富含共軛亞油酸牛奶的生產(chǎn)原理和方法

西南大學動物科技學院 王 芳 董國忠 楊 磊

近年來，隨著對共軛亞油酸（CLA）多種生物活性功能（抗癌、抗動脈粥樣硬化、抗氧化、降低膽固醇、促進生長、抑制脂肪積累、增強機體免疫力等）的逐步了解，富含CLA的功能性牛奶成為當前的研究熱點之一。因此，本文旨在探討通過營養(yǎng)調(diào)控手段提高奶牛乳脂CLA含量的可行性及其方法，進而為提高牛奶品質(zhì)和開發(fā)新型功能奶產(chǎn)品提供參考。

1 CLA的理化特性

CLA即共軛十八碳二烯酸，是一組含有共軛雙鍵（-C=C-C=C-）的亞油酸的各種幾何與位置異構(gòu)體混合物的總稱。這些異構(gòu)體的共同特征為2個雙鍵直接通過一個碳-碳單鍵連接，沒有被亞甲基隔開。CLA的雙鍵在碳鏈上有多種位置排列方式，一般認為CLA總共有16種同分異構(gòu)體，共軛雙鍵起始于羧基端的第8、9、10、11位碳原子，其主要位置異構(gòu)有 4 種：8，10-、9，11-、10，12-和11，13-，由于共軛雙鍵兩端的碳原子都具有順式（cis）和反式（trans）兩種幾何構(gòu)型，每種位置異構(gòu)又具有4種幾何異構(gòu)體，因此CLA的種類十分豐富。在人類和動物中，以c9，t11-CLA和tl0，c12-CLA式最為普遍存在。異構(gòu)體為c9，t11-CLA是與人類和動物營養(yǎng)最為相關(guān)、最具生理活性的CLA，被命名為瘤胃酸（Chin 等，1992）。 另外，tl0，c12-CLA和c11，t13-CLA這兩種異構(gòu)體也是天然存在和人工合成的主要異構(gòu)體，同c9，t11-CLA一樣也具有很強的生理活性。

2 通過營養(yǎng)調(diào)控手段提高乳脂CLA的可行性

一般而言，反芻動物食品中CLA的含量高于非反芻動物食品中的含量。乳脂肪是最好的天然CLA的來源，目前全乳平均1 g脂肪含有4.5 mg CLA（嘎爾迪等，2005）。目前，已有充足的理論基礎(chǔ)和大量的試驗證明，通過營養(yǎng)調(diào)控提高乳脂CLA含量具有很大的可行性。

2.1 乳脂CLA的合成途徑

2.1.1 微生物的不完全氫化作用 日糧脂質(zhì)進入瘤胃后在微生物脂解酶的作用下，迅速水解釋放出游離脂肪酸，不飽和脂肪酸很快被微生物氫化為飽和脂肪酸。CLA就是瘤胃細菌在不飽和脂肪酸氧化過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。Benjamin等（2001）發(fā)現(xiàn)，在丁弧酸菌分泌的異構(gòu)化酶的作用下，亞油酸可轉(zhuǎn)變?yōu)閏9，t11-CLA，一部分CLA被動物吸收進入乳腺等組織，而另一部分在瘤胃中氫化為反式油酸，反式油酸（t11-油酸）進一步氫化形成硬脂酸。

微生物的不完全氫化作用的具體過程如下：（1）c-12雙鍵的異構(gòu)化是含有c-9、c-12雙鍵系統(tǒng)脂肪酸的生物加氫的第一步。亞油酸同分異構(gòu)酶催化亞油酸c-9、c-12結(jié)構(gòu)形成共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，對α和γ亞麻酸也是如此。（2）c-9，t-11 CLA轉(zhuǎn)變?yōu)閠-11 C18∶1。通過標記亞油酸進行體外培養(yǎng)證明隨著c-12雙鍵異構(gòu)化，c-9，t-11 CLA很快轉(zhuǎn)變?yōu)?t-11 C18∶1， 而 t-11 C18∶1的加氫反應(yīng)稍慢，造成其濃度增高，更易于t-11 C18∶1在瘤胃中積累和吸收。在特定條件下，如日糧中亞油酸濃度較高時，能抑制t-11 C18∶1加氫形成硬脂酸的過程，從而造成CLA的積累和合成增多（Hayek，1999）。由上述亞油酸的生物加氫過程可以發(fā)現(xiàn)，CLA是不飽和脂肪酸在瘤胃內(nèi)進行生物加氫過程的中間體。

