼠生殖發育的持續影響，結果發現兩代大鼠體內與生殖發育相關的內分泌激素水平與生殖器內雌激素受體和雄激素受體的表達并未受到牛初乳影響，顯示攝入牛初乳粉不會影響兩代大鼠的生殖及發育能力[6]。趙金鵬等按照《保健食品檢驗與評價技術規范（2003版）》中的相關方法對牛初乳進行了安全性評價，發現牛初乳屬于無毒級物質，安全性較高[7]。牛初乳在國內外均作為一種免疫相關功能原料，其含有豐富的抗體和生長因子，包括胰島素樣生長因子1（IGF-1），研究發現攝入標準推薦劑量的初乳并不會增加健康成年人的IGF-1水平，顯示了初乳的安全性[8]。在一項開放式、隨機對照的安全試驗中，對來自丹麥和中國的40例早產兒進行補充攝入牛初乳的研究，未發現安全問題，表明牛初乳作為母乳的補充劑來增加蛋白質的攝入是安全可行的[9]。

2 牛初乳的功效作用

2.1 對上呼吸道感染的改善作用

上呼吸道感染（URTI）一般是機體呼吸道防御能力下降后由多種病毒和細菌引起的病癥。有研究采用牛初乳分離的酸性蛋白（AFC）對H1N1甲型流感病毒感染小鼠試驗發現，感染前14d開始接受牛初乳分離的酸性蛋白0.5mg/kg/d干預的小鼠存活率與奧司他韋試驗組結果一致，均達到了100%，同時顯著減少了與感染相關的體重降低，而對照組存活率僅為33%，顯示了牛初乳酸性蛋白組分對甲型流感病毒有良好預防作用[10]。另一項試驗將小鼠感染H1N1甲型流感病毒前后，按每千克體重添加1g牛初乳進行干預，與對照組相比添加初乳的小鼠感染甲型流感病毒后體重無明顯下降，感染癥狀較輕，體內NK細胞活性增加，肺部病毒毒力顯著減輕[11]。Xu等研究表明，小鼠在接受人呼吸道合胞病毒前14d攝入牛初乳干預后可以有效地增強病毒感染過程中CD8+T細胞的反應，顯著降低感染的嚴重程度[12]。一項針對53名男性的隨機、雙盲臨床試驗發現，每日補充20g牛初乳，持續12周，可以降低牛初乳受試人群口腔微生物變化，使得上呼吸道感染發作的天數和次數與對照組相比明顯減少(P＜0.05)[13]。一項以160例上呼吸道感染反復發作或腹瀉的1～6歲兒童開展的前瞻性、多中心的隊列研究得出結論，接受牛初乳治療4周后可以有效預防復發性上呼吸道感染和腹瀉，同時顯著減少病程及感染住院時間[14]。王娟等也利用牛初乳對202例復發性上呼吸道感染患兒開展了干預研究，發現患兒對牛初乳耐受性良好，牛初乳可有效降低復發性上呼吸道感染，減少入院治療次數及時間[15]?；趧游镌囼灱叭伺R床試驗結果分析，攝入牛初乳是可以起到上呼吸道感染的治療作用的。

