牛初乳粉生产工艺及其营养价值

初乳又叫胶奶，是雌性哺乳动物分娩前后所分泌的乳汁。奶牛界一般把母牛分娩后7d内分泌的乳汁称为初乳。其色黄，有苦昧和异臭味，营养成分显著高于常乳，但耐热性差，一般不用于乳品加工。过去，奶牛初乳除用于喂犊牛或第1 次挤出的初轧和被人食用外，其余均用之喂牛或被废弃。20世纪50年代以来，科技界进行了大量研 究，阐明初乳中不仅含有丰富的营养物质，而且含有珍贵的免疫因子、生长因子等活性成分，是功能性食品的重要原料。在人类饲养的各种家畜中，以奶牛的初乳产量最高，利用价值最大。一头母牛在产犊后7d内可产初乳50～lO0kg，而用于喂犊牛的仅占30%～50%，因此开发和利用初乳资源使之“变废为宝”，就成为科技工作者的一项重要任务。国内食品、乳品界于1990年前后开始研究妍牛初乳的加工利用，并取得一定成果。一、奶牛初乳资源状况、营养成分和初乳粉生产工艺研究

1.初乳产量影响因素及资源估计

(1)初乳产量利用新疆乌鲁术齐五一奶牛场荷斯坦奶牛，1965—1997年共4596个胎次的原始记录资料，用SAS统计分析软件处理数据，得出母牛平均胎次305d产奶量为5238.7(±l791.86)，相当于年产奶量6269.3kg，分娩后l～3d、1~5d、1~7d 的初乳产量分别为34.67(±14.67)、67.31(± 24.53)kg、102.94(±36.31)kg，占305d产奶量的 0.66%、1.28%、1.97%，占年产奶量的0.55%、 1.07%、1.64%。33例第1胎母牛分娩后第1次挤奶量(即头乳产量)为7.29(±3.57)，其幅度为1.0-16.9kg。实测乌鲁木齐西山奶牛场2000年6—10月产犊的52头荷斯坦奶牛，分娩后1—9次挤奶量为48.47(±12.10)kg，1～15次挤奶量为88.31 (±19.56)kg，分别占胎次305d产奶量的0.76%、 1.39%，占上年产奶量的0.70%、1.27%。

(2)影响初乳产量的因素。奶牛生产水平对初乳产量有显著影响(P<0.01)，随着单产水平的逐步提高，各阶段初乳产量呈明显的递增趋势。1～3胎初乳产量逐渐上升，4胎以后则有所下降。对于奶期过短(<30d)或过长(>90d)，初乳产量均较低，在30-90d的范围内，干奶期适当延长对提高初乳产量有良好影响。在乌鲁木齐的气候条件下，夏季 (6～8月)初乳产量最多，其次为春季(3-5月)、 秋季(9~11月)、冬季(12-2月)。产间距对初乳产量没有明显影响。

(3)奶牛初乳资源估计。2000年我国有奶牛488.7万头，年产牛奶919.1万吨。按本研究初乳占年总产量的比例，估计一年可产初乳：1—3d，5.06 万t，1～5d，9.83万t，1一7d，15.o7万t。按每头犊牛平均日喂初乳6kg、分别占3d、5d、7d初乳产量的45%、40%、35%计算，则一年可用作功能性食品加工的初乳原料为：1-3d，2.78万t，1-5d，5.90万t、1—7d.9.80万t。

2.初乳曲营养成分和IgG含量

(1)初乳的常量营养成分和矿物元素含量。采集46头荷斯坦奶牛分娩后2h以内、24h、48h、72h、 96h、120h的初乳和分娩15d以后的常乳，测定其常量营养成分和部分矿物元素含量。结果表明：除乳糖以外，初乳中各项指标均显著高于常乳。分娩后2h以内第1次所挤初乳，其蛋白质、脂肪、乳 糖、灰分的含黾分别是常乳的5.03、1.95、0.56、1.92倍；Ca、P、Na、Mg是常乳的1.90、2.24、2.11、5.56倍；Zn、Fe、Mn是常乳的6.2l、2.8l、1.64倍。初乳中的各种成分.随泌乳时间的延长而逐渐向常乳接近。

