• 牛乳的營養及功能
    中國乳制品工業協會發布于: 2015-05-25

    乳因奶畜品種不同,其營養成分存在較大的區別。同畜種的乳,因飼料、飼養環境、管理方法、年齡、胎次、泌乳期、個體特性等,都會對乳的營養成分產生不同程度的影響。目前,世界上的奶種主要有:牛乳、水牛乳、牦牛乳、山羊乳、綿羊乳、駱駝乳、馬乳、馴鹿乳等。本文以牛乳為例進行介紹。

    牛乳是我國奶類的主要品種。奶牛主要品種是荷斯坦(黑白花)奶牛,在我國分布廣,從北到南,從東到西,從城市到農村,都有飼養,市場上供應的乳品絕大部分是牛乳制成的。牛乳中含有迄今為止所知道的所有營養素,是最接近完善的食物。主要營養素是:水、蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質、維生素、酶類、核苷和核苷酸、激素及生長因子等。

    一、乳蛋白質

    蛋白質是牛乳的主要營養成分之一。不同動物乳,其蛋白質含量有所區別,大體含量為:人乳1.0%;牛乳3.2%;牦牛乳5.8%;水牛乳3.8%;山羊乳3.2%;綿羊乳4.6%;馬乳2.5%;駱駝乳3.6%。

    乳蛋白質主要由兩大部分組成,即酪蛋白和乳清蛋白。酪蛋白與乳清蛋白比例約8020(質量比)。酪蛋白、乳清蛋白是在乳腺中合成的,在自然界其它地方不存在。乳蛋白中還有血清白蛋白、免疫球蛋白及其它微量蛋白。血清白蛋白、免疫球蛋白則是來自血液的轉移。

    牛乳中含有全部必須氨基酸,1牛乳中可以滿足或超過成年人每日必需氨基酸的需要量。所以,牛乳蛋白被稱為“完全蛋白質”和最好的蛋白質。牛乳蛋白質消化吸收率比植物蛋白質高。牛乳蛋白質消化吸收率一般為90100%,而植物蛋白質只有8090%。由于牛乳蛋白質已經呈良好的乳濁狀態分散于乳液中,所以消化吸收的速度也比肉、蛋、魚、面包等快。乳蛋白質也是能量的來源。牛乳由于含水分較多,所以單位重量牛乳的熱量供給較低,每100牛乳(平均組成的)可提供288千焦的熱量。按牛乳成分劃分,蛋白質熱量占19%。

    (一)酪蛋白  當脫脂乳PH值調整到4.6(等電點)、溫度為20時,沉淀下來的蛋白質就是酪蛋白。酪蛋白是乳蛋白的主要蛋白質,約占總蛋白量的80%。酪蛋白不是單一蛋白質,而是由a-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白組成。酪蛋白是典型的含磷蛋白,a-酪蛋白、β-酪蛋白在牛乳中是以酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復合形態存在,可用弱酸或凝乳酶使其凝結。所以,牛乳可以用來制作干酪、干酪素等產品。

    (二)乳清蛋白 當脫脂乳PH值調整到4.6(等電點)、溫度為20時,沒有發生沉淀,而仍然保留在乳清中的蛋白質被稱為乳清蛋白,約占牛乳蛋白的20%。乳清蛋白主要有:β-乳球蛋白(β-lg)、a-乳白蛋白(a-la)、血清白蛋白(SA)及免疫球蛋白(Ig)。這四類蛋白質約占乳清蛋白的85%以上,此外還有一些其他微量的蛋白質等。其中β-乳球蛋白(β-lg)、a-乳白蛋白(a-la)、血清白蛋白(SA),分別占總乳清蛋白的50%、20%10%。由于乳清蛋白生物學上的意義,是生產嬰幼兒配方乳粉的蛋白質配料。

    牛乳血清白蛋白來自血液,乳中含量較低,占總氮量的0.3%1.0%。血清白蛋白在牛乳中的生物學意義不大。在不含β-乳球蛋白(β-lg)的乳中,如人乳,血清白蛋白(SA)可結合脂肪酸,促進脂肪酶的活性。

    免疫球蛋白在常乳中含量為0.61g/L(約占總氮量的3%),初乳中可達100g/L。乳中的免疫球蛋白可分為三類,即IgG、IgA、IgM,IgG可進一步分為IgG1IgG2。牛乳中的IgG占優勢,而人乳中以IgA為主。免疫球蛋白的主要生理功能是對幼仔提供免疫保護。犢牛出生后3天內其腸道是開放的,大分子物質,如IgG可以以完整形式直接吸收進入血液。犢牛出生時血液中無免疫球蛋白,吸食初乳3小時后IgG出現在血液中,一直可以持續三個月。