2.2 運動人群支持功能

運動產生的熱應激和缺血-再灌注損傷會導致腸道損傷和通透性改變，容易使細菌性脂多糖(LPS)移位進入機體內循環導致嚴重的內毒素血癥。有一項雙盲安慰劑對照試驗，針對16名職業綜合格斗男性選手，通過在比賽高峰期補充20d、每天500mg劑量的牛初乳給與干預，采用乳果糖/甘露醇排除率比值和糞便連蛋白法檢驗干預結果，發現牛初乳攝入可以降低腸道通透性及糞便連蛋白[16]。另一項雙盲、安慰劑對照、交叉設計試驗發現，12名男性連續14d服用20g的牛初乳可以降低高溫運動后腸道細胞損傷及運動熱應激引起的腸道通透性變化[17]。有研究設計了隨機雙盲試驗，選取31名男性分別給予20g/d牛初乳或安慰劑干預58d，期間受試者在第28天以60%最大有氧能力跑步2h后暴露接受致敏物質二苯基環丙烯酮，結果發現補充牛初乳可以提高運動后對新抗原的免疫反應性，驗證了牛初乳可以提升長時間運動后人體免疫功能[18]。Kotsis等人研究發現3.2g牛初乳持續干預6周可以降低足球運動員運動后的運動性肌肉損傷，同時可以提升運動表現[19]。一項以20名運動男性為研究對象的隨機雙盲平行試驗發現，每天攝入20g牛初乳，持續4周能夠降低長時間運動后機體嗜中性粒細胞趨化肽誘導的氧化應激反應[20]?？偟恼f來，牛初乳含有大量營養成分及生物活性成分，對于運動員劇烈及長時間運動引起的機體免疫功能下降，每天補充適當劑量的牛初乳持續數周，可以維持腸道屏障的完整性、減少上呼吸道感染風險及提升免疫功能[21]。

2.3 改善腹瀉作用

腸道是人體重要的消化器官，同時其含有的大量腸道菌群及免疫細胞也參與人體營養物質的消化吸收及神經發育、免疫等生理活動。牛初乳含有的許多天然活性成分能鞏固腸道屏障，改善腸道環境，降低腹瀉發生率。

有研究利用牛初乳對感染輪狀病毒乳鼠進行治療發現，高劑量牛初乳（50g/L）能夠修復小腸黏膜，減輕乳鼠腹瀉狀況[22]。利用脫脂濃縮末期牛初乳干預接種輪狀病毒的小鼠發現，脫脂濃縮末期牛初乳含有高水平的免疫球蛋白IgG，可抵抗輪狀病毒感染引致的嚴重腸胃炎[23]。Playford等人通過體外試驗研究表明牛初乳聯合雞蛋可以保障腸道黏膜的完整性，減緩小腸細菌過度生長和降低與腸胃炎有關的細菌量[24]。郝麗萍等人采用問卷調查的方法對2 340名嬰幼兒研究分析發現，添加牛初乳顯著改善了嬰幼兒的腹瀉發病次數，病程明顯縮短[25]。Suwarba等研究者針對70名急性腹瀉的嬰幼兒開展的一項雙盲隨機對照試驗得出結論，在嬰幼兒急性腹瀉的標準治療中添加牛初乳有助于加快腸道恢復，縮短住院時間，牛初乳可以作為標準治療的一種輔助藥物[26]。一項納入了301名兒童的的隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗研究發現，與對照組相比服用由牛初乳和雞蛋組成的測試物PTM202的兒童的腹瀉持續時間顯著減少，PTM202能夠抑制急性腹瀉兒童中的特定病原體，顯著縮短患病癥狀[27]。有研究人員針對ICU住院患者開展了一個隨機、雙盲、安慰劑對照試驗，受試者攝入20g/d牛初乳粉10d后，血漿內毒素及血漿連蛋白濃度顯著降低，受試者腹瀉情況顯著改善，腸道通透性得到修復[28]。一項納入5個隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗研究，共324名兒童的薈萃分析得出結論，與安慰劑相比，牛初乳能夠有效減輕兒童腸胃炎的臨床癥狀和致病因素，包括減少糞便頻率、腹瀉發生率和降低陽性病原體檢出率，顯示了牛初乳應用于兒童腸胃炎的良好治療價值[29]。

