羊奶的功能特性及其摻假鑒別方法研究進展

吳小松

（國家藥品監督管理局高級研修學院研修二部，北京 100073）

0 引言

羊奶因營養豐富、容易消化吸收等優勢被視作動物乳品中的精品，并享有“奶中之王”的美稱，是世界公認的最接近人乳的動物乳品[1]。山羊奶產業在我國奶業中占有重要地位，目前我國已培育出西農薩能奶山羊、關中奶山羊、嶗山奶山羊和文登奶山羊等十余品種，飼養集中于陜西、山東、河北等省區。因奶山羊具有適應能力強、繁殖快、產奶周期短、污染小、效益高等優點，正逐漸成為促進農民增收、豐富乳品消費結構、助力產業扶貧的重要產業，引起了國家與社會的高度重視[2]。2005年以來，我國奶山羊養殖業進入高速發展階段，15年間，我國奶山羊存欄量從400萬只增長到30 654.77萬只。專家預測，未來10年內，中國將是除羊奶酪之外的其他羊奶類產品的主要出口國[3]。

機遇與挑戰并存，我國奶山羊的數量雖多，但奶山羊全年約有200～240 d的泌乳期，日產量不足5 kg，導致羊奶產量增長困難。此外，羊奶產量高峰期與消費淡季重合，且羊奶價格較牛奶偏高，羊奶的羊膻味難消除，這些因素都制約了我國羊奶產業的發展[4]。為了提高羊奶產量與質量，相關學者通過改變飼料配方、熱處理、添加吸附劑等加工工藝[5-8]改善與提高羊乳品質。除此之外，羊奶產量低，價格高，為了降低成本，市面上羊奶摻假問題日漸凸顯。為全面了解羊奶，更好的應用與提高羊奶產品品質，解決羊奶摻假問題，更好的發展羊奶產業。本文從羊奶的理化特性、營養物質組成、功能作用以及羊奶摻假的鑒別方法幾個角度闡述羊奶作為未來潛在功能性產品的優勢以及羊奶摻假的鑒別方法，為羊奶產品的開發與品質提升提供理論背景。

1 羊奶的理化特性及功能特性

1.1 物理性質

羊奶呈白色，具有乳香味，略帶膻味。羊奶比牛奶具有更高的黏度、折射率和更低的凝固點。羊奶的密度為1.029～1.039 g/cm3，冰點為-0.540～-0.573℃，p H為6.50～6.80，折射率為1.450±0.39，黏度為2.12 m Pa·s[9]。由于羊本身脂腺和羊油酸、羊脂酸和葵酸的含量相對較高[10]，使得羊奶帶有膻味。羊奶中總固體含量較高，且羊奶中蛋白質的水結合能力較強，這使得羊奶的密度和黏度也相對較高，因此羊奶相關制品的感官特性也較為突出。

1.2 營養物質組成

羊奶與牛奶相比，羊奶易于消化且致敏性低。羊奶富含礦物質、蛋白質、有益脂肪，被認為是功能性生物活性肽的良好來源。羊奶與牛奶中成分含量有明顯的差異性，羊奶和牛奶營養物質含量對比如表1所示。研究表明，母羊是季節性繁殖而奶牛則是全年性繁殖，這是其營養物質含量差異性的主要因素[11]。

表1 羊奶和牛奶營養物質含量對比表[12] %

1.2.1 蛋白質

羊奶中蛋白質含量較高，以乳清蛋白和酪蛋白為主。羊奶中酪蛋白膠團微粒較小，其中β-酪蛋白溶解性強，這使得山羊奶更加有利于人體的消化吸收[13]。如表2所示，山羊的品種不同其蛋白含量也具有較大差異，不同地域、不同飲食以及不同品種都會影響山羊奶中蛋白質的含量。但總體上，羊奶中的蛋白組成更接近于人乳，并含有人體所必需的8種必需氨基酸，且羊奶中絲氨酸、丙氨酸、組氨酸、纈氨酸和賴氨酸含量較高。羊奶的高營養價值與脯氨酸含量有關，它會影響血紅蛋白的產生[14]。乳清蛋白中支鏈氨基酸和參與新陳代謝的必需氨基酸的濃度較高，如亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸，可提高新陳代謝的速度[15]。