2.1.2 內(nèi)源合成 CLA的內(nèi)源合成即動物細胞內(nèi)的脫氫反應(yīng)。瘤胃微生物氫化過程中產(chǎn)生的反式油酸經(jīng)吸收而進入動物體后，在肝臟微粒體和乳腺中被△-9-脫氫酶通過脫氫反應(yīng)形成c9，t11-CLA。因為在哺乳動物體內(nèi)無△-12-脫氫酶，所以t10，c12-CLA很可能是通過瘤胃和腸道微生物異構(gòu)化作用由亞油酸形成，然后從消化道吸收進入體內(nèi)（Griinari和 Bauman，1999）。 Kay 等（2004）研究表明，采食新鮮牧草的奶牛乳脂中CLA含量明顯升高，新鮮牧草中主要是亞麻酸，反式油酸是亞麻酸生物加氫的中間體，說明CLA就是由反式油酸經(jīng)脫氫而經(jīng)內(nèi)源性合成的。Yamasaki等（2000）進一步研究表明，如果添加劑抑制△-9-脫氫酶的活性，可使乳脂中的CLA減少70%，這說明乳腺組織利用反式油酸通過△-9-脫氫酶內(nèi)源合成CLA是乳脂CLA的主要來源，占2/3以上，該結(jié)論也得到了Corl等（2001）的證實。另外，在日糧中添加CLA鈣鹽，可直接被乳腺組織吸收合成乳脂 CLA（代行慧等，2007）。

2.2 日糧因素對牛乳脂CLA含量的影響 影響牛奶中CLA含量的因素有很多，包括日糧結(jié)構(gòu)、動物品種、年齡等，其中日糧結(jié)構(gòu)是影響牛奶中CLA含量的最主要因素（王建平等，2008）。

2.2.1 不同植物油對乳脂CLA含量的影響 大量研究表明，給奶牛補飼花生油、葵花籽油、亞麻籽油和菜籽油均可顯著提高乳脂CLA含量。Chouinard等 （1998）利用卡諾拉油的鈣鹽（Ca-CO）、麻油的鈣鹽（CaLO）和大豆油的鈣鹽（CaSO）進行飼喂奶牛試驗，結(jié)果對照組、CaCO、CaLO和CaSO組所產(chǎn)牛奶中CLA含量分別為每100 g脂肪 1.75、1.93、2.16 g 和 2.38 g。 Secchiari和 Antongiovanni（2003）用大豆油、麻籽油、棕櫚油和橄欖油日糧飼喂奶牛，各組乳中CLA的含量分別為0.675、0.562、0.472 g/100 脂肪和 0.617 g/100 脂肪，每天的CLA產(chǎn)量分別為4.80、3.91、3.80 g和4.38 g。以上試驗均證明，添加組均比對照組的乳脂CLA含量有所增加。

Dhiman等（1999）證實，各種植物油的油酸、亞油酸和亞麻酸含量不同，不同油脂的添加效果也不同，這主要取決于其脂肪酸的組成。Kelly等（1998）給奶牛補飼5.3%的花生油、葵花籽油和亞麻籽油時，乳脂CLA濃度分別達到13.3、24.4、16.77 mg/g?；ㄉ秃涂ㄗ延头謩e含有近30%和60%的亞油酸，而亞麻酸的含量幾乎為0%。在相同添加水平下，乳脂CLA含量的提高效果基本反映了這一組成差異。亞麻籽油的亞油酸和亞麻酸總含量與葵花籽油的亞油酸含量相差不大，而對乳脂CLA含量的改善效果差異顯著，這表明亞麻酸提高乳脂CLA的效率不如亞油酸。究其原因歸結(jié)為，植物油源性的不飽和脂肪酸主要直接為乳腺CLA合成提供充足的底物，從而增加乳腺t-11 C18∶1的含量，其中以亞油酸對乳脂CLA的調(diào)控最為關(guān)鍵（卜登攀和王加啟，2006）。