(2)初乳中的氨基酸含量。采集7头荷斯坦奶牛分娩后2h、24h、48h、72h的初乳进行氨基酸含量测定，共测定l7种氨基酸，即Asp、Thr、Ser、 Glu、Gly、Ala、Cys、Val、Met、Ile、Leu、Tyr、 Phe、Lys、His、Arg、Pro。结果：上述4个时问段初乳中，l7种氨基酸的总和平均值为每百克初乳19.38g、6.17g、4.48g和4.23g，分别是常乳(2.83 g)的6.85、2.18、1.58和1.50倍。奶牛分娩后，其初乳中氨基酸总含量和各种氨基酸含量均随泌乳时间的延长而下降。但不同氨基酸在总量中所占比例则有所区别，其中Glu、Met、Ile、Leu、Phe、Lys、Pro呈逐渐上升趋势，而其他l0种氨基酸比例则逐渐下降。在比例呈上升趋势的氨基酸中，有6种是人体必需氨基酸：因此，虽然母牛分娩后随时间的延长，初乳中总氨基酸含量有所下降，但因必需氨基酸的比例上升，其营养价值得到补偿。

(3)初乳中的IgG含量及其与蛋白质、密度的关系。IgG(免疫球蛋白G)是初乳中的主要功能性组分，也是衡量初乳及其制品质量的重要指标。用琼脂双向免疫扩散法对l0头荷斯坦牛不同时间段，初乳的IgG含量进行测定，结果表明：母牛分娩后 2h、24h、48h及72h初乳中IgG含量分别为73.3、21.3、3.4和1.6mg/ml，是常乳(0.6mg/ml，据 2001年l0月对20头牛的测定)的l22.2、35.5、5.7和2.7倍。初乳中lgG含量随母牛泌乳时间的延长而下降，且48h内下降迅速，72h以后下降缓慢，并逐渐与常乳接近。牛初乳中IgG含量与乳蛋白质含量之间有着较好的线型关系，以蛋白质含量为自变量x，IgG含量为因变量Y，推导出IgG与蛋白质的相关函数为Y=5.76x一19.092，相关系数γ= 0.9720。IgG和密度之间也有较好的线型关系，因此生产企业可依据初乳原料中的蛋白质含量或密度来推算IgG水平，以保证原料的质量。

3.初乳粉的生产工艺

(1)原料收购。为保证初乳粉质量，收购初乳以72h以内的为好。据对母牛分娩后72h以内混合初乳的测定，蛋白质5.O%一8.5%、IgGlO~25mg/ml、 脂肪3.8%一8.o%、非脂乳固体10%~14%、酸度30~ 700^。T。收购的初乳应及时降温至6℃以下，在2℃～ 4℃下贮存，以防酸败；盛装初乳的桶、壶等器具应提前清洗干净，并用蒸汽或沸水杀菌；尽可能减少收购、贮运环节的微生物污染，以利于控制原料初乳中细菌总数和酸度。

(2)离心去脂可采用国产奶油分离机或低温离心机，后者效果较理想。以批次处理能力为6kg的低温离心机为例，72h内混合初乳，经3000r/min，15-20min离心后，脂肪去除率可达95%以上，残留低于0.2%，分离效果好。机器运行时，温度可控制在0℃一l0℃，可有效防止原料初乳中细菌总数和酸度的增高。

(3)杀菌。主要有两种方式，即辐照杀菌和低温热杀菌。

辐照杀菌：优点是杀菌完全，IgG损失少，操作方便；缺点是辐照过程中使脱脂初乳中残留脂肪氧化，产生异味，维生素类物质损失严重。实验证明，当刚挤出的初乳细菌总数为l0²~³个/ml(机械挤乳)或l0³一l0⁴个/ml(手工挤奶)时，经冷链贮运、低温脱脂后，干燥处理前的细菌总数为104一 l0个/ml。在6KGy-8KGy的安全剂量下辐照，细 菌总数降至103个/ml。

