淺議奶的非營(yíng)養(yǎng)功能—奶與奶制品潛在健康功能的前瞻性研究動(dòng)態(tài)

文郭利亞 黃 銳 杜兵耀 任大喜 胡長(zhǎng)利 張養(yǎng)東*

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所；2 河南科技學(xué)院；3 中墾華山牧乳業(yè)有限公司’4 浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院奶業(yè)科學(xué)研究所；5 江蘇南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司）

近20 年來(lái)，乳品營(yíng)養(yǎng)或乳品化學(xué)領(lǐng)域的研究者，對(duì)哺乳動(dòng)物奶汁的新發(fā)現(xiàn)和研究集中在一個(gè)焦點(diǎn)上：奶與奶制品中存在著種類(lèi)眾多、含量甚微、作用明顯的生物活性物質(zhì)（Biologically Active Compounds in Milk）。這些生物活性物質(zhì)對(duì)哺乳動(dòng)物后代的作用，并不完全是傳統(tǒng)意義上的營(yíng)養(yǎng)功能（Nutritional Functions），而是不經(jīng)過(guò)一般營(yíng)養(yǎng)成分的完整代謝循環(huán)，發(fā)揮“機(jī)體調(diào)節(jié)、維持身體生化、生理平衡”的健康功能[1]?！赌膛c奶制品化學(xué)及生物化學(xué)（第二版）》將其歸類(lèi)為“奶的非營(yíng)養(yǎng)功能（Non-nutritional Functions of Milk）”[2]?！胺菭I(yíng)養(yǎng)功能”對(duì)食品科學(xué)來(lái)說(shuō)并非一個(gè)新概念[3]，但此說(shuō)法在我國(guó)奶業(yè)產(chǎn)業(yè)及研究中少見(jiàn)提及，不但較為陌生，且與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)存在差異。

本文主要是對(duì)《奶與奶制品化學(xué)及生物化學(xué)（第二版）》內(nèi)容的一些學(xué)習(xí)總結(jié)和思考，與大家交流分享，拋磚引玉，以期引起國(guó)內(nèi)同行和相關(guān)人士關(guān)注。同時(shí)，也期望交流匯集更多信息和討論，征得奶的“Non-nutritional Functions”更合適的中文譯名。

奶的非營(yíng)養(yǎng)功能概念及釋義

奶汁的概念及基本作用

奶汁，也可稱(chēng)作乳汁，是雌性哺乳動(dòng)物所產(chǎn)生的一種特殊生物體液，目前地球上生存著超過(guò)4 000 種哺乳動(dòng)物，每種都有獨(dú)特的奶汁。奶汁的作用是滿(mǎn)足分娩出生的幼體動(dòng)物在其生命最初時(shí)期的生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部營(yíng)養(yǎng)，直到幼體動(dòng)物發(fā)育到有能力利用其他食物資源來(lái)維持生存的程度，即“斷奶”。在哺乳期，母體的奶汁可以滿(mǎn)足幼體動(dòng)物健康生存和生長(zhǎng)發(fā)育的全部需求。因此，奶汁在食物營(yíng)養(yǎng)學(xué)上歷來(lái)也享有“完全食物（Complete Nutritional Requirements）”的美譽(yù)[2]。

本文討論奶的非營(yíng)養(yǎng)功能自有特點(diǎn)，與藥品及其他食物不完全一樣。其本質(zhì)上依然屬于奶汁營(yíng)養(yǎng)成分組成，但是具有某些確定的特殊性作用[3]。在國(guó)際上，奶業(yè)研究者對(duì)這些特殊性功能，給出的早期文字描述是“特定的生化、生理功能，對(duì)人體健康的影響力巨大”[1]。本文將聚焦于此類(lèi)“特定的生化、生理功能”，即重點(diǎn)介紹奶的非營(yíng)養(yǎng)功能研究動(dòng)態(tài)。同時(shí)，本文所述的“奶汁”“乳汁”及“奶”，除非另有說(shuō)明，均指生乳，即從健康奶畜乳房中擠下的可能經(jīng)過(guò)過(guò)濾和冷卻，但未經(jīng)過(guò)加熱和其他處理的奶[4]，因?yàn)闊o(wú)論對(duì)奶進(jìn)行熱殺菌還是非熱殺菌處理，都會(huì)改變奶的非營(yíng)養(yǎng)功能成分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

非營(yíng)養(yǎng)功能概念的提出及發(fā)展

奶的非營(yíng)養(yǎng)功能，是Fox等學(xué)者在1998年《奶與奶制品化學(xué)及生物化學(xué)（第一版）》一書(shū)中，第一次提出的一個(gè)全新的、發(fā)展中的概念[5]，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有給出具體定義或釋義。然而概念的出現(xiàn)并非偶然，一方面食品行業(yè)很早就有利用乳脂、乳蛋白等成分作為調(diào)理食品質(zhì)地狀態(tài)等用途，并且將此類(lèi)效應(yīng)稱(chēng)為某類(lèi)乳成分的“功能”；另一方面，早在1965年，國(guó)際醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域就開(kāi)始關(guān)注奶酪加工中出現(xiàn)的“糖巨肽”[6]，之后許多研究發(fā)現(xiàn)“乳蛋白的衍生肽”可能具有潛在的多種生物活性功能[7，8]。然而，《奶與奶制品化學(xué)及生物化學(xué)（第一版）》對(duì)奶的功能性的論述，無(wú)論篇幅和深度都非常有限，乳蛋白的功能探討只有兩個(gè)小節(jié)，分別是第四章中：“4.15 Functional Milk Proteins（限于改善食品理化性質(zhì)的功能）”和“4.16 Biologically Active Proteins and Peptides（側(cè)重于蛋白質(zhì)和多肽潛在的生物活性功能）”。2015年出版的《奶與奶制品化學(xué)及生物化學(xué)（第二版）》，有關(guān)章節(jié)發(fā)生了明顯變化，第一版中的“4.15 Functional Milk Proteins（功能性牛奶蛋白）”繼續(xù)得以保留，但修改成了“4.18 Functional Milk Protein Products（功能性牛奶蛋白產(chǎn)品）”；第一版中的“4.16 Biologically Active Proteins and Peptides（生物活性蛋白和肽類(lèi)）”的內(nèi)容則大幅擴(kuò)容，新增了含有12個(gè)小節(jié)的獨(dú)立一章，即“Chapter 11. Biologically Active Compounds in Milk（奶中的生物活性成分）”，這是第二版中最大的更新部分，也是全書(shū)一個(gè)新的亮點(diǎn)。

在第二版更新的時(shí)間里，現(xiàn)代生物化學(xué)對(duì)蛋白質(zhì)衍生的多肽等物質(zhì)的認(rèn)識(shí)也進(jìn)一步深化，發(fā)現(xiàn)由氨基酸構(gòu)成的一類(lèi)小分子蛋白質(zhì)，具有與蛋白質(zhì)相同的化學(xué)組成，不僅是生命的重要組成部分，還能夠擔(dān)當(dāng)溝通組織細(xì)胞與器官之間的信息因子，具有直接參與人體細(xì)胞的代謝活動(dòng)等作用[9]。

盡管第二版的出版時(shí)間與第一版間隔近20 年，然而“奶的非營(yíng)養(yǎng)功能”作為一個(gè)持續(xù)發(fā)展中的新概念，至今依然沒(méi)有給出具體確切的定義，可見(jiàn)概念的定義還未到成熟定型之時(shí)，仍尚待更多的實(shí)踐和證明。這些新的研究動(dòng)向?qū)?huì)給全球奶產(chǎn)業(yè)、乳品功能和人類(lèi)健康，帶來(lái)更大的開(kāi)拓和發(fā)展空間。

圖1 牛奶的非營(yíng)養(yǎng)功能示例[1]

非營(yíng)養(yǎng)功能的外延內(nèi)容

由于迄今未見(jiàn)以語(yǔ)言文字給出“奶的非營(yíng)養(yǎng)功能”的術(shù)語(yǔ)釋義，只能在找到的有關(guān)資料中，梳理一些哺乳動(dòng)物奶的“非營(yíng)養(yǎng)功能”的可能內(nèi)容，即定義的“外延”。