表2 不同品種山羊奶中蛋白質成分含量的比較[20] %

羊奶中的蛋白質易受山羊的泌乳期以及加工條件，如熱處理、p H、無機鹽等因素的影響。不同泌乳期的羊奶中蛋白質含量有不同的特點，初乳中乳清蛋白的變性溫度、疏水性和渾濁度均顯著高于其他哺乳期，具有較好的乳化性、持油性和起泡性等功能特性。初乳中酪蛋白渾濁度、粒徑、保水能力和發泡性能均顯著高于其他哺乳期，而變性溫度和乳化性能則相反[16]。羊奶加工過程中的熱處理會誘導羊奶中的蛋白質由拉伸結構（β-折疊和β-轉角）向球狀結構（無規則卷曲和α-螺旋）轉化，并會導致羊奶中蛋白質（β-酪蛋白、αS1-酪蛋白、αS2-酪蛋白）的分布發生改變，進而影響羊奶的熱穩定性[17]。羊奶產品加工過程中的pH也會對蛋白質的穩定性產生一定的影響，在p H為7.7時，羊奶蛋白的熱穩定性最差。乳蛋白的濁度在堿性條件下較低，且羊奶蛋白在堿性條件下具有較好的乳化穩定性和保油能力，而在酸性條件下羊奶蛋白具有較好的發泡性、泡沫穩定性和保水能力[18]。在羊奶產品加工過程中添加具有較強螯合性的無機鹽如檸檬酸鈉等，可以改變羊奶中蛋白的空間構象，明顯提高羊奶的穩定性[19]。

1.2.2 脂肪

羊奶脂肪含量較高，含有97%～99%的游離脂質，其中97%以甘油三酯的形式存在，其余的（1%～3%）結合脂質中主要包含中性脂質、糖脂和磷脂[21]。羊奶中的短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸含量較高，占比分別為5.%1～9.8%和9.4%～17.8%，而牛奶中相應的脂肪酸含量分別為4.9%～7.1%和5.8%～9.7%[1]。山羊乳脂中的中鏈脂肪酸（辛酸和癸酸）和支鏈脂肪酸，如4-甲基-和4-乙基-辛酸，賦予羊奶獨特的風味。相對于長鏈飽和脂肪酸，嬰兒更容易吸收中鏈飽和脂肪酸，這意味著羊奶脂肪在配方奶粉中可能更有利。羊奶中小脂肪球的比例高于大脂肪球，91%的羊奶脂肪球直徑＜4μm，一般為3.0μm和3.6μm[22]，而牛奶中90%的脂肪球直徑＞4μm[21]，因此羊奶中很少形成奶油層，這也使羊奶成為奶酪和酸奶生產的理想型原料。

相關研究表明羊奶脂肪比牛奶脂肪具有更高的胃消化率，羊奶中甘油三酯的消化速度比牛奶快，這是因為在羊奶甘油三酯中sn-1/3位置酯化的中鏈脂肪酸百分比較高，同時脂肪球比表面積較大，有利于甘油三酯的脂解[23]，羊乳脂中甘油三酯的獨特結構和脂肪球比表面積大的特性賦予了其更高的消化率。同時羊奶脂肪的穩定性是影響羊奶產品儲藏運輸及維持其在保質期內良好風味和品質的重要因素。羊奶在加工過程中，乳脂肪的穩定性易受溫度、超高壓等條件的影響，如當溫度為75℃時，乳脂肪穩定性最好，經超高壓處理的羊奶脂肪的穩定性降低，當壓力為200 MPa時，乳脂肪的穩定性最好[24]。

1.2.3 碳水化合物

乳糖是羊奶中重要的碳水化合物，羊奶中乳糖含量與牛奶中含量差異不大，但羊奶中的乳糖在總固形物中的占比為22%～27%，低于牛奶總固形物中乳糖33%～40%的占比量。羊奶中的乳糖含量易受泌乳期的影響，隨著奶山羊泌乳期的延長，乳糖含量呈先增加后減少的趨勢[25]。

