乳铁蛋白是一种分子质量为80 kDa的铁结合糖蛋白,作为一种高效的铁结合蛋白,乳铁蛋白在人体多种体液中均有分布,包括乳汁、唾液、泪液及呼吸道分泌物等。在人类初乳中乳铁蛋白的质量浓度最高。乳铁蛋白具有多种生物学功能,包括抗菌、抗病毒、抗真菌、抗炎及免疫调节作用。其抗菌活性主要通过其强大的铁结合能力,使得病原微生物无法获取其生长所必需的铁,从而抑制其生长。乳中乳铁蛋白的含量可能受到外部环境因素的显著影响,如地理位置和季节变化。
青岛农业大学食品科学与工程学院的周淑萍、韩荣伟,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的郑楠*等采集6 个地区、4 个季节共164 个样品,探究季节与地域因素对生牛乳中乳铁蛋白含量的影响,分析中国代表性地区生牛乳中乳铁蛋白含量的分布趋势,为提升乳制品的营养价值和加工工艺提供理论支持。
01
中国生牛乳中乳铁蛋白含量差异的整体情况
如表2所示,全国生牛乳中乳铁蛋白含量的最小值为69.2 mg/kg,均值为114.3 mg/kg,最大值为215.1 mg/kg。第25百分位数为132.1 mg/kg,中位数为104.7 mg/kg,第75百分位数为87.1 mg/kg,标准差为35.4。这表明全国生牛乳中乳铁蛋白含量的分布较为广泛,存在一定的变异性。
不同地区的乳铁蛋白含量分布存在样本间差异性。西南地区的乳铁蛋白含量均值最高(123.0 mg/kg),最小值为69.6 mg/kg,最大值为215.1 mg/kg,标准差为52.6,表明该地区的乳铁蛋白含量变异性较大。相比之下,西北地区的乳铁蛋白含量均值最低(103.6 mg/kg),最小值为81.8 mg/kg,最大值为133.7 mg/kg,标准差为15.9,表明该地区的乳铁蛋白含量变异性较小。东北、华北、华东、华南4 个地区分布较为均衡,最小值为69.2~94.5 mg/kg,均值为105.4~122.3 mg/kg,最大值为158.0~205.7 mg/kg,标准差为23.0~38.2,表明该地区的乳铁蛋白含量变异性居中。
从季节分布来看,乳铁蛋白含量在冬季和秋季较高,均值分别为139.1 mg/kg和131.2 mg/kg,冬季中位数为133.7 mg/kg,秋季中位数为123.6 mg/kg,标准差分别为32.1和36.2,表明这两个季节的乳铁蛋白含量变异性相对较大。春季乳铁蛋白含量的均值为96.6 mg/kg,中位数为89.5 mg/kg,标准差为29.2,表明春季的乳铁蛋白含量分布较为均匀。夏季乳铁蛋白含量最低,均值仅为93.9 mg/kg,中位数为89.1 mg/kg,标准差为17.7,表明夏季的乳铁蛋白含量变异较小。
02
不同地区生牛乳中乳铁蛋白含量的差异
对华北地区、东北地区、西北地区、西南地区、华东地区和华南地区6 个地区生牛乳样品的乳铁蛋白含量进行比较分析,结果如图1所示。华北、东北、西北、西南、华东和华南6 个地区之间生牛乳中乳铁蛋白含量无显著差异(P>0.05)。其中,西南地区的乳铁蛋白含量最高,均值达到了123.0 mg/kg,西北地区的乳铁蛋白含量最低,均值为103.6 mg/kg。其中,最高值出现在西南地区,最低值出现在东北地区,西南地区最大值与最小值差值最大,为145.5 mg/kg,西北地区最大值与最小值差值最小,为51.9 mg/kg。
由图2可知,虽然各个地区之间的生牛乳乳铁蛋白含量没有显著差异,但华北地区、东北地区、华东地区和华南地区的4 个季节之间有显著差异,西北地区和西南地区的4 个季节之间无显著差异。
03
不同季节生牛乳中乳铁蛋白含量的差异
如图3所示,冬季的乳铁蛋白含量最高,夏季最低;春季、夏季分别与秋季和冬季之间存在显著差异(P<0.05)。其中,冬季的乳铁蛋白含量最高,均值达到139.1 mg/kg,夏季的乳铁蛋白含量最低,均值为93.9 mg/kg。最高值出现在春季,最低值出现在夏季,春季最大值与最小值差值最大,为145.5 mg/kg,夏季最大值与最小值差值最小,为95.7 mg/kg。
由图4可知,虽然春季、夏季与秋季和冬季之间乳铁蛋白含量存在显著差异,但春季、冬季各个地区之间乳铁蛋白含量无显著差异,夏季、秋季时华北地区与东北地区之间存在显著差异(P<0.05)。
04
4.1 地域因素对生牛乳中乳铁蛋白含量的影响
本研究结果表明,地域因素对生牛乳中乳铁蛋白的含量没有显著影响。尽管有研究表面不同牛种之间牛乳中蛋白质比例存在显著差异,但地域差异并未显著改变乳铁蛋白的含量,这可能表明乳铁蛋白含量主要受遗传因素调控,而非地域环境直接作用。
此外,样本分布的不均衡或数据不足可能使得研究结果无法全面反映区域特征。低地势地区可能面临着偏远、基础设施少和绿色牧草资源稀缺等挑战,这些因素会影响奶牛的饲喂方式,从而影响它们产生的生牛乳营养成分。有研究表明,与热带牧草相比,温带牧草通常在春季表现出较高的中性洗涤纤维水平,并且含有更高浓度的可溶性碳水化合物。所以,由于品种和气候条件的差异,各国的生牛乳成分可能有所不同。关于美国南部各州的研究进一步揭示了乳脂和蛋白质含量的地区差异,其可能受到纬度影响,尤其是光照周期差异的影响。光照时间的变化可能通过调节奶牛的生理节律进而影响乳成分合成。这与本研究结果不同,可能与中美两国的地理条件、饲养方式和奶牛饮食结构的差异密切相关。相比之下,中国地区的奶牛饲料结构较为统一,因此生牛乳成分在不同地域间的差异相对较小。这些研究表明,地域因素对生牛乳成分的影响具有一定复杂性,因此其具体作用机制仍需进一步研究。
