摘要
牛奶和奶制品是含有许多必需营养素的营养食品，但在西方社会，牛奶的消费量减少了，部分原因是据称对健康有负面影响。油酸、共轭亚油酸、omega-3脂肪酸、短链和中链脂肪酸、维生素、矿物质和生物活性化合物的含量可能对健康有积极的影响。与半脱脂牛奶相比，全脂牛奶已被证明可以增加胃排空的平均时间，从而增加胃肠运输时间。此外，发酵乳中的低pH值可能会延迟胃排空。因此，可能建议摄入全脂牛奶或发酵牛奶可能有利于血糖(和食欲)调节。对一些人来说，牛奶中的蛋白质、脂肪和牛奶中的糖可能会对健康造成影响。加热后的牛奶中的碳水化合物(天然牛奶糖和添加糖)和蛋白质之间的相互作用可能产生对健康影响的产品，应进一步研究，加糖乳制品的日益使用应受到质疑。几种营养物质在牛奶中的浓度可以通过喂养方式加以控制。没有证据表明适量摄入乳脂会增加患病风险。
介绍
牛奶和奶制品在人类营养中有着悠久的传统。牛奶的重要性反映在我们的北方神话中，一头名叫Audhumla的奶牛是从融化的冰中进化而来的。她长着角，奶水像河流一样从她的乳头流出。这种奶是史上第一个存在的生物Ymer的食物。1]。
牛奶和奶制品的消费在不同地区差别很大;由岛屿及芬兰的人均每年约180公斤，至日本及中国的人均每年少于50公斤[2]。在西方社会，牛奶的消费量在过去的几十年里已经减少了。3.]。这一趋势的部分原因可能是牛奶和奶制品对健康的负面影响。这种批评之所以出现，主要是因为乳脂中含有大量饱和脂肪酸，这些脂肪酸被认为会导致心脏病、体重增加和肥胖[4]。
食物与健康之间的关系已得到充分证实。4最近的研究表明，可改变的风险因素对健康的影响似乎比以前预期的要大[5]。在未来，预防疾病可能和治疗疾病一样重要。事实上，今天的许多消费者都高度意识到食品的健康特性，健康食品和具有特殊保健功效的食品的市场正在增加。
牛奶是一种由多种成分组成的复杂食品，这些成分本身可能对健康有消极或积极的影响。牛奶成分可因喂养方式而改变。本综述的主要目的是讨论对人类健康特别感兴趣的牛奶成分的影响，并概述通过对泌乳奶牛的喂养制度来操纵牛奶的可能性，从而改善供人类食用的牛奶的营养成分。
一般的牛奶成分
牛乳含有犊牛生长发育所需的营养物质，是脂质、蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质的来源。它含有免疫球蛋白、激素、生长因子、细胞因子、核苷酸、多肽、多胺、酶和其他生物活性多肽。牛奶中的脂质被乳化成包有膜的小球体。蛋白质以胶束的形式呈胶状分散体。酪蛋白胶束以蛋白质和盐(主要是钙)的胶体复合物的形式出现[6]。乳糖和大多数矿物质都在溶液中。乳成分具有动态性，其成分随泌乳期、日龄、品种、营养、能量平衡和乳房健康状况的不同而变化。初乳与牛奶差别很大;最显著的差异是乳蛋白的浓度初乳可能是泌乳后期的两倍[7]。在整个哺乳期间，乳汁成分的变化似乎与生长中的婴儿不断变化的需求相匹配，提供不同数量的对营养供应、特异性和非特异性宿主防御、生长和发育重要的成分。特定的乳蛋白参与免疫反应的早期发展，而其他蛋白则参与非免疫防御(如乳铁蛋白)。牛奶含有许多不同种类的脂肪酸[8]。所有这些成分使牛奶成为一种营养丰富的食物。
牛奶成分及其对健康的影响
脂质
脂肪酸
牛奶平均每升含有约33克总脂质(脂肪)[9)(表1)。三酰基甘油约占脂质部分的95%，由不同长度(4-24个c原子)和饱和度[8]。每个三酰甘油分子都是由脂肪酸组成的，在体温下形成液体。其他乳脂包括二酰基甘油(约占脂质部分的2%)、胆固醇(约占0.5%)、磷脂(约占1%)和游离脂肪酸(FFA)，占总乳脂的0.5%以下[8]。牛奶中游离脂肪酸含量的增加可能会导致牛奶和乳制品的异味，而游离的挥发性短链脂肪酸有助于成熟奶酪的特有风味。
饱和脂肪酸
牛奶中超过一半的脂肪酸是饱和脂肪酸，约占全脂牛奶的19克/升[9)(表1)。个别脂肪酸对健康的具体影响已被广泛研究[10- - - - - -13]。丁酸(4:0)是一种众所周知的基因功能调节剂，也可能在癌症预防中发挥作用[12]。辛酸和癸酸(8:0和10:0)可能具有抗病毒活性，据报道辛酸可延缓肿瘤生长[11]。月桂酸(12:0)可能具有抗病毒和抗菌功能[14]，并可作为抗龋及抗牙菌斑剂[15]。有趣的是，幽门螺杆菌实际上可以被这种脂肪酸杀死[16]。另一个有趣的观察结果是，据报道癸酸和月桂酸可抑制COX-I和COX-II [17]。硬脂酸(18:0)似乎不会增加血清胆固醇浓度，也不会导致动脉粥样硬化[10，13]。
由此看来，牛奶中的一些饱和脂肪酸对健康的影响是中性的，甚至是积极的。与此相反，饱和脂肪酸月桂酸、肉豆蔻酸(14:0)和棕榈酸(16:0)具有增加低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)胆固醇的特性[13]。大量摄入这些酸会提高血液中的胆固醇水平[13]，而富含饱和脂肪的饮食被认为会导致心脏病、体重增加和肥胖[4]。据报道，牛奶和奶制品的摄入量与血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇之间的关系[18]。高胆固醇水平是冠心病(CHD)的一个危险因素，低密度脂蛋白胆固醇以及低密度脂蛋白与高密度脂蛋白胆固醇的高比值增加了冠心病的风险[19，20.]。
