水牛奶組分及其功能特性研究進展

李全陽，張憲省，劉小玲，姜元欣

水牛奶組分及其功能特性研究進展

李全陽1，張憲省2,*，劉小玲1，姜元欣3

(1.廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004；2.山東農業大學生命科學學院，山東 泰安 271018；3.廣西農業職業技術學院，廣西 南寧 530007)

從水牛奶的干物質、蛋白質、脂肪、灰分、乳糖含量以及水牛奶中脂肪酸、蛋白質組分、氨基酸組成和礦質元素組成等方面對其成分特性進行綜述，并對其有關成分的差異性采用SAS9.0進行分析比較。同時對水牛奶中功能性成分的研究報道進行概述，并進一步提出了水牛奶組分今后的研究方向。

水牛奶；成分；進展；神經節苷脂

水牛是我國南方重要的役用家畜，2008年我國存養量超過2168萬頭[1]，比奶牛1435萬頭[2]的存養量還高出51%以上，這些水牛在我國廣大的南方農村發揮著提供役用、肉、乳、轉化飼草飼料、產出農家肥的作用。在該地區它們是其他任何物種都無法替代的重要生產資料，但隨著農村機械化的推廣，其役用價值逐漸降低，導致農民飼養積極性下降，存養量減少，使得水牛在南方整個農業生態系統中發揮著巨大作用的地位受到挑戰，如何讓役用水牛轉化為乳用水牛繼續發揮其巨大作用，已經成為對南方諸省影響深遠的重大課題[3]，同時也受到當地各級政府、科研人員和從業人員的高度重視，許多學者和主管領導對水牛乳用化事業的現狀[4]、發展前景[5-6]、發展策略[3,5,7-8]進行充分的論證，對我國水牛及其雜交后代的泌乳特性[9-14]進行深入調查和研究，同時還對水牛乳成分[15]和制品的加工技術進行了初步研究和展望[3,7,16-17]。充分和扎實的準備工作使得奶水牛事業的春天即將來臨，伴隨著兩千多萬的水牛乳用化改良而來的是水牛奶產量的大幅度增加，有關水牛乳制品的科學與技術成為急需。所以，本文對國內外有關水牛奶成分及其功能性成分研究現狀進行了整理和綜述，以期為有關學者和管理人員充分認識水牛奶的成分組成及其各種生物學和工藝學特性，為有關水牛乳制品的生產及其質量檢測的提供參考。

1 水牛奶常規成分研究

水牛奶的常規成分主要包括水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物和灰分的組成比例。自1986年史榮仙[18]報道水牛乳的成分特性以來，到目前為止，國內外先后有6篇文獻報道，現就有關報道總結于表1。

表1 水牛奶的常規化學成分組成Table 1 Compositions of normal chemical components in buffalo milk

表2 中國水牛奶與其他水牛奶化學成分差異性比較結果(T/P)Table 2 Comparative results of buffalo milk and other buffalo milk in China (T/P)

為了使得結果更具有代表性，本文把所能收集到的文獻報道中的四川本地水牛、汕頭水牛、湛江水牛、中國廣東水牛奶成分含量統一作為一個樣本——中國水牛參加統計學分析，對其干物質、蛋白質、脂肪、灰分、乳糖含量數據與雜交水牛(雜交1代、雜交2代、雜交高代)、江河型乳用水牛(摩拉、尼里)相應的報道結果，采用SAS9.0統計分析軟件對相應的數據進行了分析，具體結果見表2。

表2顯示，中國水牛奶的干物質含量和蛋白質含量與雜交水牛的2代、高代、四川雜交水牛、摩拉水牛和尼利水牛奶都存在極顯著差異，與雜交1代水牛奶存在顯著差異；中國水牛奶的脂肪含量與雜交水牛的1代、2代、高代、摩拉水牛和尼利水牛奶都存在極顯著差異，與四川雜交水牛奶存在顯著差異；在灰分含量方面中國水牛奶與四川雜交水牛和摩拉水牛奶存在顯著差異，而與其他水牛奶沒有顯著差異；在所有研究樣本中，乳糖的含量都不存在顯著的差異性。由于樣品的pH值受外界影響作用很大，沒有對不同品種之間的差異顯著性進行分析，但是從報道結果看，中國水牛奶的pH值偏高，酸度較低[17-18]。

