中国广西地区水牛奶与荷斯坦奶中寡糖成分的差异及其在泌乳期的变化

《International Dairy Journal》：Differences in oligosaccharides composition between buffalo and Holstein milk in Guangxi, China, and their changes during lactation period

　　

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  首次对水牛奶中的寡糖成分进行了全面分析。
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  水牛奶的寡糖种类极为丰富，且3′-FL含量在泌乳期间会上升。
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  重要的寡糖成分与牛奶中的蛋白质及脂肪含量存在关联。
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  热处理并不会影响水牛奶中的寡糖含量。

引言

乳寡糖因其显著的功能特性而备受关注，尤其是在人乳中。乳寡糖指的是存在于牛奶中的游离寡糖，通常由2到10个单糖组成。在各类牛奶中，人乳所含的乳寡糖浓度最高，可达10?g?L^?1甚至更高（Dinleyici等人，2023年）。已有研究表明，包括岩藻糖基化乳寡糖和唾液酸基化乳寡糖在内的多种乳寡糖具有益生、抗炎、抗癌以及抗流感等功效。由于这些乳寡糖对婴儿的发育和免疫系统有积极作用，欧盟已批准在婴儿配方奶粉及食品中添加2′-岩藻糖基乳半乳糖等乳寡糖（Dinleyici等人，2023年；Li、Sun等人，2023年）。此外，在中国，一些乳寡糖还被列为新型功能性添加剂，属于重要的营养补充品类别。牛乳与人乳中的唾液酸基化乳寡糖在结构和功能上较为相似，例如都能促进婴儿大脑发育并具备显著的抗病毒作用。因此，研究乳寡糖对人类健康具有重要意义。另外，奶牛、山羊和水牛等哺乳动物的乳汁中也含有许多人乳中没有的乳寡糖，而这些乳寡糖同样对人类健康有益（Z. Liu等人，2017年；Tao等人，2008年）。有研究指出，牛乳寡糖在人体结肠上部能被完全分解，这说明成年人能够重新利用这些牛乳寡糖（Westreich等人，2020年）。

由于全球牛奶产量巨大，牛乳寡糖已成为寡糖补充剂的主要来源。水牛奶则是世界上第二大动物性牛奶来源。它的营养价值是荷斯坦牛奶的1.85倍，同时还富含活性蛋白、神经节苷脂以及乳寡糖（Huang等人，2023年）。自20世纪50年代引入水牛乳种资源并经过后续的选育工作后，中国已成为世界第三大水牛奶生产国，其市场前景十分广阔。近年来，针对水牛奶的研究不断增加。有研究显示，水牛奶中的乳寡糖含量远高于荷斯坦牛奶（Isernhagen等人，2025年），还有研究发现水牛奶中含有大量中性乳寡糖（Shahi & Singh，2025年）。不过，目前系统性研究仍然较少。因此，阐明水牛奶中乳寡糖的特性并明确其生物活性，对于推动中国水牛奶产业的发展以及提升产品价值具有重要意义。

目前，已有许多检测乳寡糖的方法被报道，主要依靠液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）（Li、Sun等人，2023年）以及膜过滤技术（B. Yang等人，2022年）。但由于乳寡糖种类繁多且结构复杂，对其进行检测和分析颇具难度，这要求检测设备具备极高的分辨率和精确度。此外，由于乳寡糖结构中缺乏发色团，传统的LC-MS技术难以对其含量进行定量分析。人们通常会先使用凝胶过滤柱根据不同分子量分离乳寡糖，再结合核磁共振技术和MALDI-TOF质谱技术来分析各种哺乳动物乳汁中的乳寡糖（Urashima等人，2018年、2020年），但该方法所能检测到的乳寡糖种类较为有限（Ganzorig等人，2020年）。另一方面，衍生化方法可以解决非荧光糖基的问题，但这类方法往往较为复杂、耗时较长，且反应效率不确定，容易导致衍生化不完全，从而降低检测灵敏度（Q. Yang，2023年）。在检测技术方面，串联质谱技术已被用于多糖分析（Meredith-Dennis等人，2017年）。通过MS/MS碎裂技术分析寡糖复合物的结构，使得糖类检测的准确性和选择性都得到了提升（Dong等人，2016年）。已有研究利用UPLC-MS/MS技术鉴定出了68种山羊乳寡糖（Li、Sun等人，2023年），Remoroza等人（2020a年）则利用该技术将寡糖数据库扩充到了145种，这些结果都表明UPLC技术在检测动物乳汁中的乳寡糖方面表现优异。