几项干预研究表明，含有低脂乳制品的饮食与血清胆固醇的有利变化有关[21- - - - - -23]。然而，与脂肪含量相比，摄入乳脂对血清脂质的影响并不明显[24，25]。据我们所知，流行病学队列研究并没有像Elwood等人所显示的那样，显示大量摄入乳制品脂肪的人患病风险更高。[26];队列研究没有提供令人信服的证据表明牛奶有害。相反，一些研究发现喝牛奶和冠心病之间缺乏联系[27- - - - - -30.]。瑞典的两项研究表明，心血管风险因素与乳脂摄入量呈负相关[31，32]。挪威的一项研究表明，摄入乳制品脂肪或乳制品的其他成分，如脂肪组织中C15:0作为标志物所反映的，可以保护初次心肌梗死(MI)风险增加的人，其因果效应可能依赖于血清胆固醇以外的其他因素[33]。研究表明，每天34克乳脂肪对心肌梗死的风险比没有负面影响[34]。据Sjogren等人报道。[35]，通常在乳制品中发现的脂肪酸与健康男性更有利的低密度脂蛋白(即，更少的小而密集的低密度脂蛋白颗粒)有关，他们得出结论，摄入大量乳制品的男性明显有利于有害的小而密集的低密度脂蛋白颗粒的分布[35]。
加拿大一项为期13年的随访研究分析了不同密度的血浆LDL亚组分，发现心血管风险在很大程度上与小而致密的LDL颗粒的积累有关[36]。据报道，小而致密的LDL颗粒也与高甘油三酯血症有关[37]，胰岛素抵抗[38]，代谢综合征和冠心病风险增加[39，40]。饱和脂肪酸增加低密度脂蛋白和高密度脂蛋白胆固醇的血清浓度。Mensink等人对60项选定试验进行了荟萃分析。[13的研究报告表明，如果碳水化合物取代饱和脂肪酸，饱和脂肪酸会使总胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇的比例保持不变。Hostmark等人证明了这一点。[41表明反映LDL/HDL平衡的指标ATH-index =(总胆固醇-HDL)*apoB/(apoA*HDL)提高了对照与冠状动脉狭窄受试者的区分能力。与此不同的是，通过冠状动脉造影评估，总胆固醇在对照组和患者中的分布相似。与这些早期结果相一致的是，在52个国家对心肌梗死相关危险因素的INTERHEART病例对照研究中，载脂蛋白B/载脂蛋白A1比值的增加被证明是心肌梗死的最强危险因素[5]。ApoB/apo A1被发现是比单独的总胆固醇或低密度脂蛋白和高密度脂蛋白胆固醇之比更强的危险因素(Yusuf，个人信息)。
c反应蛋白(CRP)水平升高与炎症有关[42]，而CRP被认为是冠心病和代谢综合征的危险因素[42，43]。Fredrikson等。[43然而，研究人员发现，c反应蛋白与摄入饱和脂肪之间没有明显的联系。这些研究与其他研究一致[44]。
饱和脂肪酸月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸引起的高密度脂蛋白胆固醇升高[13的作用是有益的，因为逆向胆固醇转运增加了[4]。高密度脂蛋白还可以作为抗氧化剂，防止血液中低密度脂蛋白颗粒的氧化，它可以防止感染和微生物毒素[45]。
不饱和脂肪酸
油酸(18:11 . 9)是牛奶中浓度最高的单一不饱和脂肪酸，每公升全脂牛奶约含8克油酸[9)(表1)。因此，在许多国家，牛奶和奶制品在很大程度上促进了油酸的膳食摄入。在挪威，大约四分之一的油酸平均摄入量来自牛奶和奶制品[3.]。油酸被认为对健康有益，因为含有大量单不饱和脂肪酸的饮食会降低血浆胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯浓度[46]，用顺式不饱和脂肪酸代替饱和脂肪酸可降低冠状动脉疾病的风险[13]。几项研究也表明油酸有防癌作用，但数据并不完全令人信服[47]。
脂肪酸是细胞膜的主要建筑材料。不饱和脂肪酸具有反应性，因为它们可能与自由基和二次过氧化产物(不同的醛，如丙二醛和4-羟基壬烯醛)产生氧化应激，这些产物可能对细胞中的蛋白质和DNA有害[48，49]。这可能会导致癌症[49]和线粒体DNA突变引起的线粒体衰老过程[50]。卵磷脂/胆固醇酰基转移酶(LCAT)在胆固醇逆向转运中起重要作用，对氧化应激敏感[51]，最低限度氧化的LDL [51]。油酸在氧化方面比omega-3和omega-6脂肪酸更稳定，它可以在三酰甘油和膜脂中部分取代这些脂肪酸。油酸和多不饱和脂肪酸之间的高比例将保护脂质，即低密度脂蛋白免受氧化应激源(如香烟烟雾、臭氧和其他氧化剂)的攻击。研究显示，富含单不饱和/多不饱和脂肪酸的饮食比富含多不饱和脂肪酸的饮食更能预防动脉粥样硬化和心血管疾病[52，53]。
乳脂富含油酸(约25%的油酸)，油酸/多不饱和脂肪酸的比例非常高。因此，富含乳脂的饮食可能有助于提高总膳食脂肪酸的比例。大量摄入肉类(如羊肉)可能会产生类似的效果。这可能部分解释了为什么冰岛的心脏病死亡率比其他斯堪的纳维亚国家低[54]，平均生活年龄也提高了[55尽管摄入了更多的饱和脂肪(来自羊肉和牛奶)。