    其他微量蛋白有:乳鐵蛋白、骨橋蛋白、血管源蛋白、激肽原、血漿銅藍蛋白等。這里重點介紹一下乳鐵蛋白。

    乳鐵蛋白(LF)是一種鐵結合糖蛋白,紅色轉鐵蛋白家族,在大多數生物活性液包括乳中表達,是哺乳動物的先天免疫系統的一個主要部分。保護范圍從大范圍的微生物直接的抗菌,包括細菌、病菌、真菌、寄生蟲,到抗炎和抗癌活性。1939年首次在牛乳中發現乳鐵蛋白,1960年從人乳中分離出乳鐵蛋白并定性。乳鐵蛋白由乳腺上皮細胞合成,在不同的動物乳中其濃度是不同的。人類、豬和小鼠乳中含量很豐富,但在其它動物如牛和其它反芻動物的乳中含量較低。牛乳(常乳)含量一般為30mg/L,人乳(常乳)為1000mg/L,初乳中的乳鐵蛋白含量會高幾倍。乳鐵蛋白的免疫性能影響先天和后天的免疫,特別是口服牛乳鐵蛋白似乎影響小鼠的粘膜和系統免疫反應。

    二、乳脂肪

    乳脂肪是乳中主要的能量物質和重要營養成分,是迄今為止已知的組成和結構最復雜的脂肪。不同動物乳,脂肪含量有所不同,大體含量為:人乳4.5%;牛乳3.9%;牦牛乳6.5%;水牛乳7.4%;山羊乳4.5%;綿羊乳7.2%;馬乳1.9%;駱駝乳4.0%。以牛乳為例,脂肪占總能量的50%。

    乳脂肪所提供的熱量約占牛乳總熱量的一半。乳脂肪中約95%為三酰甘油,其余為磷脂、膽固醇和其它類脂及游離脂肪酸。三酰甘油是由長鏈和短鏈脂肪酸以一種有序的系統控制過程與甘油分子結合而形成的。C4——C16脂肪酸是由乳腺合成的,約占脂肪酸總量的60%。C18或更長的脂肪酸直接由血液吸收而來,約占脂肪酸總量的40%。乳脂中的磷脂和某些長鏈不飽和脂肪酸具有多種生理活性,可作為體內一些生理活性物質的前體,因而十分重要。另外,乳脂中的某些成分具有抗菌、抗癌和抗氧化的作用。

    乳脂肪是脂溶性維生素的重要來源。乳脂肪中含有全部已知的脂溶性維生素A、D、E、K。其中維生素A和胡蘿卜素含量很高,胡蘿卜素攝入人體后,會形成維生素A,同時還賦予牛乳以淡黃色。乳脂肪作為人機體的組成部分、熱量供給、脂溶性維生素來源,每天必須攝入一定數量的脂肪,才能維持人體健康。

    乳脂肪是芳香味道的主要來源。牛乳的風味組成非常復雜,有許多成分組成,目前認為至少有120多種乳脂肪風味成分被鑒別出來。新鮮乳脂肪中濃度很低的短鏈及中鏈脂肪酸(C4C12)是牛乳風味的關鍵成分。由于這些揮發性脂肪酸溶點低,在室溫下呈液態,易揮發,所以賦予乳脂肪以特有的香味和柔潤的質體。所以,食用脫脂乳您會感覺稀薄、寡淡無味。如果沒有特殊的需要,建議食用全脂乳。

    乳脂肪成微細的球狀乳濁液形式分散于乳汁中。乳中,脂肪球的大小因乳牛的品種、泌乳期、飼料以及乳牛的健康狀況不同而有區別。乳脂肪球是穩定的,其外面包裹著一層乳脂球膜,保護脂肪免受脂肪酶的攻擊,并使脂肪懸浮在乳汁中。脂肪球的直徑范圍0.55μm,每毫升乳中有大約150億個脂肪球。乳脂的熔化溫度寬泛,為-3538℃,有相當比例在10—20熔化。乳脂肪的熔點低于人的體溫,同時它本身已經具備了很好地乳化狀態,所以乳脂肪是一種消化吸收率很高的食用脂肪。

