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羊乳中蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等含量均高于牛乳,与牛乳相比,其主要营养物质含量与母乳更为相近,且具有易消化致敏性低和提高免疫力等保健作用,被认为是比牛乳更易消化的天然营养成分来源。近几年我国奶山羊产业发展迅速。随着人们对山羊乳质量和营养认知度的不断提高及山羊乳加工技术的不断突破,市场上出现了多种山羊乳产品。作为资源稀缺性特种乳的山羊乳正在迅速发展,山羊乳产业已成为我国乳业发展中新的增长点。在山羊乳消费量快速增长、行业竞争加剧的同时,消费者对山羊乳制品品质的要求也不断提高。

东北农业大学食品学院、黑龙江省绿色食品科学研究院的李艾黎、孙铭爽*、刘 串等概述了山羊乳营养成分、功能特性以及加工处理等研究领域的前沿成果进行综述,着重介绍山羊乳相关制品预防与缓解多种疾病的作用与机制,为山羊乳高值化产品的开发提供参考。

1 山羊乳成分的营养特性

奶山羊是世界上第三大乳用动物品种,仅次于奶牛和水牛。我国品种奶山羊产奶性能稳定,平均泌乳期7~9 个月,年产奶量为600~800 kg。奶山羊的泌乳性能受到品种、日粮、年龄和泌乳期等多种因素的影响,如关中奶山羊、西农萨能奶山羊和崂山奶山羊在泌乳后期的乳脂率和乳蛋白含量均高于泌乳盛期和泌乳中期,而随着泌乳期的延长,乳糖含量逐渐降低。

1.1蛋白质

山羊乳中含有质量分数3.5%~3.6%的蛋白质。虽然山羊乳蛋白质的构成与牛乳相似,但蛋白质的组成及其比例仍存在一些独特差异。与牛乳相比,山羊乳的酪蛋白含量略低,主要为β-酪蛋白,其次为αs-酪蛋白和κ-酪蛋白。一般来说,乳蛋白含有A1型和A2型两种β-酪蛋白,而山羊乳β-酪蛋白主要以A2型存在。相对于A1型,A2型β-酪蛋白对人体,尤其是婴幼儿的营养和健康更有益。β-乳球蛋白和α-乳清蛋白是山羊乳中的主要乳清蛋白,且含量高于牛乳。乳铁蛋白是山羊乳中的重要活性物质,但其含量在山羊乳的整个泌乳阶段会发生变化。乳脂肪球膜(MFGM)蛋白是MFGM的重要组成部分。Cebo等采用凝胶电泳结合质谱技术鉴定出山羊乳MFGM蛋白中主要蛋白为黄嘌呤氧化还原酶、嗜乳脂蛋白、乳凝集素等。

目前人们对山羊乳蛋白的研究已经深入到组学水平,且研究主要集中于乳清蛋白和MFGM蛋白。如孙玉雪在山羊乳与牛乳乳清中共鉴定出417 种蛋白,其中25 种蛋白质为两者共有,山羊乳和牛乳乳清的特异表达蛋白分别有258、134 种。同时,在山羊乳与牛乳MFGM中共鉴定出776 种蛋白,其中的427 种蛋白是山羊乳MFGM所独有的,183 种蛋白是牛乳MFGM独有的,有166 种蛋白在两者中均检测到。张荣等通过蛋白质组学技术分析了山羊初乳和常乳乳清蛋白的差异表达情况,并发现山羊常乳的乳清中含有与免疫应答相关的血凝蛋白、中性粒细胞明胶酶相关脂蛋白、骨桥蛋白、补体成分3和S100-A9蛋白等17 种高表达蛋白,还含有与代谢过程相关的黄嘌呤脱氢酶、α-乳清蛋白和载脂蛋白A1等。Zhao Zixuan等通过蛋白质组学技术,从广东、内蒙古和陕西3 个省份(自治区)的萨能山羊乳中共鉴定出550 种蛋白质,并对差异表达乳清蛋白进行功能富集分析,发现有15 种乳清蛋白参与免疫系统,其中11 种参与调节补体和凝血级联反应。Sun Yuxue等从山羊初乳和成熟乳的MFGM蛋白中分别鉴定出543、585 种蛋白;进一步分析表明,两种山羊乳中大多数MFGM蛋白都与磷蛋白和乙酰化有关;翻译生物学过程、细胞外泌体成分以及poly(A) RNA结合的分子功能是两种山羊乳的主要基因本体注释;同时初乳表现出更多的与内质网蛋白质加工相关的功能,而成熟乳具有更多的氧化磷酸化功能。Lu Jing等利用蛋白质组学从山羊乳、牛乳和母乳的MFGM中分别鉴定出175、554、312 种蛋白,其中50 种与囊泡介导运输和乳脂球分泌有关的蛋白是3 种乳共有的MFGM蛋白;还发现3 种乳源的主要膜蛋白丰度相似,而次要膜蛋白,特别是与免疫防御有关的蛋白如凝集素、补体成分4结合蛋白、Toll样受体2(toll like receptors 2,TLR-2)、黏蛋白4等丰度差异很大。

