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牛初乳成分及其功能作用

來源:    作者:    時間: 2005-07-04
初乳是指奶牛分娩后7d內特別是3d內所分泌的乳汁,奶牛業的迅速發展為我國提供了大量的牛初乳資源,新鮮初乳色澤黃而濃稠、酸度高、具有特殊的乳腥味和苦味。其蛋白質、脂肪、無機鹽含量均顯著高于常乳,而乳糖含量較常乳低。初乳中不僅含有豐富的營養物質,而且還含有大量的生物活性物質。研究表明,初乳不僅可提供幼畜生長發育所必需的營養成分,而且還具有免疫功能和改善胃腸道、提高生產性能等作用。
1. 牛初乳中的營養成分和功能性組分
1.1 常規營養 
牛初乳固體含量高于常乳。其中密度、蛋白質、脂肪、灰分含量均顯著高于常乳,但隨著泌乳期的延長而下降并逐漸接近常乳水平,pH和乳糖含量較常乳低。牛初乳中蛋白質、脂肪、乳糖、灰分、密度均在分娩后48h內變化顯著(p < 0.05),72h后趨于平穩,到第5d時接近常乳水平(p > 0.05)[1]。奶牛分娩后第一次(2h以內)所擠初乳,其蛋白質、脂肪、乳糖、灰分含量分別是常乳的5.03、1.95、0.56、1.92倍[1]。
陸東林等[1]測定奶牛分娩后第1、3、5d的初乳中,其蛋白質含量分別為17.12%、4.34%、3.61%;高產奶牛(年產牛奶7.5t以上)分娩后2h、24h、48h的初乳中,其蛋白質含量分別為13.70%、5.06%、4.24%。
乳脂肪是乳中最重要的能量物質。奶牛分娩后48h內脂肪含量逐漸下降,48h~5d內逐漸上升,5d后又開始下降。奶牛分娩后2h、24h、48h、72h、96h、120h的初乳中,其脂肪含量分別為6.54%、5.74%、5.90%、6.82%、6.79%、5.82%,而常乳含量僅為2.90~3.90%[1]。牛初乳中的碳水化合物主要為乳糖。奶牛分娩后初乳中乳糖含量的變化趨勢與蛋白質、脂肪相反,即隨著時間的推移呈上升趨勢。乳糖含量以奶牛分娩后2h為最低,僅為2.42%,分娩后24h、48h、72h、4d、5d內初乳乳糖含量分別為3.49%、3.80%、3.90%、4.03%、4.09%,變化趨于平穩(p > 0.05),常乳乳糖含量為3.90~5.00%[1]。
奶牛分娩后2h內初乳中的礦物元素(鈣、磷、鈉、鎂、鋅、鐵、錳)的含量分別為166.67mg/100g、176.56mg/100g、49.89 mg/100g、47.26mg/100g、21.11mg/kg、2.73 mg/kg、102.4mg/kg,分別是常乳的1.90、2.24、2.11、5.56、6.21、2.81、1.64倍[1]。
1.2 免疫因子和生長因子
免疫球蛋白(Ig)通常以單體或多聚體形式存在。根據Ig的亞基、電泳遷移率及抗原性不同分為IgG1、IgG2、IgM和IgA(含量分別為47.6、2.90、4.20和3.90 g/kg),其中IgG1是牛初乳中的主要免疫球蛋白。牛初乳中Ig總含量約為50~150mg/ml,是常乳的50~150倍,其中IgG、IgM、IgA分別約占80%~90%、7%、5%。IgG主要通過與細菌、病毒等抗原進行特異性結合而使之喪失破壞機體健康的能力,同時還具有活化補體、中和毒素、溶解細菌以及通過胎盤向胎兒體內傳遞免疫力、增強胎兒和新生仔畜抗感染能力等作用。
母牛產犢后7d內,乳汁中IgG含量變化很大。其第1次[2]、2h[3]、24h[3]、48h[3]及72h[3]的初乳中IgG平均含量分別為67.23、73.3、21.3、3.4和1.6mg/ml,分別是常乳(0.6 mg/ml)的112.05、122.2、35.5、5.7和2.7倍。其中在前2d內,每次擠乳IgG濃度下降50%,到第5d時為0.86mg/ml,已降到常乳水平[2]。
