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水牛乳营养与功能特性的研究进展

2022-02-17谢耀锋谢娟秀韦升菊韦琼娈黄钰涵谢芳

中国奶牛 2022年1期
关键词:酪蛋白牛乳水牛

谢耀锋,谢娟秀,韦升菊,韦琼娈,黄钰涵,谢芳

(中国农业科学院广西水牛研究所,南宁 530001)

水牛乳品质优良,口感香醇,被公认为“奶中极品”[1],其蛋白质、脂肪、维生素等含量大大高于奶牛乳,其中所含的免疫球蛋白G、溶菌酶、类胰岛素生长因子等生物活性成分更是奶牛乳的5~10倍[2]。而且水牛乳具有良好的食用安全性,与荷斯坦牛相比,水牛适应能力强,具有较强的抗病性和免疫力,迄今尚未有水牛疯牛病病例报道[3]。随着生活水平的提高,作为一类高级营养食品,水牛乳正日渐成为人们消费的“新宠”[4]。

中国是世界第三大水牛养殖大国,水牛存栏数仅次于印度和巴基斯坦。水牛乳作为世界第二大乳源,在人类营养摄入历史中扮演着重要的角色。特别是在印度、巴基斯坦等发展中国家,水牛乳占其全国乳类总产量的一半以上,享誉全球的意大利Mozzaralla(莫扎瑞拉)干酪就是以水牛乳为原料制备的。水牛乳在我国奶业结构中占有非常重要的地位,尤其在我国奶源北重南轻的局势下,水牛奶早已成为南方居民生活不可或缺的部分。本文对水牛乳的营养成分和生物学功能特性的研究进展进行了综述,以期为水牛乳后续研究和开发提供理论参考。

1 水牛乳的营养特性

水牛乳、山羊乳及人乳的营养组成较相似,均富含多种营养成分和生物活性物质。水牛乳的组成成分受地域、季节、品种、泌乳期等因素的影响,除乳糖外,水牛乳中的蛋白质、脂肪、总固形物、灰分等含量均高于奶牛乳、人乳及山羊乳(表1)[2,5]。

表1 不同乳源主要营养成分比较 单位:%

水牛乳中的维生素A和矿物质元素铁的含量分别是奶牛乳的近40倍和80倍。此外,水牛乳具有较低的热容量,较高的热传导性和膨胀性,皂化值、密度、溶点也较高[6]。有研究表明,水牛乳的胆固醇含量低于牛乳,且乳脂中的脂肪球较大,体外消化率相对较低。

1.1 乳蛋白

蛋白质是构成人体细胞、组织的重要物质,可以提供多种氨基酸,有助于组织的形成、生长和修复[7]。在蛋白质的氨基酸序列上,水牛乳与其他反刍动物乳汁也有较多的不同。水牛乳中主要的蛋白质有αs1-酪蛋白(αs1-CN)、αs2-酪蛋白(αs2-CN)、β-酪蛋白(β-CN)、κ-酪蛋白(κ-CN)、β-乳球蛋白(β-LG)、α-乳白蛋白(α-LA)、乳铁蛋白、免疫球蛋白等[8]。酪蛋白是一种有助于机体组织恢复的优良蛋白质来源,由于需要较长时间消化,故可保障身体更有效的吸收利用。水牛乳中酪蛋白含量分别是牛乳和人乳的1.50倍和10.2倍,特别是α-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白分别是牛乳的1.53倍、1.58倍、1.53倍,而水牛乳中含有的κ-CN被认为是在干酪加工中加速凝乳酶凝固速率的因素。免疫球蛋白是机体对抗病菌的物质基础,水牛奶中免疫球蛋白(A、M和G)含量分别是牛奶和人奶的16倍和8.2倍(表2)[9]。β-LG是乳清蛋白中最主要的蛋白质,而水牛乳中的乳清蛋白含量与奶牛乳较相似[10]。

