提高牛奶中褪黑素含量的方法及其应用与流程

1.本发明涉及奶牛养殖技术领域，尤其是涉及一种提高牛奶中褪黑素含量的方法及其应用。


背景技术：

2.现代中青年人群面临工作、家庭、经济等各方面的压力，极易产生抑郁、焦虑等负面情绪，诱发睡眠中枢异常或神经生化改变，从而导致睡眠障碍。
3.现有的助眠治疗手段主要是通过地西泮、艾司唑仑等苯二氮卓类药物，但其具有体脂增加、体内水分和血浆蛋白减少、药物消除半衰期延长等潜在的不良反应，甚至会对白天的注意力起到抑制作用。现有的助睡眠食品及保健品手段主要为外源添加褪黑素和维生素等安神类激素，其添加量大，并且多为化学合成制剂，长期摄入后会产生依赖性，并且影响自身昼夜节律激素合成。
4.牛奶是公认的营养食物，富含优质蛋白质、钙、矿物质以及多种维生素等，《中国膳食指南》建议每人每天饮奶300g左右，或食用其他相当量的奶制品。众所周知，牛奶可以促进睡眠，因为它含有大量的色氨酸，可以转化为褪黑素。但是普通的牛奶中褪黑素含量《5pg/ml，如果可以增加牛奶中天然褪黑素的含量，则能够提高牛奶的助眠效果。因此，如何提高牛奶中天然褪黑素的含量，是有待解决的问题。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种提高牛奶中褪黑素含量的方法，缓解了现有技术中存在的牛奶中褪黑素含量较低的问题。基于该方法，本发明的另一目的在于提供一种生产富含褪黑素牛奶的方法以及它们的应用。
7.为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：根据本发明的一个方面，本发明提供了一种提高牛奶中褪黑素含量的方法，包括泌乳期奶牛每日以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期进行饲养，光照环境的光照强度为500~600 lx，黑暗环境的光照强度不超过0.1 lx；每日给予奶牛光照环境的起始时间为1:50 ~2:10，在给予光照开始的0.5h内开始挤奶；饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，含有大豆18~22%，米糠9~10%和豆粕8~12%；优选地，光照环境的光照强度为550 lx。
8.优选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为2:00。
9.优选地，每日2:00给予奶牛光照环境，并在2:00开始挤奶。
10.优选地，每头奶牛在生产一周后恢复正常的泌乳周期4周。
11.优选地，饲喂奶牛的饲料中还含有复合益生菌。
12.优选地，饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，还含有玉米22~28%，次粉4~6%，食盐0.5~1.5%，棉籽饼18~20%和骨粉4~6%，以及，复合维生素、矿物质和微量元素，合计为100%。
13.优选地，饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，含有大豆20%，米糠9.5%，豆粕10%，玉米25%，次粉5%，食盐1%，棉仁饼19%，骨粉5%，鱼粉5%，复合益生菌0.2%，奶牛多维0.2%和霉清多矿0.1%。
14.根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种生产富含褪黑素牛奶的方法，包括采用上述提高牛奶中褪黑素含量的方法养殖奶牛。
15.根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述提高牛奶中褪黑素含量的方法，或，上述生产富含褪黑素牛奶的方法在制备改善睡眠的产品中的应用。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的提高牛奶中褪黑素含量的方法通过改进奶牛生长环境和饲养技术等措施，提高了天然牛奶中的褪黑素含量。本发明泌乳期奶牛每日以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期进行饲养，黑暗环境时间较长，使奶牛积累褪黑素的时间延长，提高了牛奶中褪黑素的含量。本发明泌乳期奶牛饲喂饲料中的色氨酸摄入量加大，提供了足量的褪黑素合成原料。普通牛奶中褪黑素含量《5pg/ml，采用本发明方法饲养奶牛后，单一奶牛产的奶中，褪黑素含量最高可达380pg/ml；采用本发明方法大规模饲养后获得的约十吨的原料乳，平均褪黑素含量可达58.46 pg/ml和86.85 pg/ml，说明本发明提供的饲养方法对绝大多数奶牛有效，可用于实际大规模生产中。