低温热杀菌：用不同温度和时间段所做的实验表明，初乳受热温度达70℃，其粘度迅速增加，高酸度初乳开始有微小蛋白颗粒形成，IgG损失率也迅速上升。在各种处理中，以63℃、30min效果最好，细菌总数从杀菌前的104～107个/ml降至2.2x102-7.9x102个/ml，IgG的最大损失率为12.8%用列管式巴氏杀菌器进行杀菌(63℃、30 min)，通过实测，杀菌前细菌总数为1.43x107个/ ml，杀菌后为8.4xl0³个/ml，IgG损失率为10%。

(4)干燥。主要采用两种方式，即冷冻干燥和低 温喷雾干燥。

方法一：冷冻干燥。其优点是国产设备成熟，工艺操作简单，IgG损失率低；缺点是能耗大，成本高，生产能力小，效率低。一般国产冷冻干燥设备生产能力约为lkg初乳粉/批次，20~30h/批次。每1kg初乳粉耗电量约60kwh。采用以下工艺：脱脂初乳装仓一预拣至一40℃一将捕水器降温至一60℃一开启真空泵.将系统真空抽至10Pa一开启加热，使物料得到一定升华潜热，并保持系统真空在20~30Pa~冻干，系统真空达5Pa，保持一定时间彻底冻干一出仓。据测定，按此工艺操作IgG损失率为3%一4%。

方法二：低温喷雾干燥。其优点是可实现连续式生产，生产量大，效率高，成本低，并能脱去初乳中的腥味，改善产品风味和口感：缺点是一次性投资大，对原料奶、设备、工艺要求均较严，损失率较高用丹麦尼鲁公司(NiroPteLtd)喷雾干燥机，进风口温度170℃出风口温度75℃ 出粉温度<60℃.流化床降温，lgG损失率7.0%一 10%。

二、牛初乳粉保健功能的研究

1.免疫调节

(1)材料和方法。按中华人民共和国卫生部颁发的《保健食品功能学评价程序和检验方法》(1997)中的免疫调节作用检验方法，分别作了迟发型变态反应：二硝基氟苯(DNFB)诱导小鼠DTH(耳肿胀法)试验、血清溶血素测定：半数溶血值(HC50)测定、小鼠碳粒廓清试验。

选体重19-21g的昆明种雌性小鼠，分别设低、中、高3个BCP剂量组及阴性对照组，每组10只小鼠。实验组BCP剂量按50mg/kg·bw、100rag/ kg·、300mg/kg.bw，对照组用蒸馏水，每日灌胃1次，连续30d。

(2)结果在试验初始、中期及末期，各组小鼠体重相互间无显著性差异(P>0.05)。试验结束时各组间的胸腺/体重比、脾脏/体重比，无显著性差异(P>0.05)，说明试验剂量的BCP对小鼠淋巴器官无显著性影响：BCP高、中、低剂量组DTH明显高于对照组(P<0.01或P<0.05)；高、中剂量组血清溶血素半数溶血值(HC50)明显高于对照组 (P<0.01或P<0.05)；高、中剂量组碳廓清能力(吞噬指数Ⅱ)也显著高于对照组(P

2.改善“上感”和感冒，调节胃肠道机能

(1)对象和方法。儿童组：随机抽取新疆医科大学第二附属医院门诊儿童，年龄1—9周岁，长期、多次患感冒(儿童期为上呼吸道感染，简称“上感”)等疾病，共50例。其中上感44例(88%)，腹泻或便秘5例，部分儿童上述两病兼有，或同时患1—2种其他疾病，如肺炎、气管炎、过敏性鼻炎、厌食等。

成人组：随机抽取医院门诊反复患感冒等疾病的成人共50例，年龄35~91岁，其中60~91岁36 例(72%)。涉及病种13种，部分患者同时患2～3 种疾病。病种以感冒为主.共43例(86%)。其次为气管炎12例不规则腹泻或便秘5例，还有高血压、冠心病、类风湿、心律失常等。

BCP剂量：儿童组每人每天早晚各服0.2g(2 粒)BCP胶囊，成人组每人每天早晚各服0.4g(4 粒)连续服用1个月，每周观察、询问1次，至服用后1个月，总观察时间为2个月。