長(zhǎng)期以來(lái)人類(lèi)對(duì)牛奶的了解，遠(yuǎn)超其他哺乳動(dòng)物的奶汁。歷史上很早就有利用新鮮牛奶來(lái)解毒和清洗傷口的記載，18世紀(jì)之前，人類(lèi)就知道牛奶里含有抗菌、抑菌成分，例如乳過(guò)氧化物酶、免疫球蛋白等。近年來(lái)，奶類(lèi)研究也高度集中在牛奶上，但研究工作很少將牛奶從傳統(tǒng)的“營(yíng)養(yǎng)功能”提升到“非營(yíng)養(yǎng)功能”的層次進(jìn)行分析。本文以牛奶為例，探討牛奶的非營(yíng)養(yǎng)功能的外延內(nèi)容。

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，牛奶的非營(yíng)養(yǎng)功能，在骨骼健康、心臟健康、體重控制、情緒調(diào)整、免疫防御、消化系統(tǒng)健康、口腔健康等多個(gè)方面發(fā)揮作用。追溯根源，這些功能主要由乳蛋白和肽類(lèi)提供，包括免疫球蛋白、酶和酶抑制劑、結(jié)合蛋白或載體蛋白、生長(zhǎng)因子和抗菌劑等[2]。除此之外，牛奶里的脂類(lèi)、糖類(lèi)、維生素、微量元素等其他營(yíng)養(yǎng)素也可能具有生物活性，或是構(gòu)成生物活性物質(zhì)的必要組成部分。

圖2 牛奶中的生物活性物質(zhì)

圖1顯示，中心位置是“牛奶里的生物活性物質(zhì)”，說(shuō)明這些生物活性物質(zhì)是產(chǎn)生非營(yíng)養(yǎng)功能的主要成分。研究發(fā)現(xiàn)，牛奶里的生物活性物質(zhì)包含很多種類(lèi)（圖2）[1，2]。

生物活性物質(zhì)（Bioactive Components）的定義仍在發(fā)展之中，目前并沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。主流說(shuō)法和概念，是指能夠影響生物學(xué)過(guò)程的底物，對(duì)身體功能或身體狀況乃至身體健康產(chǎn)生影響的成分。也有學(xué)者認(rèn)為，食物中的生物活性物質(zhì)還應(yīng)包括兩個(gè)必須條件[2]：一是膳食中的組分必須能在實(shí)際生理?xiàng)l件下發(fā)揮明顯的可度量的生物學(xué)效應(yīng)；二是測(cè)得的生物活性必須對(duì)健康有利，不得有毒性、致敏性或致突變性等有害效應(yīng)。一些研究者對(duì)奶中的生物活性物質(zhì)，按生理功能提出了分類(lèi)體系，包括胃腸系統(tǒng)發(fā)育、活動(dòng)和功能，新生兒發(fā)育，免疫系統(tǒng)發(fā)育，以及微生物活動(dòng)（包括抗生和促生作用）4 個(gè)方面[2]。但此分類(lèi)系統(tǒng)局限在純理論探討，而在具體研究和討論多種生物活性物質(zhì)類(lèi)型時(shí)，顯得不夠全面，仍然主要采用傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)成分歸屬來(lái)源的方法進(jìn)行分類(lèi)，且該分類(lèi)系統(tǒng)也容易產(chǎn)生一種導(dǎo)向：認(rèn)為生物活性物質(zhì)是以源于蛋白類(lèi)的物質(zhì)居多，源于其他營(yíng)養(yǎng)素的較少。因?yàn)閭鹘y(tǒng)營(yíng)養(yǎng)成分中的脂肪、碳水化合物、金屬微量元素、維生素等某些物質(zhì)生理功能的發(fā)揮，也多是在與某些特殊蛋白片段或與蛋白協(xié)同后才能產(chǎn)生[1]。

從奶中生物活性物質(zhì)看奶的非營(yíng)養(yǎng)功能

奶中蛋白質(zhì)類(lèi)生物活性物質(zhì)

1880年前后，從化學(xué)角度研究已認(rèn)識(shí)到，哺乳動(dòng)物奶汁中最主要的蛋白質(zhì)可以分為酪蛋白和乳清蛋白兩大類(lèi)，兩者性質(zhì)不同，在乳品工業(yè)中均占有重要地位。隨著對(duì)非營(yíng)養(yǎng)功能認(rèn)識(shí)的提升，酪蛋白和乳清蛋白正變得越來(lái)越重要，新的證據(jù)表明，它們不僅是重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且在人類(lèi)新陳代謝和維護(hù)健康過(guò)程中起著至關(guān)重要的特殊作用[2]。

奶中多肽類(lèi)物質(zhì)

氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)，是決定蛋白質(zhì)性質(zhì)和功能的關(guān)鍵。早期形成這個(gè)概念的事實(shí)多來(lái)自于乳清蛋白，因此在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里，對(duì)乳清蛋白類(lèi)產(chǎn)品的重視程度，遠(yuǎn)大于酪蛋白類(lèi)產(chǎn)品。之后研究逐漸發(fā)現(xiàn)，許多產(chǎn)生非營(yíng)養(yǎng)功能的氨基酸序列是“鑲嵌”在大顆粒的酪蛋白或較大顆粒的乳清蛋白結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，分子量相對(duì)較小，并不獨(dú)立出現(xiàn)在天然乳汁中。

這可能是在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人類(lèi)對(duì)奶的健康功能的認(rèn)識(shí)大多局限在獨(dú)立存在于奶汁中的個(gè)別蛋白質(zhì)成分，例如各種免疫球蛋白、乳過(guò)氧化物酶等；而對(duì)天然奶汁里不獨(dú)立存在而是“鑲嵌”在獨(dú)立成分內(nèi)部的生物活性物質(zhì)，認(rèn)識(shí)和了解得較晚的一個(gè)原因。因?yàn)檫@些成分只有在被機(jī)體攝入并在消化道內(nèi)降解之后，或者在體外采用某種方法水解，這些內(nèi)部的生物活性物質(zhì)才能被釋放出來(lái)，人類(lèi)才能夠觀察到其存在并研究其是否具有活性作用。目前的研究已改變了對(duì)乳清蛋白和酪蛋白認(rèn)識(shí)的重要性次序，已確認(rèn)發(fā)現(xiàn)的源自酪蛋白生物活性肽的種類(lèi)和數(shù)量，明顯多于乳清蛋白[2]。2000年前后，國(guó)內(nèi)學(xué)者介紹國(guó)外研究進(jìn)展時(shí)，這些活性物質(zhì)被稱(chēng)為“乳源性生物活性肽”[10]。

截至目前，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)奶中存在著數(shù)百上千種不以“免疫蛋白”命名的具有免疫功能的蛋白質(zhì)。準(zhǔn)確地說(shuō)，是其中帶有某種特殊氨基酸序列的片段（Fragment），這些片段一旦被釋放出來(lái)，就具有顯著的免疫作用。例如早期人類(lèi)在用酶法制作奶酪時(shí)，發(fā)現(xiàn)牛奶、羊奶的蛋白質(zhì)對(duì)來(lái)自犢牛和羔羊胃黏膜的提取物非常敏感，一接觸就發(fā)生沉淀，后來(lái)證明這主要是酪蛋白的沉淀物。1965年研究發(fā)現(xiàn)，飲奶（包括牛奶、羊奶或人乳）后，人的胃里也出現(xiàn)類(lèi)似的沉淀物，同時(shí)還出現(xiàn)了第一個(gè)酪蛋白的降解產(chǎn)物，是來(lái)自κ-酪蛋白的f106-169片段，該片段由于高度糖基化，所以命名為“糖巨肽（Glycomacropeptides，C-GMP）”[2]。不同動(dòng)物奶汁得到的f106-169片段，性狀亦不完全一樣，主要差異在于糖基化的程度不同[2]。因此，低度糖基化的也被稱(chēng)為“酪蛋白巨肽（Caseinomacropeptide，CMP）”[2]。這是迄今為止，進(jìn)食牛奶后在消化道前端的胃里，發(fā)現(xiàn)的最早自然釋放出來(lái)的“非營(yíng)養(yǎng)生物肽”，具有抗菌抗病毒等功能；也是動(dòng)物機(jī)體高效率間接獲得的一種生物活性物質(zhì)，由此改變了對(duì)乳中蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)[2]。