17.采用本发明生产富含褪黑素牛奶的方法可以获得一种纯天然富含褪黑素的有效促进睡眠的纯牛奶，通过动物睡眠诱导、旷场实验和人群干预试验对上述富含褪黑素牛奶进行助眠功效评价，发现在小鼠睡眠剥夺48小时后灌胃上述牛奶，有效缩短了其体力恢复时间，以及有效降低了小鼠的焦虑程度。轻度失眠患者在睡前30min饮用上述牛奶后，有效缩短了轻度失眠患者的入眠时间；有效提高了轻度失眠患者的睡眠质量；有效缓解了轻度失眠患者的失眠程度；有效提高了轻度失眠患者的睡眠满意度；有效降低了轻度失眠患者的入睡困难（上床30min内不能入睡）频次；以及，有效降低了轻度失眠患者的夜间易醒频次。
18.本发明提供的提高牛奶中褪黑素含量的方法，以及生产富含褪黑素牛奶的方法可以为广大失眠患者提供了一种营养价值丰富，安全性高，无毒副作用，健康的富含褪黑素的牛奶，为失眠的治疗以及慢性失眠的防御提供了新的解决思路，满足具有睡眠障碍消费者的需求，填补了市场空白。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为小鼠睡眠诱导实验中，各实验组小鼠的睡眠潜伏期；图2为小鼠睡眠诱导实验中，各实验组小鼠的睡眠时长图；
图3为小鼠旷场实验中，各实验组小鼠的运动总路程；图4为小鼠旷场实验中，各实验组小鼠的运动平均速度；图5为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者匹兹堡睡眠质量问卷评分结果统计；图6为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者实验严重程度指数量表评分结果统计；图7为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者总体睡眠质量变化图；图8为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者睡眠满意度变化图；图9为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者入睡时间变化图；图10为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者入睡困难频率变化图；图11为采用富含褪黑素牛奶干预前后的志愿者夜间易醒频次变化图。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，本文中，“奶”、“牛奶”、“乳”和“牛奶”可以互相替换使用，均是指奶牛产的乳。本文中计时采用24小时制，例如1:50指的是凌晨1:50；2:00指的是凌晨2:00；13:00指的是下午1:00，即1:00 pm（12小时制）。
23.根据本发明的一个方面，本发明提供了一种提高牛奶中褪黑素含量的方法，该方法主要从两个方面改进了奶牛的养殖方法，以提高奶牛产乳中的褪黑素含量。
24.一个方面，本发明改进了泌乳期奶牛每日的光照环境和黑暗环境的时间和周期，本发明提供的方法，包括使泌乳期奶牛每日以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期的条件下进行饲养。光照环境指的是的光照强度为500~600 lx的环境，光照强度例如可以为但不限于为500、510、520、530、540、550、560、570、580、590或600lx，或上述任意两点之间的光照强度范围，光照环境优选地光照强度为550lx；黑暗环境指的是的光照强度不超过0.1 lx的环境。以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期，指的是每日24h中，11h连续给予光照环境，13h连续给予黑暗环境。