    談到乳脂肪,要重點談一下膽固醇、反式脂肪酸、共軛亞油酸。

    膽固醇是一種重要的生物物質,是細胞膜的重要成分,也是一些激素和維生素D的前體。但,膽固醇已經和許多危害人體的疾病具有相關性,像動脈硬化、膽固醇膽結石和某些遺傳性疾病,談到膽固醇讓人感到害怕。乳中的膽固醇是由乳腺組織自身合成的,或從血漿脂蛋白中攝取。不同動物乳中的膽固醇差異不大。相對于其他動物類食物來說,牛乳中的膽固醇含量是相當低的,約占脂肪總量的0.3%,僅為12mg/100g。而人乳中是相對高的,為25mg/100g;全蛋396mg/100g,蛋黃(液體)1260mg/100g;豬肉65mg/100g;豬肝354mg/100g;牛肉70mg/100g牛肝360mg/100g。近來,越來越多的實驗表明,食用全脂牛乳并不會導致人血漿膽固醇含量增加。這可能與牛乳中某些可降低血漿膽固醇水平的成分有關,如:乳清酸、乳糖、鈣、多不飽和脂肪酸。

    反式脂肪酸在不同食物中呈不同的異構體。在植物油氫化過程中,主要形成的是廣泛的反式單不飽和脂肪酸,如反式-9 C18:1,反油酸。乳脂肪中主要的反式脂肪酸是反式-11 C18:1 ,十八碳烯酸。不同反式脂肪酸異構體有不同的生理影響。有證據表明,來自氫化植物油中的反式脂肪酸會對低密度脂蛋白和動脈粥樣硬化的其它風險性因素產生不利影響,而乳脂肪中的反式脂肪酸——十八碳烯酸不會產生有害影響。原因是,十八碳烯酸的重要性在于它作為共軛亞油酸的主要異構體——瘤胃酸(順式-9 反式-11 C18:2)的前體,與共軛亞油酸(CLA)的含量成線性相關關系。經計算,反式-11 C18:1的脫飽和作用是乳脂肪里順式-9 反式-11 C18:2的主要來源。許多大型研究表明,動物或乳反式脂肪酸的攝入與冠心病風險明顯呈負相關。并且隨著反式脂肪酸攝入量的增加,無明顯的逆趨勢或至少沒有變化。

    共軛亞油酸(CLA)是含有共軛不飽和雙鍵亞油酸(C18:2)的位置和幾何異構體的統稱。共軛亞油酸最具有生物活性的異構體是順式-9 反式-11 C18:2,其含量為總共軛亞油酸異構體的82%。大量研究表明,共軛亞油酸對人體有多重健康益處。包括:抗癌、抗動脈硬化、抗糖尿病、免疫調節、促進生長、減少身體脂肪等。共軛亞油酸是在反芻動物的瘤胃里,通過對瘤胃酸的氫化過程合成的。日糧是決定乳脂中的共軛亞油酸含量的主要因素,而品種、年齡、泌乳期的影響很小。夏季、新鮮的青飼料會增加含量,飼料中增加亞麻籽、葵花籽會增加含量,增加深海魚油要比增加植物脂肪含量高。正常飼養條件下,共軛亞油酸含量在237mg/g脂肪;通過調整飼料構成,共軛亞油酸的含量可提升23倍。

    三、乳糖

    在自然界中,乳糖是哺乳動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。乳糖的含量,因動物種類不同含量有所差異,大體為:人乳6.7%;牛乳4.6%;牦牛乳4.6%;水牛乳4.8%;山羊乳4.3%;綿羊乳4.8%;馬乳6.2%;駱駝乳5.0%。

    牛乳中所含糖類99.8%為乳糖,此外還有少量的葡萄糖、果糖、半乳糖。由于乳糖可以通過結晶的方式提純,因此在牛乳的各組成成分中,其性質較早得到了廣泛研究。乳糖屬雙糖,水解時可分解成一分子葡萄糖和一分子半乳糖。乳糖在水中溶解度要低于其它糖類,但在乳中卻呈溶解狀態存在。乳的甜味就源于乳糖,乳糖的甜度相當于蔗糖的0.4(蔗糖1.0;果糖1.2;葡萄糖0.7)。乳糖的血糖生成指數為46(葡萄糖100;綿白糖84;蔗糖65;果糖23;麥芽糖105;蜂蜜73)。

    乳糖雖然屬于碳水化合物,是乳能量的一部分。乳糖代謝生成半乳糖,半乳糖對于嬰幼兒智力發育非常重要,它能促進腦苷脂類和粘多糖類的生成,所以生產嬰幼兒配方乳粉的碳水化合物必須是乳糖,而且要占到碳水化合物總量的90%以上。乳糖衍生的產物有:乳果糖、乳糖醇、乳糖酸和低聚半乳糖。乳果糖、低聚半乳糖是益生菌——雙岐桿菌生長的促進劑;乳果糖、乳糖醇不易被消化,可以作為可溶性纖維的來源,并被廣泛用于治療便秘。乳糖的另一個重要特點,是能促進腸道內乳酸菌的生長,從而可以抑制腸道內異常發酵所造成的不良影響。乳糖可以促進鈣的吸收。