酪蛋白的生物活性功能

天然奶汁中酪蛋白主要是以“團(tuán)聚”的方式，形成酪蛋白膠束大顆粒（Casein Micelles）而穩(wěn)定存在。1958年研究者提出第一個(gè)酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)模型后，許多學(xué)者進(jìn)一步研究，不斷進(jìn)行完善，陸續(xù)提出和構(gòu)建了近20 種“酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)模型”?；菊J(rèn)為，酪蛋白膠束是由400～600 個(gè)不同的酪蛋白隨機(jī)參與組成的一個(gè)酪蛋白膠束大顆粒。每個(gè)大顆粒的外面薄薄稀疏的一層，是由親水性κ-酪蛋白帶著膠體磷酸鈣（CCP）組成[2]。包裹在里面的是疏水性的其他類(lèi)酪蛋白，比如α-酪蛋白、β-酪蛋白等，內(nèi)部的這些酪蛋白組分之間多由膠體磷酸鈣基團(tuán)連接在一起[2]。因此，通常情況下，奶中的酪蛋白膠束顆粒表面并非是“電中性”的，所以整體顯示出穩(wěn)定的膠體性質(zhì)。兩個(gè)代表性的早期結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖3。

圖3 酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu)模型

圖4 κ-酪蛋白的氨基酸序列

κ-酪蛋白是由169 個(gè)氨基酸組成的長(zhǎng)鏈，沒(méi)有螺旋和折疊等蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)[圖3（b）、4]。在自然狀態(tài)下，奶在動(dòng)物胃里接觸到胃黏膜表面的凝乳酶后，發(fā)生酶解，長(zhǎng)鏈斷裂，酶解位點(diǎn)出現(xiàn)在Phe105和Met106之間的肽鍵上，其中f1-105較長(zhǎng)的一段具有疏水性，這一段也稱(chēng)為副-κ-酪蛋白（para- κ-casein），將與其他內(nèi)部疏水的多種酪蛋白共沉淀而進(jìn)入乳凝塊（也是制作奶酪時(shí)第一步操作獲得的凝奶）；較短的另一段f106-169帶著糖基，保持著水溶性，在制作奶酪時(shí)排放進(jìn)入乳清。

研究證明，人類(lèi)飲奶后，在胃里會(huì)出現(xiàn)的酪蛋白巨肽（CMP/GMP），發(fā)揮著調(diào)控胃酸分泌、防止蛋白過(guò)敏、抑制胃中病原菌細(xì)菌生長(zhǎng)、抗病毒、抗毒素、免疫調(diào)節(jié)等功能，且糖基化程度越高功能效果越強(qiáng)[2]。需要注意的是，由于奶及奶制品加工熱處理強(qiáng)度差異，只有未經(jīng)加熱操作的生乳和經(jīng)過(guò)最低強(qiáng)度熱處理得到的巴氏消毒奶，在進(jìn)入消化道之后才會(huì)出現(xiàn)這樣的變化和功能。因?yàn)樯橹欣业鞍孜词艿綗釗p傷或破壞，酪蛋白膠束外圍成分處在天然狀態(tài)下，巴氏消毒奶熱損傷或破壞相對(duì)最小，κ-酪蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)中的Phe105和Met106之間的肽鍵處于“開(kāi)放”狀態(tài)，在凝乳酶作用下才能夠發(fā)生“斷裂”，進(jìn)而酶解產(chǎn)生酪蛋白巨肽（CMP/GMP）[2]。

研究發(fā)現(xiàn)，f106-169蛋白片段隨著食物的消化運(yùn)動(dòng)沿著胃腸道下行，在遇到其他酶或滿(mǎn)足降解條件時(shí)，又會(huì)發(fā)生多種降解，得到f106-116、f106-112和f106-110等不同的片段，可能有6 種之多，且都有各自的生理功能，統(tǒng)稱(chēng)為κ-酪蛋白衍生肽（κ-casein-derived peptides）[2]。研究者認(rèn)為，在一段氨基酸鏈序列里可能不止一個(gè)片段具有生物活性，從胃到十二指腸遠(yuǎn)端的區(qū)域里，能夠降解釋放出來(lái)的活性肽的數(shù)量和分子量都在逐漸減小[2]。這些認(rèn)識(shí)加快了在“鑲嵌”方向上發(fā)現(xiàn)新的功能性物質(zhì)的速度，也推動(dòng)了從奶中乳清蛋白、非主要蛋白質(zhì)（微量蛋白）、酶類(lèi)和非蛋白態(tài)含氮物等其他成分里尋找生物活性物質(zhì)的研究。分析認(rèn)為，某些特定氨基酸短序列可在酪蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)不同位置重復(fù)（Overlapping）出現(xiàn)，并可能在消化道里不同的部位發(fā)生降解，原因在于這些物質(zhì)抵御消化道內(nèi)“被消化”能力的強(qiáng)弱不同，所得到的蛋白片段出現(xiàn)差異，因而具有不同的活性功能。另一方面，不同的氨基酸序列降解出來(lái)的蛋白質(zhì)片段，也存在相同活性作用的可能[2]。

按照傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論，動(dòng)物機(jī)體利用食物里的一般營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收規(guī)律是：在胃腸道里經(jīng)過(guò)消化、吸收、重組、運(yùn)送等過(guò)程（圖5）[13]。

圖5 主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝路徑圖

研究發(fā)現(xiàn)，奶中κ-酪蛋白可以在不經(jīng)過(guò)完整的消化吸收循環(huán)，提前釋放出活性肽，為身體提供高效“服務(wù)”。值得關(guān)注的是，人體攝入牛奶后，胃中獲得酪蛋白巨肽，酪蛋白膠束的最外的水化層破裂，被包裹在里面的各種疏水酪蛋白同時(shí)暴露出來(lái)。隨后在胃里會(huì)很快出現(xiàn)第二批蛋白降解產(chǎn)物，由原來(lái)包裹在膠束里面的αs1-酪蛋白和β-酪蛋白降解得到的，如f165-199（αs1）和f193-209（β-CN），且都與CMP相似，具有不同的特殊生理功能[2]。可以設(shè)想，如果αs1-酪蛋白和β-酪蛋白缺失膠束外面水化層的保護(hù)，在胃里出現(xiàn)的第二批降解產(chǎn)生的活性肽，很難說(shuō)就是具有特殊功能的f165-199（αs1）和f193-209（β-CN）。

乳蛋白非營(yíng)養(yǎng)功能的啟示

總之，牛奶中特定的蛋白質(zhì)與其他食物資源的蛋白質(zhì)相比，很大的區(qū)別是在消化道里不需要經(jīng)過(guò)完整的消化代謝循環(huán)過(guò)程，可以分步降解而出現(xiàn)許多功能性活性肽，且能夠出現(xiàn)在機(jī)體最需要的空間點(diǎn)和時(shí)間點(diǎn)上。牛奶的這個(gè)特點(diǎn)，正是現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)中靶向藥物追求的目標(biāo)，只是導(dǎo)向和護(hù)送到達(dá)“靶點(diǎn)”的所有保護(hù)性修飾，是自然發(fā)生的。同時(shí)還應(yīng)看到，在許多條件或場(chǎng)合下，肽類(lèi)不是單獨(dú)而是與其他部分營(yíng)養(yǎng)成分結(jié)合起來(lái)才能產(chǎn)生作用。這些新的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，較好地幫助理解奶的非營(yíng)養(yǎng)功能，對(duì)以后制定或解釋“Non-nutritional Functions of Milk”的定義或內(nèi)涵，也將會(huì)是必不可缺的組成內(nèi)容。同時(shí)，奶的非營(yíng)養(yǎng)功能與中醫(yī)學(xué)倡導(dǎo)的食藥同源理念，在一定程度上較為契合。

奶中其他類(lèi)生物活性物質(zhì)

近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn)除了乳蛋白之外，奶中其他營(yíng)養(yǎng)素包括脂類(lèi)、糖類(lèi)、維生素和礦物質(zhì)中也存在生物活性物質(zhì)，而且也具有類(lèi)似的特征，即在消化道里不需經(jīng)過(guò)完整消化代謝循環(huán)過(guò)程，而是自然地在消化道中逐步降解出各種功能性成分。

乳脂類(lèi)和乳糖類(lèi)

傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)認(rèn)為乳脂的主要功能是提供能量，但其中的部分成分，具有一些特定的生物活性功能，例如必需脂肪酸、亞油酸和亞麻酸以及脂溶性維生素、甾醇、磷脂等。新的研究發(fā)現(xiàn)，6～10 個(gè)碳鏈長(zhǎng)度的中鏈脂肪酸（MCFAs）具有減體重、減脂肪方面的特殊效果。如共軛亞油酸（CLA），有抑制癌細(xì)胞、抗肥胖、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)以及抑制動(dòng)脈粥樣硬化形成和控制糖尿病等效果，被認(rèn)為具備治療或預(yù)防II型糖尿病、預(yù)防心臟病以及控制體重等促進(jìn)健康的潛在作用。生物體內(nèi)的各種膜狀物質(zhì)歷來(lái)備受關(guān)注[14]，也包括奶中的脂肪球膜，該膜表面不僅附聚著大量，可能具有抗菌、抗病毒、抗乳腺癌等功效的糖蛋白、脂蛋白、糖脂等活性成分，更重要的是脂肪球膜上可能存在著特定的小環(huán)境，是多種“生物信使”的重要場(chǎng)所。

傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)中，糖類(lèi)的主要功能也是提供熱量，但陸地哺乳動(dòng)物奶汁中糖類(lèi)含量普遍不高，與奶中出現(xiàn)的脂類(lèi)和新生嬰兒體內(nèi)儲(chǔ)存的“棕色脂肪”所攜帶的熱量相比，明顯偏低。奶中的糖類(lèi)里，乳糖占有絕對(duì)高的比例，其他糖類(lèi)如葡萄糖、果糖等含量甚微。盡管幾乎所有哺乳動(dòng)物奶中都存在微量寡糖，但也存在個(gè)別哺乳動(dòng)物的奶汁中不含乳糖的情況[2]。研究也逐步認(rèn)識(shí)到，奶中糖類(lèi)的主要功能并非是單一地提供熱量，可能更重要的功能是非營(yíng)養(yǎng)功能?？蒲杏懻撝杏幸粋€(gè)長(zhǎng)久存疑的問(wèn)題：“半乳糖是否能進(jìn)入大腦成為大腦的組成成分（Cerebroside）[11]，現(xiàn)在則再次成了一個(gè)研究熱點(diǎn)。有跡象表明半乳糖的一個(gè)重要角色，可能是在新生兒體內(nèi)充當(dāng)了傳遞生物指令的信使作用。

所有的哺乳動(dòng)物包括人類(lèi)，斷奶之后普遍會(huì)出現(xiàn)乳糖不耐受的現(xiàn)象[2]。對(duì)其原因的探討，也是一個(gè)值得深入的研究?jī)?nèi)容。動(dòng)物學(xué)家認(rèn)為，斷奶是物種為了生存競(jìng)爭(zhēng)而形成一種自我保護(hù)的本能反應(yīng)[14]。乳糖不耐癥可能是機(jī)體發(fā)出的一種斷奶警告，不斷奶可能存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，除了以前有爭(zhēng)議的誘發(fā)白內(nèi)障之外，現(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)含乳糖的食物可能會(huì)促進(jìn)乳糖不耐癥動(dòng)物腸道里的腸球菌（Enterococcus）過(guò)度生長(zhǎng)，干擾腸道微生物的菌相平衡[15]。另一方面，也可能因?yàn)殡S著新生幼體身體的組織分化和發(fā)育趨于成熟，斷奶之后的生長(zhǎng)發(fā)育，機(jī)體不再需要乳糖類(lèi)信使傳遞指令。

維生素

隨著對(duì)奶的非營(yíng)養(yǎng)功能認(rèn)識(shí)逐步增加，對(duì)奶中維生素和微量元素的認(rèn)識(shí)也發(fā)生了許多變化。以前以為維生素或微量元素本身就是營(yíng)養(yǎng)素，都能夠獨(dú)立發(fā)揮作用，現(xiàn)在的認(rèn)識(shí)可能不完全是這樣。

近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)奶中維生素可與特異蛋白質(zhì)結(jié)合發(fā)揮作用，比如維生素A、D、B2、葉酸、B12等。維生素被轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)腸道之前，能夠與特異蛋白質(zhì)結(jié)合，使得腸道微生物不能利用這些維生素，只能為人體利用，因此，也產(chǎn)生了間接的抗生作用。如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溶解在乳脂里的視黃醇，能夠與β-乳球蛋白結(jié)合而發(fā)揮功能。在β-乳球蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)中，15%為α-螺旋，43%為β-折疊，外形似一個(gè)直徑約為3.6 nm的球體。應(yīng)用X射線(xiàn)晶體學(xué)對(duì)β-乳球蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)研究，發(fā)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)致密的球體內(nèi)部存在一個(gè)“空心狀的窩”，稱(chēng)為花萼（Calyx）（圖6）[2]。中心位置的色氨酸殘基（Trp19），是空心狀的窩底。結(jié)合上去的視黃醇，就嵌在β-乳球蛋白的花萼里。

目前，關(guān)于視黃醇如何穿透過(guò)脂肪球膜還有待研究，但已了解到在花萼里的視黃醇，可以免遭其他“傷害”，完整地被轉(zhuǎn)運(yùn)到腸道里面，被有效地吸收利用[2]。然而，在牛奶升溫或者高速泵送遭遇空氣沖擊時(shí)，β-乳球蛋白易發(fā)生變性，結(jié)構(gòu)里的螺旋、折疊等結(jié)構(gòu)發(fā)生松散，而結(jié)構(gòu)致密的表面也展開(kāi)，花萼結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，視黃醇的功能也會(huì)隨之發(fā)生變化。β-乳球蛋白的展開(kāi)狀態(tài)，對(duì)乳品加工的工藝控制具有非常重要的意義[11]。

表1 高鈣食物鈣含量排序表（摘引）

圖6 牛奶β-乳球蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

又如，從牛奶和人乳中分離得到的葉酸結(jié)合蛋白（FBP），是一種分子量約35 kDa的糖蛋白。糖基化的FBP是水溶性的，具有抗消化酶水解能力。研究證明，F(xiàn)BP對(duì)葉酸的吸收、分布和存留至關(guān)重要，其中一個(gè)原因是由于葉酸結(jié)合了FBP，使微生物難以利用葉酸，微生物的生長(zhǎng)受到抑制，從而間接發(fā)揮出抗菌作用。此外，還發(fā)現(xiàn)一定強(qiáng)度的熱處理會(huì)降低FBP的效用，可能與蛋白質(zhì)遇熱變性有關(guān)[2]。

微量元素

對(duì)微量元素的營(yíng)養(yǎng)效果評(píng)估，總會(huì)認(rèn)為元素含量決定效果，最多考慮到元素的存在形態(tài)可能也是一個(gè)影響因素。如 “有機(jī)鐵比無(wú)機(jī)鐵容易吸收”的說(shuō)法，至于“有機(jī)鐵”的定義卻無(wú)確切釋義。提到補(bǔ)鈣，一種普遍的說(shuō)法是首選奶制品，認(rèn)為奶及奶制品含鈣量高。其實(shí)主要不是因?yàn)槟讨锈}含量高，補(bǔ)鈣關(guān)鍵在吸收，而是由于奶中的鈣吸收效率非常高，這是其他食物難以達(dá)到的。

（1）牛奶中的鈣含量

牛奶中鈣含量通常為120 mg/100 g左右，人乳的鈣含量約為30 mg/100 g。通過(guò)比較高鈣食物中的鈣含量[16]，可以發(fā)現(xiàn)，鈣含量排序前十位的食物中沒(méi)有牛奶，可見(jiàn)僅從含量上看，牛奶的鈣含量并不高，而石螺中鈣含量高達(dá)2 458 mg/100 g，是牛奶的20 多倍（表1）。

“食物營(yíng)養(yǎng)成分表”中每100 g可食用部分的鈣含量數(shù)據(jù)，是實(shí)際測(cè)得的。測(cè)定的樣品需經(jīng)過(guò)高溫灼燒，灼燒后結(jié)合在元素上的其他物質(zhì)都發(fā)生灰化，因此，數(shù)據(jù)只是元素本身含量。由于“能夠結(jié)合元素的活性肽”的發(fā)現(xiàn)，打破了這個(gè)種認(rèn)識(shí)局限，當(dāng)前在進(jìn)行科學(xué)研究討論時(shí)，類(lèi)似“有機(jī)”的說(shuō)法也不斷被更新，較好地解釋即使含有相同含量的同一元素，產(chǎn)生的生物活性及最終效果卻可能大為不同。

