Mleko krowie jest istotnym źródłem związków o aktywności biologicznej. Szczególnie bogate w bioaktywne składniki jest colostrum (siara bydlęca), które pełni kluczową rolę w kształtowaniu odporności oraz ochronie organizmu, nie tylko we wczesnym okresie życia. Colostrum jest pierwszą wydzieliną gruczołu mlekowego produkowaną bezpośrednio po porodzie i charakteryzuje się wysoką koncentracją przeciwciał, czynników wzrostu oraz innych związków biologicznie czynnych wspierających rozwój i funkcjonowanie układu pokarmowego i odpornościowego.
Kluczowe białka bioaktywne w siarze i mleku ssaków stanowią immunoglobuliny G (IgG) oraz laktoferyna. Stężenie tych białek w mleku ulega znacznym zmianom w zależności od fazy laktacji. Najwyższe koncentracje obu składników obserwuje się w siarze bydlęcej, w której IgG może stanowić do 80% całkowitej zawartości białka, a laktoferyna osiąga wartości kilkukrotnie wyższe niż w mleku dojrzałym. W mleku krowim dojrzałym stężenia IgG i laktoferyny są znacznie niższe, odpowiednio około 0,5–1 g/l oraz 0,02–0,35 mg/ml, co odzwierciedla dynamiczne zmiany w składzie białkowym w miarę postępu laktacji.
Immunoglobuliny G (IgG) są glikoproteinami produkowanymi przez komórki plazmatyczne, które specyficznie rozpoznają i wiążą antygeny obecne m.in. na bakteriach i wirusach. Bydlęce IgG mogą oddziaływać na układ odpornościowy człowieka na różnych poziomach: poprzez bezpośrednie wiązanie patogenów, modulowanie funkcji bariery jelitowej oraz wpływ na aktywność komórek układu immunologicznego. Wyniki badań wskazują, że bydlęca IgG (prawdopodobnie w połączeniu z dodatkowymi składnikami siary) zapobiega przenoszeniu bakterii przez nabłonek jelitowy, moduluje ekspresję białek połączeń ścisłych nabłonka (wzmocnienie szczelności ściany jelita) i hamuje stany zapalenie jelit.
Do istotnych białek serwatkowych o wysokiej aktywności biologicznej należy także laktoferyna. Stanowi ona około 1% wszystkich białek serwatkowych mleka. Laktoferyna wykazuje działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwzapalne, przeciwutleniające i immunomodulacyjne. Laktoferyna należy do rodziny transferyn i charakteryzuje się dużym powinowactwem do jonów żelaza, więc preparaty laktoferyna z powodzeniem są stosowane w leczeniu niedokrwistości wynikającej z niedoboru tego mikroelementu. Jej właściwości biologiczne obejmują również działanie przeciwnowotworowe (wykazano zahamowanie wzrostu i przerzutów nowotworów u zwierząt doświadczalnych), a także działanie antyoksydacyjne poprzez neutralizowanie wolnych rodników. Należy mieć na uwadze, że laktoferyna jest białkiem nieodpornym na działanie wysokiej obróbki termicznej. Ulega denaturacji w temperaturze 90°C, natomiast krótkotrwała pasteryzacja (75°C przez 15 s) nie wpływa znacząco na jej aktywność. Obróbka UHT (135°C przez 4 s) prowadzi do całkowitej denaturacji białka i utraty funkcji biologicznych.
Laktoferyna bydlęca została uznana przez Unię Europejską (rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2017/2470) oraz przez amerykańską Food and Drug Administration (FDA) za bezpieczny składnik żywności. Maksymalne poziomy stosowania dodatku laktoferyny w żywności są regulowane przepisami UE.
Właściwości biologiczne laktoferyny oraz preparatów colostrum powodują, że związki te stanowią istotny obszar badań w naukach o żywności, dietetyce oraz medycynie. Obecnie są one również wykorzystywane jako składniki żywności funkcjonalnej i suplementów diety, co zwiększa potrzebę pogłębionych badań nad ich składem, aktywnością biologiczną oraz potencjalnym wpływem na zdrowie człowieka. Od kilku lat również Instytut Innowacji Przemysłu Mleczarskiego (IIPM) w Mrągowie zajmuje się badaniem colostrum oraz możliwościami pozyskiwania biologicznie aktywnych białek z surowców pochodzenia mlecznego.
Dotychczas w Instytucie przeprowadzono badania obejmujące opracowanie technologii utrwalania colostrum zapewniające zachowanie jak najwyższej aktywności cennych składników. Przeanalizowano również komercyjne preparaty colostrum dostępne na rynku polskim. Podstawowy wniosek, jaki nasuwał się po przeprowadzeniu powyższych badań wskazuje, że siara bydlęca jest surowcem wrażliwym na działanie wysokich temperatur, a komercyjne preparaty cechuje różnorodna zawartość składników aktywnych. Ta zmienność wynikać może m.in. ze stanu zdrowia bydła, rodzaj spożywanego przez nie pokarmu, ale przede wszystkim aktywność biologiczna colostrum wynika z czasu jaki upłyną od wycielenia (im krótszy, tym siara zawiera więcej aktywnych biologicznie składników) oraz od postępowania z siarą na etapie jej utrwalania.