牛奶中PUFA的浓度约为2 g/l [9]，牛奶中的主要PUFA是亚油酸- (18:2 - omega-6)和-亚麻酸(18:3 - omega-3)酸(表1)。这些脂肪酸可以转化为含有20个碳原子的脂肪酸，即花生四烯酸(20:4 ω -6)和二十碳五烯酸(EPA) (20:5 ω -3)，并进一步转化为二十碳烷酸;代谢非常活跃的化合物，具有局部功能。亚油酸通过花生四烯酸产生的类二十烷酸可能会促进血小板聚集，从而增加冠状动脉风险，这与长-3脂肪酸产生的类二十烷酸相反[56]。EPA能够部分阻断omega-6脂肪酸向有害类二十烷酸的转化，从而降低心血管风险并抑制肿瘤发生。PUFA还可能影响信号转导和基因表达[57，58]。因此可以想象，膜中脂肪酸的类型支配着几种代谢功能。
有人认为，中石器时代的人omega-6和omega-3脂肪酸的比例是1-4:1，而现在大多数欧洲人的饮食比例是10-14:1。59]。爱斯基摩人和日本的一些人摄入大量的-3脂肪酸，冠心病和某些癌症的发病率也很低[59]。可以想象，预防心血管疾病和癌症可能与饮食中EPA加油酸与-6脂肪酸的比例有关，因此也与体内EPA加油酸与-6脂肪酸的比例有关。
与大多数其他非海洋产品相比，牛奶中omega-6和omega-3脂肪酸的比例低而有利(表1)1)。这一比例受喂养方式的影响很大，在有利的喂养方式下，这一比例可能低至2:1(见下文)。比较北欧国家牛奶中-6和-3的比例，Thorsdottir等[60报道称，冰岛的这一比例最低:2.1:1，而其他北欧国家的这一比例为4.7:1。有人认为，冰岛牛奶中omega-3脂肪酸的高供应量可能解释了冰岛与其他北欧国家相比，2型糖尿病和冠心病死亡率较低的原因[60]。挪威的一项研究表明，摄入牛奶可以降低绝经前乳腺癌的风险[61]。通过适当的喂养方式，反刍动物的奶和肉实际上可以成为人类饮食中ω -3脂肪酸的主要来源，法国就是这样。62]。
根据上述考虑，一顿好的膳食应该富含油酸，并且ω -6脂肪酸和ω -3脂肪酸之间的比例较低，可能接近1-2:1。的确，乳脂可能比其他任何食物都更符合这一描述。
共轭亚油酸(CLA)
牛乳、奶制品和牛肉是共轭亚油酸(9c,11t-CLA)的顺式、反式异构体的主要膳食来源[63]。在大多数情况下，这种异构体是牛乳中含量最多的cla异构体[64]。牛奶中也存在少量的CLA的其他几何和位置异构体(如7t, c9和10t, 12c-CLA)，具有不同的生物效应[65，66]。牛奶中9c,11t-CLA的含量变化很大(见后文)，但可能占脂肪部分的0.6% [67，68]。
已讨论过CLA对健康的影响[69]。在人类和动物模型中，9c,11t CLA可调节血浆脂质浓度[70，71]。一些研究[70- - - - - -72但不是全部[73研究表明，在饮食中添加CLA异构体混合物(9c, 11c和10t,12c)会影响血脂。研究表明，尤其是9c、11t-CLA可以改善血浆胆固醇状态[70，71]。在一项针对健康男性的研究中[70发现血浆总胆固醇浓度显著降低9c,11t-CLA。CLA对血清甘油三酯的影响结果存在争议[66，70，74，75]。Tricon等。[70观察到血清甘油三酯与人类的10t,12c-CLA相比降低了9c,11t-CLA, Roche等人发现ob/ob小鼠的血清甘油三酯和未酯化FA降低了9c,11t-CLA [66]。
在实验动物中，CLA已被证明具有抗癌作用[76]。一项瑞典研究的前瞻性数据表明，大量摄入高脂肪乳制品和CLA可能会降低患结直肠癌的风险[77]。对CLA在代谢中的作用的认识以及对各种类型癌细胞的抗增殖和促凋亡作用的报道[78使得CLA成为一种有趣的、可能的营养性癌症治疗药物。CLA影响新陈代谢的机制有很多。提示CLA在环加氧酶反应中与花生四烯酸竞争，导致2系中前列腺素和曲波烷的浓度降低[79]。CLA可能抑制环加氧酶的基因表达[80]，并减少动物体内促炎细胞因子如tnf - α和白细胞介素的释放[79]。CLA也激活PPARs转录因子[63]， CLA可能减少NF-kappa B激活的初始步骤，从而减少细胞因子、粘附分子和其他应激诱导分子[81]。
反式异丙酸(VA)
乳脂中主要的反式18:1异构体是异戊酸(18:1,11t, VA)，但在低浓度乳脂中也观察到第4至16位的反式双界[82]。
乳脂中VA的含量可能会有所不同;占1.7% [83]，或占总脂肪酸含量的4 - 6% [84]。通常情况下，当奶牛在新鲜牧场上时，VA的浓度约为2-4%，而在室内饲养时，VA的浓度约为1 - 2% [67]。通常情况下，牛奶中9c,11t-CLA的自然增加也会导致VA浓度的增加[85]。
VA在代谢中具有双重作用，因为它既是一种反式脂肪酸，又是9c,11t-CLA的前体。正如Kay等人所证明的那样。[86]乳脂中大约90%的9c,11t-CLA是内源性产生的，与VA的δ -9去饱和有关。在啮齿类动物中，异丙酸可以转化为9c,11t-CLA [87]，猪[88]和人类[89]。
反式脂肪酸已被证明会增加血脂[90]。工业生产的反式脂肪会增加患冠心病的风险，因为它们会对LDL / HDL和Lp的比例产生不利影响(a) [44，91]。VA是否有同样的副作用一直受到质疑。在一项对仓鼠的研究中，Meijer等人[92]发现，由于VA对LDL/HDL胆固醇比率的增加作用更大，因此VA比elaidic酸对心血管风险的危害更大(18:1,9)。此外，Clifton等人[93表明VA是首次心肌梗死的独立预测因子。与此相反，Willett等人已经证明了这一点。[28来自动物的反式脂肪不会增加患冠心病的风险。正如最近Tricon等人所证明的[85]，自然增加乳脂中VA和9c,11t-CLA浓度的组合不会对大多数心血管疾病风险参数产生不利影响。然而，VA是否对血脂有不健康的影响尚不清楚。
