What-is-colostrum
原料解析
初乳是哺乳动物在产后72小时内产生的特殊乳腺分泌物 [1]。“初乳”（colostrum）一词源于拉丁语，最初指母牛产犊后的第一次挤奶，但这一生物学现象在所有哺乳动物中都是普遍存在的 [2]。初乳在视觉和理化性质上都明显不同于成熟乳。它通常表现为一种黏稠的淡黄色液体，由于其蛋白质、脂溶性维生素和类胡萝卜素浓度升高而具有特征性的外观 [2]。其质地被描述为糖浆状，因高免疫球蛋白和矿物质含量而带有微咸和微弱的金属风味。根据物种、饮食和个体差异，颜色可从浅黄色到深琥珀色不等。初乳的比重（1.045-1.060）明显高于成熟乳（1.028-1.033） [1]。
初乳的生物学意义在于其作为受保护的子宫内环境与充满病原体的外部世界之间的桥梁 [1]。与某些通过胎盘转移抗体的哺乳动物（如灵长类、啮齿类）不同，许多家畜（包括牛、马和猪）完全依赖初乳中的免疫球蛋白获得初始免疫保护 [3]。这一过程被称为被动免疫转移（passive transfer of immunity），是这些物种新生个体存活的基本机制。在具有上皮绒毛膜胎盘（epitheliochorial placentation）的物种中，胎盘屏障阻止了母体免疫球蛋白向胎儿转移，使新生个体在出生后最初几周内完全依赖初乳抗体来获得保护 [3]。
免疫球蛋白
IgG、IgA、IgM、IgD、IgE
生长修复因子
IGF、EGF、 TGF、FGF、PDGF
免疫调节因子
IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ
广谱抗菌因子
乳铁蛋白、溶菌酶、乳过氧化物酶
低聚糖益生元
3'SL、6'SL、6'SLN、DSL
初乳的主要成分包括宏量营养素（蛋白质、脂质、碳水化合物）、微量营养素（维生素、矿物质）、免疫因子（免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶）、生长因子（胰岛素样生长因子、表皮生长因子、转化生长因子）、调节肽（富脯氨酸多肽、细胞因子）以及特殊的生物活性分子（寡糖、核苷酸、激素等）。在过去的一个世纪里，初乳的成分分析方法不断演进。早期的生化研究鉴定了主要蛋白质组分并确立了免疫球蛋白在初乳蛋白中的主导地位 [4]。20世纪中期色谱和电泳技术的出现使单个蛋白质的分离和定量成为可能，而当代蛋白质组学、代谢组学和糖组学技术揭示的分子复杂性远超早期估计 [5]。目前基于质谱的方法已在牛初乳乳清中鉴定出超过1,500种不同的蛋白质，此外还有数百种肽类、脂类和寡糖被编目 [5]。
宏量营养素
蛋白质与肽
蛋白质是初乳中最丰富的宏量营养素类别，也是其生物活性功能的主要来源。牛初乳含有14%-16%的总蛋白质，约为成熟乳浓度的3-5倍 [1][2]。蛋白质组分包括酪蛋白、乳清蛋白、免疫球蛋白、生物活性肽和众多具有特殊功能的微量蛋白。
酪蛋白（Casein）约占牛初乳第一次挤奶总蛋白的30%-40%，形成胶束结构，提供氨基酸和矿物质载体 [6]。这一比例明显低于成熟乳（酪蛋白约占80%），这是因为高质量初乳中极高的免疫球蛋白含量（属于乳清蛋白组分）使酪蛋白与乳清蛋白的比例偏向乳清蛋白占优势。
乳清蛋白（Whey Protein）约占牛初乳第一次挤奶总蛋白的60%-70%，与IgG高含量一致 [6]。主要的乳清蛋白包括β-乳球蛋白、α-乳清蛋白、牛血清白蛋白、免疫球蛋白、乳铁蛋白和溶菌酶 [6][7]。除了营养价值外，许多乳清蛋白还具有生物活性，其中一些仅在酸化或部分消化后才被激活。蛋白质组学分析已在牛初乳中鉴定出超过200种不同的乳清蛋白，其中许多以痕量存在但具有强大的生物活性 [5]。