1.2 脂肪

山羊乳中脂肪质量分数为3.6%~4.5%。脂质中甘油三酯占98%,还有少量的胆固醇、磷脂、单酸甘油酯和游离脂肪酸等。从脂肪酸组成来看,山羊乳以饱和脂肪酸为主,且含量高于母乳和牛乳,其中含量最高的是棕榈酸,其次是硬脂酸和肉豆蔻酸。山羊乳中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸(ω-6和ω-3脂肪酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)的含量虽低于母乳,但相对高于牛乳。并且,山羊乳中共轭亚油酸含量较高,其在抑制癌症、动脉粥样硬化和改善整体免疫功能等方面具有公认的益处。山羊乳脂肪球的平均直径(2.5~3.0 μm)小于牛乳(3~4 μm),增大了与脂肪酶的接触面积,更有利于乳脂肪的消化。此外,山羊乳中辛酸和癸酸含量远高于牛乳,由于短/中链脂肪酸比长链分解速度快,也使得山羊乳脂肪比牛乳更易消化吸收。

虽然山羊乳在脂肪酸组成及含量方面与母乳存在差异,但与牛乳相比,山羊乳作为婴幼儿配方粉原料仍具有一定优势。

1.3 碳水化合物

山羊乳中乳糖质量分数较低,约为4.6%,但山羊乳中富含低聚糖(2.5%~3.0%),其质量分数约为牛乳低聚糖的4~5 倍,与母乳更相似。山羊乳中主要的低聚糖种类如表1所示。此外,不同品种、不同泌乳阶段山羊乳中的低聚糖种类也不尽相同。越来越多的研究显示,山羊乳低聚糖具有良好的益生元效用,还能够减轻肠道炎症,有助于受损结肠黏膜的恢复,对结肠炎引起的肠道损伤具有预防和保护作用。

2山羊乳及制品的功能特性

2.1 低致敏性

牛乳是婴幼儿最常见的食品过敏原之一,其最主要的过敏原是αs1-酪蛋白,其次为β-乳球蛋白。山羊乳中的αs1-酪蛋白和β-乳球蛋白含量均较低,αs2-酪蛋白和β-酪蛋白含量相对较高。研究结果表明,与牛乳相比山羊乳的致敏性更低。此外,Anggraini等研究发现,山羊乳比牛乳和水牛乳的致敏性低,且经瑞士乳杆菌发酵后的山羊乳酪蛋白致敏性进一步降低。

IgE介导的食物过敏机制表明,过敏原蛋白激发机体产生特异性IgE并与之结合的过程是过敏反应的关键步骤。在此过程中,过敏原蛋白通过其抗原表位引起过敏反应。Kapila等发现牛乳和山羊乳蛋白的抗原表位在αs1-酪蛋白的9 个表位上存在一定的相似性和差异;在β-乳球蛋白的4 个抗原表位上具有差异,且山羊乳蛋白总抗原表位少于牛乳蛋白,动物实验结果也表明羊乳蛋白致敏小鼠血清中的总IgE含量较低,淋巴细胞增殖指数较小,提示山羊乳蛋白致敏性低于牛乳蛋白。