（2）奶中微量元素存在形式

奶中酪蛋白和乳清蛋白都是含有多種微量元素的結(jié)合肽，功能區(qū)結(jié)構(gòu)主要是αs1-酪蛋白的f43-58和f59-79，αs2-酪蛋白的f46-70，β-酪蛋白的f1-25、f1-28、f33-48。盡管這些酪蛋白元素結(jié)合肽的氨基酸序列各異，但都包含同一段序列：Ser-Ser-Ser-Glu-Glu。但不同結(jié)合肽中含有的這一段相同序列，與金屬元素的結(jié)合力存在差異，原因可能與磷酸結(jié)合位點(diǎn)較遠(yuǎn)的氨基酸殘基的極性有關(guān)。結(jié)合的對(duì)象分別是鈣、鐵、銅、錳、鋅等元素。同價(jià)態(tài)的金屬離子在與酪蛋白肽結(jié)合及不同價(jià)態(tài)的金屬離子與β-乳球蛋白肽結(jié)合時(shí)均表現(xiàn)出相互競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象。以鈣元素為例，研究普遍認(rèn)為，源自酪蛋白的磷酸肽（Casein-derived phosphopeptides，CPPs）是非常重要的生物活性成分。因?yàn)榕Ｄ汤锏拟}，除了約40%與檸檬酸等有機(jī)酸結(jié)合外，大多以磷酸鈣的形式，以膠體狀態(tài)存在。

圖7 α-乳白蛋白與Ca2+的結(jié)合示意圖

（3）奶中鈣元素狀態(tài)與功能關(guān)系

首先，人體鈣的吸收部位在十二指腸和小腸。小腸前端的腸液呈酸性，食物中的鈣元素大多處于溶解狀態(tài)，身體能較好地吸收溶解的鈣。但是通常人們攝入的食物中含有較多磷酸根離子，磷酸根離子會(huì)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合溶解態(tài)的鈣離子，并形成磷酸鈣而發(fā)生沉淀。而酪蛋白磷酸肽參與競(jìng)爭(zhēng)，會(huì)形成膠體狀態(tài)的磷酸鈣（Colloidal Calcium Phosphate，CCP），抑制磷酸鈣沉淀物的形成。其次，隨著食物進(jìn)入小腸中后段，小腸液逐步變化為中性和弱堿性，其中無(wú)機(jī)鈣和部分有機(jī)鈣中的鈣離子將變得不穩(wěn)定而發(fā)生沉淀，以致無(wú)法被吸收利用。但是膠體磷酸鈣在弱堿性環(huán)境里依然呈膠溶狀態(tài)，在小腸中端和后端的腸上皮依然還能夠被吸收。因此，牛奶中鈣的存在形態(tài)大大提高了鈣元素的吸收利用效率[9]。日常生活中，補(bǔ)鈣首選奶及奶制品是有科學(xué)依據(jù)的。

研究進(jìn)一步表明，酪蛋白磷酸鈣可能還存在抗癌和去脂肪等作用。飲奶后在胃和十二指腸內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了酪蛋白磷酸肽的存在[2]。酪蛋白磷酸肽在身體里表現(xiàn)出的生物活性，與普通蛋白質(zhì)的整體消化吸收循環(huán)路徑和過(guò)程幾乎沒(méi)有關(guān)系。酪蛋白磷酸肽在胃腸道不同部位，只要能夠結(jié)合不同的金屬離子，形成的酪蛋白磷酸肽多種金屬結(jié)合物，都具有各自的功能，如細(xì)胞調(diào)節(jié)等。

除了上述酪蛋白磷酸肽，乳清蛋白里的α-乳白蛋白也是一種典型的金屬結(jié)合蛋白，與正2價(jià)金屬陽(yáng)離子的結(jié)合力強(qiáng)。它是由123 個(gè)氨基酸構(gòu)成，由于二級(jí)結(jié)構(gòu)的螺旋、折疊等原因，其中4 個(gè)天冬氨酸（Aps）殘基處在非常特殊的位置，空間構(gòu)象形成一個(gè)“口袋陷阱”。理論上每個(gè)“口袋陷阱”可“攫取”1 個(gè)鈣離子，見(jiàn)圖7[2]。另有報(bào)道，牛奶中約100 g酪蛋白能夠結(jié)合1 g鈣，相對(duì)而言β-乳球蛋白結(jié)合鈣的能力很弱，約100 kg才結(jié)合15 mg鈣[11]。

綜上所述，最近20 年，研究者們發(fā)現(xiàn)飲奶后在身體里會(huì)出現(xiàn)數(shù)量多、功能各異的生物活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)來(lái)自奶中各種營(yíng)養(yǎng)成分。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，以某種序列排列的蛋白質(zhì)為主，單獨(dú)或者結(jié)合部分脂肪、碳水化合物、維生素、微量元素等物質(zhì)，參與維護(hù)身體的正常運(yùn)行。這些新發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了奶汁作為完全食物的科學(xué)內(nèi)涵，還形成了“奶的非營(yíng)養(yǎng)功能”的全新概念，據(jù)加拿大乳成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)（Milk Composition Database）統(tǒng)計(jì)，牛奶中屬于這個(gè)概念中的不同生物活性物質(zhì)的數(shù)量巨大，達(dá)到2 300 個(gè)之多[17]。

奶中生物活性物質(zhì)生成及調(diào)控

在眾多哺乳動(dòng)物中，每個(gè)物種幼體的營(yíng)養(yǎng)和生理需求具有物種獨(dú)特性，半個(gè)多世紀(jì)前，動(dòng)物學(xué)研究者就了解到不同物種奶的常規(guī)成分表現(xiàn)出明顯的種間差異[2]。該研究囊括幾乎所有哺乳動(dòng)物，比奶業(yè)從業(yè)者關(guān)注經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中有限的幾種奶畜要多。結(jié)合當(dāng)前奶的非營(yíng)養(yǎng)功能研究，可以得出一個(gè)初步判斷，不同哺乳動(dòng)物奶汁的非營(yíng)養(yǎng)功能同樣存在種間差異，而且這種差異可能比傳統(tǒng)意義上的營(yíng)養(yǎng)功能，表現(xiàn)更為明顯。

哺乳動(dòng)物泌乳調(diào)控差異

如何認(rèn)識(shí)和理解這些差異，有研究者提出了一個(gè)雖不精細(xì)但能解釋大量已知現(xiàn)象的模型[2]。這個(gè)模型的前提條件是認(rèn)為所有哺乳動(dòng)物的乳腺細(xì)胞具有同樣的功能作用。奶中所有物質(zhì)都是由血液輸送到乳腺并通過(guò)乳腺細(xì)胞合成奶汁。在奶汁合成之前，某些來(lái)自血液的成分可能先在乳腺細(xì)胞內(nèi)完成必要的修飾。

以奶牛為例，乳腺每合成1 L牛奶，大概需要400～500 L血液流過(guò)，然后，再給出2 個(gè)具體假設(shè)：第一個(gè)假設(shè)是乳腺細(xì)胞有能力調(diào)控血液中所攜帶的成分能否進(jìn)入奶汁，也有能力利用血液里的某些成分修飾和合成一些新物質(zhì)；第二個(gè)假設(shè)物種基因參與了奶汁中某些新物質(zhì)的修飾和合成調(diào)控。2 個(gè)假設(shè)如同2 個(gè)調(diào)控器，排列組合起來(lái)就可以將出現(xiàn)在奶中各種成分，分為四大類(lèi)：一是與乳腺（機(jī)體器官）特異性有關(guān)而與物種（基因）特異性無(wú)關(guān)，如乳糖；二是與物種特異性（基因）有關(guān)而與乳腺特異性無(wú)關(guān)，如部分蛋白質(zhì)；三是與乳腺的特異性和物種特異性都有關(guān)，如大部分蛋白質(zhì)和脂類(lèi)；四是與乳腺特異性和物種特異性都無(wú)關(guān)，如水、無(wú)機(jī)鹽、維生素等。

