《Membranes》：Nutritional and Technological Factors Influencing Melatonin Contents in Cow’s Milk: A Systematic Review
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褪黑素（Melatonin，MLT）是一种生物活性吲哚胺，主要由脊椎动物的松果体产生，是机体对环境黑暗感知的自然反应；因其在调节昼夜节律和促进优质睡眠中的作用，也被称为“黑暗激素”或“睡眠激素”。除松果体分泌外，褪黑素还在脊椎动物的许多组织（松果体外产生）中产
褪黑素（Melatonin，MLT）是一种生物活性吲哚胺，主要由脊椎动物的松果体产生，是机体对环境黑暗感知的自然反应；因其在调节昼夜节律和促进优质睡眠中的作用，也被称为“黑暗激素”或“睡眠激素”。除松果体分泌外，褪黑素还在脊椎动物的许多组织（松果体外产生）中产生，也由其他生物体（包括植物和各种微生物）产生。褪黑素也以不同含量存在于包括牛奶在内的食品中。在本系统综述中，研究人员旨在批判性评估奶牛饲喂策略和饲养条件对动物血液和牛奶中褪黑素水平的影响。本文还分析了乳品加工技术对最终产品中褪黑素浓度的可能影响。使用PubMed/MEDLINE、Web of Science和ScienceDirect数据库进行了系统文献综述。研究人员确定昼夜节律是影响褪黑素含量的主要因素；清晨收集的牛奶中的褪黑素浓度显著高于下午收集的牛奶，而色氨酸（tryptophan，Trp）的生物利用度是次要因素，但仍有助益于牛奶中褪黑素的总量。色氨酸用于褪黑素合成受到牛机体生理状态及其代谢优先级的限制。在应激条件下，色氨酸优先被导向参与该生理状态反应的代谢途径，这一情况可能限制其用于褪黑素合成的可用性。乳品加工方法，特别是高温热处理，可在一定程度上影响褪黑素的稳定性，并因此影响这种分子在食品中的含量。
3. 结果
3.1 检索结果
通过PubMed/MEDLINE、Web of Science和ScienceDirect进行系统检索，共鉴定2204条记录，去重后剩余1651条。经标题和摘要筛选，排除1631条，20篇进入全文评估，最终16篇研究符合纳入标准。根据研究领域，这些研究被分为营养因素类（5项）和技术因素类（11项）。整体偏倚风险为低至中等，多数研究采用了随机化、适当样本量及有效的分析方法（ELISA、RIA、LC-MS/MS），但部分研究存在光周期控制不完全、缺乏随机化或样本量较小等问题。
3.2 营养因素
营养策略分为直接方法和间接方法。直接方法是在奶牛日粮中添加保护性L-色氨酸（Ruminal Protected L-tryptophan，RP-Trp），该形式可抵抗瘤胃降解并在小肠被吸收，进入血液后转运至松果体，逐步转化为血清素和褪黑素。间接方法则是在饲料中添加富含色氨酸或植物褪黑素的天然成分。在5项日粮补充研究中，保护性L-色氨酸的剂量范围为14至125克/天/头，未保护性L-色氨酸剂量为50和100克/天/头。研究显示，补充保护性L-色氨酸可提高血清和乳中褪黑素浓度，但该效应受光周期、色氨酸剂量、给药形式、泌乳阶段及环境条件（温度、湿度）的交互影响。在热应激（Heat Stress，HS）条件下，补充保护性L-色氨酸与血清褪黑素升高、皮质醇浓度降低相关，提示其对下丘脑–垂体–肾上腺轴具有适应调节作用。此外，补充保护性L-色氨酸还改善了干物质摄入、产奶量及乳成分，降低了体细胞数，并提高了机体抗氧化能力。
3.3 技术因素
3.3.1 自然光周期
自然环境下，牛奶中褪黑素浓度表现出明显的昼夜节律。所有11项技术因素研究均将“夜间奶”定义为清晨收集的牛奶，其褪黑素浓度显著高于白天收集的牛奶。季节亦影响褪黑素含量，冬季（暗期更长）收集的牛奶褪黑素浓度高于夏季。此外，夜间奶与日间奶在生化谱上存在差异，包括脂质、氨基酸、能量代谢相关代谢物以及体细胞数（夜间奶较低）。
3.3.2 人工控制光周期
人工延长光照时间（如夜间人工光照ALAN）会降低奶牛血液和牛奶中的褪黑素浓度。例如，Asher等研究发现，ALAN处理组日间奶和夜间奶褪黑素分别为3.30 pg/mL和17.81 pg/mL，低于自然黑暗组的5.36 pg/mL和30.70 pg/mL。蓝光对松果体褪黑素合成的抑制作用随光强度增加而增强：在1 lx时血清褪黑素为9.40 pg/mL，225 lx时降至1.70 pg/mL。相反，黄光（波长570–600 nm）处理可提高血液和牛奶中的褪黑素水平，并改善乳品质（增加蛋白质、脂肪、乳糖含量，降低尿素氮和体细胞数）。Lim等研究发现，在16小时光照/8小时黑暗的光周期下，光强度从50 lx增至200 lx时，牛奶褪黑素浓度从19.78 pg/mL升至28.20 pg/mL，但该效应无法独立于光周期时长来归因。