牛初乳中的乳鐵蛋白(Lf)含量約為1.5~5.0mg/ml,是常乳的50倍,乳房炎乳中的含量可達8mg/ml。Lf具有促進鐵的吸收、促進腸粘膜細胞增殖、調節腸粘膜中的巨噬細胞、刺激溶菌酶活性再生、抗病毒等效應。
牛初乳中的生長因子主要有促進體細胞對葡萄糖和氨基酸吸收的類胰島素樣生長因子(IGF-I),IGF-I主要來自于母體血液,但含量高于母體血液中IGF水平。牛初乳IGF-I其平均含量為1000ug/l,而常乳中不到10ug/L。IGF-I能提高蛋白質合成中的氨基酸利用率、抑制蛋白質降解,從而提高蛋白質的凈利用率,改變胴體組成。還能有效地促進肌肉組織的合成和代謝,有利于愈合創傷和組織生長[4]。IGF能促進細胞增殖、分化和分泌作用,能對所有胰島素靶器官起經典的胰島素效應,能夠調節血糖,促進蛋白質、脂肪、糖原、RNA和DNA的合成[4]。初乳中的活性物質除了免疫因子和生長因子外,還含有吞噬細胞、乳酸過氧化物等,它們能夠產生干擾素、分泌特異性IgA抗體或直接吞噬抵抗病原的侵入。溶菌酶、乳過氧化物酶等抑菌、殺菌因子也存在于牛初乳中,能有效地抵抗病毒繁殖,防止病原菌粘連等。
2. 牛初乳的功能作用
2.1預防腹瀉 降低死亡率
研究表明,奶牛初乳中的Ig可以被自身免疫系統發育不健全的新生犢牛吸收而獲得被動免疫。這種被動免疫可保護犢牛免受外來疾病的侵襲,并對母畜感染過或接種過疫苗的疾病產生抵抗力,特別是對腸道疾病和腸道微生物的侵襲提供局部保護。新生犢牛死亡率和腹瀉率高,與其體內血清中Ig水平高低有一定關系。Gutzwiller[5]結果表明,在出生第1d攝取充足的牛初乳能保護新生犢牛抵抗傳染性腹瀉,并且降低其腹瀉頻率(P < 0.05)。因此,犢牛在出生后1h內必須喂初乳,最好在出生后15~30min內喂給,第1次喂量為1.5~2.0kg,溫度不應低于35℃。
2.2增強被動免疫 促進生長發育
牛初乳可顯著增加小腸絨毛長度、促進上皮細胞增殖(P < 0.05)[6]。能預防和治療非類固醇抗炎癥藥引起的胃腸道受損癥狀,又能有效的治療其它腸道潰瘍疾病,從而保證幼畜胃腸道和其它器官的正常生長發育。但是,不同的初乳采食量將會顯著影響其小腸上皮細胞增殖和酶的活性,采食高劑量的初乳能提高小腸黏膜上皮細胞的增殖;反之則降低其增殖[7]。
牛初乳中的IGF-I能提高蛋白質合成中的氨基酸利用率、抑制蛋白質降解,從而提高蛋白質的凈利用率,改變胴體組成[8]。牛初乳可增進食欲,極顯著地提高其日增重、血漿IGF-I、IGF-II的水平(P < 0.01),顯著地提高采食量、飼料轉化率、胃、大腸和小腸的重量(P < 0.05),尤其在攝食牛初乳強化飼料4周后,較對照組瘦肉重增加0.45kg(P < 0.01)[9]。
2.3 對新陳代謝和內分泌系統的作用
與定量飼喂初乳相比,新生犢牛任意采食初乳能顯著地加快其新陳代謝和內分泌特性(P < 0.05),降低血漿中脂肪酸濃度、暫時提高胰島素水平、降低皮質醇濃度[10]。在出生后第一周攝取不同數量的初乳將影響蛋白質和脂肪的代謝,但并不影響小腸的吸收功能;而飼喂不同數量的奶代替物(MR)對代謝、內分泌和小腸吸收能力都不會產生影響,這或許與初乳中含有大量的生物活性物質和促生長物質有直接關系[11]。
補充牛初乳能提高運動員體能訓練期間血漿IGF-I水平、缺氧耐受能力(P < 0.05),而IgG、激素、氨基酸濃度沒有明顯變化(P > 0.05)[12]。但也有研究表明補充牛初乳不會影響其體能訓練期間血漿IGF-I的水平[13]。劉冀瓏等[14]研究表明仔兔在出生后第2d飼喂牛初乳,血漿出現陰性結果,表明采食牛初乳6h內仔兔血漿中的牛IgG濃度小于1.0×10-5 mg/ml。這有兩種可能:①仔兔根本不吸收牛IgG;②仔兔能吸收牛IgG,但量甚微。此結果可以說明:牛初乳并不能給任何動物幼仔提供足夠的免疫源。從此角度講,牛初乳不是任何動物母乳的完全替代品。