Sprawdzono także możliwości wykorzystania colostrum w produkcji prozdrowotnych napojów fermentowanych. W wyniku przeprowadzonych prac nie stwierdzono negatywnego wpływu wzbogacenia napojów fermentowanych w colostrum na przebieg procesu fermentacji i teksturę produktów gotowych. Ponadto przetestowana w nich zawartość laktoferyny oraz przeciwciał klasy G pozostawała na stabilnym poziomie w czasie 4-tygodniowego okresu przechowywania. Opracowany z udziałem colostrum probiotyczny napój fermentowany został zaprezentowany uczestnikom konferencji naukowej NUTRIBIOTA – Master class – jak przygotować pacjenta i jego mikrobiotę do pobytu w szpitalu?” (Szczecin 3 czerwca 2023). Odbiór przez środowisko medyczne tego produktu był bardzo pozytywny – doceniono właściwości zdrowotne colostrum oraz brak negatywnego wpływu na walory sensoryczne.
W trakcie prowadzenia badań w IIPM stwierdzono ponadto, że sproszkowane koncentraty białek serwatkowych (WPC) mogą stanowić istotne źródło biologicznie aktywnych białek (IgG oraz laktoferyny). Należy jedynie zadbać o odpowiednie postępowanie z serwatką po produkcji serów, aby nie doprowadzić do utraty cennych walorów prozdrowotnych tego surowca.
Kolejnym ciekawym komponentem mleka krowiego jest kompleks składników określany jako MFGM. Skrót MFGM pochodzi od angielskiego określenia otoczki kuleczki tłuszczowej, czyli milk fat globule membrane. MFGM występuje naturalnie w mleku ssaków, w tym w mleku krowim. Tłuszcz w mleku jest zamknięty w kropelkach, które są otoczone strukturą zwaną błoną globulek tłuszczu mlecznego (MFGM), składająca się głównie z bioaktywnych lipidów i białek. Na rynku polskim MFGM znane są głównie z występowania w preparatach mlekozastępczych dla niemowląt i małych dzieci. W badaniach klinicznych wykazano, że suplementacja MFGM lub jego składników w populacji pediatrycznej jest bezpieczna i korzystna dla rozwoju mózgu, układu odpornościowego i zdrowia jelit. Pojawiające się dowody kliniczne dotyczące suplementacji MFGM u dorosłych donoszą o jego działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwwirusowym, przeciwnowotworowym, obniżającym poziom lipidów oraz regulującym skład mikroflory jelitowej. Podstawowym źródłem pozyskiwania frakcji MFGM jest maślanka. W ostatnich latach obserwuje się znaczący wzrost zainteresowania w świecie nauki otoczkami kuleczek tłuszczu mlecznego. Również Instytut Innowacji Przemysłu Mleczarskiego przeprowadził serię badań, przy wykorzystaniu instalacji do separacji membranowej, mających na celu uzyskanie frakcji maślanki zawierającej zwiększone stężenie tego cennego komponentu mleka krowiego.
Mleko, dzięki obecności wielu cennych składników (m.in. wspomnianych powyżej immunoglobulin G, laktoferyna, MFGM), stanowi wyjątkowe źródło związków bioaktywnych wspierających odporność, modulujących funkcje jelitowe oraz wspomagających rozwój układu nerwowego. Ze względu na ich wieloaspektowe działanie, dalsze badania nad mechanizmami biologicznego oddziaływania i potencjalnym zastosowaniem tych związków w żywności funkcjonalnej pozostają kluczowe dla pogłębiania wiedzy o korzystnym wpływie mleka na funkcjonowanie ludzkiego organizmu.
Literatura:
Brandelli, A., Daroit, D. J., Folmer Correa, A. P. (2015). Whey as a source of peptides with remarkable biological activities. Food Research International, 73: 149-161 (doi: 10.1016/j.foodres.2015.01.016)
Hernández-Castellano L. E., A. M. Almeida, N. Castro, A. Argüello. 2014. The colostrum proteome, ruminant nutrition and immunity: a review. Current Protein and Peptide Science 15: 64–74 (doi: 10.2174/1389203715666140221124622).
McGrath, B. A., Fox, P. F., McSweeney, P. L., Kelly, A. L. (2016). Composition and properties of bovine colostrum: a review. Dairy Science & Technology, 96: 133-158 (doi: 10.1007/s13594-015-0258-x)
Ostrowska, M., Brzozowski, B., Babuchowski, A., Adamczak, M. (2025). Biologically Active Components of Milk-Production and Properties of Lactoferrin. Processes, 13(6): 1620 (doi: 10.3390/pr13061620).
Playford, R. J. and Weiser, M. J. (2021). Bovine colostrum: its constituents and uses. Nutrients, 13(1): 265 (doi: 10.3390/nu13010265)
Vanderghem, C., Bodson, P., Danthine, S., Paquot, M., Deroanne, C., Blecked, C. (2010). Milk fat globule membrane and buttermilks: from composition to valorization. Biotechnol. Agron. Soc. Environ, 14(3), 485-500.