不同乳源蛋白中均含有人体所需的全部必需氨基酸,人乳中所含的必需氨基酸含量最高(2.93%)。羊乳与牛乳相近,水牛乳中的氨基酸不但非常全面,其必需氨基酸和味觉氨基酸含量均是牛乳的1~2倍。与其他乳源相比,水牛乳的氨基酸模式更适合人体吸收,也赋予了水牛乳全面的营养价值与独特的口感[11,12]。

表2 不同乳源乳中各种蛋白质含量[13~15] 单位:g/kg

1.2 乳脂肪

水牛乳中的总脂肪含量高于奶牛乳、人乳以及山羊乳(表1),然而胆固醇含量却较低。乳中的中短链脂肪酸含量高于牛乳和人乳,而长链脂肪酸却低于牛乳和人乳(图1)。中链脂肪酸具有降脂、降胆固醇以及预防肠道菌群功能紊乱的作用,也更有利于人体消化吸收。水牛乳不仅脂肪含量高,而且脂肪酸种类也非常丰富,特别是人体必需脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等)含量均较高[16]。联合国粮农组织有关必需脂肪酸摄入的建议是,饮食中ω-6与ω-3的比例应该为5∶1或者10∶1,如此比例就能让人体得到足够的DHA和EPA等物质。需要说明的是,ω-3与ω-6都是必需脂肪酸,人体不能合成,必须从食物中摄取。水牛乳中不饱和脂肪酸ω-6与ω-3的比值为3.08,更有利于机体的脂肪酸代谢[17]。

图1 不同乳源中、长链脂肪酸含量比较[18]

1.3 矿物质

水牛乳中的矿物质元素丰富。与人乳和奶牛乳相比,水牛乳中钙、磷、钾、氯和锰的含量较高,硒的含量高于奶牛乳而低于人乳。水牛乳中的磷含量是人乳的7倍左右,钙含量为奶牛乳的1.5倍,是人乳的5倍,且水牛乳中的磷酸钙能与具有对钙、磷有富集结合作用的磷酸残基结合,形成更利于机体吸收的酪蛋白酸钙[19]。因此,水牛乳是补充机体所需多种矿物质元素的一种有效途径,也是一种较好的补钙食品。

1.4 维生素

水牛乳中的维生素种类较多且含量极为丰富,其中维生素A(2 8.7~3 0.7µg/g)、维生素B1(3 8.7~5 3.0µg/g)、维生素B12(0.67~3.17µg/100g)、维生素E(23.8~26.6µg/g)、维生素D(0.03µg/g)、烟酸(0.87~1.67µg/g)的含量均高于牛乳[20]。需要特别说明的是,水牛乳因含有较高的脂肪,能更好地促进人体对脂溶性维生素A、维生素D、维生素E的吸收[21],因此,水牛乳是人类补充天然维生素的良好来源。

2 水牛乳的功能特性

2.1 增强免疫力

水牛乳不但营养丰富,而且具有良好的食用安全性。其乳中含有很多珍稀的生物活性成分,如免疫球蛋白、生长因子、抗炎因子、生物活性肽、乳铁蛋白等[22]。水牛在产犊后3h内,其初乳中的免疫球蛋白G(lgG)、免疫球蛋白A(lgA)、类胰岛素生长因子(IGF-1)含量分别是78.22g/L、8.83g/L、1 099.787μg/L,是常乳中含量的41.83、12.44、3.07倍[23]。Saksena等从水牛乳低聚糖中分离得到一种新型戊糖,其结构为:GlcNAcβ(1→3)Galβ(1→4)GlcNacβ(1→3)Galβ(1→4)Glc,这种分子糖具有免疫刺激活性,可提高非特异性免疫应答反应的2倍以及特异性免疫应答反应的2~6倍[24]。罗曾玲等[25]对水牛乳中过敏原进行纯化,李欣等[26]对水牛乳中β-乳球蛋白过敏原进行表位定位,制备出了免疫球蛋白抗体。

