综述：牛奶代谢组及其在增强乳品加工中的潜在应用

这篇综述系统阐述了牛奶代谢组（milk metabolome）的研究进展及其在优化乳品加工中的应用潜力，重点分析了物种、品种、泌乳阶段、饲料、健康状态等内/外源因素对代谢组的影响，以及代谢组学（LC-MS/NMR等技术）在提升产品功能性（如凝胶特性）、营养品质和溯源认证中的价值。

　　

牛奶代谢组：解码乳品优化的分子钥匙

引言

牛奶作为营养密集型生物流体，其分子组成研究正从传统宏量营养素转向代谢组学（metabolomics）领域。随着质谱（LC-MS）和核磁共振（NMR）等技术的发展，目前已鉴定出超过2000种代谢物（如胆碱、马尿酸），为乳品功能性和可持续生产提供新视角。

牛奶代谢组的影响因素

物种与品种

牛乳中骨桥蛋白（osteopontin）含量显著高于水牛乳，而绵羊乳的肌醇（myo-inositol）浓度是山羊乳的2倍。荷斯坦奶牛乳中胆碱水平高于丹麦娟珊牛，这种差异可用于原产地保护（PDO）认证。

泌乳阶段

初乳富含组氨酸（histidine）和羟脯氨酸（hydroxyproline），而成熟乳中谷氨酰胺（glutamine）增加3倍。中期泌乳乳的马尿酸（hippurate）峰值与牧草质量相关，提示其可作为牧场饲养的生物标志物。

饲料干预

牧饲奶牛乳中马尿酸浓度比全混合日粮（TMR）组高60%，而紫苏叶（Perilla frutescens）补充可使乳中二酰甘油（18:0/20:4）等抗炎物质提升35%。添加3-硝基氧丙醇（3-NOP）的奶牛甲烷排放减少23%，其乳中二甲基砜（dimethyl sulfone）浓度显著升高。

健康状态

乳腺炎（SCC>20万/mL）导致乳糖下降40%而乳酸激增；热应激（HS）使乳中N-乙酰糖蛋白（N-acetyl glycoprotein）增加2倍，与体温升高0.8°C显著相关。酮病奶牛乳中β-羟基丁酸（BHB）浓度超过0.1 mmol/L的预警阈值。

加工与功能特性

巴氏杀菌（63°C/30min）使2-甲基丁酰肉碱（2-methylbutyrylcarnitine）增加15%，而冻干工艺导致核黄素（riboflavin）损失30%。凝胶特性优异的乳中肌醇（myo-inositol）浓度比普通乳高25%，而柠檬酸（citrate）过高会延缓凝乳酶（chymosin）作用。

营养与溯源价值

牧饲乳中的香豆酸（coumaric acid）可降低小鼠肝脏炎症因子IL-6达50%；初乳中唾液酸寡糖（SOS）浓度是常乳的20倍，对婴儿肠道菌群定植至关重要。通过检测乳中β-胡萝卜素（β-carotene）与叶黄素（lutein）比例，可准确鉴别"草饲"乳品。

未来展望

实时代谢物传感器（如胆碱检测限0.061μM）的研发将推动乳品加工业向精准化发展。建立代谢物数据库与跨学科合作是解锁牛奶"分子密码"的关键。