磷脂和鞘糖脂
磷脂和鞘糖脂约占牛奶总脂的1% [8]。这些脂质比三酰甘油含有较多的多不饱和脂肪酸。它们在许多反应中具有功能作用，例如结合阳离子，帮助稳定乳剂，影响球表面的酶，细胞-细胞相互作用，分化，增殖，免疫识别，跨膜信号传导以及作为某些激素和生长因子的受体[6]。神经节苷是牛奶中的一种成分。神经节苷脂(含有多于一个唾液酸片段)主要存在于神经组织中，已被证明在新生儿大脑发育、受体功能、过敏、细菌毒素等方面发挥重要作用[94]。
蛋白质
牛奶中蛋白质含量约为每升32克[9)(表1)。牛奶蛋白具有很高的生物价值，因此牛奶是必需氨基酸的良好来源。此外，牛奶含有多种具有生物活性的蛋白质，从抗菌蛋白质到促进营养吸收的蛋白质，以及作为生长因子、激素、酶、抗体和免疫兴奋剂[95，96]。牛奶中的氮主要分布在酪蛋白、乳清蛋白和非蛋白氮中。牛奶中的酪蛋白含量约占牛奶蛋白质的80%。酪蛋白的生物学功能是携带钙和磷酸盐，并在胃中形成凝块，以便有效消化。乳清蛋白是一种比酪蛋白更易溶于水的球状蛋白，其主要成分是-乳球蛋白、-乳白蛋白、牛血清白蛋白和免疫球蛋白。乳清是牛奶凝固生产奶酪后剩下的液体，它被用于许多供人类食用的产品，如乳清干酪和棕色奶酪，浓缩乳清是面包、饼干、糕点和动物饲料等几种产品的添加剂。氨基酸在消化过程中释放并被吸收到血液循环中的速度在牛奶蛋白中可能有所不同，乳清蛋白被认为是快速消化的蛋白质，餐后血浆中的氨基酸浓度很高[97]。喝乳清的好处几百年来一直为人所知，意大利城市佛罗伦萨有两句谚语:“如果你想过上健康而积极的生活，就喝乳清”和“如果每个人都是靠乳清长大的，医生就会破产”[98]。
部分乳蛋白(如分泌性免疫球蛋白A、乳铁蛋白、1-抗胰蛋白酶、β-酪蛋白和乳白蛋白)可能对消化酶具有相对抗性，而由其衍生的全蛋白或多肽可能在小肠内未被完全消化就发挥其功能[99]。
由于从牛奶蛋白中提取的几种生物活性蛋白和多肽是体内各种调节过程的潜在调节剂，因此其中一些已以工业规模生产，并被考虑作为“功能性食品”和药物制剂的成分应用。虽然其中一些物质的生理意义尚未完全了解，但从牛奶蛋白中提取的矿物质结合肽和细胞调节肽现在都被认为是促进健康的成分，可用于降低疾病风险或增强某种生理功能[One hundred.]。不同品种的牛奶蛋白质成分可能不同[101]。例如，冰岛和新西兰的牛奶中-酪蛋白A1的浓度很低。据推测，这种蛋白质可能在糖尿病和心脏病的发展中起作用[102]。然而，后来在一篇评论文章中得出结论，没有令人信服的证据表明牛奶中的A1 -酪蛋白对人类有任何不利影响[103]。
牛奶肽和血压
几项研究表明，牛奶摄入量与血压之间存在关联;由于在一些流行病学和干预研究中，高血压与牛奶摄入量呈负相关[104]。一些牛奶肽具有抗高血压作用，通过抑制血管紧张素转换酶，具有类阿片类活性，抗血栓特性和结合矿物质[104]。
支链氨基酸和其他氨基酸
牛奶尤其富含必需氨基酸和支链氨基酸。有证据表明，这些氨基酸在人体代谢中具有独特的作用;除了提供蛋白质合成底物，抑制蛋白质分解代谢，作为糖异生底物外，它们还触发肌肉蛋白质合成，促进蛋白质合成[105，106]。必需氨基酸在肌肉蛋白质合成中比非必需氨基酸更重要[107]，尤其是支链氨基酸亮氨酸，会触发肌肉蛋白质合成，这是胰岛素信号通路所感知的[106]。牛奶引起的胰岛素分泌刺激，被认为是由牛奶蛋白引起的，如Nilsson等人所示。[97[一种亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸和苏氨酸的混合物，产生血糖和胰岛素反应，类似于摄入乳清后的反应。牛奶与高血糖负荷(快速消化和吸收的碳水化合物)的膳食相结合可能刺激胰岛素释放并降低餐后血糖浓度[108]。降低餐后血糖是有益的，流行病学证据表明，牛奶可以降低与胰岛素抵抗综合征有关的疾病的风险[109]。
氨基乙磺酸
牛磺酸在母乳(约18毫克/升)和牛初乳中的浓度很高，但在普通牛奶中不高;约1毫克/升[110]。然而羊奶富含牛磺酸:46-91毫克/升[110]。牛磺酸是早产新生儿的一种必需氨基酸，特定人群有牛磺酸缺乏的风险，可能从补充中受益，例如需要长期肠外营养的患者(包括早产儿和新生儿);糖尿病患者、慢性肝功能衰竭、心力衰竭或肾功能衰竭患者[111，112]。建议在肠外营养期间，可能需要每公斤体重补充50毫克牛磺酸[113]。
牛磺酸是人体内最丰富的细胞内氨基酸。牛磺酸可以在体内由蛋氨酸和半胱氨酸合成，但在健康个体中，饮食是牛磺酸的通常来源。它涉及许多生物和生理功能:胆汁酸结合和胆汁淤积预防，抗心律失常/肌力/变时作用，中枢神经系统神经调节，视网膜发育和功能，内分泌/代谢作用和抗氧化/抗炎特性[111]。牛磺酸已被证明有保护内皮的作用[114]，它可能主要起负反馈调节器的作用，在免疫反应对宿主组织或白细胞本身造成过多损害之前，帮助抑制免疫反应[115]，它被证明是镇痛的[112，116]。
谷胱甘肽(GSH)
