特色乳的功能活性研究进展

2021-08-09 00:39范小雪韦海涛高兴明陈平华王存芳
乳业科学与技术 2021年3期
关键词:牛乳乳制品抗氧化

范小雪,韦海涛,高兴明,陈平华,王存芳,*,姜 华,*

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东 济南 250353;2.山东熊猫乳品有限公司,山东 济南 251400)

近年来,随着国民经济的发展和市场细分品类的快速增长,消费者除了对大众乳品牛乳的需求外,小众乳品亦逐渐进入消费者的视野,成为销售渠道和终端的宠儿。小众乳品即特色乳,是指牛乳以外的其他家畜乳,也称为特种乳,是乳制品市场的重要组成部分[1]。目前这些小众乳品被视为乳制品的特色“蓝海”,具有独特的资源优势及差异化的产品特性,与牛乳相比拥有得天独厚的市场竞争优势。我国特色乳制品来源丰富,如驴乳、驼乳、水牛乳、羊乳、马乳、牦牛乳等特色乳资源。特色乳的常规营养成分与牛乳的对比如表1所示,驴乳乳糖含量较高,驼乳含脂肪较多,而水牛乳的脂肪和蛋白质含量都明显高于其他乳,山羊乳却有较低的乳糖含量。因不同乳源的营养特性各有不同,特色乳乳品市场愈加多样化,产品种类及市场占比日益增多,如驼乳粉、羊乳干酪、驴乳酸乳、辅助降糖驼乳、牦牛乳清饮料等[2]。随着科技创新,新型特色乳品向“专、精、特、新”方向蓬勃发展,不仅在全国布局,很多产品亦畅销世界各个国家。特色乳制品在良好口感的基础上,其功能活性受得人们的广泛青睐。因此,本文针对不同乳源特色乳的功能活性及其相关研究进行综述,以期为高品质、更健康的特色乳高端产品的研发提供理论参考。

表1 不同乳的营养成分比较Table 1 Comparison of nutritional components of the milks of different dairy animal species %

1 驴 乳

驴乳是营养价值高且有一定保健功能的天然食品,含有的氨基酸不仅种类齐全,且含量和比例与人乳更为接近,9 种人体必需氨基酸约占总氨基酸的42.3%[7]。在整个泌乳期内,驴乳氨基酸的含量和比例保持稳定,是替代人乳的理想动物乳。

1.1 抗菌活性

溶菌酶是乳清蛋白中重要的功能蛋白,也是人体中重要的非特异性免疫因子,在预防微生物感染中发挥重要作用。牛乳中溶菌酶含量约为1.5×10-4g/kg,人乳中约为0.34 g/kg,而驴乳中溶菌酶含量约为人乳2 倍[8]。因此,驴乳的抗菌性能高于其他乳。已有相关研究证实,驴乳对多种有害细菌均表现出良好的抗菌活性[9-10]。Šarić等[11]对驴乳的蛋白质进行电泳鉴定,发现溶酶菌含量为1.31 g/L,是主要的抗菌物质,该研究也认为溶酶菌和乳铁蛋白的协同效应会影响驴乳的抗菌活性。驴乳中丰富的乳铁蛋白可以与细菌表面结合,从而切断营养物质进入细菌的通道,导致细胞死亡。驴乳具有的天然抗菌活性主要归因于高含量的溶菌酶,但与其所含有的乳铁蛋白及活性肽等抗菌成分也有密不可分的关系,且驴乳中含有的天然抗菌物质对乳酸菌和真菌的生长影响不大。所以利用驴乳作为发酵乳饮料的原料,有望开发出天然、健康的发酵乳饮品。