25.每日给予奶牛光照环境的起始时间为1:50~2:10。可选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为1:50，则光照环境结束时间和黑暗环境起始时间为12:50；可选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为1:55，则光照环境结束时间和黑暗环境起始时间为12:55；可选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为2:00，则光照环境结束时间和黑暗环境起始时间为13:00；可选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为2:05，则光照环境结束时间和黑暗环境起始时间为13:05；可选地，每日给予奶牛光照环境的起始时间为2:10，则光照环境结束时间和黑暗环境起始时间为13:10。在一些优选的实施方式中，每日给予奶牛光照环境的起始时间为2:00，光照时间至13:00结束，开始给予黑暗环境。
26.当天如需挤奶，则挤奶在给予光照开始的0.5h内开始，例如可以为但不限于为：光照环境于1:50开始，则在2:20之前开始挤奶，比如1:50、2:00、2:10或2:20；光照环境于2:00
开始，则在2:30之前开始挤奶，比如2:00、2:10、2:20或2:30；光照环境于2:00开始，则在2:30之前开始挤奶，比如2:00、2:10、2:20或2:30；光照环境于2:10开始，则在2:40之前开始挤奶，比如2:10、2:15、2:30或2:35。在一些优选的实施方式中，每日2:00给予奶牛光照环境，并在2:00开始挤奶。
27.在一些优选的实施方式中，每头奶牛在生产一周后恢复正常的泌乳周期4周。
28.另一个方面，本发明还改进了奶牛的饲喂饲料，本发明饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，含有大豆18~22%，米糠9~10%和豆粕8~12%。本发明提高了饲料中大豆、米糠、豆粕的比例，使奶牛的色氨酸摄入量加大，提供了足量的褪黑素合成原料。
29.除去上述配方量的大豆、米糠和豆粕，饲料其余组分可根据本领公知的方式进行调整，具体的饲料成分包括但不限于玉米、高粱、大麦、小麦、燕麦、大豆、麸皮、谷草、稻草、小麦秸、小麦秆、酒糟、豆粕、向日葵饼、棉籽饼、花生饼、胡麻饼、菜籽饼、次粉、苜蓿、羊草、甜菜、马铃薯、胡萝卜、甘薯、石粉、骨粉、贝壳粉、食盐、小苏打和预混中的一种或多种。
30.在一些优选的实施方式中，饲喂奶牛的饲料中还含有复合益生菌，帮助消化的同时也为奶牛增强抵抗力。其中复合益生菌为双歧杆菌35%wt，枯草芽孢杆菌30% wt，罗伊氏乳杆菌25% wt和鼠李糖乳杆菌10% wt。
31.在一些优选的实施方式中，饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，还含有玉米22~28%，次粉4~6%，食盐0.5~1.5%，棉籽饼18~20%和骨粉4~6%，以及还含有复合维生素、矿物质和微量元素，复合维生素、矿物质和微量元素的用量可根据本领域一般和更具体的教材、参考文献、工艺手册、商品说明和标准文件等进行调整，例如根据不同商品来源，参照对应的商品说明进行添加，本发明对此不做限制，只要各组分的质量百分比合计为100%即可。
32.在一些优选的实施方式中，饲喂奶牛的饲料中，按照质量百分比计，含有大豆20%，米糠9.5%，豆粕10%，玉米25%，次粉5%，食盐1%，棉仁饼19%，骨粉5%，鱼粉5%，复合益生菌0.2%，奶牛多维0.2%和霉清多矿0.1%。奶牛多维为grosol plus s；霉清多矿为赛霉清多功能霉菌毒素脱毒剂。
33.根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种生产富含褪黑素牛奶的方法，该方法包括采用上述提高牛奶中褪黑素含量的方法养殖奶牛。该方法生产的富含褪黑素牛奶的方法生产的牛奶可以为原料乳，也可以为经进一步加工获得的牛奶或牛奶制品。因此，本发明提供的生产富含褪黑素牛奶的方法还可以包括本领域一般的、公知的乳加工步骤，例如可以为但不限于为灭菌、灌装、调味、防腐处理或发酵等。
34.根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述提高牛奶中褪黑素含量的方法，或上述生产富含褪黑素牛奶的方法在制备改善睡眠的产品中的应用。应用的实例例如可以为但不限于为：采用上述生产富含褪黑素牛奶的方法生产牛奶，然后以牛奶为原料提取天然褪黑素；或者，采用上述生产富含褪黑素牛奶的方法生产牛奶，以牛奶作为原料制备可以改善睡眠的牛奶饮品或其他制品，例如酸奶、奶酪或风味乳等；或者以上述生产富含褪黑素牛奶的方法生产的牛奶作为改善睡眠的产品中的辅助成分，以配合其他用于改善睡眠的活性成分。
35.下面结合优选实施例进一步说明本发明的技术方案和有益效果。