2 水牛奶脂肪特性的研究

原料奶的脂肪含量和脂肪特性對奶制品的風味和營養價值具有重要的影響作用，同時脂肪特性對判斷牛奶及其制品的真偽和原料奶來自何種家畜也具有重要的作用。

2003年埃及的Fatouh等[24]采用多種手段對埃及普爾水牛(pooled buffalo)奶中脂肪成分進行了詳細的定性和定量分析，獲得了有關原料的詳細數據資料。該研究發現埃及普爾水牛奶中熔點在36.5～45℃的脂肪成分為44.17～59.67mg/100mg，熔點在24.2～29.8℃的脂肪成分為44.10～51.67mg/100mg，熔點在12.6℃的脂肪成分為17.51mg/100mg。目前，我國有關水牛奶脂肪特性的研究報道有兩篇，具體結果見表3。

表3 水牛奶的脂肪特性Table 3 Fat characteristics of buffalo milk

除此之外，1986年，史榮仙[18]還發現四川當地水牛、雜交水牛和摩拉水牛的導電性分別為0.475×104、0.410×104、0.400×104Ω/cm2。在353.7nm和365.0nm兩種波長下，采用紫外線分析儀觀察上述水牛奶，前兩者顯示的顏色相同，分別顯示為淺藍色、微藍白色，第三者則顯示不同的顏色，分別為紫色、淺藍色。樣品加熱熒光不變，加水至30%熒光顏色相應變淺。該研究結果為水牛奶的快速檢測提供了切入途徑，但是如果將該種特性應用的生長實際中，尚需進一步研究和完善。

2008年，陳煒等[25]對四川德昌水牛及其與尼里拉菲水牛的雜交1代(F1代)常乳樣品脂肪酸組成特點進行分析發現：德昌水牛及其F1代乳中的主要脂肪酸為肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸，乳中肉豆蔻酸、棕櫚酸比例顯著低于F1代，而硬脂酸、油酸比例顯著高于F1代。

3 水牛乳蛋白質特性的研究

3.1 水牛乳的蛋白質組分研究

關于水牛乳蛋白質的組成特性，Nayak等[26]對水牛乳蛋白經過磷酸化以后的特性進行了研究，發現水牛乳蛋白經過磷酸化以后水溶性得到改善，而在pH3.0的水或者在0.1mol/L的食鹽溶液中磷酸化乳蛋白溶解度要下降，隨著溶液中鈣離子濃度的增加溶解度會逐漸降低。對水牛脫脂乳進行SDS-PAGE電泳分析，發現水牛乳蛋白的主要組分有：α-乳清蛋白(α-LA)、β-乳球蛋白(β-LG)、免疫球蛋白輕鏈(IgG-L)和重鏈(IgG-H)、αs1-酪蛋白(αs1-CN)、αs2-酪蛋白(αs2-CN)、β-酪蛋白(β-CN)、κ-酪蛋白(κ-CN)、血清白蛋白(SA)和乳鐵蛋白(LF)等組成。具體含量見表4。

表4 水牛乳中蛋白質組分的相對質量分數[27]Table 4 Relative mass fractions of protein components in buffalo milk[27]%

從表4可知，不同品種和不同雜交后代的水牛蛋白質組分是有一定差異的。但是經過統計學分析，這種差異并不顯著(見表5)。

表5 中國水牛奶與其他水牛奶蛋白質組分差異性比較結果Table 5 Comparative results of protein components buffalo milk and other buffalo milk in China

目前，人們對酪蛋白的研究表明，αs1-酪蛋白有5種遺傳變異體，αs2-酪蛋白有4種遺傳變異體，β-酪蛋白有7種遺傳變異體，κ-酪蛋白則有兩種遺傳變異體[28]，并且發現不同的變種在牛乳中有不同的概率分布，不同品種牛之間、同一品種牛之間則會呈現一定的差異性，但是對我國水牛乳蛋白組分的遺傳變異特性及其差異性，目前國內外還缺乏研究報道。