由此很容易理解，不同物種奶汁營(yíng)養(yǎng)成分的差異性主要是基因調(diào)控的結(jié)果，而具有非營(yíng)養(yǎng)功能的生物活性物質(zhì)成分，是分別從屬于主要營(yíng)養(yǎng)成分的一部分，更是基因重點(diǎn)調(diào)控的自然結(jié)果，這個(gè)模型很好地解釋了不同奶汁傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)成分變化的規(guī)律。從生物進(jìn)化的角度簡(jiǎn)單回顧哺乳動(dòng)物細(xì)分為三大類(lèi)的假說(shuō)[2]，有助于進(jìn)一步對(duì)這個(gè)問(wèn)題的理解。

（1）原獸類(lèi)

也稱(chēng)為單孔類(lèi)動(dòng)物，屬卵生的哺乳動(dòng)物，如鴨嘴獸和針鼴，都生活在澳大利亞。該類(lèi)的腹部?jī)蓚?cè)，沒(méi)有乳頭和乳房但分布著許多乳腺（也許多達(dá)200 個(gè)）。幼體直接從腺體表面舔舐奶汁。代表著哺乳動(dòng)物進(jìn)化的原始階段。

（2）后獸類(lèi)

也稱(chēng)有袋類(lèi)動(dòng)物，屬胎生哺乳動(dòng)物，但胎兒的孕育期很短，早產(chǎn)兒的大小程度，因物種而異。如袋鼠和小袋鼠，分娩之后胎兒被轉(zhuǎn)移到母體身上的一個(gè)“口袋”里生活，直到發(fā)育成熟。該類(lèi)動(dòng)物的乳腺集中分布在母體的“口袋”里，盡管乳腺的數(shù)量差異很大但卻組合起來(lái)形成了乳頭和乳房。母體可能會(huì)同時(shí)哺育兩代幼體，年齡差異較大，可以分別從不同的乳頭獲得不同的奶汁，滿(mǎn)足各自的營(yíng)養(yǎng)需求。這是哺乳動(dòng)物進(jìn)化的中間階段。

（3）真獸類(lèi)

約95%的哺乳動(dòng)物屬于這一類(lèi)。該類(lèi)動(dòng)物通過(guò)胎盤(pán)供應(yīng)胎兒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也稱(chēng)為胎盤(pán)滋養(yǎng)的哺乳動(dòng)物，胚胎在子宮內(nèi)發(fā)育。分娩時(shí)，幼體的體形大小雖然不甚統(tǒng)一，但主要依物種而變化，也與該物種分娩幼體的成熟程度相關(guān)。這是哺乳動(dòng)物進(jìn)化的高級(jí)形態(tài)。

哺乳動(dòng)物的三大類(lèi)區(qū)分，和其泌乳組織、泌乳機(jī)理以及奶成分之間的差異，當(dāng)前已研究到相對(duì)成熟階段[2]。

奶中物質(zhì)的傳送轉(zhuǎn)移

為易于了解奶中生物活性成分的變化規(guī)律，以其中的免疫球蛋白（Ig）為例來(lái)深入探討。參考采用動(dòng)物生理學(xué)中，關(guān)于幼體動(dòng)物在其生命之初是如何獲得免疫球蛋白的不同渠道的假說(shuō)，進(jìn)一步把真獸類(lèi)哺乳動(dòng)物再細(xì)分為三組來(lái)討論，見(jiàn)圖8[2]。

可以看出，圖8中的Ig是奶中免疫球蛋白的符號(hào)標(biāo)記，其相對(duì)大小示意各種免疫球蛋白的相對(duì)百分含量的多少。第1組：人和兔，分娩之前幼體從母體子宮獲得免疫球蛋白。第2組：小鼠、大鼠和狗，既有出生前在子宮內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)獲得免疫球蛋白，也可出生后通過(guò)初乳獲得免疫球蛋白，兼有第一和第三組的獲取免疫球蛋白渠道；第3組：牛和其他反芻動(dòng)物、豬和馬，幼體只能在分娩后從奶中獲得免疫球蛋白。在更早時(shí)候，有學(xué)者總結(jié)了哺乳動(dòng)物幼體免疫球蛋白移行的數(shù)據(jù)[11]，同樣試圖說(shuō)明這樣的問(wèn)題，見(jiàn)表2。

圖8和表2都顯示哺乳動(dòng)物幼體在生命初期，自身免疫系統(tǒng)尚未啟動(dòng)或未正常活動(dòng)情況下，是通過(guò)何種渠道獲得來(lái)自母體供給的必要免疫球蛋白的，同時(shí)也顯示出不同物種幼體之間必要免疫球蛋白的類(lèi)型，也是存在差異的。如果從不同物種后期奶中出現(xiàn)的免疫球蛋白種類(lèi)差異，和不同物種幼體對(duì)免疫球蛋白的吸收利用方法差異這兩個(gè)方面比較，不難發(fā)現(xiàn)不同物種間的差異非常明顯。

圖8 免疫球蛋白在真獸類(lèi)哺乳動(dòng)物胚胎和幼體之間的轉(zhuǎn)移示意圖

奶中生物活性物質(zhì)吸收利用

對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，并非所有的哺乳動(dòng)物的奶汁都適合作為日常食物資源來(lái)利用，原因至今并未完全清楚，但可以確定的是，并不是一般食物營(yíng)養(yǎng)成分的問(wèn)題，最大的可能是與其中奶的非營(yíng)養(yǎng)功能成分有關(guān)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此界定了如下四大類(lèi)的哺乳動(dòng)物奶汁許可作為人類(lèi)日常食物資源：牛科（牛、綿羊、山羊、水牛、牦牛等），駱駝科（駝馬、羊駝、駱駝等），鹿科（鹿、馴鹿、麋鹿等），馬科（馬、驢等）[18]。值得注意的是，它們都屬于圖8中的第3組，沒(méi)有屬于第2組的，也沒(méi)有屬于第1組包括與人同組的兔，具體原因有待探究。

在第1組里人乳中的主要免疫球蛋白是IgA，在第3組里的牛奶主要是IgG1，而馬奶是IgG，由此可見(jiàn)，組間存在免疫球蛋白種類(lèi)差異。對(duì)現(xiàn)在探討的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，最有意義的差異不在于此，還有獲得的渠道。研究報(bào)道，所有有蹄類(lèi)動(dòng)物都是靠產(chǎn)后獲得母源性免疫球蛋白的物種[2]。例如，犢牛出生時(shí)血清中沒(méi)有檢測(cè)到免疫球蛋白，所以易受感染。但犢牛另有補(bǔ)償機(jī)制，新生犢牛出生后，其腸道能直接吸收活性保留完整的初乳中大分子免疫球蛋白，所以犢牛攝入初乳3 小時(shí)左右，就能夠在血液里檢測(cè)到來(lái)自奶中的免疫球蛋白。犢牛的這種特殊腸道狀態(tài)最長(zhǎng)可維持約3 個(gè)月時(shí)間[1]，見(jiàn)圖9。與此同時(shí)，犢牛自身的免疫系統(tǒng)在分娩后第2周也開(kāi)始慢慢有能力合成和提供免疫球蛋白，特異性免疫功能日益增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，不同的是人類(lèi)的胎兒在子宮內(nèi)就能夠獲得免疫球蛋白[2，11]，因此，分娩后不是必須從奶中吸收免疫球蛋白，而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)人類(lèi)新生兒的腸道存在能直接吸收奶中的免疫球蛋白的“窗口期”。

研究發(fā)現(xiàn)，奶中普遍都含有免疫球蛋白，但是牛奶里的含量要比人乳中高得多[2]。原因如前所述，新生犢牛需要在第一時(shí)間里獲取足夠的免疫球蛋白，以適應(yīng)生存環(huán)境。而人類(lèi)的嬰兒在分娩前已在母體子宮獲得了需要的免疫球蛋白，不過(guò)還需要補(bǔ)充其他的免疫物質(zhì)以適應(yīng)外界生存環(huán)境。另一些獨(dú)立研究也指出，反芻動(dòng)物的初乳中免疫球蛋白的濃度普遍很高，而新生犢牛的胃腸道，不僅有特定的“窗口期”完整吸收來(lái)自奶中免疫球蛋白，而且還有保護(hù)機(jī)制，不損傷其免疫活性，以此來(lái)保證犢牛在出生后從牛奶中獲得健康保障。檢測(cè)結(jié)果顯示，此間犢牛血清里的IgG含量幾乎達(dá)到與成年牛相似的水平[2]。然而，這個(gè)特定“窗口期”過(guò)后，腸道就會(huì)關(guān)閉直接吸收免疫球蛋白的通路，包括免疫球蛋白在內(nèi)的一般蛋白質(zhì)，都需要降解后才能被機(jī)體利用，甚至分解成氨基酸才能被吸收。保護(hù)哺乳動(dòng)物幼體健康生存的不僅只有免疫球蛋白，還有出現(xiàn)在其口、鼻、眼、耳和泄殖腔孔等處的乳過(guò)氧化物酶、乳鐵蛋白等具有抗菌、抗病毒等作用的物質(zhì)，不同物種間的這些物質(zhì)，無(wú)論含量還是結(jié)構(gòu)，都存在一定的差異。