新鲜牛奶可能是谷胱甘肽(一种含硫氨基酸半胱氨酸的三肽)、甘氨酸和谷氨酸的良好来源。在生物体中谷胱甘肽具有抗氧化剂的作用。谷胱甘肽可以被氧化形成GSSG(氧化谷胱甘肽)，在这个反应中它可以去除活性氧(ROS)，从而调节细胞内ROS的水平。谷胱甘肽参与胰腺细胞胰岛素产生的调节，因为ROS抑制胰岛素原基因的表达。谷胱甘肽在白细胞中似乎有不同的重要作用，作为生长因子，作为白细胞中的抗凋亡因子，并调节细胞因子的分泌模式[117]。此外，谷胱甘肽也是肺部抗氧化防御的核心，这可能对包括流感在内的下呼吸道感染非常重要[118]。
矿物质，维生素和抗氧化剂
牛奶含有许多矿物质、维生素和抗氧化剂。抗氧化剂有防止牛奶氧化的作用，它们也可能对产奶细胞和乳房有保护作用。牛奶中最重要的抗氧化剂是矿物质硒和维生素E和a。由于牛奶中有许多可能具有抗氧化功能的化合物，因此测量牛奶的总抗氧化能力可能是一种有用的工具[119]。
钙
牛奶中钙的浓度约为1克/升(表1)1)。乳制品提供了典型美国饮食中一半以上的钙[4]，因此，每天摄入牛奶和奶制品在确保钙的摄入方面起着核心作用。在人体营养中，充足的钙摄入是必不可少的。饮食中摄入足够的钙有助于骨骼和牙齿健康，还可能有助于预防高血压，降低患结肠癌或乳腺癌的几率，改善体重控制，降低患肾结石的风险。4]。
硒
体液和组织中的硒浓度与硒的摄入量直接相关。斯堪的纳维亚食品中的硒含量很低，挪威牛奶中的硒含量约为11微克/升(自己的结果，2006年)，美国为37微克/升[9]。植物产品的情况更糟;挪威小麦面粉(全谷物)中的硒含量低于每公斤20微克(自己的结果)，而美国则为每公斤707微克[9]。
硒对人体健康很重要;它在免疫和抗氧化系统以及DNA合成和DNA修复中起作用[120]。硒蛋白P是一种抗氧化防御酶，其功能与细胞内的硒酶磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx-4)相似，它也保护LDL免于过氧化[121，122]。加拿大的一项研究报告了硒浓度与血浆脂质过氧化产物浓度之间的强烈负相关[123]。这些观察结果与美国的流行病学观察结果一致，在55-64岁年龄组中，与不同硒摄入量的州相比，男性和女性的缺血性心脏病死亡率与高血压之间存在很强的负相关[124，125]。
硒可以预防许多(但不是所有)类型的癌症[4]。有迹象表明硒可以预防哮喘，低硒摄入可能会加重哮喘症状[126]。硒缺乏甚至与不良情绪状态有关[127]。硒也是参与甲状腺激素代谢的酶的组成部分。
由于硒对人体健康至关重要，斯堪的纳维亚土壤中硒含量低令人担忧。可以采用不同的策略来增加人体硒的摄入量，在家畜饲料中添加富硒酵母是一种选择。每日硒的推荐摄入量为55微克[4]，并可探讨牛奶中硒的最佳浓度。如果牛奶含硒量在50-100微克/升左右，就是很好的硒源。
碘
碘是甲状腺激素的重要组成部分。这些激素控制着人体代谢率、体温调节、生殖和生长的调节。
成人的建议碘摄入量为150微克/天[4]。因此，每天摄入0.5升平均碘含量为160微克/升的牛奶，可满足约50%的需要(表一)1)。然而，重要的是要强调牛奶中碘含量的巨大季节性变化(见下文)。
镁
镁在食物中无处不在，牛奶是一个很好的来源，含镁量约为100毫克/升[9]。建议摄入量为男性每天400毫克，女性每天310毫克[4]。镁在人体中有许多功能，参与300多种反应。缺镁与动脉粥样硬化有关，研究表明缺镁会引起氧化应激[128]。镁也可能在减少哮喘方面发挥作用，对哮喘患者的实验研究表明，镁输注可能在哮喘的急性治疗中占有一席之地[129]。一种可能的机制是，镁和牛磺酸一起抑制了细胞内过多钙释放的信号效应[111，130]。缺镁可发生在肾病和使用某些利尿剂后。老年人缺镁，可能是由于食欲不佳或饮食不均衡所致。
锌
锌是几种酶和金属蛋白的重要组成部分。锌在体内具有多种功能，包括DNA修复、细胞生长和复制、基因表达、蛋白质和脂质代谢、免疫功能、激素活性等[4]。牛奶是很好的锌源;含约4毫克/升[9]。成年女性和男性的推荐摄入量分别为每天8毫克和11毫克[4]。牛奶中锌的生物利用度比植物性食物好[4]，在饮食中加入牛奶可以提高锌的总生物利用度[131]。
维生素E
牛奶中的维生素E浓度约为0.6毫克/升[9)(表1)，但通过适当的喂养方式可能增加3-4倍(见后文)。建议摄入量为15毫克/天[4]。维生素E不是单一的化合物;它包括生育酚和生育三烯醇。全脂牛奶中，α -生育酚是维生素E的主要形式(>85%);-生育酚和-生育三烯醇的含量较低，约占生育酚和生育三烯醇总量的4% [132]。观察性研究表明，饮食中大量摄入维生素E与降低患癌症和冠心病的风险有关，维生素E可以刺激t细胞，增强免疫防御系统。牛奶似乎是一种有利于从摄入的食物中吸收和运输维生素E到乳糜微粒的食物[133]。
维他命A
牛奶是类维生素a的良好来源，含有280微克/升[9)(表1)。建议每日摄入量为700-900微克/天[4]。维生素A在视力、正常生长、繁殖、免疫、细胞分化、维持健康的骨骼、皮肤和粘膜等方面都有作用[4]。
叶酸
牛乳含叶酸50微克/升[9]。研究表明，5-甲基-四氢叶酸是牛奶中主要的叶酸形式[134]。成人叶酸的建议摄入量为每天400微克[4]。许多科学家认为叶酸缺乏症是所有维生素缺乏症中最普遍的[4]。人们普遍认为，在受孕前和怀孕头几周补充叶酸(400微克/天)可以降低神经管缺陷的风险。最近的一项研究表明，较高的叶酸总摄入量与高血压发病风险降低有关，尤其是在年轻女性中[135]。此外，叶酸可能对预防冠心病和某些癌症有保护作用，但目前还没有充分的证据[136]。叶酸代谢的复杂性表明，叶酸的不同代谢物参与不同的反应，二氢叶酸和5-甲基四氢叶酸是结肠癌细胞生长抑制的活性化合物[137]。