内源性肽：初乳含有通过母体蛋白有限蛋白水解产生的内源性肽库。这些肽通常为5-50个氨基酸长度，表现出多样的生物活性。研究已在牛初乳中鉴定出数千种内源性肽，其中许多在初乳与成熟乳之间差异表达 [5]。
脂质与脂肪酸
初乳含有6%-8%的脂肪，提供浓缩的能量来源和必需脂肪酸 [2]。脂质组分包括甘油三酯（95%-98%）、磷脂（0.5%-1%）、胆固醇（0.2%-0.5%），以及脂溶性维生素和类胡萝卜素等微量成分。初乳的脂肪酸谱与成熟乳不同，饱和脂肪酸比例较高，多不饱和脂肪酸谱独特 [2]。初乳特别富含中链脂肪酸——辛酸（C8:0）和癸酸（C10:0），它们被快速吸收和代谢，为新生个体提供即时能量。磷脂组分集中在乳脂肪球膜（MFGM）中，含有生物活性磷脂如鞘磷脂、磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺 [6]。
碳水化合物
初乳含有2.5%-3.5%的乳糖，显著低于成熟乳（4.5%-5.0%）[1]。这一相对较低的乳糖含量可能反映了新生个体在产后即刻有限的乳糖酶活性，以及在此关键窗口期免疫功能优先于纯粹营养功能的特点。乳糖还作为乳腺中寡糖合成的引物，作为糖基转移酶的还原端底物。牛初乳含有1-2 g/L的寡糖，是成熟乳的5-10倍富集 [8]。已在牛初乳中鉴定出至少40种不同的寡糖，分为中性寡糖和酸性（唾液酸化）寡糖两类。唾液酸化寡糖占主导地位，占初乳总寡糖的70%以上。人初乳特别富含寡糖，浓度为22-24 g/L，而牛初乳约为1 g/L [6]。目前已在人乳中鉴定出超过200种不同的寡糖，多样性远超牛初乳 [8]。
免疫因子
免疫球蛋白
免疫球蛋白（Immunoglobulin）是牛初乳中最丰富的蛋白质类别，第一次挤奶初乳中总IgG浓度达到30-100 mg/mL，约为成熟乳的50-100倍 [1][4]。
免疫球蛋白G（IgG）：IgG是牛初乳中的主要免疫球蛋白，约占总免疫球蛋白的85%-90%，在高质量第一次挤奶初乳中约占初乳总蛋白的70%-80%，到产后24小时下降至50%-60% [1]。牛IgG存在三个亚类：IgG1（最丰富，占初乳IgG的80%-85%）、IgG2（10%-15%）和IgG3（浓度非常低）。IgG分子的分子量约为150 kDa，具有两个抗原结合位点（Fab区）和一个介导补体激活、调理作用及与免疫细胞Fc受体结合的Fc区 [4]。
牛初乳中的免疫球蛋白A（IgA）主要以分泌型IgA（sIgA）形式存在，这是一种与J链和分泌成分结合的二聚体。初乳IgA浓度为1-5 mg/mL，约为成熟乳的10-25倍。与从血液循环转运的IgG不同，IgA在肠-乳腺免疫轴的影响下由乳腺中的浆细胞局部合成 [6]。初乳中的免疫球蛋白M（IgM）以五聚体分子形式存在（分子量约900 kDa），具有高度的抗原结合多价性。初乳IgM浓度为1-5 mg/mL。免疫球蛋白D（IgD）以低浓度存在于初乳中，与IgM密切配合以激活B细胞 [9]。
乳铁蛋白
乳铁蛋白（Lactoferrin）是属于转铁蛋白家族的铁结合糖蛋白，分子量约80 kDa [6]。牛初乳含有1-5 g/L的乳铁蛋白，成熟乳中的浓度下降到0.02-0.35 g/L。人初乳中乳铁蛋白浓度为3-7 mg/mL，比典型牛初乳浓度高约2-5倍，但个体差异很大 [7]。乳铁蛋白由一条多肽链折叠成两个同源叶（N叶和C叶）组成，每个叶能够以极高的亲和力结合一个三价铁离子。该蛋白可以以脱铁乳铁蛋白（apo-lactoferrin，无铁）或全铁乳铁蛋白（holo-lactoferrin，铁饱和）形式存在。乳铁蛋白的糖基化模式影响其稳定性、对蛋白水解的抗性和受体结合。