    關于乳糖不耐受癥。人們食用牛乳后,消化乳糖需要乳糖酶來幫助,將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖,這樣才能被小腸壁吸收?;加腥樘遣荒褪馨Y的人,其消化道缺乏乳糖酶,乳糖不能被分解和吸收,但卻為胃腸道里的細菌提供了豐富的營養,細菌分解乳糖產生大量的二氧化碳,導致大量排氣。過量的乳糖也會使小腸滲透壓失衡,從而影響小腸對水分的吸收,還可能引起腹瀉。雖然乳糖不耐受癥不危及生命,但它使人很不舒服。應該指出的是,乳糖不耐受不是一種疾病,相反,它被視為是進化過程中的正?,F象。大多數人在2歲后斷奶,乳糖酶的分泌開始下降。事實上,人是唯一成年后還以乳為主要食物的哺乳動物??朔@種現象的措施是:斷奶后要堅持喝牛乳,食用乳制品,繼續保持腸道乳糖酶的活性;喝牛乳、食用乳制品要伴隨著一日三餐進食,減輕反應;食用低乳糖乳制品,如酸乳、干酪、無乳糖牛乳等。

    四、乳礦物質

    乳中的礦物質又稱無機鹽或灰分。乳中的礦物質,除了碳、氫、氧、氮以外,主要有:鈣、磷、鈉、氯、鉀、鎂、硫等。此外還有微量元素,包括:鈷、銅、碘、鐵、錳、鉬、硒、鋅、鋁、鈦、硼、溴、氟、硅等。各種動物乳中灰分含量(占干物質%):人乳0.2;牛乳0.7;牦牛乳0.9;山羊乳0.8;綿羊乳0.9;馬乳0.5;駱駝乳0.8。

    乳中的鹽類堿性成分多于酸性,因此,牛乳的灰分呈堿性。絕大部分的鹽類呈離子狀態存在于乳中。乳中的礦物質不是恒定的,受很多因素影響,如泌乳期、動物營養狀況、環境、遺傳因素等。

    人乳和牛乳中礦物質的含量(mg/L

                           人乳                      牛乳    

    礦物質       平均值       范圍          平均值         范圍

                 350        320360        1210        9001400

                 145        140150        950         7001200

                  150        110210        470         300700

                 600        570620        1500        10002000

                  28         2630         120          50240

                 430        350550        1030        8001400

    鈣、磷含量高是牛乳的一個顯著特點,鈣高達1200mg/L,磷含量為950mg/L,比值為1.31,鈣磷比例合適。按中國營養學會發布的《中國居民膳食營養素推薦攝入量(RNIs)》,每天推薦攝入量,1117歲少年兒童,鈣1000mg,磷1000mg;18歲—50歲成年人,鈣800mg,磷700mg;50歲以上成年人,鈣1000mg,磷700mg。如果一個人每天食用500毫升牛乳,就能攝入600mg的鈣,可以滿足成年人一天攝入量的75%,少年兒童、老年人一天攝入量的60%。再加上食用的其它食物鈣,鈣的攝入量完全可以滿足身體需要。

    礦物質在人體構成上所占數量雖然很小,但卻是不可缺少的。如,血液中的鈣質是構成骨骼和牙齒的主要材料,還可以幫助血液凝固,維持正常的心肌活動;鎂是某些酶類的活化劑,參與新陳代謝的合成和分解過程;血色素中的鐵、銅,甲狀腺素中的碘和胰島素中的鋅,都是維持生命不可缺少的物質。乳中無機鹽的另一個特點是,各種無機鹽之間是處于平衡狀態,能夠維持身體的正常生理功能。如鈣和磷的比例適于構成骨骼,鉀和鈉的比例適于維持體液的滲透壓以及體液的酸堿平衡。

    五、乳維生素

    牛乳中含有至今已知的所有維生素。脂溶性維生素如:A、D、E、K;水溶性的如:BB1、B2、B6、B12)族、C、煙酸、生物素、泛酸、葉酸等。維生素是維持生命和健康所必需的一大類營養素,雖然量非常微少,但對維持機體正常生長及調節其生理機能方面卻非常重要。機體不能自身制造維生素,所需的維生素全靠從食物中攝取和補充。當飲食中不能提供足夠的維生素時,正常代謝會發生紊亂,導致缺乏癥狀、疾病,有時甚至導致死亡。