山羊奶中還存在著少量的寡糖、糖肽、糖蛋白和核苷酸糖等其他類型的碳水化合物。山羊奶中的低聚糖具有相當大的抗原特性，對促進宿主腸道菌群的生長具有重要意義。在新生兒中，山羊奶低聚糖的濃度高于牛奶。與其他反芻動物品種相比，山羊奶中的寡糖濃度相當于牛奶的10倍，且山羊奶中的寡糖在結構上與母乳寡糖更相似[21]，同時含有豐富的三磷酸腺苷(ATP)，飲用羊奶時不會產生腹脹、腹瀉等癥狀，可緩解乳糖不耐癥[26]。

1.2.4 維生素和礦物質

羊奶中富含維生素A、煙酸、硫胺素、核黃素和泛酸。與牛奶相比，羊奶中維生素A的含量更高，其中B族維生素尤其是煙酸的含量很高[27]。維生素易受到熱處理、光、金屬離子的影響，在加工過程中極其不穩定，易損失，而且胡蘿卜素大部分轉換為視黃醇，這是羊奶色澤比牛奶更白的主要原因。

羊奶富含礦物質，其中鈣、磷、鎂、鋅、錳以及銅的含量均高于牛奶，其鈣磷比例接近2∶1[28]，是維持人體骨骼生長的基本元素，對新生兒至關重要，也是骨質疏松患者的優異鈣源。但羊奶中鐵含量較低，食用時應注意對鐵的補充。羊奶中的礦物質含量是動態變化的，易受奶山羊泌乳時間、飼養條件、繁殖季節等因素的影響。

1.3 羊奶的功能特性

羊奶不但營養豐富，同時也具有較好的功能作用。早在中國古代典籍中就多有記載，如在《食療本草》中記載道：“羊乳補肺腎氣，和小腸，亦主消渴，治虛勞，益精氣；合脂作羹食，補腎虛”；中國藥典巨著《本草綱目》記載道：“羊乳甘溫，無毒，補寒冷虛乏，潤心肺、冶消渴、療虛勞、益精氣、補肺腎氣和小腸氣”、“含之治口瘡，解蜘蛛咬毒”；《魏書》中記載道：“常飲羊乳，色如處子”，由此可見對于羊奶的功能作用我國已早有研究。

1.3.1 抗氧化

山羊奶中含有較多的維生素C、維生素A、維生素E以及類胡蘿卜素等抗氧化物質。維生素C是最強和毒性最小的天然抗氧化劑之一。它是羊奶中的主要水溶性抗氧化劑，可作為強自由基清除劑。維生素C可以清除超氧化物、氧化鐵、一氧化氮和烷基。羊奶中加入了維生素C和甲醇，以提高風味和光氧化穩定性。與未補充樣品相比，維生素C和甲醇補充樣品具有更好的風味和光氧化穩定性。維生素C顯著抑制了淺暴露牛奶中核酸的降解，抗氧化活動主要歸因于對單氧的清除作用[29]。維生素C對嬰兒非常有幫助，因為它在肉堿的合成和提高鐵的吸收方面起著關鍵作用。抗壞血酸的氧化取決于溫度、光線、氧氣和催化劑的含量。

維生素A和E被認為是主要脂溶性抗氧化劑，這些維生素的主要工作是保護多不飽和脂肪酸和相關的生物化學化合物免受過氧化。類胡蘿卜素是親脂性分子，傾向于在膜或脂蛋白中積累。乳脂肪球膜被認為是最易揮發的自氧化部位。β-胡蘿卜素被認為是一種預防性抗氧化劑，它可以淬滅單線態氧，一分子β-胡蘿卜素可以淬滅250至1000分子的單線態氧。類胡蘿卜素作為單線態氧和其他活性氧的清除劑[30]。在羊奶中的各種抗氧化系統中，類胡蘿卜素是單線態氧和過氧自由基的清除劑。

α-生育酚可被認為是牛奶中最重要的脂溶性抗氧化劑之一，因為它存在于乳脂肪球膜中。它可以作為牛奶中單線態氧的預防、斷鏈抗氧化劑和猝滅劑[31]。由于光氧化和銅污染，牛奶會產生異味。羊奶中抗氧化劑的存在可以通過提供質子來抑制自由基機制，從而抑制自氧化的發生。維生素E可抑制纖溶酶的活性；一種蛋白水解酶，其次可以直接清除自由基[32]。在生育酚中，α-生育酚被認為是更強大的自由基清除劑，β-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚的抗氧化活性比α-生育酚低約80%～90%[33]。γ-生育酚具有很高的功能價值，它可以捕獲氮氧化物種類，有助于身體預防心血管疾病和癌癥。因此，通過飲用山羊奶可以起到抗氧化的功效作用。