4.2 季节因素对生牛乳中乳铁蛋白含量的影响
季节因素对生牛乳中乳铁蛋白的含量具有显著影响。Nam等的研究表明,冬季奶牛产奶中的乳固形物和总固形物含量显著高于其他季节,这与本研究结果一致。梁俊芳研究表明,随着气候变冷,生牛乳中乳铁蛋白含量会逐渐升高,这与本研究结果相符。寒冷天气会减少奶牛自由摄入饲草的量,需要人为添加能量饲料,从而改变奶牛的摄食模式并促进乳铁蛋白的合成。此外,有研究表明,产奶量与蛋白质含量呈负相关,夏季由于气温升高,奶牛的能量消耗减少且饮水量增加,导致产奶量上升,而乳蛋白含量相应降低。因此,总体来看,乳铁蛋白含量在冬季和秋季较高,而春季和夏季则较低。
不同地区的季节性规律可能存在差异。有研究表明,巴西北里奥格兰德州牛乳蛋白质在冬季的含量低于夏季,这与本研究结果不一致。这种差异可能与巴西和中国的地理位置和气候条件不同有关。巴西位于南半球,季节与中国相反,因此光照周期和气候条件的影响也可能呈现相反的趋势。
从生物学角度来看,冬季提供高能量生牛乳有助于提高牛犊的存活率和营养摄取效率,这可能是季节性规律的适应性结果。在哺乳动物中,分娩时间的调节通常与气候和食物供应相匹配,以提高繁殖成功率。因此,冬季更高的乳铁蛋白含量可能是奶牛对季节性环境变化的适应机制,具有重要的生物学意义。
05
结 论
本研究通过检测及数据分析对中国6 个代表性地区及4 个季节生牛乳样本中乳铁蛋白进行分析,在地域分布上,华北、华南、西南、东北、西北和华东6 个地区之间生牛乳乳铁蛋白含量无显著差异。从季节因素上呈现秋季、冬季2 个季节的生牛乳样品乳铁蛋白含量高于春季、夏季2 个季节,乳铁蛋白含量在季节之间差异显著的规律。通过深入探讨影响乳铁蛋白含量因素的机制和规律,证实季节因素是影响生牛乳中乳铁蛋白含量的主要原因,本研究可为提高乳铁蛋白的含量和优化乳制品质量提供一定的支持。
通信作者:
郑楠,1980年11月生,内蒙古包头人,博士,研究员,博士生导师。2002年获内蒙古农业大学学士学位;2005年获内蒙古农业大学硕士学位;2009年获中国农业大学博士学位;2008.1-2009.1在英国萨里大学为联合培养博士生;2017.12-2018.12在哈佛医学院儿科营养中心做访问学者。2010年至今在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所工作。主要从事奶产品质量与安全风险评估研究,现任奶产品质量与风险评估创新团队主任、执行首席科学家;农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京)常务副主任,农业部奶产品质量安全风险评估实验室(北京)副主任,农业部奶及奶制品质量安全控制重点实验室副主任。中国农业科学院北京畜牧兽医研究所科研英才培育工程人选。
研究方向和成果:
2010年以来,主要从事奶产品风险评估与营养品质评价研究工作。针对奶及奶制品中黄曲霉毒素、重金属、病原微生物等开展风险评估;挖掘奶及奶制品中活性营养因子,并针对乳铁蛋白、短链脂肪酸等奶中活性营养因子开展营养品质评价研究。
研究成果先后获得2014年河北省科学技术一等奖“生鲜乳质量安全控制关键技术及应用”(第二完成人);2016年中国农业科学院“十二五”农产品质量安全亮点研究成果奖“《中国奶产品质量安全研究报告(2015年度)发布-把脉我国质量安全)》”(第二完成人);2017年安徽省科学技术三等奖 “我国南方奶牛高效健康饲养关键技术及应用”(第二完成人);2017年中国农业科学院农产品质量安全风险评估研究青年创新人才一等奖;2018年新疆维吾尔自治区科学技术进步奖一等奖“生鲜乳及液态奶制品质量安全控制关键技术及应用”(第一完成人);2018年长城食品安全科学技术奖一等奖“奶及奶制品中霉菌毒素防控关键技术及应用”(第一完成人);2019年神农中华农业科技奖一等奖“奶及奶制品安全控制与质量提升关键技术”(第二完成人);2019年神农中华农业科技奖优秀创新团队奖(第二完成人);2020年国家科学技术进步奖二等奖“奶及奶制品安全控制与质量提升关键技术”(第二完成人)。
第一作者:
周淑萍,青岛农业大学与中国农业科学院北京畜牧兽医研究所联合培养2022级硕士研究生,研究方向为乳品加工与质量安全。
本文《不同地区、季节生乳中乳铁蛋白含量比较分析》来源于《食品科学》2025年46卷第12期25-31页,作者:周淑萍,韩荣伟,王加启,郑楠。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241114-108。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑:李雄 ;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。
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