1.2 免疫调节活性

驴乳中包含多种免疫活性物质,如乳清蛋白和溶菌酶等,可提高人体免疫力。马龙等[12]通过环磷酰胺诱导建立免疫力低下小鼠模型,小鼠连续20 d摄入不同剂量的生鲜驴乳,结果表明,高剂量组驴乳(20 mL/(kg·d))能够提高小鼠血清溶血素含量,改善抗体细胞的功能,证实鲜驴乳可以提高小鼠的免疫功能,与Peng Shanshan等[13]研究结果相符。谢璐等[14]对比牛乳和驴乳的免疫活性发现,驴乳和牛乳对机体的正常组织细胞能起到保护作用,增强小鼠免疫力,但是在相同剂量下,驴乳的效果优于牛乳。驴乳的效果优于牛乳可能与驴乳中乳清蛋白含量较高有关,乳清蛋白中含有多种免疫活性物质,如乳铁蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)等。乳铁蛋白具有抗菌活性,可以刺激吞噬细胞与淋巴细胞,激发其相应的免疫作用。此外,驴乳中含有的矿物质硒可以刺激机体的免疫系统,进而提高机体的免疫力。因此,驴乳在治疗人类免疫相关疾病方面具有很大潜力。

1.3 抗肿瘤活性

已有研究证明,乳清蛋白对乳腺癌、前列腺癌及结肠癌等癌细胞的生长具有抑制作用[15]。摄入一定量的乳清蛋白可以增加谷胱甘肽合成底物,使谷胱甘肽的合成水平增加,进而引起负反馈,形成抗肿瘤作用[16]。驴乳中含有丰富的乳清蛋白,具有优异的抗肿瘤活性。Mao Xueying等[17]研究发现,驴乳中的活性成分不仅在体外能直接抑制肿瘤细胞增殖,还可通过激活淋巴细胞和巨噬细胞间接杀死肿瘤细胞。Esener等[18]给肿瘤小鼠饲喂驴乳与驴乳开菲尔乳,10 d后发现驴乳与驴乳开菲尔乳均引起肿瘤细胞的凋亡,且驴乳开菲尔乳组凋亡细胞数多于驴乳组。驴乳开菲尔乳组细胞凋亡数多可能与其包含的生物活性肽、多糖及溶菌酶有关。机体内癌细胞的增殖会引起免疫力下降,驴乳不仅具有抗肿瘤活性,也能提高机体免疫力,可对癌症治疗起到一定的辅助作用。目前对于驴乳抗肿瘤的具体活性成分仍缺乏系统研究,若希望通过摄入驴乳而起到抗肿瘤作用,则需要摄入大量驴乳,这对于癌症患者来说是不现实的,若可以针对驴乳中特定的抗肿瘤活性成分进行浓缩、提纯,也许会对未来驴乳的应用提供更广阔的发展空间。

1.4 缓解疲劳

驴乳中的乳糖含量明显高于牛羊乳,乳糖可为机体提供外源性碳水化合物,减少体内糖原的分解,从而缓解疲劳。李丕彦等[19]通过对昆明小鼠补充乳糖,测定血糖含量,研究乳糖减缓运动性疲劳的作用,结果表明,乳糖组小鼠血糖含量下降不明显,说明补充乳糖的小鼠疲劳程度轻于对照组,且乳糖可提升小鼠运动能力。驴乳乳糖含量为5.8~7.4 g/100 mL,高于牛乳和羊乳,接近人乳[20-21]。苏德奇等[22]使用不同剂量的驴乳粉对小鼠进行灌胃,并对小鼠的负重游泳时间、血清尿素氮含量、肝糖原含量进行检测,结果表明,驴乳可一定程度上缓解小鼠疲劳。运动结束后,机体的血糖含量降低,当长时间没有补充糖时,机体会通过糖异生途径补充能量,但反应时间较长,难以满足机体需求。当机体摄入乳糖时,乳糖会在小肠分解成半乳糖及葡萄糖,为机体提供能量。并且半乳糖可以加快脂肪氧化,使机体血糖含量上升,在一定程度上缓解疲劳。另外,驴乳含有更多的亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸等支链氨基酸[4]。已有研究证明,支链氨基酸可刺激乳酸循环和糖异生,减少乳酸积聚,有助于缓解运动性疲劳[23]。驴乳的抗疲劳作用与其富含乳糖和支链氨基酸有关,但不能排除其他活性肽的影响,其多种成分的混合作用仍需进一步探讨。