3 影響因素
3.1 影響初乳產量的因素
母牛的健康狀況、干奶期、季節、胎次等是影響初乳產量的主要因素[15]。王祥等[15]在測定奶牛初乳產量時,其中一頭牛產后即生病,結果9次擠奶量僅22.8kg,15次擠奶量僅48.4kg,分別是平均擠奶量的47.04%和54.81%(P < 0.05)。干奶期過短(小于30d)或過長(大于90d),初乳產量均較低,在30~90d的范圍內干奶期適當延長,對提高初乳產量有較好效果。季節也顯著影響其初乳產量(P < 0.05),其中6~8月初乳產量最多,其次為3~5月、9~11月、12~2月。胎次也顯著影響其初乳產量(P < 0.05),1~3胎初乳產量逐漸上升,4胎以后則有所下降,除第4胎與第3胎之間差異不顯著(P > 0.05)外,其它各胎次間差異均極顯著(P < 0.01)。
頭乳產量、擠凈方式等也是影響初乳產量的因素。第1胎母牛分娩后第1次擠奶量(擠凈)即“頭乳”的產量,其平均產量為7.29±3.57 kg,其中最低擠奶量為1.0kg、最高達16.9kg[15]。產后一次擠凈初乳(I組)的第ld的平均產奶量明顯高于產后分三次擠凈初乳(II組)的平均產奶量的8.41%,相對提高22.75%(P < 0.01);達到45%產奶量的平均天數為1.86d,比II組3.77d提前1.91d(P < 0.01);達到80%產奶量的平均天數為13.91d,比II組20.86d提前6.95d(P < 0.01);達到最高產奶量的平均天數是35.82d,比II組48.15d提前12.33d(P < 0.01)[16]。
3.2 影響初乳活性和熱穩定性的因素
pH值、溫度等是影響初乳活性的因素。IgG活性在pH3.6~7.6時相對穩定,而在pH3.6以下,IgG在未加熱情況下已明顯變性;pH7.6以上,IgG有一定量的變性。在加熱情況下,pH6.6時,85℃/15s,IgG完全失活;72℃/15s活性損失僅為0.5%;60℃/30s加熱后,在pH<3.6時,IgG完全變性;pH為4.6時幾乎完全變性;pH為5.6~6.6時無損失。
一定濃度的檸檬酸鹽、蔗糖、磷酸鹽、鈣離子、卡拉膠等對初乳蛋白質的熱穩定性有明顯的改善作用,從而有效保持初乳活性[17]。檸檬酸鹽pH6.6~7.0時對初乳熱穩定性較為有效,蔗糖pH6.0~6.6時效果最佳,兩者有互補作用。磷酸氫鹽對初乳熱穩定性有改善作用,磷酸二氫鹽則降低了牛初乳的熱穩定性。實驗表明pH為6.9時、蔗糖15~30%、檸檬酸鹽2mmol/l、磷酸鹽100~200mmol/l時,可達到良好的活性保持效果。初乳蛋白質對鈣離子敏感,添加鈣離子使初乳熱穩定性下降;添加能結合游離鈣的EDTA(0~0.02mol/l),能明顯地改善初乳的熱穩定性;EDTA濃度太高( > 0.2mol/l)則不利于初乳的熱穩定 [17]。卡拉膠的添加降低了牛初乳的熱穩定性,但不改變牛初乳的pH值[17]。
4 小結與展望
牛初乳中含有多種營養因子[1]和生物活性物質[2,3],對初生幼畜具有一定的生理功能作用[5]和免疫調節作用[10-12]。
目前,國內外牛初乳及其制品的開發已經成為一個熱點,是現在和今后生物活性乳制品開發的主方向。我國《2001—2010年中國食物與營養發展綱要》中明確指出,今后十年我國食物與營養發展的重點領域是“奶類產業、大豆產業、食品工業”。因此,牛初乳的開發前景無限廣闊。
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