3.3.3 技术因素对奶牛血液和牛奶褪黑素浓度的影响
光周期和光照管理是影响松果体褪黑素合成的关键技术因素。自然光主要是抑制褪黑素合成，但人工光的影响取决于光谱、强度和暴露持续时间。牛奶中的褪黑素浓度与血液中的水平呈正比，但并非实时反映，而是存在延迟，因此牛奶可作为昼夜节律信号的整合性生物标志物。
3.4 乳品加工对成品中褪黑素含量的影响
仅在两项研究中比较了加工乳制品与原料乳的褪黑素含量。Schaper等报告，原料乳（10头荷斯坦牛的平均值）褪黑素为13.6 pg/mL；超高温（UHT）处理乳为4.5 pg/mL；高温短时（HTST）巴氏杀菌乳为7.6 pg/mL；延长货架期巴氏杀菌乳为7.0 pg/mL；延长货架期微滤乳为6.5 pg/mL；声称富含褪黑素的商业乳粉为12.4 pg/mL。Romanini等比较了来自30头奶牛的原料乳（平均6.98 pg/mL）、16个农场暂存罐混合原料乳（4.71 pg/mL）以及12个品牌UHT乳（5.62 pg/mL）。结果表明，高温热处理可能降低褪黑素含量，但两项研究均存在样本不可追溯性（加工产品购自商店，无法确认与原料乳同批次），因此结论需谨慎解读。
4. 方法学局限性
所有16项研究均未同时关联光周期与饲喂因素，而是单独研究光周期/人工光照或单独研究保护性L-色氨酸补充。其次，牛奶中褪黑素的测定方法存在差异，Kollmann等提出需使用脱脂乳进行ELISA测定，因乳脂肪可干扰抗体结合；部分研究未按此方法去除脂肪，导致结果可比性受限。第三，血液和牛奶样本的采集时间缺乏统一昼夜标准，各研究方案差异大，影响结果比较。
5. 讨论
5.1 营养因素讨论
保护性L-色氨酸补充是提高牛奶褪黑素浓度的有效营养策略。Ma等在无热应激条件下，以14和28克/天/头补充保护性L-色氨酸，使血清褪黑素从对照组的42.89 pg/mL分别增至48.73和50.20 pg/mL（增加13.60%和17.04%）。Kim等在热应激期间，以20克/天/头补充，使牛奶褪黑素在7月、8月、9月分别增加84.02%、18.65%和105.00%，且褪黑素浓度与血清皮质醇呈反比。剂量–反应方面，Choi等认为60克/天/头是安全阈值，但Kollmann等使用125克/天/头未观察到不良效应，可能与品种（瑞士褐牛 vs. 荷斯坦牛）和实验持续时间（7天 vs. 6周）有关。保护性L-色氨酸还通过减少热应激、降低皮质醇、改善采食量和乳成分来提高产奶效率。
5.2 技术因素讨论
光照类型、强度和颜色对松果体褪黑素合成具有不同效应。蓝光（460–480 nm）抑制最强，且抑制程度随光强增加而增强；黄光（570–600 nm）可促进褪黑素合成。光周期时长和季节是自然条件下最可靠的影响因素。冬季暗期长、环境温度低、产奶量较低，因此牛奶褪黑素浓度更高。Romanini等报告，冬季夜间奶褪黑素可达21.93 pg/mL，而高产量个体的牛奶褪黑素浓度因稀释效应较低。因此，低产奶牛在冬季夜间收集的牛奶具有最高的褪黑素含量。
5.3 营养与技术因素相关性讨论
现有研究尚未将光周期、色氨酸补充和应激管理结合起来进行实验。理论上，以黑暗为主的光周期、充足的色氨酸生物利用度以及无应激状态是松果体合成最大量褪黑素的条件。此外，松果体在白天将色氨酸转化为血清素并储存，因此补充色氨酸的时机和剂量会影响每日的最大合成量。
5.4 乳品加工影响讨论
两项符合条件的加工研究显示，UHT乳的褪黑素浓度低于原料乳，提示极端高温处理可能破坏褪黑素稳定性。然而，因样本批次不可追溯，无法确证加工环节的直接影响。仍需更多采用完整加工链的对照研究。
6. 最终发现总结
补充保护性L-色氨酸是改善动物健康和乳产量的有效营养策略。牛奶褪黑素浓度受多种因素影响，包括色氨酸生物利用度、品种、昼夜节律、人工光类型和强度、遗传、季节及个体生理状态。光周期（暗期）是控制松果体褪黑素合成的首要限制因素；色氨酸生物利用度是次要限制因素；应激调节是第三个重要因素。建议通过分开收集日间奶和夜间奶、利用冬季自然暗期较长的条件，并合理补充RP-Trp，来生产高褪黑素含量的“夜间奶”。
7. 未来展望
未来研究应致力于确定保护性L-色氨酸的最适添加剂量（在不损害动物健康前提下使乳中褪黑素最大化）、热应激状态下牛体对色氨酸用于褪黑素合成的利用程度、自然条件下产生最高乳褪黑素的最佳季节，以及乳品加工因素对褪黑素稳定性的具体影响机制。
8. 结论
日粮补充保护性色氨酸有助于提高牛奶褪黑素合成，并改善动物福利（缓解热应激）。同时，采用不同强度和光谱的人工光照管理是提高牛奶褪黑素含量的有效方法，并可能增加产奶量及改善乳品质。将营养因素与技术因素关联是最有前景的策略，但现有16项研究中尚无实验方案同时研究色氨酸补充与光照制度或其他技术因素的交互作用，未来需开展此类联合研究。