溶菌酶
溶菌酶（Lysozyme）是一种14 kDa的酶，可水解细菌肽聚糖中的β-(1,4)糖苷键。牛初乳中溶菌酶的浓度约为成熟乳的2-10倍（初乳约0.14-0.7 mg/L对比成熟乳约0.07-0.6 mg/L）[7]。
乳过氧化物酶
乳过氧化物酶（Lactoperoxidase）是一种含血红素的酶，可催化硫氰酸盐被过氧化氢氧化产生次硫氰酸盐。乳过氧化物酶系统是初乳和奶中重要的非免疫球蛋白免疫防御机制。
补体蛋白
初乳含有补体成分，包括C3、C4和B因子。补体蛋白在初乳中的浓度显著高于成熟乳，反映了新生个体期对免疫防御的优先重视。
生长因子
胰岛素样生长因子（IGF）是初乳中最丰富的生长因子之一。牛初乳含有300-500 ng/mL的IGF-1和200-400 ng/mL的IGF-2，浓度是成熟乳的10-100倍 [7]。IGF是具有与胰岛素结构同源性的多肽。牛与人的IGF之间存在100%的序列同源性 [7]。IGF-1是初乳中的主要生长因子。初乳中的IGF通过与IGF结合蛋白（IGFBPs）的结合而受到蛋白水解降解的保护。此外，初乳中还含有表皮生长因子（EGF）、转化生长因子-β（TGF-β）、转化生长因子-α（TGF-α）等生长因子。
调节肽与细胞因子
富脯氨酸多肽（PRP）
富脯氨酸多肽（Proline-Rich Polypeptides, PRP），也被称为初乳素（colostrinin），是由分子量从500-3,000 Da的肽组成的复合物 [11]。最初从绵羊初乳中分离，随后在牛初乳中也鉴定出PRP。PRP复合物含有约25%的脯氨酸和40%的疏水氨基酸，这种不寻常的组成有助于其结构稳定性和生物活性 [11]。
细胞因子
初乳含有多种细胞因子。初乳中的细胞因子浓度显著高于成熟乳。促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ）和抗炎细胞因子（IL-10、TGF-β、IL-1Ra）都存在。
其他生物活性分子
01
核苷酸与核苷
初乳含有核苷酸和核苷。尿苷和尿苷5’-一磷酸是初乳中最丰富的核苷与核苷酸。初乳中核苷酸浓度在产后24-48小时达到峰值，然后逐渐下降。
02
微小RNA（microRNA）
最近的研究揭示初乳含有微小RNA（miRNA）[12]。初乳比成熟乳含有更高量的miRNA。在牛初乳中鉴定的关键免疫相关miRNA包括miR-142-5p、miR-150、miR-155、miR-181a和miR-223 [14]。
03
神经节苷脂
神经节苷脂（Gangliosides）是乳脂肪球膜中发现的极性糖鞘脂，参与多种生物学功能 [15]。初乳中神经节苷脂的浓度高于成熟乳，反映了它们在新生个体发育中的重要性。
胰蛋白酶抑制剂与蛋白酶抑制剂
牛初乳含有胰蛋白酶抑制剂（Trypsin Inhibitor），这是一种保护免疫球蛋白（IgG）、生长因子和其他生物活性蛋白免受胃肠道蛋白水解降解的蛋白酶 [10]。牛初乳中胰蛋白酶抑制剂的浓度约为成熟乳的5-15倍 [10]。研究表明，酪蛋白的共同存在部分保护表皮生长因子免受消化，并且初乳的蛋白酶抑制剂谱还改善了IGF-1的稳定性和吸收 [7]。除胰蛋白酶抑制剂外，初乳还含有α-1-抗胰蛋白酶、α-2-巨球蛋白和其他丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin），共同形成蛋白酶抑制网络 [1]。
参考文献
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