1.3.2 免疫調節

山羊奶低聚糖在半抗原誘導的結腸炎大鼠模型中顯示出抗炎作用。Daddaoua等人[34]研究了山羊奶寡糖在由半抗原三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的大鼠實驗性結腸炎癥模型中的作用。對于大鼠的治療，Martinez-Ferez等人[35]富集山羊奶寡糖滲透物。該滲透液含有200～240 mg/L山羊奶寡糖，但也含有2.25 g/L乳糖。與未接受山羊奶寡糖的對照大鼠相比，每天喂食500 mg/kg凍干山羊奶寡糖滲透物的大鼠表現出明顯更少的癥狀，還觀察到炎癥因子白細胞介素1β(IL-1β)和誘導型一氧化氮合酶 (iNOS)的結腸表達下調以及環氧合酶2(COX 2)減少，其不直接參與炎癥，但可用作炎癥的標志物。

體外和體內研究強調了短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸對大腸桿菌、單核細胞增生李斯特菌和金黃色葡萄球菌的抗菌特性[36]。用乳脂球膜中存在的神經節苷脂補充配方奶粉可降低早產兒糞便大腸桿菌的水平并增加雙歧桿菌的水平[37]。正如母乳所證明的那樣，來自乳脂肪消化的脂肪分解產物具有類似洗滌劑的特性，并通過破壞脂質膜對病毒、細菌、真菌和原生動物具有保護作用。乳脂球膜的磷脂，如鞘磷脂、神經節苷脂和鞘糖脂，直接或通過其代謝物具有免疫調節作用和對病原體的保護作用。例如，鞘磷脂在小腸下半部被鞘磷脂酶水解成神經酰胺和鞘氨醇，導致鞘磷脂及其代謝物在小腸和結腸中活躍，發揮殺菌和抗炎活性[38]。對病原體的保護主要是乳脂球膜糖脂上存在聚糖，減少病原體對腸黏膜的黏附。

此外，山羊奶中含有多種活性生長因子如轉化生長因子（Transfer growth factor,TGF）、成纖維細胞生長因子（Fibroblast growth factor,FGF）、胰島素樣生長因子（Insulin-like growth factors,IGFs）等。這些生長因子具有修復肌膚與黏膜的功能，可以對人體的免疫系統起到調節作用。

1.3.3 調節腸道菌群

山羊奶中的表皮生長因子（Epidermal growth factor,EGF）是調節人體腸道的主要功能性物質，其可以促進人體腸胃上皮細胞的增殖和分化，是腸道平衡的調控因子。EGF具有特別的空間結構且具有極強的穩定性可以抵御胃腸道中多種酶的消化作用。相關研究表明EGF可以修復腸道受損細胞促進新生動物對蛋白的吸收和利用，EGF還可通過調控并激活PI3KAKT和RASMAPK信號通路，促進修復受損腸道進而提高機體小腸對養分的吸收和利用率[39]。山羊奶中EGF含量高于牛奶，且營養成分更接近人乳，因此更易被人體消化吸收，在調節人體腸道功能方面優于其他乳制品。

與母乳喂養嬰兒的糞便微生物群相比，出生時喂養全羊配方奶粉的嬰兒的糞便微生物群與2個月大時喂養牛奶配方的嬰兒更相似[40]。正如預期的那樣，母乳喂養嬰兒的糞便樣本中雙歧桿菌科的含量高于配方奶喂養嬰兒的糞便樣本。與牛奶相比，山羊奶對腸道微生物群落和小鼠代謝的影響更大。山羊奶還阻止了大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌分離物對Caco-2細胞的黏附。此外，山羊奶中的低聚糖使嬰兒雙歧桿菌對HT-29腸細胞的黏附增加了8倍[41]。上述研究表明，山羊奶對胃腸道環境和新陳代謝具有較大影響，因此有必要在該領域進行進一步研究，特別是對人體進行臨床試驗。