因此，本研究采用UPLC-Orbitrap Exploris MS/MS技术来检测乳寡糖样本。Orbitrap是一种离子阱质谱分析仪，它采用了傅里叶变换离子回旋共振技术。该仪器能够提供高分辨率、高精度的质谱数据，注入分析物的质量精度可低于1?ppm，这一特性有助于准确反映目标物质的结构特征，非常适合用于乳寡糖的定性筛选分析。之后，又使用了三重四极杆LC-MS/MS系统，并采用多反应监测模式，对关键的差异性乳寡糖进行定向定量验证。

章节要点

非靶向乳寡糖牛奶样本

本研究从24头荷斯坦奶牛和24头尼利水牛的泌乳中期采集了原始牛奶样本，将4份原始样本随机合并为1组，每种品种共检测6份样本。

不同泌乳阶段的样本

共选择了6头分别属于穆拉水牛、尼利水牛和地中海水牛品种的水牛，分别在初乳生成期（产后1–2天）、泌乳高峰期（50–60天）、泌乳中期（110–120天）以及泌乳后期（200–210天）采集原始牛奶样本，同时还会收集相关的物理化学数据。

水牛奶与荷斯坦牛奶中乳寡糖的组成

本研究共鉴定出38种乳寡糖，其中包括12种酸性乳寡糖和26种中性乳寡糖。水牛奶中各类乳寡糖的具体名称、分子量以及相关文献对比数据详见表2。总体而言，所有类型的乳寡糖都在水牛奶中被检测到，而在荷斯坦奶牛乳中仅能检测到30种。正离子模式下可检测到22种乳寡糖，负离子模式下可检测到25种，有9种乳寡糖在两种模式下都能被检测到。与已发表的水牛奶乳寡糖数据相比，本研究还发现了5种新的乳寡糖。

结论

综上所述，本研究系统地分析了广西地区水牛奶与荷斯坦牛奶中的乳寡糖特征，明确了品种差异、泌乳过程中的变化规律以及加工过程中的稳定性情况。核心研究发现表明，水牛奶中的乳寡糖种类更为丰富，含量也更高。水牛奶初乳中含有大量的唾液酸基化乳寡糖，而除了3′-FL之外，其他大多数乳寡糖的含量在泌乳过程中都会下降。此外，所研究的重点乳寡糖具有较好的稳定性。

作者贡献说明

夏丹：数据整理、正式分析、结果可视化、论文初稿撰写。Eng Huan Hau：正式分析、论文审阅与修改。陈佳丽：数据整理、研究方法设计。杨攀：实验开展、资源协调。蒋佳琪：正式分析、结果可视化。黄子珍：实验开展、结果验证。李志文：软件应用、结果验证。何善莲：研究指导、结果验证。曾庆坤：资金筹集、项目管理、资源协调。李玲：研究构思、资金筹集。

资助情况

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFD1600102）以及广西“土培移植”人才引进与培养计划（项目编号：Guike AA25069006）的支持。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

本研究同样得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFD1600102）以及广西“土培移植”人才引进与培养计划（项目编号：Guike AA25069006）的资助。

Xia Dan|Eng Huan Hau|Jiali Chen|Pan Yang|Jiaqi Jiang|Zizhen Huang|Zhiwen Li|Shanlian He|Qingkun Zeng|Ling Li