3.2 水牛乳蛋白質的氨基酸組成

關于水牛乳蛋白質氨基酸的組成，我國有學者分別對水牛奶中氨基酸含量進行了研究報道：史榮仙[18]采用的是每100g水牛奶粉中氨基酸的含量；韓剛等[19]采用的是每100mL水牛奶中氨基酸的毫克數；曾慶坤等[27]采用的是100g水牛奶蛋白中氨基酸的百分含量。三者報道結果無法直接比較。為此，將三者報道結果進行了換算，結果見表6。

表6 不同學者對水牛奶氨基酸含量的報道Table 6 Amino acid contents in buffalo milk reported from different researchers%

對上述數據采用SAS9.0中配對實驗樣本均數比較，觀察其間的差異顯著性，結果見表7。

表7 中國水牛奶與其他水牛奶氨基酸組成差異性比較結果Table 7 Comparative results of amino acid compositions buffalo milk and other buffalo milk in China

表7結果顯示，中國水牛奶中氨基酸組成與其他幾種水牛奶中的氨基酸組成之間雖有差異性但并不顯著。分析以上結果，認為對于水牛蛋白質還需進行深入研究，應該首先分離純化水牛乳蛋白的組分，進一步對各個組分的一級結構氨基酸排列方式和高級結構的特性進行深入研究，該領域目前國內外還未見研究報道，尚需有關學者繼續努力。

4 水牛奶中礦質元素的研究

有關水牛奶灰分含量以及各種礦物元素含量，多國學者進行了研究報道，現總結于表8。

表8 幾種水牛奶中主要礦物質和檸檬酸的含量Table 8 Contents of minerals and citric acid in milk of several buffalo milk

由表8可知，中國地方水牛奶灰分的含量與摩拉水牛奶的含量基本接近，比法國報道的荷斯坦牛奶含量稍高，荷斯坦牛奶中的鈣、磷和鎂的含量都不如中國水牛和摩拉水牛奶中的含量高，但是其中檸檬酸的含量卻是最高的。

5 有關水牛奶功能性成分探索

1999年，Saksena等[30]從水牛乳中分離發現一種新的多糖，該成分具有免疫刺激應答作用的寡糖片段，并且確定了其化學結構為GlcNAcβ(1→3)Galβ(1→4) GlcNAcβ(1→3)Galβ(1→4)Glc。而印度學者Aparna等[31]在1999年從水牛初乳中分離出一種酸性糖蛋白，該糖蛋白由不同比例的L-果糖、D-半乳糖、D-麥芽糖、N-乙酰-D-葡萄糖胺、N-乙酰-D-半乳糖胺和N-乙酰-神經胺酸組成，在低濃度時該成分對雙歧桿菌生長即具有明顯的促進作用。2003年，瑞士的Colarow等[32]發現意大利水牛乳中神經節苷脂含量比瑞士牛乳的含量高40%～100%，該成分具有結合毒性成分、抗炎等生物學特性。但是，有關中國水牛乳活性成分，目前還沒有發現國外研究的報道。

目前，能夠檢測到的中國博、碩論文中，只有碩士先后從事了有關水牛乳的研究，南昌大學陳紅兵教授的研究生羅曾玲等[33]分別對水牛乳中過敏原進行分離純化，李欣等[34]對水牛乳中β-乳球蛋白過敏原進行了表位定位研究，進而制備了免疫球蛋白抗體[35]。廣西大學王士長教授先后指導3位研究生對水牛免疫乳[36]，水牛乳干酪理化指標和微生物變化[37]，以及水牛初乳中的免疫活性物質和降糖作用[38]進行了研究，發現水牛初乳粉能增強機體的免疫功能，具有一定的降血糖和降血脂的作用[38]。但目前國內還未見有關水牛奶中具體功能性成分的研究報道。

6 討論與結論

本文在盡可能全面收集有關水牛原料奶成分組成研究成果報道的基礎上，對各方報道結果進行匯總，并采用統計軟件對同類成分研究結果的差異性進行了統計學分析。雖然各方論文報道的原料奶和成分組成種類是可比的，但是各方報道的時間、地域、分析條件、設備以及操作人員的熟練程度難免會有差異，因此本文所得結論應該受到原文所報結果的影響。雖經長時間積累收集，但是有關研究報道資料還比較少，結果的代表性還有待增強。