2.2 对缺铁性贫血恢复的作用

发酵山羊乳在缺铁性贫血恢复期间作用的相关报道如表2所示,研究显示,发酵山羊乳中较高水平的短中链脂肪酸对脂联素分泌有积极影响,氧化后可提供用于多种代谢途径的能量,有助于促进与铁代谢相关二价金属转运蛋白1(DMT1)等载体蛋白的合成。发酵山羊乳脂肪中的不饱和脂肪酸也可降低血浆总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平,在减少心血管疾病方面发挥积极作用。山羊乳中还含有具有抗炎活性的脂质成分(鞘磷脂、磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺脂质衍生物)和丰富的VA,能够减少促炎因子水平的同时增加抗炎因子水平,使与铁代谢相关的肝脏蛋白表达增加,从而激活肝脏贮存铁,有利于红细胞生成并改善缺铁状态。发酵山羊乳还可抑制贫血时大脑中小胶质细胞的炎症信号传导和神经元变性,达到改善脑功能和神经系统的作用。此外,发酵山羊乳抑制贫血时脂质氧化损伤的作用可能与乳蛋白降解产生的具有抗氧化活性的氨基酸残基有关,如酪氨酸、甲硫氨酸、组氨酸、赖氨酸和色氨酸等。

2.3 促进肠道健康的作用

越来越多的研究证实,由于山羊乳适宜的pH值、良好的缓冲能力和丰富的营养成分,使得益生菌如双歧杆菌和乳杆菌可在其制品贮存过程中生长并保持活力,为消费者提供足够数量的益生菌数(通常至少为10 6 ~10 7 CFU/g)。目前,人们已将益生菌培养物添加至用山羊乳制成的不同类型奶酪中,由山羊乳制成的酸乳、发酵乳和冰淇淋也是益生菌的良好载体。添加益生菌还可增加山羊乳制品中的蛋白水解活性,使山羊乳制品在贮存过程中释放出更多的氨基酸和亲水肽,更易消化且具有更高的生物活性肽形成率。

此外,益生元能够被肠道内有益菌分解吸收进而促进有益菌的生长和增殖,使肠道菌群向有利于宿主健康的方向转变。益生菌山羊乳制品改善肠道健康的相关报道如表3所示。

2.4 改善慢性疾病的作用

近年来的研究显示,山羊乳在提高慢性疾病的治疗效果、改善患者的营养状况、增强机体自身抵抗力、提高患者整体健康水平方面具有良好效果。山羊乳及制品预防或缓解慢性疾病的相关报道如表4所示。

3 加工处理对山羊乳及制品的影响

3.1 除膻工艺对山羊乳及制品的影响

传统的除膻技术或采用真空闪蒸技术,利用压力降低羊乳沸点,在低温加热条件下,除去羊乳中的挥发性短、中链脂肪酸,达到降低羊乳膻味的作用;;或添加吸附剂如β-环糊精来降低羊乳膻味。新的研究发现,益生菌发酵也可以有效掩盖山羊乳产品令人不快的风味。此外,山羊乳产品的风味也因益生菌菌株的不同而异。

3.2 杀菌工艺对山羊乳及制品的影响

热处理是乳制品加工过程中必不可少的环节,可以抑制微生物繁殖、延长货架期、改善制品品质,但山羊乳的热稳定性较差,热处理会改变其蛋白结构、物理化学性质和盐平衡。实验结果提示低温长时间和高温短时间处理在工业上可优先用于改善山羊乳乳清蛋白的性能。热处理可通过降低磷酸盐含量,从而降低山羊乳的热稳定性。

冷杀菌技术近几年得到了广泛关注,目前常用的冷杀菌技术有超声和超高压等。有研究发现超声和超高压处理在一定程度上能够提高山羊乳的稳定性。实验数据提示,超声和超高压处理能够改善山羊乳的稳定性,可作为巴氏杀菌技术的替代品,有利于生产具有安全、营养和功能性的山羊乳产品。

3.3 喷雾干燥工艺对山羊乳及制品的影响

研究发现山羊乳粉的稳定性和物理化学性质会受到配方粉加工处理工衣的影响,尤其是喷雾干燥。有研究表明,颗粒停留时间和进料流速会对乳粉品质产生影响,且使出品率降低。喷雾干燥温度也会影响山羊乳粉的总营养成分和溶解度。喷雾干燥技术会影响山羊乳粉品质,优化改进喷雾干燥工艺可以提高山羊乳产品品质。