2 水牛乳

目前,水牛乳制品的产量约占我国乳制品总产量的20%,加工企业约有18 家,利用水牛乳加工的乳制品不仅在全国范围内进行销售,并出口到东南亚等国家。水牛乳制品因其浓稠、清香、营养丰富等特点[24-25],备受消费者喜爱,市场占比逐年增加。

2.1 抗氧化及抗衰老活性

人体因外部及自身因素,体内持续产生自由基,而自由基是人体生命活动中各种生化反应的中间代谢产物,如果自由基数量过多且未被及时清除,不仅会对机体造成损伤,也会加快机体衰老,甚至会诱发各种疾病[26]。水牛乳中富含更多的脑磷脂,故其抗氧化活性较普通牛乳更高[27],具有清除自由基的作用。李玲等[28]采用D-半乳糖致衰老小鼠模型,测定小鼠全脑、肝、心脏组织脏器指数以及小鼠血清、脑组织、心、肝中酶的活性,研究水牛乳多肽对亚急性致衰老小鼠机体的抗氧化作用,结果表明,水牛乳多肽能够提高小鼠的抗氧化能力。赵琼等[29]从水牛乳中提取出的蛋白肽也具有较好的2,2’-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力和还原能力。Kumar等[30]研究证实,水牛乳所富含的抗氧化肽具有细胞保护作用,且可有效防止细胞凋亡。水牛乳中还含有多种活性肽成分,其中抗氧化肽是其中的一种。抗氧化肽可以清除机体内的各种有害自由基,抑制脂质反应,进而延缓机体的衰老。基于抗氧化肽的活性,其可能会延缓食品的变质,是否可以基于水牛乳中的抗氧化活性肽研制出天然的食品防腐剂可做进一步的分析探讨。

2.2 抗肿瘤活性

水牛乳的抗肿瘤机理可能是由于水牛乳富含共轭亚油酸、VA、VD、鞘磷脂和丁酸等抗癌成分,从而起到联合抗癌的作用;其含有的寡聚糖等多种成分亦可抑制肿瘤的生长[31]。Ramírez等[32]用水牛乳喂养大鼠,发现水牛乳组患肿瘤大鼠减少60%,即水牛乳可抑制肿瘤的产生。Salzano等[33]通过在水牛日粮中添加30%绿色苜蓿草料,发现水牛乳的抗氧化和抗肿瘤性能得到提升。共轭亚油酸具有良好的抗肿瘤活性,是乳脂中的重要成分之一。鞘磷脂、神经酰胺和鞘磷脂的生物活性代谢物被称为肿瘤抑制脂质,可以通过胃肠道吸收和代谢鞘磷脂的方式保护器官免受损伤。水牛乳脂肪含量高、脂肪酸类型颇为丰富,其中的共轭亚油酸、鞘磷脂、神经酰胺等成分可有效降低实验生物模型的致癌率,说明水牛乳是一种高价值的功能性食品,将来可针对肿瘤患者进行开发,用于特殊医学用途配方食品,在提供营养支持的同时辅助临床治疗。

2.3 抗菌消炎活性

乳铁蛋白具有良好的广谱抗菌活性,对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌都具有较好的抑菌效果[34]。水牛乳中蛋白质含量高,活性肽成分多,从水牛乳中提取的活性肽片段表现出较好的抑菌效果。王钰潭等[35]利用水牛乳制备的干酪,对李斯特菌、沙门氏菌均表现出良好的抑菌效果。Colarow等[36]从意大利水牛乳中分离得到的神经苷节脂(ganglioside,GS)的GM1片段可特异性结合霍乱毒素亚单位B(cholera toxin subunit B,CTB),且和人乳的GS特异性CTB结合活性相似,具有抗炎活性。因此,利用水牛乳及其血清开发消炎抗菌类产品具有较大发展前景。

3 驼 乳

驼乳为驼科动物双峰驼的乳汁,又被称为“沙漠白金”,具有较高的营养价值和一定的食疗保健作用[37]。驼乳中富含VC,还含有大量人体所需的不饱和脂肪酸、铁和VB[38]。