(2)结果儿童组：44例患上感儿童，服用BCP后1个月内未发生上感者21例，占47.73% (21/44)；上感次数减少、病症减轻、病程缩短者19例，占43.18%(19/44)；无变化者4例，占9.09%(4/44)，总有效率90.91%(40/44)。5例患腹泻或便秘儿童，服用BCP后症状显著减轻或改善，显示了BCP具有调节胃肠道功能的作用。

成人组：43例患感冒成年人，服用BCP后1 个月内未发生感冒者22例，占51.16%(22/43)；发病次数减少、症状减轻、病程缩短、用药减少、治疗费用下降者15例，占34.88%(15/43)；发病次数不减、症状病情无明显变化者6例，占13.95%(6/43)，总有效率86.05%(37/43)。12例支气管炎患者，服用BCP后由于未发生感冒或感冒次数减少、病情减轻、病程缩短、气管炎症状减轻，自我感觉良好。5例不规则腹泻或便秘患者，服用BCP后，腹泻次数明显减少，粪便性状改善或基本成形；便秘者粪便变软，如厕时比服药前轻松。

儿童组和成人组患者，在服用BCP后普遍感觉”吃好、睡好、精神好”。成人组50例病人中，反映食欲增加或改善、“吃饭香”者40例，占80%；睡眠不同程度改善者35例，占70%；主诉自我感 觉舒适、心情愉快、精力充沛者28例，占56%。

3.促进锌吸收致智力发育

(1)材料和方法。选用Wister足月龄已断奶大鼠，体重70—80g，随机分为5组，每组16只，雌雄各半，分笼饲养，分别饲喂按AOAC配方配制的纯合成饲料～试剂设空白对照组、硫酸锌阳性对照组、BCP低剂量组(17.5g./d)、中剂量组(70mg/ d)、高剂量组(280mg/d)。除空白对照组外、4个试验组均加喂硫酸锌(ZnSO4)1.9mg/只·d。BCP 按剂量分别用去离子水配成混悬液，代替饮水，自由进食一每周称体重1次实验结束前2d做水迷宫试验；实验结束时，将各组大鼠断头处死，取血测血清锌，取双侧眼球和睾丸，称重，测锌含量，计算锌的蓄积量。

(2果。锌含量；眼球锌，BCP高剂量组平均含量最高(20.42μg/g)，中剂量组次之(15.16μg/ g)，高剂量组叫硅高于空白对照组、阳性对照组和低、中剂量组(P

水迷宫式骑：全程时间，空白对照组最长 (17.88min)，BCP高剂量组最短(9.67min)，高剂量组所需时间明显短于阳性对照组和低、中剂量组 (P

4抗衰老

(1)材料和方法抗衰老实验：利用昆明种雌性小鼠，随机分为3个试验组和1个对照组，每组8～10只，试验组小鼠饮用蒸馏水配制的BCP乳液浓度分别为9.Og/L、45.Og/L和225.Og/L，对照组小鼠饮用蒸馏水，各组小鼠均食用AOAC饲料，喂养30d。饲喂试验结束后分别采集各组小鼠血样， 肾、肝、心肌组织，测定肾、肝、心肌组织超氧化物歧化酶(SOD1活力，肾、肝、全血谷胧甘肽过 氧化物酶(GSH—PX)活力，肾、肝、心肌组织丙二醛(MDA)含量。

果蝇寿命试验：采美国野生型黑腹果蝇。收集羽化12h内的果蝇，用乙醚麻醉后区分雌雄。将果蝇随机分成3个剂量绀和1个对照组，每组雌雄果蝇各40～5O只。置3cmx13cm培养管内饲养。1 周内给以普通摹础饲料，1周后各剂量组分别给以含BCP恻料，BCP浓度分别为0.2%、l.O%和5.O%培养管平放于温度25±l℃、相对湿度62% 的恒温箱内，每4d更换1次培养基，每天定时统计果蝇死亡数，直至全部死亡。规定每个果蝇生存时间的代数和除以果蝇数即为该组平均寿命；前半数果蝇存活天数的均值为半数死亡期；每组最后死亡的10只果蝇存活天数的平均数为该组的最高寿命。