36.实施例本实施例提供了一种提高牛奶中褪黑素含量的方法，该方法可以使奶牛生产的牛
奶富含褪黑素，该方法包括：泌乳期奶牛每日以光照环境时间：黑暗环境时间为11:13的周期进行饲养，光照环境的光照强度为550 lx，黑暗环境的光照强度不超过0.1lx。每日2:00（凌晨两点）始接受光照550 lx，15:00（下午三点）开始接受黑暗环境，在每日2:00（凌晨两点）开始挤奶。
37.该方法中饲喂奶牛的饲料如下：玉米25%，大豆20%，米糠9.5%，次粉5%，食盐1%，豆粕10%，棉仁饼19%，骨粉5%，鱼粉5%，复合益生菌0.2%，奶牛多维0.2%和霉清多矿0.1%。
38.每头奶牛在生产一周后恢复正常的泌乳周期4周，以调节奶牛自身节律。
39.效果例1对上述实施例的方法获取的牛奶中褪黑素含量进行测定。根据北京乳业协会2021.8.11发布的《牛奶中褪黑素含量的测定（液相色谱
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串联质谱法）》（t/bdas 001-2021）方法对实施例所产的牛奶中褪黑素含量进行测定。对单头份奶牛所产的牛奶检测其中的褪黑素含量，最高含量为380pg/ml。
40.经扩大培养规模后，得到两个批次的牛奶，第一批次为2022年5月生产得到，总产量约为十吨，从已混合后的十吨样品中抽检5个样品，以评估该批次牛奶中的平均褪黑素含量，各样品的褪黑素含量分别为54.3 pg/ml，57.6 pg/ml，58.9 pg/ml，62.1 pg/ml和59.4 pg/ml，平均值为58.46 pg/ml。
41.第二批次为2022年10月生产得到，总产量约为十二吨，从已混合后的十二吨样品中抽检了4个样品，以评估该批次牛奶中的平均褪黑素含量，各样品的褪黑素含量分别为87.2 pg/ml，89.3 pg/ml，79.8 pg/ml和90.3 pg/ml，平均值为86.85 pg/ml。
42.第一批次褪黑素牛奶生产周期为两周，第二批次褪黑素牛奶生产周期为一周。
43.下述效果例2~4采用第一批次生产的牛奶进行实验。
44.效果例2小鼠睡眠诱导实验验证助眠功效。
45.6~8周25~30克icr小鼠，实验前适应一周。提供标准的饲料和水，自由采食。12小时光暗周期（l:d=12:12），21~22℃的恒温，55%的湿度条件下饲养。除bc组外睡眠剥夺48小时后灌胃，bc组实验前30min灌胃生理盐水；sd组灌胃生理盐水，cg组灌胃普通牛奶，ac组灌胃褪黑素药物牛奶溶液，mt组灌胃实验牛奶；灌胃30min后对每只小鼠腹腔注射水合氯醛（5%，350mg/kg）以诱发睡眠。记录小鼠的睡眠潜伏期及恢复所需时间。结果如图1和图2所示，结果显示，睡眠剥夺后灌胃本发明牛奶的小鼠恢复时长（小鼠在睡眠剥夺后的睡眠时间）比灌胃生理盐水的小鼠缩短了60%，睡眠潜伏期也有明显缩短。
46.效果例3小鼠旷场实验验证抗焦虑功效。
47.小鼠睡眠剥夺48h后进行灌胃。灌胃牛奶一小时后，将小鼠置于开放测试场中。为了消除新奇感的偏差，给予2分钟的习惯期。然后，用自动系统（ethovision, noldus, 荷兰）记录每只小鼠的移动距离（厘米）和移动时间（秒），持续10分钟。评估干预后小鼠的抗焦虑效果。每组实验后用酒精擦拭旷场实验箱，以消除其气味。结果如图3和图4所示，数据显示，灌胃本发明牛奶的小鼠在旷场中的运动路程是灌胃生理盐水小鼠的200%，灌胃本发明牛奶的小鼠在旷场中的平均运动速度是灌胃生理盐水小鼠的254%，说明灌胃本发明牛奶后，小鼠的焦虑程度明显降低。说明本发明富含褪黑素牛奶有明显的抗焦虑作用。
48.效果例4临床试验验证人体助眠功效。
49.招募16名有轻度失眠的患者，填写匹兹堡睡眠质量量表和失眠严重程度量表后每天在睡前30min摄入250ml本发明牛奶，干预30天后继续填写问卷评估受试者的睡眠质量。结果如图5~图11所示，结果显示：睡眠质量较好的志愿者占比由干预前的6.25%增长到了43.75%，睡眠质量很差的志愿者占比由18.75%降低到了6.25%，睡眠很不满意的志愿者占比由18.75%降低到0，而睡眠满意的志愿者占比由0增长到25%，入睡时间≥60min的志愿者占比由干预前的37.5%降低到6.25%，入睡时间为16-30min的志愿者占比由原来的6.25%增长到31.25%。以上表明，饮用富含褪黑素牛奶后，受试者的睡眠质量有明显改善，失眠严重程度有明显降低。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。