2.2 抗氧化

水牛乳、人乳中均含有维生素C和维生素E,其中维生素C能促进胶原蛋白合成,使皮肤光滑有弹性,维生素E可阻止体内不饱和脂肪酸氧化,延缓皮肤衰老。水牛乳中的表皮生长因子(EGF)具有快速修补老化皮肤细胞,提高自我修复的能力。水牛乳乳清蛋白中的乳白蛋白、乳铁蛋白含有胱氨酸残基,能通过消化道和血流进入细胞膜还原成两个半胱氨酸,合成谷胱甘肽,可调节细胞和组织谷胱甘肽水平,增强机体抗氧化能力。与奶牛乳相比,水牛乳中的维生素C、维生素E和EGF的含量均较高[27]。水牛乳及其制品具有清除自由基的作用,用益生菌水牛酸奶饲喂大鼠,发现红细胞、肝脏、结肠中的超氧化物歧化酶(SOD)的活性高于未饮用组大鼠,说明益生菌水牛酸奶能提高大鼠的抗氧化能力[28]。李玲等的研究显示,水牛乳多肽可以明显降低D-半乳糖致衰老模型小鼠脏器和血清中的丙二醛(MDA)含量,提高血清、全脑和心脏中超氧化物歧化酶(SOD)含量,说明水牛乳多肽具有抗氧化作用[29]。

2.3 降胆固醇

Clare等的研究显示,水牛乳中的κ-酪蛋白112-116片段(Lys-Asn-GlnAsp-Lys)具有抗血栓肽的作用[30]。潘健存等对水牛初乳中的免疫活性物质及其降糖作用进行了研究,结果发现水牛初乳能增强机体的免疫力,并有一定的降血糖和降血脂作用[31]。中链脂肪酸能够同时作用于具有调节肝脏中胆固醇合成和分解有关的两个限速酶“胆固醇7α羟化酶”和“羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶”,而水牛乳中的中链脂肪酸含量高于牛乳和人乳,因此与饮用牛乳相比,老年人饮用水牛乳能显著降低胆固醇、预防心脑血管疾病和老年性疾病[32,33]。

2.4 消炎抗癌

Colarow等从水牛乳中分离得到的神经苷节脂的GM1片段,能特异性结合霍乱毒素亚单位B,有抗炎作用[34]。Bajaj等研究表明,用胃蛋白酶水解水牛乳中的αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白得到的阳离子肽具有抗菌活性[35]。王土长等[36]将生鲜水牛免疫乳提取物中的IgG加入接种有霍乱弧菌和伤寒杆菌的培养基中,发现其具有很强的抗菌作用,具有作为抗菌药品的开发前景。研究还发现,水牛乳具有抗癌消炎等生理功能。因为水牛乳中含有许多如钙、维生素、酪蛋白、丁酸和共轭亚油酸等联合抗癌物质,加上奶中的寡聚糖等多种成分能够抑制肿瘤的生长。有报道显示,用水牛乳饲喂由1,2-二甲基肼(DMH)所致的肠癌模型大鼠,发现肿瘤患病率低于未饮用组的大鼠[37]。同样有报道指出,与对照组相比,饲喂水牛乳的大鼠患肿瘤数减少60%,肠窝异常病灶减少62.5%,提示水牛奶可以抑制肿瘤的发生,降低结肠癌的非典型增生病变[38]。

3 总结与展望

近年来,随着人们对水牛乳营养价值认识的深入,作为一种高级营养品,水牛乳正逐渐成为乳品界的消费“新势力”。但在研究水牛乳营养、功能特性以及营养强化方面,与意大利、印度等国相比,我国仍有一定的差距,需不断加大对水牛产业的投入力度,拓宽水牛乳深加工渠道,以提高水牛乳及其制品的市场竞争力。此外,因水牛耐粗饲、耐湿热,适合南方养殖,因此,水牛及水牛乳业已成为了南方地区的特色优势产业。这对化解我国“北重南轻”的奶源格局具有重要的现实意义。水牛奶已然成为了南方居民家门口的奶瓶子。且与牛乳相比,水牛乳的营养价值和功能特性均较高,过敏源性低,与人乳更接近,可作为牛乳过敏人群的乳代替品,也更适合婴幼儿、老年人以及乳糖不耐症者等特殊人群补充营养的主要来源。因此,水牛乳具有良好的开发和应用前景。

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