2 羊奶摻假鑒別方法

隨著人們追求健康的意識逐漸提高，對羊奶的營養價值的逐步認識，但伴隨著羊奶價值的升高，羊奶摻假的問題也逐漸凸顯，開發檢測羊奶摻假的方法變得尤為必要。保加利亞在1932年發表了檢測羊奶摻假的相關方法[42]。Aschaffenburg和Dance率先發表了通過凝膠電泳檢測山羊奶中牛奶摻假的方法[43-44]。Furtado在1983年利用不連續PAGE檢測巴氏殺菌山羊奶中的牛奶摻假[45]。由于山羊奶中αS1-CN的含量自然低于牛奶，因此在真正的山羊奶和具有與牛αS1-CN相同的電泳遷移率，可能與添加到山羊奶中的牛奶量直接相關[46]。Iverson在1989年通過使用脂肪酸丁酯的程序溫度GLC評估了134種奶酪的脂肪酸譜，證明了世界各地都發生著綿羊和山羊奶酪的摻假情況[47]。山羊奶和綿羊奶奶酪與牛奶奶酪中的低鏈脂肪酸模式并不相同。在奶酪制作過程中，牛奶替代山羊奶或綿羊奶的量越多，月桂酸：癸酸（C12∶C10）的平均比例就會越大。后來，莫利納等人在1996年開發了使用天然和變性牛β-LG的蛋白質印跡法，用于檢測添加到非牛乳奶酪中的牛乳。乳清的天然PAGE或從酪蛋白級分中分離的β-LG的等電聚焦，然后用抗牛β-LG抗血清進行免疫檢測。對來自奶酪的乳清蛋白的天然PAGE板進行免疫印跡分析，可以檢測到在山羊奶酪中摻假量低于1%的熱變性乳清蛋白或巴氏殺菌牛奶[48]。López-Calleja等人在2004年使用物種特異性PCR技術檢測摻入牛奶的綿羊和山羊奶。使用與保守DNA序列互補的正向引物以及對奶牛具有特異性的反向引物，從牛奶DNA中產生了223 bp的片段，但未獲得擴增信號[49]。將來自綿羊或山羊奶的DNA應用于牛-綿羊和牛-山羊的生奶、巴氏殺菌或滅菌奶混合物鑒別時，發現牛奶的特異性檢測具有良好的靈敏度閾值 (0.1%)[50]。在后續工作中，López-Calleja等人在2005年驗證了鑒定綿羊純度技術的有效性，具有相似的靈敏度閾值(0.1%)[51]。2012年，在巴西，小農生產者協會開展了一項研究，主要目的是調查和抵制摻假行為[52]。該研究采集了160份新鮮散裝山羊奶樣品，開發、標準化和驗證了雙重PCR檢測方法，檢出限為羊奶中摻入0.5%的牛乳。經分析表明，市場上41.2%的山羊奶都摻有牛奶。2014年，Golinelli等人同樣使用雙重PCR檢測方法，發現當地生產的山羊奶酪（巴西4個品牌的20批）經過測試均摻有牛奶，但是標簽上并沒有標明添加牛奶[53]。此外，在受邀參加測試的102名普通消費者中，幾乎有一半消費者能夠察覺到山羊奶酪摻入了牛奶。陳等人在2016年使用蛋白質組學來量化添加到山羊奶中牛奶的百分比[54]。用β-LG中的標志性胰蛋白酶肽作為標記物。發現超高效液相色譜三重四極桿質譜法具有較高的準確度、選擇性、線性和精密度，可用來檢測羊奶摻假問題。未來，隨著相關技術的發展，光譜化學檢測技術將不斷應用在羊奶摻假的鑒別方法中，提高鑒別效率，嚴格把控羊奶產品的質量。

3 展望

羊乳作為我國第二大乳業，勢必將迎來新的發展機遇。未來，奶羊養殖業中優良奶羊品種的積極引進，培養優質奶羊種群，推進標準化規模養殖場的建設，促進適度規模養殖。并在未來進一步研究羊奶的摻假鑒別的方法，提高羊奶產品的品質質量，避免摻假羊奶制品在市面流通而產生的不良影響。企業和高校共同協作，通過產學研結合的模式開發不同風味的羊奶制品，滿足消費者的消費需求，促進羊奶精深加工，推動羊奶產業的發展。