叶酸的生物利用度各不相同[138]。叶酸结合蛋白存在于未经加工的牛奶、巴氏消毒牛奶、喷雾干燥脱脂奶粉和乳清中[134]。动物和人体研究表明，这些成分可提高食物中叶酸的生物利用度，研究表明，在饮食中加入牛奶可提高食物中叶酸的生物利用度[139]。在一项基于人群的研究中，牛奶和酸奶的摄入量与血清总同型半胱氨酸浓度呈负相关，作者通过叶酸和核黄素的摄入量来解释这种关联[140]。
核黄素
牛奶是核黄素的良好来源，每升牛奶中含有1.83毫克核黄素1)。女性和男性的每日推荐摄入量分别为1.1毫克和1.3毫克[4]。核黄素是参与细胞众多代谢途径的两种重要辅酶的一部分。它在谷胱甘肽过氧化物酶的抗氧化性能和核糖核苷酸还原酶途径的DNA修复中发挥作用。
维生素B12
牛奶也是维生素B的良好来源12，为4.4微克/升[9]。每日推荐摄入量为2.4 μg [4]。维生素B12只存在于动物性食品中，通过转移甲基在叶酸和同型半胱氨酸代谢中起核心作用。维生素B12缺乏可引起巨幼细胞性贫血和髓鞘破坏。
牛奶菌群
正常健康乳腺的乳样含有许多菌株的细菌[141]。为了防止牛奶中的致病菌引起的疾病，延长牛奶的保质期，需要进行冷却和巴氏消毒或膜过滤等处理。为了保存牛奶，添加选择性的、有充分证据的发酵剂菌株进行发酵是一种已经使用了几个世纪的方法。
发酵的牛奶
从历史上看，牛奶产量的季节性变化使得有必要保存牛奶。包括冰岛在内的北欧国家有使用发酵乳的悠久传统，发酵乳的人均消费量约为20公斤[2]。
在发酵过程中，细菌和酵母根据存在的菌种将牛奶中的乳糖转化为各种降解产物。乳酸菌和链球菌将大米转化为乳酸和单糖(尤其是半乳糖)。双歧杆菌使大米产生乳酸、乙酸和单糖，而仅存在于少数发酵乳制品中的酵母产生一氧化碳2乙醇[2]。不同的细菌可用于发酵，使产品具有特殊的风味和香气，并具有几种潜在的有益健康的代谢物[142]。这种细菌含有细胞壁成分，与小肠和结肠粘膜中树突状细胞(以及其他白细胞)上的toll样受体结合，从而刺激Th1免疫反应[143]。研究表明，发酵乳刺激Th1免疫反应，下调Th2免疫反应[144]。因此，免疫系统可以增强对癌症、病毒感染和过敏的抵抗力[145]。细菌DNA也有类似的作用，与toll样受体-9结合[146]。一些细菌还可以改善肠道微生物平衡，发酵乳可能在消化渠道和代谢方面都有积极的健康作用。在牛奶发酵过程中，会产生乳酸和其他有机酸，这些会增加铁的吸收。如果在用餐时饮用发酵乳，这些酸可能对从其他食物中吸收铁有积极的作用[147]。乳酸作为致病菌生长的底物也比葡萄糖和乳糖差[148]。
发酵乳的低pH值也可能延迟胃排空进入小肠，从而增加胃肠道运输时间[149]。此外，与半脱脂牛奶相比，全脂牛奶的平均胃排空时间增加了一半[150]，因此，它可能有利于胃排空，从而可能对食欲调节有影响[150，151]。
对牛奶成分不耐受
公众“相信”牛奶会导致炎症过程和粘液分泌增加，这种说法尚未得到证实[152，153]。研究表明，呼吸道症状与牛奶摄入量无关[152]，并得出结论，喝牛奶似乎不会加剧哮喘的症状，但在少数情况下，对牛奶过敏的人在喝牛奶后可能会出现类似哮喘的症状[153]。然而在另一个组织的细胞中;胃粘膜产生粘蛋白的细胞，α -乳清蛋白刺激粘蛋白的合成和分泌[154]。
牛奶过敏
大多数牛奶蛋白，即使是低浓度的蛋白质，都是潜在的过敏原。一个人可能对酪蛋白或乳清蛋白过敏，或者两者都过敏。儿童(0-3岁)可能对牛奶过敏，估计有2-5%的儿童对牛奶过敏[155]。三岁以后，这对大多数孩子来说就不再是个问题了。
牛奶过敏反应可能是“快速发作”型或“缓慢发作”型。快速型发作时突然出现喘息、呕吐、过敏反应等症状。较慢的反应更常见，症状在摄入牛奶后数小时或数天内出现，可能包括大便稀、呕吐、烦躁、体重增加减少等。由于这些症状比较普遍，这种类型很难诊断。
牛奶过敏可以通过完全不吃牛奶蛋白来治疗。牛奶蛋白上的表位有构象表位和线性表位，它们广泛分布于蛋白质分子中。由于人的IgE反应具有很大的变异性和异质性，没有发现单一的过敏原或特定的结构是牛奶过敏原的主要组成部分[156]。
来自德国的一项有趣的研究表明，农民的孩子很少过敏，尽管事实上这些孩子比其他非农民的孩子喝更多的全脂牛奶。157]。
对牛奶蛋白不耐受
有人猜测，牛奶蛋白是否在某些情况下可能与注意力缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症、抑郁症和精神分裂症有关。有主要证据支持ADHD可能与神经活性肽和尿肽水平升高有关的假说[158，159]。在许多情况下，不含牛奶、奶制品和麸质的饮食可能会减轻多动症的症状[158]。此外，在自闭症患者的尿液中发现了从食物蛋白(外啡肽)中提取的阿片肽[160]。这一领域的研究很重要，需要大规模、高质量的随机对照试验。
乳糖不耐受