(2)结果。SOD、GSH—PX活力测定和MDA含量测定：高、中剂量组小鼠肾、12,肌组织SOD活高于对照组，差异显著(PSOD和GSH—PX是生物体内两种比较重要的抗 氧化物酶类.SOD能催化O₂一生成H₂0₂，以清除O₂一 对细胞的毒害作用；GSH—PX可将H₂0₂分解，阻断脂质过氧化链锁反应。本实验结果表明，BCP高剂量组小鼠肾、心组织SOD活力和高剂量组小鼠 肾、肝、全血GSH—PX活均明显高于对照组，提示BCP通过提高机体抗氧化物酶的生物合成而增加活力.以抑制机体的脂质过氧化反应。MDA是细胞膜脂质过氧化的终产物之一，它能与蛋白质发生交联，产生脂褐质，后者是老年斑的主要成分。MDA含量的增加表明机体清除自由基能力减弱，脂质过氧化保护系统的抗氧化能力降低。本实验中喂高剂量BCP的小鼠肝、心肌组织MDA含量明显低于对照组，表明BCP可提高机体的抗氧化能力，降低MDA含量。以上实验结果提示，BCP具有抗衰老的作用。

果蝇寿命：半数死亡期，饲喂含BCP饲料的 果蝇寿命均有所延长，其中雌性果蝇延长幅度为 34.8%～83.2%，雄性果蝇为4.6%一83.9%，除0.2% 浓度组雄性果蝇外，其他各组雌雄果蝇半数死亡期 与对照组比较，均有显著性差异(P<0.01)。平均寿命，除0.2%浓度组雄性果蝇外，饲喂含BCP饲料的果蝇均有延长，其中雌性果蝇延长幅度为17.7%--40.1%；雄性果蝇为13.7%~30.7%，差异显著(P<0.01)。最高寿命，BCP延长了雌性果蝇的最高寿命，幅度为35%～8.1%，中、高剂量组与对照组比较，差异显著(P<0.01)；各剂量组雄性果蝇与对照组比较，无显著性差异(P>0.05)。

综上所述，BCP延长了雌雄果蝇的半数死亡期和平均寿命以及雌性果蝇的是高寿命，但在性别上有差异，即对雌性果蝇的效果优于雄性果蝇，其原因有待作进一步研究。

5.抗诱娈

(1)材料和方法。牛初乳为奶牛分娩后第3天分泌的乳汁，含蛋白质4.28%，IgG16mg/ml。选取44只体重18~22g的昆明种健康小鼠，雌雄各半，随机分为8组。第1组为空白对照组，第2-4组为低、中、高剂量牛初乳组(剂量分别为3.75、7.50、 15.00ml/kg.bw)，第5-7组为低、中、高剂量牛初乳加阳性物(环磷酰胺，简称CP)组，第8组为 阳性物对照组。对第2组小鼠分别用不同剂量牛初乳连续灌胃5d，最后一次灌胃1h后给第5～7组小鼠腹腔注射CP150mg/kg.bw，同时给第8组小鼠也注射相同剂量的CP。26h后将小鼠全部处死，取股骨骨髓制片，吉姆萨染色，在油镜下每片计数1000个嗜多染红细胞(PCE)，计算其微核率。

(2)结果。第1组微核发生率1‰，第2-4组依次为5.17‰、6.00‰、7.50‰，第5—7组依次为24.33‰、13.00‰、19.00‰，第8组为34.75‰。第 5-7组微核抑制率分别为30.9%、64.4%和46.7%。

据报道，小鼠骨髓PCE自发微核率一般为2%o 左右，本实验中第2~4组小鼠骨髓PCE微核发生率略高于自发微核率，其原因有待进一步研究。本实验第5组结果表明，牛初乳可抑制由CP引发的小鼠骨髓细胞微核的形成，抑制率达30.9%一 64.4%，说明牛初乳中可能存在有抗诱变物质成分。