4、结 语

山羊乳是集营养与健康于一体的乳源,具有较好的应用。山羊乳比牛乳更接近母乳的构成,更易被牛乳敏感的婴幼儿及儿童消化。此外,山羊乳制品作为一种营养全面的食品,对于老年人存在的消化吸收差、肌肉退化、钙质流失严重等营养健康问题也具有很好的改善作 用。目前羊乳脱膻、 UHT 、巴氏杀菌、喷雾干燥等各类生产技术日趋成熟,更多新型生产加工技术、生物技术、材料技术也在羊乳行业得到了广泛应用。随着人们对山羊乳及制品需求的增加,山羊乳产业还需更进一步的改进和完善。我国奶山羊养殖产业正向集约化、规模化方向迈进,养殖和加工企业数量也明显增多。在此基础上,相关生产企业及从业人员还需不断加强山羊乳产品品牌建设,保证其产业高效运行,成为我国乳制品行业发展的又一经济增长点;还要注意多元化山羊乳产品的开发,改变国内市场山羊乳产品仍以羊奶粉为主的局面,加大酸羊奶、液态奶、羊奶酪的生产,且针对不同人群开发有特殊功效的山羊乳产品,朝着“液乳功能化”“配方粉母乳化”“干酪大众化”等方向发展,丰富山羊乳市场的产品种类,满足消费者的个性化需求。相信未来山羊乳产值将不断增长,产品体系也将进一步完善,产业及相关产品的市场前景也将越来越广阔。

作者简介

第一作者:

李艾黎,教授, 东北农业大学食品学院教授。 主要从事功能性食品及功能性食品基料的研发,已围绕该领域主持国家自然科学基金、中国博士后基金、教育部创新团队基金、黑龙江省自然基金、黑龙江省教育厅基金、黑龙江省博士后基金等项目;以第一和通讯作者和发表科研论文60余篇,其中SCI/EI检索论文33篇 。 作为主要参加人获教育部科技进步二等奖、黑龙江省高校科学技术奖一等奖。 以第一发明人获得发明专利和实用新型计6项,以第2和3发明人获得发明专利和实用新型7项 。 主持省教改课题1项,省级一流课程一门,主编和副主编国家级出版社专著及教材计6部。

通信作者:

孙铭爽,工程师,黑龙江欧能达乳业有限公司研发总监。毕业于黑龙江八一农垦大学食品质量与安全专业,研究生就读于东北农业大学食品学院食品加工与安全专业,2009年在飞鹤(齐齐哈尔)乳业有限公司从事检验工作,2011年到黑龙江美庐乳业有限公司从事体系审核工作,2015年在黑龙江欧能达乳业有限公司从事研发工作,距今已有8年。从事研发工作以来,带领团队进行乳粉产品研制与开发,开发了多种适用不同人群的乳粉,为企业创造了一定的经济效益。通过研究母乳特性,开发了多种功能性的婴幼儿配方乳粉,并成功拿下婴幼儿配方乳粉配方注册证书,把研发成果转化为商业化产品,满足高中低档不同消费人群的需求,同时也为企业产品研发能力提供重要科技支撑。在职期间,获得了多项实用型专利,并且在食品科学杂志上作为第一作者发表过文章。

本文《山羊乳及其制品营养与功能特性的研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷第5期212-221页,作者:李艾黎,刘 串,马艺鸣,王雪莹,李 春,孙铭爽。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220320-232。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑:淮阴工学院生命科学与食品工程学院 彭凯雄;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。

图片来源于文章原文及摄图网。

为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护,并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性,北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨,探讨未来食品发展方向,通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果,搭建科研单位与企业产学研结合的平台,共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

Food Science of Animal Products(ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780)是一本国际同行评议、开放获取的期刊,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办,中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营,属于食品科学与技术学科,旨在报道动物源食品领域最新研究成果,涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料,研究内容包括食物原料品质、加工特性,营养成分、活性物质与人类健康的关系,产品风味及感官特性,加工或烹饪中有害物质的控制,产品保鲜、贮藏与包装,微生物及发酵,非法药物残留及食品安全检测,真实性鉴别,细胞培育肉,法规标准等。

投稿网址:

https://www.sciopen.com/journal/2958-4124

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