到目前為止，各國學者對摩拉水牛奶、尼利水牛奶和我國不同產地的水牛奶中的總干物質、蛋白質、脂肪、乳糖、灰分含量進行了分析報道，對其中的脂肪酸組成特性、蛋白質的成分組成和氨基酸組成進行了研究報道，并且在水牛奶功能性成分的分類和活性檢測方面取得了多方面的成果。

我國在水牛奶蛋白質結構組成、水牛奶脂肪成分特性以及水牛奶功能性成分方面的研究水平與國外尚有一定差距，發掘我國水牛奶組分特性，探索其地源性特征、功能性成分及其活性等方面當成為今后研究的課題。

[1]聶迎利. 中國的奶水牛業發展大有希望[J]. 中國乳業, 2008(2): 2-6.

[2]農業部: 2008年上半年全國漁業、畜牧業平穩發展[EB]. (2008-07-17)[2010-02-05]. http://www.gov.cn/gzdt/2008-07/17/content_1047536. htm.

[3]章純熙, 楊白云, 覃靜, 等. 中國水牛乳業的可持續性發展[J]. 中國乳業, 2004(11): 11-15.

[4]王雷, 丁春華, 欒爽艷. 我國水牛奶業的發展現狀與開發前景[J]. 中國奶牛, 2008(4): 8-11.

[5]王福兆. 淺談水牛乳業開發[J]. 中國奶牛, 2005(5): 11-13.

[6]韓剛丁, 慶波, 巨智勇. 中國水牛泌乳性能的調查研究[J]. 中國畜牧雜志, 1994, 30(6): 13-14.

[7]曾慶坤, 楊炳壯, 梁賢威, 等. 我國水牛乳加工利用現狀及發展方向[J]. 廣西畜牧獸醫, 2007, 23(3): 141-144.

[8]鄭華, 張永發, 蔣愛民. 利用水牛乳資源優勢開發南方特色乳制品[J]. 中國乳品工業, 2005, 33(7): 40-44.

[9]章純熙. 水牛產業資源的利用和開發[J]. 中國食物與營養, 2006(3): 19-21.

[10]章純熙. 水牛乳業科技研究與開發[J]. 廣西畜牧獸醫, 2003, 19(2): 72-75.

[11]章純熙. 摩拉水牛產乳量與泌乳天數的回歸關系[J]. 中國畜牧雜志, 1984(3): 16-18.

[12]楊白云. 發展雜種水牛增加農民收入[J]. 農村養殖技術, 2002(9): 5.

[13]陸天水, 陳偉華, 莊康, 等. 摩拉、尼里及其中國水牛雜交后代的若干泌乳生理特性的觀察[J]. 南京農業大學學報, 1987, 9(3): 109-114.

[14]劉旻萌, 符俊, 楊經勇, 等. 影響水牛泌乳量的因素[J]. 中國牛業科學, 2007, 33(4): 40-45.

[15]蘇安偉, 梁明振, 楊炳壯. 水牛乳主要成分含量的近紅外光譜快速測定技術[J]. 廣西畜牧獸醫, 2007, 23(3): 104-106.

[16]趙家明, 王鵬武, 黃義等. 不同酸度溫度濃度和凝固時間對水牛乳餅產量的影響[J]. 安徽農業科學, 2004, 32(2): 346 -347.

[17]趙政, 李旭, 李仕堅. 番木瓜風味水牛乳加工工藝的研究[J]. 食品工業, 2008(4): 70-71.

[18]史榮仙. 水牛乳的品質分析[J]. 中國畜牧雜志, 1986(3): 10-12.

[19]韓剛, 丁慶波. 中國水牛奶理化性狀研究[J]. 華南農業大學學報, 1994, 15(4): 92-97.

[20]孟云, 司煒, 于莉, 等. 廣西水牛原料乳微生物和理化指標分析[J].中國乳品工業, 2006, 34(3): 9-12.

[21]曾慶坤, 楊炳壯, 梁坤, 等. 不同品代水牛奶理化性質的研究[J]. 中國乳品工業, 2007, 35(5): 13-15.