還有研究表明，新生犢牛需要母乳提供免疫球蛋白保護(hù)，但只是在一個(gè)短暫的“窗口期”內(nèi)。在奶汁的持續(xù)影響下，數(shù)天之后幼仔的腸道功能和免疫系統(tǒng)開(kāi)始逐步啟動(dòng)、發(fā)育和工作，母體提供的奶汁和接受奶汁的犢牛胃腸道乃至免疫系統(tǒng)，表現(xiàn)為高度匹配互動(dòng)。隨著犢牛胃腸系統(tǒng)的發(fā)育，母體進(jìn)入泌乳不同時(shí)期的奶成分也隨之變化，這些變化與犢牛生長(zhǎng)發(fā)育同步。整個(gè)過(guò)程，清晰展現(xiàn)了母牛提供的免疫物質(zhì)和其所產(chǎn)犢牛自身免疫力發(fā)育，兩者之間的緊密聯(lián)系。

可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這兩個(gè)哺乳動(dòng)物的分類(lèi)系統(tǒng)，對(duì)獲取免疫球蛋白渠道更替變化現(xiàn)象的粗淺分析，初步了解了真獸類(lèi)三組哺乳動(dòng)物之間奶汁中生物活性物質(zhì)的調(diào)控規(guī)律。那么在同一組內(nèi)不同物種間的相互差異，是否也能得到合理的解釋?zhuān)靠紤]到與人類(lèi)日常生活關(guān)系密切，結(jié)合相對(duì)豐富的研究資料，選擇第3組中幾種常見(jiàn)動(dòng)物為例，簡(jiǎn)要作以探討。

表2 哺乳動(dòng)物幼體免疫球蛋白之移行

圖9 不同泌乳階段的牛奶中各種免疫球蛋白的濃度變化

不同動(dòng)物奶汁生物活性成分的差異

人類(lèi)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，奶牛、奶山羊、綿羊、水牛、駱駝、鹿、馬、驢等奶畜的奶汁，不僅有大量的社會(huì)歷史消費(fèi)感受和記憶，相應(yīng)的科研關(guān)注度也較高，留下了許多文獻(xiàn)資料，內(nèi)容豐富詳實(shí)。這些研究結(jié)果可以簡(jiǎn)要?dú)w納幾個(gè)要點(diǎn)（略去牛奶）[1]。

一是水牛奶。水牛奶中含有大量與牛奶相似的生物活性成分，但是蛋白質(zhì)、共軛亞油酸、中鏈脂肪酸、視黃醇、天然維生素E和神經(jīng)節(jié)苷脂的含量更高。二是山羊奶。山羊奶較牛奶具有益于健康、低過(guò)敏性的營(yíng)養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，其中的活性成分包括短鏈、中鏈脂肪酸，可在消化、代謝和脂質(zhì)吸收不良綜合征中起到積極作用。綿羊奶也是很好的優(yōu)質(zhì)蛋白、鈣和脂質(zhì)的來(lái)源，尤其是具有抗癌和抗動(dòng)脈粥樣硬化功效的瘤胃酸，是共軛亞油酸的一種異構(gòu)體。三是豬奶。豬奶中的乳源性因子包括免疫球蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶、脂質(zhì)過(guò)氧化物、白細(xì)胞、表皮生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF I，II）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（β1，β2），這些因子可能在新生仔豬腸道功能啟動(dòng)和發(fā)育方面起到重要作用。四是馬奶和驢奶。馬奶被視為一種可替代人乳的嬰兒營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，可能其具有許多與人乳類(lèi)似的生物功能。主要表現(xiàn)在馬奶含有高濃度乳鐵蛋白、溶菌酶、n-3和n-6脂肪酸。馬奶和驢奶的另一共同特點(diǎn)是多個(gè)不飽和脂肪酸含量高，膽固醇含量低，乳糖含量高，且有較大含量的維生素A、B族維生素以及維生素C等。馬奶和驢奶的低脂和獨(dú)一無(wú)二的脂肪酸，降低了動(dòng)脈粥樣硬化和血栓形成指數(shù)。研究表明，出于健康考慮，人類(lèi)減少了飲食中脂肪的攝入量，更為重要的是，有益于健康的飽和與不飽和脂肪酸攝入量隨之也在下降。馬奶中乳糖含量高，適口性好，能促進(jìn)腸內(nèi)鈣的吸收，對(duì)兒童骨骼礦化很重要。就蛋白質(zhì)和無(wú)機(jī)物的含量水平來(lái)看，馬奶的腎負(fù)荷與人乳相當(dāng)，表明馬奶適合作為嬰兒食品。馬奶和驢奶中益生元和益生菌的活性和種類(lèi)對(duì)于牛奶蛋白過(guò)敏（CMPA）和對(duì)多種食物成分不耐受的嬰兒和兒童有益。生物活性肽、生長(zhǎng)激素釋放肽和胰島素樣生長(zhǎng)因子I的含量水平，對(duì)于代謝、身體組成、食物攝取起直接作用。溶菌酶、乳鐵蛋白和n-3脂肪酸一直被認(rèn)為與體外調(diào)節(jié)人類(lèi)中性粒細(xì)胞的吞噬作用相關(guān)，馬奶中這些成分的濃度較高，表明馬奶潛在的生物活性功能很強(qiáng)。

奶中非營(yíng)養(yǎng)功能的比較

雖然絕大部分研究是以某一動(dòng)物作為單一對(duì)象進(jìn)行的，但研究的內(nèi)容不再局限于傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)要素的含量上，而是深入到生物活性物質(zhì)層面。如乳鐵蛋白是一種與鐵結(jié)合的糖蛋白，分子量約80 kDa，具有潛在的殺菌、抗病毒、抗癌、抗氧化等多重作用[19～21]。然而，圖8第3組里的哺乳動(dòng)物，不同物種奶汁中出現(xiàn)的乳鐵蛋白含量差異很大，而且結(jié)構(gòu)也并不完全一樣，因此，儀器分析時(shí)選擇標(biāo)準(zhǔn)品的來(lái)源也是很重要的因素。同時(shí)，乳鐵蛋白在體內(nèi)不同部位不同條件下，降解所得的活性肽表現(xiàn)出非常豐富的多樣性[22，23]，如“乳鐵蛋白肽B（f18-36）”是多種乳鐵蛋白的同源肽，而且降解之后的生物活性，大于乳鐵蛋白前體本身[1]。

目前，此類(lèi)拓寬性比較研究課題已經(jīng)得到高度重視，突破了以前奶汁的比較研究范圍。以前大多局限在兩個(gè)方面：一是橫向比較，即奶與其他不同食物的比較；二是縱向比較，即不同哺乳動(dòng)物間奶汁的比較。前者的比較對(duì)象沒(méi)有同源性，不在一個(gè)來(lái)源層次，實(shí)際上不具備可比性；后者的比較內(nèi)容，只限于某幾個(gè)點(diǎn)或某幾個(gè)方面，缺乏整體性。研究結(jié)果往往是某種成分含量更高，因此，價(jià)值更高，或者在某一點(diǎn)上與人乳相同或相似，所以效果最好。綜合來(lái)看，這樣的結(jié)論雖然有一定的價(jià)值，但判斷難免有失偏頗，原因在于這些研究較少能從整體的大動(dòng)物學(xué)的角度出發(fā)，在關(guān)注某一種哺乳動(dòng)物奶汁特殊性時(shí)，缺少了從哺乳動(dòng)物大家族的角度來(lái)審視其與其他物種之間的同源性研究，也缺乏對(duì)特殊性的具體分析。因此，難以發(fā)現(xiàn)種種現(xiàn)象背后的真實(shí)原因，由于缺少整體性思考，即不同物種長(zhǎng)期生存環(huán)境和幼仔機(jī)體構(gòu)造的差異性沒(méi)有得到足夠的重視。所以研究中難免會(huì)忽略圖8中三組的分類(lèi)范圍，而得出可信度不高或有待商討的某種奶與人乳更接近等綜合性結(jié)論。