牛奶中的乳糖浓度约为53克/升[9]。人们经常混淆牛奶过敏和乳糖不耐症，但它们不是一回事。乳糖不耐症在世界各地的许多成年人中很常见，是由肠道乳糖酶缺乏(低乳酸)引起的。全世界约75%的人口和美国约25%的人口患有乳糖消化不良[4]。在斯堪的纳维亚国家，这一比例在2%到18%之间[4]。很少有必要避免所有的乳糖，乳糖不耐症患者通常可以摄入少量的牛奶而没有恼人的症状。肠道菌群的个体差异可能是耐受牛奶量差异很大的原因之一。用餐时喝牛奶也可以提高耐受性。与饮用普通牛奶相比，发酵牛奶可能是一种选择，因为发酵牛奶比鲜奶含有更少的乳糖，而且它还可能含有细菌乳糖酶，当发酵牛奶到达肠道时，细菌乳糖酶可能会被激活[161]。
半乳糖血症
乳糖在肠道内的消化和牛奶的发酵会增加半乳糖的浓度。半乳糖通过Leloir途径在1位磷酸化，然后转化为udp -半乳糖和葡萄糖-1-磷酸[162]。该途径中酶的缺陷可能导致人类半乳糖血症和早发性白内障。在年轻女性卵巢功能衰竭，在很小的年龄已经观察到以下半乳糖积累。克莱默等人。[163研究了特定年龄生育率、成人乳酸不良患病率与人均牛奶消费量之间的关系。他们发现，随着人均牛奶消费量的增加和消化乳糖成分的能力增强，高龄者的生育率会降低。因此，这些人口统计数据增加了现有的证据，即饮食中的半乳糖可能会对卵巢功能产生有害影响。
发酵乳制品中半乳糖的含量取决于不同生物的生长条件和发酵时间，例如发酵24小时后，据报道半乳糖的浓度约为20克/升[164]。一项对老鼠的研究表明，以乳糖的形式服用半乳糖似乎比直接喂食半乳糖的毒性要小[165]。高水平的半乳糖和葡萄糖可能导致蛋白质糖基化，形成晚期糖基化终产物，并激活多元醇代谢。这可能会加速活性氧(ROS)的产生，并增加各种组织中脂质、DNA和蛋白质的氧化化学修饰。
目前使用的牛奶可能存在的问题
在现代社会，牛奶必须经过不同的处理才能保存几天。该处理过程包括可能引起关注的步骤。在鲜奶中，每个脂球被来自乳腺上皮细胞的顶质膜包围。目前尚不清楚牛奶均质化过程是否会对健康产生影响，即当脂肪球及其球膜被分解成许多新的小脂滴时，原始膜只剩下一小部分。
蛋白质和多肽是热敏性的，它们的生物活性可能会因牛奶的巴氏消毒而降低。加热牛奶也可能导致形成潜在有害的新产品，即当牛奶中的碳水化合物与蛋白质发生反应时[166]。此外，某些维生素和抗氧化剂的含量可能会因加热而减少。谷胱甘肽在贮存期间很容易被破坏[167]。人母乳中的谷胱甘肽浓度分别在-20℃、4℃和室温下储存2小时降低了81%、79%和73% [167]。因此，如何在处理牛奶的同时保留牛奶中的维生素、蛋白质和多肽，是乳制品行业面临的一项重要任务和挑战。一些奶牛场现在用膜过滤牛奶而不是巴氏杀菌，应用非热加工技术可能对健康有益。
进一步提高牛乳的营养品质
牛奶中对人类营养非常重要的几种成分可能因喂养方式而发生显著改变[168]。饲养对乳中这些成分含量的主要影响总结并简要讨论如下。
脂肪含量及组成
牛奶中的脂肪酸有两种来源。第一个来源是由血液供给乳房的脂肪酸，由肠道吸收的脂肪酸和脂肪组织动员的脂肪酸组成，主要是棕榈酸(16:0)、硬脂酸(18:0)和长链脂肪酸。第二种来源是瘤胃发酵过程中循环血液中产生的乙酸和丁酸盐(从头合成)在乳房中可以合成多达14个碳原子的脂肪酸。牛奶中的棕榈酸来源于两者从头合成还有血液循环。由于瘤胃中不饱和脂肪酸的广泛生物氢化，这些脂肪酸对乳房的供应很低。而脂肪酸在乳房去饱和时，分别发生12:0、14:0、16:0和18:0，产物分别为12:1、14:1、16:1和18:1。脱饱和酶的首选底物;-9-去饱和酶是硬脂酸。因此，牛奶是油酸的一个相对较好的来源(18:1，顺式9)。乳腺酶不能在ω -3和ω -6位置形成双键。因此，牛奶中亚油酸和α -亚麻酸的含量取决于对乳房的供应。
牛奶中的共轭亚油酸(9c,11t-CLA)有两个来源。一小部分源于瘤胃内亚油酸的不完全生物氢化，从小肠吸收，转运到乳房，并参与脂肪合成。然而，大部分的9c,11t-CLA来源于瘤胃中不饱和脂肪酸生物氢化的中间产物——异丙酸。在被血液吸收和运输到乳房后，一部分的异丙酸被-9-去饱和酶饱和为CLA。乳汁中异丙酸含量与9c、11t-CLA呈密切的正相关[j]。86，169]。
全面探讨了饲料对乳脂含量和脂肪酸组成的影响[68，170- - - - - -172]。乳房中脂肪的合成有很大的变化，脂肪含量和脂肪酸组成是牛奶中主要成分中最易改变的。表中总结了一些获得改变脂肪酸组成的牛奶的喂养策略2。主要脂肪酸的含量随季节而变化[67，82]。放牧奶牛所产的牛奶中油酸的比例明显高于传统室内饲养的精料和保存粗饲料所产的牛奶[67]。通常情况下，牧场生产的牛奶中CLA的含量至少是室内饲养的两倍[67，82]。此外，α -亚麻酸的比例比亚油酸增加得更多，导致omega-6和omega-3脂肪酸的比例较低。由保存的草和浓缩物组成的室内饲料喂养的奶牛的乳脂-6和-3脂肪酸的比例约为4:1 [67，82]，但在夏季，当奶牛在牧场上吃草时，草的摄入量很高，这一比例可能会降至2:1左右[8，67，82，172]。牧草对牛奶脂肪酸组成的这些积极影响主要归因于早熟草中多不饱和脂肪酸，尤其是α -亚麻酸的高含量[173]。
蛋白质含量及组成