2.4 改善腸炎作用

目前，炎性腸?。↖BD）發病率不斷上升，科學界也在不斷探索IBD的有效治療方案。一項利用牛初乳對2,4,6三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的小鼠結腸炎的干預試驗發現，牛初乳干預后小鼠TLR4炎癥信號通路及細胞因子IL-1β、IL-8、IL-10的表達水平明顯低于對照組(P＜0.001)，同時牛初乳能夠調節腸道菌群平衡，減少結腸炎的腸道損傷和臨床癥狀[30]。鄭慧怡等人使用葡聚糖硫酸鈉(DSS)構建小鼠腸炎模型，系統研究了牛初乳對小鼠潰瘍性結腸炎的改善作用，結果發現牛初乳可以抑制葡聚糖硫酸鈉誘導的腸炎小鼠體重下降及小鼠腸炎疾病的進一步發展，牛初乳也可以調節小鼠腸道菌群平衡，修復小鼠結腸組織損傷，從而改善潰瘍性結腸炎癥狀[31]。趙萍利用56只實驗性巨結腸模型鼠，通過試驗證實了牛初乳粉干預后可以降低先天性巨結腸相關性腸炎（HAEC）的發生，這歸功于牛初乳中含有高濃度的分泌型免疫球蛋白A（SIgA），可以增強腸粘膜免疫防御功能[32]。國內研究者利用牛初乳超濾后的生長因子粗提物治療大鼠潰瘍性結腸炎，結果表明牛初乳生長因子粗提物能夠降低大鼠黏膜損傷，抑制血漿二胺氧化酶活性及降低D-乳酸含量，對潰瘍性結腸炎具有顯著的治療作用[33]。Bodammer等研究者使用牛初乳治療葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的小鼠腸道急性結腸炎，發現牛初乳可以改善小鼠結腸炎，同時降低腹瀉癥狀[34]。綜合分析，牛初乳含有的生長修復因子可以直接修復受損腸道，提升腸道屏障功能。

2.5 其他功能

有研究利用標準化牛初乳衍生物（SBCD）來治療患有Ⅰ型糖尿病(T1D)的小鼠，發現牛初乳能夠刺激小鼠胰島β細胞的增殖，減少胰島細胞炎癥，調節免疫系統功能，阻止3種 T1D模型小鼠的1型糖尿病癥狀進一步發展[35]。王小軍等人研究證實了牛初乳凍干粉相較于普通牛奶凍干粉能夠顯著提高小鼠糖耐量，降低血清中丙二醛和總膽固醇含量，提升血液中超氧化物歧化酶SOD活性，顯示了良好的降低血糖及抗氧化功效[36]。王榮昌等人分別利用牛初乳凍干粉(LBC)和牛初乳、大豆異黃酮及鮮骨粉組成的復合制劑來干預骨質疏松癥小鼠，結果發現牛初乳凍干粉及復合制劑均能夠抑制小鼠骨礦物元素（鈣、磷、鋅）的損失，提高血液和主要組織的抗氧化能力，顯著改善了小鼠的骨質疏松癥[37]。有研究者發現利用新鮮牛初乳通過超濾分離出的3ku以下的牛初乳小分子多肽對小鼠骨密度的改善作用明顯，主要是其中富含的大量胰島素樣生長因子能夠防止骨骼鈣流失，促進骨基質合成[38]。Tanideh等人以80只成年雌性大鼠為研究對象，發現牛初乳聯合蜂蜜能夠促進大鼠背部的組織及血管新生，加速創面愈合[39]。在一項267名馬拉維嬰兒臨床干預試驗研究發現，在嬰兒喂養中補充添加牛初乳及雞蛋能夠顯著減少嬰兒的線性生產遲緩，同時改善了環境性腸功能障礙[40]。在意大利開展的一項前瞻性、多中心的臨床試驗研究招募了256例宮頸上皮內瘤樣病變CIN 1的患者(平均年齡37.7歲)，利用牛初乳開展為期24周的治療后出現了良好的治療效果，顯示牛初乳是一種天然的免疫調節活性物質[41]。一名41歲日本男性患慢性光化性皮炎（CAD），在接受了牛初乳來源的巨噬細胞激活因子（colostrum-MAF）治療兩周后，全身大部分發癢的紅斑明顯好轉，經過連續10個月治療后，患者4個月無紅斑，研究認為colostrum-MAF可以調節M1/M2巨噬細胞的極化，降低皮膚炎癥反應[42]。一項關于兒童急性淋巴細胞白血病的隨機雙盲安慰劑臨床研究中，新診斷為急性淋巴細胞白血病的兒童在4周的化療誘導治療期間攝入牛初乳后顯著降低了口腔黏膜炎的嚴重程度，顯示牛初乳對口腔黏膜具有修復功能[43]。綜上可以發現，牛初乳強大的功效作用隨著研究的不斷深入正在逐漸顯現，其功效的多樣性也使得產品開發的前景較好。