綜上所述，可以得出三點(diǎn)結(jié)論：一是動(dòng)物幼體的身體構(gòu)造差異性是物種進(jìn)化的結(jié)果，而且新生幼體的消化系統(tǒng)是在其母乳哺育下激活和逐步發(fā)育的。二是奶中生物活性物質(zhì)的含量及種類(lèi)，不是一成不變的，其變化與動(dòng)物幼體的生長(zhǎng)同步發(fā)生。因此，任何一種奶汁，包括人乳在內(nèi)，是最適合和匹配其自身下一代的新生兒。三是奶中含量不高的次要和微量蛋白具有生化或生理功能，正是這些次要和微量蛋白，更精細(xì)地反映出不同物種幼體的真實(shí)需求的差異[2]。因此，母乳對(duì)任何一種哺乳動(dòng)物而言，不僅是唯一的，而且是不可替代的完美食物。截至目前，對(duì)不同物種奶汁的研究結(jié)果顯示：這些奶汁具有各自的特殊性同時(shí)又不乏相似的同源性，物種自身的基因才是調(diào)控奶汁成分的密碼。這可能也是美國(guó)規(guī)定只有四類(lèi)哺乳動(dòng)物奶汁允許作為人類(lèi)日常食物資源來(lái)利用的深層原因，也是人類(lèi)持續(xù)探索和生產(chǎn)乳基配方食品的科學(xué)基礎(chǔ)[24]。

如果將本文提及的奶中生物活性物質(zhì)按其生理功能分類(lèi)和真獸類(lèi)哺乳動(dòng)物按其幼體獲得母體免疫球蛋白渠道分類(lèi)，深入應(yīng)用到奶的非營(yíng)養(yǎng)功研究領(lǐng)域，“奶的非營(yíng)養(yǎng)功能”的正式定義，在不久的將來(lái)也一定會(huì)隨著科學(xué)研究的深入而水到渠成，而且將在以后的社會(huì)實(shí)踐中得到深化。

新時(shí)期奶業(yè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，可食用的哺乳動(dòng)物奶汁，已成為生活中一類(lèi)普通的食物資源，因非營(yíng)養(yǎng)功能的存在，嚴(yán)格意義上來(lái)看又顯得不普通。奶的非營(yíng)養(yǎng)功能像一把鑰匙，開(kāi)啟了通向傳統(tǒng)食物營(yíng)養(yǎng)成分之外的另一個(gè)新世界。

2015年，就時(shí)任國(guó)際乳品聯(lián)合會(huì)（IDF）科學(xué)教育委員會(huì)主席Fox教授編著的《Dairy chemistry and biochemistry（second edition）》中，新增的《奶中的生物活性物質(zhì)》一章來(lái)看，對(duì)奶業(yè)科學(xué)和乳品產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展，都有著深遠(yuǎn)的影響和啟示。一方面，集中總結(jié)了近20 年全球各個(gè)方面奶業(yè)研究探索結(jié)果，確認(rèn)奶汁中存在著大量非營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)，即生物活性物質(zhì)這一事實(shí)；另一方面，又明確提出實(shí)際生產(chǎn)的影響，即乳制品加工過(guò)程可能對(duì)生物活性物質(zhì)的產(chǎn)生破壞或損傷[2]。因此，在乳制品加工過(guò)程中，如何開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)和保存奶中的生物活性成分，將會(huì)是全球乳品工業(yè)目前共同面臨的新的技術(shù)挑戰(zhàn)[25]。

2004年，國(guó)際食品法典委員會(huì)（CAC）在修訂發(fā)布CAC/RCP 57《CODE OF HYGIENIC PRACTICE FOR milk AND milk PRODUCTS》法典標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，提到過(guò)一個(gè)現(xiàn)狀：HTST巴氏消毒的時(shí)間/溫度參數(shù)組合，是依據(jù)多年前的衛(wèi)生基礎(chǔ)（生奶的質(zhì)量和管理水平）而建立的。隨著時(shí)間的推移，行業(yè)不斷向前發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)在全球生奶的衛(wèi)生狀況有了顯著的提高，然而，該標(biāo)準(zhǔn)文本中所規(guī)定的經(jīng)典的工藝參數(shù)，即溫度/時(shí)間的組合，并沒(méi)有將衛(wèi)生狀況的進(jìn)步，轉(zhuǎn)化為對(duì)微生物控制措施強(qiáng)度的降低，而是一直被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品保質(zhì)期的延長(zhǎng)[26]。開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)和保存奶中的生物活性成分是奶業(yè)面臨的新的技術(shù)挑戰(zhàn)一個(gè)較早的提法或提醒，但在實(shí)際生產(chǎn)中幾乎沒(méi)有產(chǎn)生任何反響。

在我國(guó)，2008年“三聚氰胺問(wèn)題奶粉”事件后，國(guó)家各有關(guān)部門(mén)和單位聯(lián)合發(fā)力，以奶業(yè)科技進(jìn)步為驅(qū)動(dòng)力，探索奶業(yè)創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展，奶業(yè)恢復(fù)和振興步伐持續(xù)加快，奶業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展實(shí)踐取得前所未有的巨大進(jìn)步。奶業(yè)從業(yè)者著眼全球奶業(yè)發(fā)展，找差距、抓機(jī)遇，夯基礎(chǔ)、補(bǔ)短板，其中一大批研究者較早就注意到并提出了應(yīng)對(duì)奶業(yè)可能面臨的新技術(shù)挑戰(zhàn)的對(duì)策。如2012年起，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶業(yè)研究團(tuán)隊(duì)提出了“ 優(yōu)質(zhì)乳是奶業(yè)發(fā)展的方向”“實(shí)施優(yōu)質(zhì)乳工程”等新觀念和具體技術(shù)路徑，倡議在養(yǎng)好奶牛，獲取優(yōu)質(zhì)生乳的同時(shí)，更應(yīng)關(guān)注奶制品加工、銷(xiāo)售全鏈條，特別需要關(guān)注降低熱傷害對(duì)奶和奶制品造成的內(nèi)在品質(zhì)降低的傾向性問(wèn)題，提倡加工的綠色低碳和節(jié)能減排，盡可能多地保留奶中生物活性物質(zhì)，為建設(shè)健康中國(guó)貢獻(xiàn)奶業(yè)的力量[27，28]。信息顯示，2014年初，以新技術(shù)和新理念應(yīng)對(duì)國(guó)際奶業(yè)技術(shù)新挑戰(zhàn)的“國(guó)家優(yōu)質(zhì)乳工程”正式在企業(yè)中啟動(dòng)實(shí)施，截至2020年3月，全國(guó)已有25 個(gè)?。▍^(qū)、市）的50 多家企業(yè)示范應(yīng)用，并取得明顯成效。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部連年將“優(yōu)質(zhì)乳生產(chǎn)的奶牛營(yíng)養(yǎng)調(diào)控與規(guī)范化飼養(yǎng)技術(shù)”列入國(guó)家主推農(nóng)業(yè)技術(shù)在全國(guó)范圍推廣[29]，2019年“優(yōu)質(zhì)乳標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”被評(píng)為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院百項(xiàng)重大農(nóng)業(yè)科技成果，也是創(chuàng)新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的典型[30]。這是當(dāng)前我國(guó)在全球奶業(yè)一體化背景下，正面應(yīng)對(duì)奶業(yè)發(fā)展新挑戰(zhàn)具有代表性的實(shí)踐之一，并且正與眾多奶業(yè)研究和實(shí)踐一起，成為持續(xù)推動(dòng)奶業(yè)全行業(yè)進(jìn)步的力量，也正在奶業(yè)科技創(chuàng)新、技術(shù)變革、產(chǎn)業(yè)升級(jí)中，為新時(shí)期我國(guó)奶業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和實(shí)現(xiàn)振興發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，讓奶及奶制品的營(yíng)養(yǎng)和健康等功能和作用惠及更多人。C