    乳是哺乳動物幼仔出生后很長一段時間內唯一的食物來源,含有足夠數量的所有維生素可以維持新生兒正常的生長。根據物種不同,這一階段從幾周到幾個月不等。不同物種乳中維生素含量差異較大,牛乳是人類飲食中重要的維生素來源,特別是維生素B2、B12。維生素A、E的含量取決于牛的日糧攝入和乳中的脂肪含量。B族維生素和維生素K是由瘤胃細菌合成。維生素C在牛的肝臟中并且也可能在其它組織中(小腸和腎臟)合成。很明顯,鮮乳中維生素的濃度取決于牛日糧的組成及季節。

    六、乳中的核苷和核苷酸

    核苷是吡啶和嘌呤的N-糖苷,核苷酸是核苷的D-磷酸化酯。牛乳中含有核苷和核苷酸以作為游離基存在于乳中的嘧啶和嘌呤。它們是乳中非蛋白氨的組成部分。不同種類泌乳動物,核苷、核苷酸的組分和濃度各不相同,而且分娩后濃度達到最高,伴隨著泌乳期過程逐漸降低。牛初乳和常乳中的核苷含量是31156μmol/L。人乳中的核苷在數量上、質量上都與牛乳有明顯差別。牛初乳和常乳中的核苷酸含量是39504μmol/L,人乳中的核苷酸含量要超過牛乳。乳中核酸總量(RNA、DNA)目前已被測出,牛乳中含量為190580mg/L,人乳中含量為118720mg/L。

    盡管核苷和核苷酸在乳和其它食物中只是一種微量成分,但是它們對于細胞功能、代謝、能量儲存和傳遞都是必要的,況且它們還是核酸的單體前提。核苷、核苷酸及相關化合物被認為是組織快速生長的必要成分,特別是對于新生兒具有療效作用。對于母乳喂養的嬰兒,它被認為是專門促進鐵吸收的因子;可刺激a-脂蛋白的合成,并參與脂類代謝;可顯著改善早產兒體重、體長、頭圍等指標;加強免疫反應。目前,世界上許多國家要求嬰幼兒乳粉生產添加核苷酸,我國的標準也有規定。

    七、乳中的激素及生長因子

    牛乳本身含有多種內源性激素和生長因子,目前已檢測到50種以上,隨著檢驗技術的不斷改進,將會有更多的激素和生長因子被發現。

    (一)激素   牛乳中報道的激素和類激素物質主要有:性腺激素、腎上腺

    激素、垂體激素、下丘腦激素、其它激素。如:雌激素510pg/mL;孕激素213ng/mL;雄激素050pg/mL;糖皮質激素050ng/mL;5a--3,17-二酮3ng/mL;泌乳素5200ng/mL;生長激素01ng/mL;促性腺激素釋放激素0.53.0ng/mL;促甲狀腺激素釋放激素00.5ng/mL;生長激素抑制素1030ng/mL;甲狀旁腺激素-相關蛋白40100ng/mL;胰島素540ng/mL;褪黑激素525pg/mL。

    乳中激素的生理功能是多方面的。主要有:1、乳中激素影響乳腺的生長、發育及成熟;2、乳中激素通過傳遞代謝信息,有促進新生子生長、免疫系統發育、腸胃道和神經分泌系統發育,以及調劑新生子組織器官生理活動和代謝功能的作用;3、乳中富有多種營養物質,包括多種生理活性物質,因此,乳中激素有運轉生物活性物質、體現多種生理功能和免疫保護作用。

    (二)生長因子  

    牛乳和初乳中的生長因子主要有:類胰島生長因子(IGF-I;轉化生長因子(TGF-β2;表皮生長因子(EGF);堿性成纖維細胞生存長因子(bFGF)和成纖維細把奧生長因子(FGF-2等,含量都在51000ng/mL。它們在初乳中的濃度一般比常乳中的高。

    乳生長因子具有多種生理功能。表皮生長因子家族成員的功能是刺激表皮細胞、上皮細胞、胚胎細胞的增殖,它們還能抑制胃酸分泌,促進傷口愈合和骨吸收。轉化生長因子(TGF-β家族在胚胎形成、組織修復、骨和軟骨的形成,以及免疫系統的控制中起著重要的作用。類胰島生長因子(IGF-I可以刺激細胞生長、分化,參與葡萄糖的攝取和合成糖原。成纖維細把奧生長因子(FGF-2刺激內皮細胞、成纖維細胞、上皮細胞的增殖、遷移和分化,以及參與血管形成、膠原蛋白和纖維連接蛋白的合成以及造血等功能。乳生長因子已被用于發展傷口愈合的治療性藥物和腸胃道疾病的治療。


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