3.1 抗疲劳活性

当机体进行长时间的运动时,机体能量消耗过大,无法通过分解糖及脂肪来获得能量,此时则会分解蛋白质与氨基酸,造成营养物质的损失。何俊霞等[39]用不同剂量的驼乳饲喂小鼠,结果发现,不同剂量的驼乳均可使小鼠的运动时间显著延长,小鼠运动后的血清乳酸和血清尿素氮含量下降,肝糖元的储备量升高。说明驼乳能够抑制运动后乳酸的累积,提升机体耐力;且驼乳的摄入量越多,则血清尿素氮含量越少,机体的适应能力越强。摄入驼乳后运动时间延长可能与驼乳中的营养物质有关,驼乳中的脂肪含量较高,脂肪分解产生的能量可以为机体供能,延长机体运动时间。故驼乳具有良好的抗疲劳作用。

3.2 抗菌消炎活性

研究表明,驼乳具有优良的抗菌消炎作用[40]。古丽孜亚·卡克巴依等[41]发现,发酵驼乳可以改善小鼠的炎症。王瑞雪等[42]从驼乳中提取出的抑菌肽对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌均表现出良好的抑菌活性。驼乳的抑菌活性可能与其富含的乳铁蛋白有关,乳铁蛋白和细菌结合后,会造成细菌死亡,从而抑制细菌增殖。另外,驼乳中也含有溶菌酶、IgG及乳过氧化物酶等成分。乳过氧化物酶也是乳制品中常见的酶之一,可以抑制微生物的生长繁殖,杀死细菌。

3.3 对疾病的辅助治疗作用

已有研究证实,驼乳对化学性肝损伤具有一定的保护作用[43]。徐德洲等[44]研究也证明驼乳粉可以改善小鼠肝脏抗氧化能力,降低膜脂质过氧化反应和肝细胞脂肪变性程度,促进脂蛋白排出,对急性酒精性肝损伤有一定的辅助保护作用。乔向宇等[45]证明自然发酵驼乳对小鼠急性酒精性肝损伤有较好的保护作用。驼乳还有抗菌消炎的作用,若长期饮用对肝炎或有一定的改善作用。但有关驼乳对肝脏损伤起保护作用的功能性成分及作用机制有待进一步深入探讨。

驼乳对糖尿病的辅助治疗效果也已被证实,Agrawal等[46]以正常治疗组为对照,实验组在正常治疗基础上每天摄入驼乳500 mL,为期3 个月,研究驼乳对1型糖尿病的辅助治疗效果,实验结束后,驼乳组病人对胰岛素的依赖水平降低,其中92%的患者胰岛素剂量降低30%。何静等[47]研究证明驼乳能改善2型糖尿病小鼠的糖脂代谢及胰岛素抵抗。驼乳中的乳铁蛋白及VC可以调节糖尿病人的免疫功能。此外糖尿病人通常会因缺钙而导致骨质疏松,而驼乳中钙含量较高,故糖尿病人可以适当饮用驼乳。

4 羊 乳

羊乳因其含有更小的脂肪球和蛋白质分子,在开发婴幼儿乳粉方面具有优势[48-49]。随着羊乳除膻技术的逐步发展,羊乳制品的风味得到了很大改善,消费者也愈发能接受羊乳相关制品,羊乳市场逐渐明朗。羊乳不仅富含营养物质,也富含多种活性成分,在特殊医学用途配方食品和保健方面均有应用。

4.1 抗氧化活性

羊乳能够清除机体内的自由基,延缓衰老[50]。Simos等[51]研究证明,羊乳具有良好的抗氧化活性,实验组每人每日饮用羊乳600 mL,40 d后实验组的血浆总抗氧化能力显著提高。羊乳中富含VC、VE,VC是胶原蛋白合成的主要物质,VE能够阻碍机体中不饱和脂肪酸的氧化,从而延缓机体衰老[52]。Moreno-Fernandez等[53]给大鼠喂养发酵山羊乳,结果表明,发酵山羊乳可以提高大鼠体内超氧化物歧化酶活性,大鼠血浆的抗氧化状态显著提高。赵烜等[54]利用羊乳制备发酵酸乳制品,添加蓝莓汁与桑葚,不但可以改善羊乳的口感和风味,并且具备一定的抗氧化活性。添加其他抗氧化物质,也是提升羊乳总体抗氧化活性的研究方向。但针对羊乳而言,其抗氧化活性是否能通过发酵而得到显著提升还有待进一步研究。