[22]HAN Beizhong, MENG Yun, LI Min, et al. A survey on the microbiological and chemical composition of buffalo milk in China[J]. Food Control, 2007, 18(6): 742-746.

[23]ARFRAZ A, ISABELLE G, FREDERIC G S, et al. Effects of acidification on physico-chemical characteristics of buffalo milk: A comparison with cow , s milk[J]. Food Chemistry, 2008, 106: 11-17.

[24]FATOUH A E, SINGHB R K, KOEHLERB P E, et al. Chemical and thermal characteristics of buffalo butter oil fractions obtained by multistep dry fractionation[J]. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 2003, 36(5): 483-496.

[25]陳煒, 龔衛華, 鄭玉才, 等. 德昌水牛乳脂肪酸組成的氣相色譜-質譜分析[J]. 食品研究與開發, 2008, 29(1): 123-125.

[26]NAYAK S K, ARORA S, SINDHU J S, et al. Effect of chemical phosphorylation on solubility of buffalo milk proteins[J]. International Dairy Journal, 2006, 16(3): 268-273.

[27]曾慶坤, 楊炳壯, 任發政, 等. 水牛乳蛋白質的組成[J]. 中國乳品工業, 2007, 35(8): 31-33; 44.

[28]郭本恒. 乳品化學[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2001: 131-132.

[29]BENINCAS C, LEWIS J, SINDONA G, et al. The use of multi element profiling to differentiate between cow and buffalo milk[J]. Food Chemistry, 2008, 110(1): 257-262.

[30]SAKSENA R, DEEPAK D, KHARE A, et al. A novel pentasaccharide from immunostimulant oligosaccharide fraction of buffalo milk[J]. Biochimica et Biophysica Act, 1999, 1428(2/3): 433-445.

[31]APARNA H S, SALIMATH P V. Acidic glycoproteins of buffalo colostrums and their influence on the growth of Bifidobacterium bifidus[J]. Nutrition Research, 1999, 19(2): 295-303.

[32]COLAROW L, TURINI M, TENEBERG S, et al. Characterization and biological activity of gangliosides in buffalo milk[J]. Biochimica et Biophysica Acta, 2003, 1631(1): 94-106.

[33]羅曾玲, 陳紅兵, 陳福. 水牛乳中主要過敏原的分離純化[J]. 食品科學, 2006, 27(10): 428-432.

[34]李欣, 高金燕, 陳紅兵. 水牛奶中β-乳球蛋白過敏原表位定位的初步研究[J]. 食品科學, 2007, 28(10): 360-363.

[35]李欣, 陳紅兵. 抗水牛乳β-乳球蛋白兔IgG的親和純化[J]. 食品科學, 2007, 28(8): 276-279.

[36]楊小淦. 水牛免疫乳制品的開發研究[D]. 南寧: 廣西大學, 2001.

[37]白格鰻. 廣西水牛奶干酪成熟期間理化指標和微生物的變化研究[D].南寧: 廣西大學, 2004.

[38]潘健存. 水牛初乳粉的免疫活性及其降血糖作用的研究[D]. 南寧: 廣西大學, 2006.

Research Progress in Components and Functional Characteristics of Buffalo Milk

LI Quan-yang1，ZHANG Xian-sheng2,*，LIU Xiao-ling1，JIANG Yuan-xin3
(1. College of Light Industry and Food Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China；2. College of Life Science, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China；3. Guangxi Vocational and Technical College of Agriculture, Nanning 530007, China)

The solid material, protein, fat, ash and lactose in buffalo milk have been summarized in this paper. The compositions and characteristics of proteins, fatty acids, amino acids and minerals in buffalo milk have also been discussed. The difference and characteristics of these functional components in buffalo milk are analyzed by SAS9.0. The future development direction of buffalo milk is proposed.

buffalo milk；component；review；ganglioside

TS252.42

A

1002-6630(2011)03-0305-05

2010-05-22

中國博士后科學基金資助項目(20070411100)；山東省博士后創新項目專項資金項目(200703038)

李全陽(1964—)，男，教授，博士，研究方向為乳制品科學與工程。E-mail：liquanyang@163.com

*通信作者：張憲省(1962—)，男，教授，博士，研究方向為分子生物學。E-mail：zhangxs@sdau.edu.cn