一般来说，乳蛋白含量对饲养因素的反应相对较弱。然而，在大多数情况下，能量和蛋白质供应是与饲料相关的因素，对牛奶蛋白质含量的影响最为显著(表1)2)。泌乳奶牛饲粮中摄入大量脂肪可能对乳蛋白含量产生负面影响[168]。因此，牛奶脂肪酸组成和蛋白质含量之间可能存在冲突。饲养方式对不同类型乳蛋白的比例影响不大，因此对氨基酸组成影响不大[101]，因此在本综述中将不再作进一步讨论。然而，乳制品的热处理导致蛋白质的结构变化，主要乳清蛋白被修饰为乳果糖残基[174]。
矿物质含量
牛奶含有多种矿物质[4]。牛奶中对人体营养特别重要的一些矿物质的浓度见表2。牛奶中的钙浓度是相对恒定的，在整个哺乳期会有一些变化。大部分钙存在于水腔中，主要(65%)与酪蛋白有关[175]。牛奶中的钙浓度是相对恒定的，因为牛奶中的酪蛋白含量对喂养因素没有反应。牛奶中镁和锌的含量也只有很小的变化。
牛奶中硒的含量与饲料中硒的含量有关，在世界范围内存在较大的差异。据报道，南达科他州牛奶中的硒含量在160至1300微克/升之间，而低硒地区牛奶中的硒含量可能在5至30微克/升之间[176]，如在斯堪的纳维亚和北欧。瑞典的一项研究表明，牛奶中硒的平均浓度为14微克/升，每天从富硒酵母中添加3毫克硒后，牛奶中的硒浓度增加了一倍以上[177]。
摄入的碘大约有25%会通过牛奶排出体外[178]。因此，牛奶中的碘含量也取决于所使用饲料中的碘含量和可用性。挪威的牛奶及奶制品研究[179]，结果表明，夏季牛奶的碘浓度(88 ug/l)明显低于冬季牛奶(232 ug/l)。这可以解释为在冬季使用更多富含碘的补充饲料。乳制品提供了大量的膳食碘摄入量;在挪威最…179]，在美国排名第二的[4碘的摄入量
维生素含量
维生素不是在乳房里合成的。乳中脂溶性维生素A和E的含量反映了其在饲料中的含量(表1)2)。一般来说，这些维生素在饲料植物中的含量随着成熟而降低，新鲜的比保存的要高。因此，由于喂养方式的不同，这些维生素在区域和季节上存在差异[180]，在成熟早期的鲜草中浓度最高。例如，芬兰的一项研究表明，夏季牛奶中维生素E的浓度是冬季的3-4倍[181]。在补充饲料中添加适当来源的这些维生素可以增加冬季牛奶的含量。
所有的维生素B复合物(核黄素和维生素B)12，见表2)是由瘤胃微生物合成的，其量通常足以满足动物的需要。然而，牛奶中b族维生素的含量与它们的摄入量相对无关，因为瘤胃微生物合成的量是不受摄取量影响的[182]。
总结:提高牛乳的营养品质
不同的国家面临不同的卫生挑战。在挪威，下列对牛奶成分的修改可能是最相关的:
确保omega-6和omega-3的比例较低，接近2/1。
以棕榈酸为代价，将油酸的比例提高到乳脂的25%-30%。
了解如何增加9c,11t-CLA的浓度，
保证低比例的异丙酸
增加牛奶中的硒含量
保证碘的恒定含量。
结论
每天饮用0.5升牛奶，就能提供人体每天所需的大量营养物质。牛奶成分以多种方式参与新陈代谢;通过提供必需的氨基酸、维生素、矿物质和脂肪酸，或通过影响营养物质的吸收。乳脂是多种多样的，含有广泛的脂肪酸和脂质。人们对乳脂的认识已经有几十年了，但正如本文所讨论的，适量摄入乳脂不会对健康产生负面影响，相反，许多乳脂成分在人体中起着重要的作用。牛奶蛋白尤其富含促进肌肉合成的氨基酸，牛奶中的一些蛋白质和多肽对健康有积极的影响，例如对血压、炎症、氧化和组织发育。发酵乳具有特殊的促进健康的特性，例如，刺激免疫反应，预防癌症、病毒和过敏，发酵乳和全脂乳也可能延迟胃排空，并可能对食欲调节有影响。对某些人来说，牛奶蛋白、脂肪或牛奶糖可能会导致健康问题。牛奶的热处理也可能导致生物活性化合物的减少和碳水化合物和蛋白质的潜在有害产物的形成。通过改变喂养方式，牛奶会有很大的变化。 Content of several fatty acids such as c9, t11-CLA and the ratio between omega-6 and omega-3 fatty acids are affected by the amount of grass and supplemental feeds (concentrate) in the diet. Milk content of several vitamins and minerals are also influenced by the cow's diet. Iodine and selenium are examples of trace elements that may be added to the feed, and thereby milk can be a good food source of these elements.
主要结论
牛奶含有许多重要的营养成分。
适量摄入乳脂对健康没有负面影响。
添加糖和含糖果酱的奶制品消费量的增加应该受到质疑。
可以通过调整喂养方式来提高牛奶中硒、碘和一些脂肪酸等健康成分的含量。
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郝，A, h . stmark, A. & Harstad, O.M.牛乳对人体营养的影响。脂类健康与疾病6， 25(2007)。https://doi.org/10.1186/1476-511X-6-25
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关键字
- 硒
- 注意缺陷多动障碍
- 氨基乙磺酸
- 共轭亚油酸
- 乳清蛋白