4.2 改善肠道功能

表皮细胞生长因子可以促进肠道发育和成熟、维持肠道内环境平衡,修复肠道损伤[55]。表皮细胞生长因子在羊乳中的含量较高,其占比接近人乳,易消化吸收,在改善肠道功能方面优于牛乳。在婴幼儿时期,机体肠道免疫系统并不完善,婴幼儿的消化能力及免疫能力较弱。王军波等[56]发现,羊乳清蛋白配方乳粉喂养的婴儿肠道菌群结构最接近纯母乳喂养的婴儿。因此利用鲜羊乳为原料开发的婴幼儿配方乳粉更加适合婴幼儿的肠道。另外,羊乳中富含的低聚糖能够调节肠道内微生物数量、增强机体免疫力,并可改善结肠炎大鼠的炎症[57]。Zhang Jiachao等[58]发现,在注射四氯化碳后,摄入羊乳的小鼠肠道菌群更接近于空白组,认为羊乳可以调节四氯化碳导致的肠道菌群失调。因此,对于肠道功能较弱的老人或婴幼儿,摄入羊乳既可以补充营养,也有助于保护肠道健康,因此,利用羊乳研发一系列针对减轻术后患者肠道负担的特殊医学用途食品将会开拓羊乳制品的特色优势及应用领域。

4.3 降低胆固醇

羊乳中的胆固醇含量低于牛乳和人乳,且羊乳中富含更多的短、中链脂肪酸,短、中链脂肪酸可以防止胆固醇积累,有研究表明,老年人摄入羊乳不仅可以降低胆固醇含量,还能预防其他老年疾病[59-60]。羊乳中富含的中链甘油三酯能够降低小鼠的脂肪沉积,并加快胆固醇代谢,使小鼠体质量减轻[61]。这可能与中链甘油三酯能降低内源胆固醇的形成,促进其在肠道内的吸收有关。Kalyan等[62]对高胆固醇血症大鼠饲喂羊乳脂肪和羊乳酪蛋白,结果表明,羊乳脂肪和羊乳酪蛋白均可使大鼠的血浆胆固醇含量下降,同时使高密度脂蛋白胆固醇含量显著上升,低密度脂蛋白胆固醇含量显著下降。López-Aliaga等[63]研究表明,摄入羊乳的大鼠胆固醇水平下降,而摄入牛乳的大鼠胆固醇水平增高,所以相对于牛乳来说,胆固醇较高的人群更宜饮用羊乳。

5 结 语

特色乳产业极大丰富了我国的乳制品市场,在当前国家政策导向、消费者意识增强及市场对乳品多样化需求的推动下,特色乳行业将会越来越受关注,特色乳制品的研发亦成为一大研究热点。但很多研究主要集中在对营养成分的分析,对于功能方面的研究也比较偏向于特色乳的单一功能活性,如只研究特色乳某一方面或其某一成分的功效,而忽略了特色乳中所有功效成分的整体效果。特色乳的功能活性与微量蛋白成分、支链脂肪酸组成及乳寡糖等各种活性成分密切相关,应对每一种特色乳的功能活性成分、生理作用及作用机制进行针对性的系统研究,为特色乳在功能性食品及特殊医学用途配方食品领域的应用提供理论依据。疫情常态化防控后,消费者健康意识逐步提升,功能性乳制品亦迎来了契机。特色乳以其独特的风味和功能特性已逐渐打开乳品市场,其需求量必将不断增加,而其应用范围也将逐渐扩展到保健、食品、医药等各个行业,特色乳的开发及应用必将带来极大的社会与经济效益。

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