3 牛初乳的開發現狀及發展前景

中國牛初乳的年產量約20.2萬t，除哺喂犢牛外，約10.1萬t可供加工利用[44]。牛初乳特有的高附加值屬性，在中國一般作為保健食品原料使用，國家市場監管總局保健食品注冊備案信息中含有牛初乳的保健食品有159個，涉及的劑型有咀嚼片、粉劑、含片、膠囊等劑型，主要宣稱的功能為增強或調節免疫力。而國外市場對于牛初乳的應用開發較早，相關產品及劑型較多，多應用于嬰幼兒配方食品、兒童零食、膳食補充劑、牛奶、奶酪、蛋白棒、固體飲料等，相關功能主要聚焦在免疫健康、腸道健康、運動營養。值得一提的是隨著國外對牛初乳的研究深入，其已經應用于口服美容及日化產品方面。綜合來看，國外的創新產品相對豐富，國內還處于起步階段，產品形式較少。

國內牛初乳產品的開發主要圍繞在粉劑、片劑及相關乳制品方面，在創新劑型、功能拓展方面也有一些探索。國內研究者以牛初乳、牛常乳及蛋黃為原料，輔以相關食品添加劑制成了保健型牛初乳布丁[45]，還以牛初乳、牛常乳、復合乳酸菌等原輔料復配，通過乳酸菌發酵制得了發酵型牛初乳果凍[46]。王青云等人為提高牛初乳粉片混合工藝的均勻度，利用響應面試驗優化了牛初乳粉片混合工藝[47]。馬生禮研究了牛初乳最適殺菌溫度、保持活性介質及乳酸菌發酵工藝，得出了牛初乳發酵乳的制備工藝[48]。李凱鋒等人通過感官評價驗證，采用響應曲面法進行配方優化得到了牛初乳粉咀嚼片最佳配方[49]。通過對國內專利文獻分析發現，有醫學科技公司利用牛初乳提取物配合乳鐵蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白等原輔料制成了一種治療口腔炎癥性疾病的口腔噴劑[50]。某制藥集團公司以牛初乳粉、甘露聚糖肽及輔料制成了一種營養保健奶，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為功能原料之一開發了一款適用于術后人群康復的牦牛乳蛋白多肽營養粉[52]。有公司還開發了一種增強骨免疫力、補鈣鎖鈣的保健食品組合物，配料為牛初乳35%～55%，初乳堿性蛋白0.5%～5.15%，鈣35%～51.5%，維生素D 0.03%～0.10%，輔料余量[53]。國內知名的乳品公司利用5%～20%的無菌牛初乳溶液開發了一種添加牛初乳的發酵類乳制品，該產品通過無菌微濾技術使得發酵乳制品富含活性IgG組分，提高了產品功能特性[54]。該公司將牛初乳脫脂后除去部分酪蛋白進行聚丙烯濾膜微濾處理，得到了無菌液態牛初乳制品[55]。國內某高校也開發了一種治療結腸炎的藥物，其中主要成分為益生菌與牛初乳生長因子，其通過結腸炎小鼠模型試驗證明了該產品能夠修復腸黏膜損傷，具有良好的治療結腸炎作用[56]。牛初乳作為一種具有長期食用歷史的功能原料，可以開發眾多劑型及多樣功能屬性的產品，隨著國內外研究的深入，牛初乳產品還會不斷推陳出新。

4 結論

近年來，隨著我國經濟高速發展及居民生活節奏的加快、工作壓力大、缺乏鍛煉、飲食習慣和食物構成的改變，國人免疫力低下及亞健康已成為危害人們健康的主要因素。除了科學合理的膳食，天然來源的牛初乳在免疫力提升和治療腸道疾病、上呼吸道疾病及運動人群支持方面已經有大量臨床證據，所以牛初乳深加工產品有很大的市場開發潛力。