2.2.2 不同油料植物籽實對乳脂CLA含量的影響 飼料添加油料籽實對乳脂CLA的提高效果不如添加植物油的效果明顯。產(chǎn)生這種差異的原因可能是由于籽實中的脂肪酸在瘤胃中釋放的速度沒有植物油釋放的快，所以產(chǎn)生用于乳脂CLA合成的前體物較少，氫化得較完全，所以效果不如植物油顯著。Dhiman等（1999）給奶牛補飼全脂膨化大豆和全脂膨化棉籽，分別使CLA含量由3.6 mg/g提高到8.6 mg/g和7.2 mg/g。補飼18%的破碎烘烤大豆和3.6%豆油后，奶牛日糧中脂肪含量和脂肪中的亞油酸和亞麻酸組成很接近，但乳脂肪酸中CLA含量差別很大，分別為7.7 mg/g和 21.0 mg/g。 French等（2000）分別對放牧奶牛補飼全脂大豆和全脂菜籽，結(jié)果奶牛乳脂中CLA含量均有顯著提高，與對照組相比差異顯著，補飼全脂大豆組提高24.3%，而補飼全脂菜籽組提高61.0%。尹福泉等（2008）研究表明，給奶牛補飼菜籽、亞麻籽和葵花籽后，乳脂中CLA含量分別比對照組提高 27.59%（P>0.05）、60.34%（P<0.05）和 98.28%（P<0.05）。 普遍認為，不同油料植物籽實對奶牛乳脂CLA的影響是由于脂肪酸在瘤胃停留時間不同，致使產(chǎn)生的乳脂CLA前體物不同而造成的。

2.2.3 油料的加工方法和工藝對乳脂CLA含量的影響 籽實飼喂前的加工調(diào)制也會影響其添加效果。Chouinard等 （1998）給奶牛分別補飼17.5%的粉碎生大豆、膨化大豆、微粉化大豆和烘烤大豆，乳脂中CLA的含量分別為3.0、8.9、7.0、6.0 mg/g脂肪酸。而Dhiman等（1999）報道，補飼破碎生大豆對乳脂CLA無顯著影響。不同的加工處理方式可能改變了大豆脂肪酸在瘤胃中的釋放速度和比例。

大豆擠壓后可以提高奶牛采食量、蛋白質(zhì)消化率及奶牛生產(chǎn)性能。關(guān)于不同擠壓溫度制作的全脂大豆對奶牛乳脂CLA含量的影響報道較少。Chouinard 等（1998）用一般的大豆（GSB）作為對照組，用120℃擠壓大豆（E120SB）、130℃擠壓大豆（E130SB）和 140 ℃擠壓大豆（E140SB）作為試驗組，結(jié)果表明，各試驗組與對照組相比，產(chǎn)奶性能不僅顯著提高，而且乳脂中CLA含量也均有顯著提高。

2.2.4 魚油對乳脂CLA含量的影響 魚油是指由水生生物如魚類、鯨類、浮游生物類和海藻類等提取的一類脂肪，富含長鏈不飽和脂肪酸，被廣泛用于飼料中以改變?nèi)橹珻LA的含量。魚油及海藻源性的長鏈不飽和脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）可以通過間接調(diào)控瘤胃亞油酸等其他不飽和脂肪酸的代謝途徑而增加乳脂CLA合成所需的底物（Kelly等，1998）。大量試驗表明，飼料中添加魚油對奶牛乳脂CLA的含量有提高作用。Murphy等（2008）通過補飼魚油使奶牛乳脂CLA在總脂肪酸（TFA）中的含量由1.6 mg/g提高到15.5 mg/g。但Dhiman等（1999）給奶牛補飼3%的魚油，只使乳脂CLA略有提高。Loor等（2005）進行瘤胃和十二指腸灌注魚油，研究其對乳脂的影響，結(jié)果表明，魚油可明顯提高乳脂CLA含量。也有試驗表明，添加魚油對奶牛乳脂CLA的含量有不利作用（Chilliard等，2008）。目前認為，造成魚油對奶牛乳脂CLA的影響不一致的主要原因是魚油來源不一致，試驗所用魚油本身脂肪酸組成差異很大（Dhiman等，1999）。

2.2.5 牧草對乳脂CLA含量的影響 研究表明，采用全部放牧方式飼養(yǎng)的奶牛，其乳脂中CLA的含量要比常年舍飼條件下粗精比為50∶50的奶牛乳脂中CLA的含量高的多，而且采食青綠牧草更有利于提高乳脂中CLA的含量。這是因為青綠牧草中含有較多的不飽和脂肪酸，而且隨著奶牛日糧中青草含量的增加，乳脂中的CLA含量呈線性增加（Dhiman等，1999）。大量研究表明，在放牧不補飼的條件下，奶牛乳脂中CLA的含量比飼喂TMR日糧提高134%，變化幅度為15%～396%（Chilliard等，2008）。造成CLA含量差異的原因主要是新鮮牧草采食量及其質(zhì)量，在夏季奶牛可獲得新鮮牧草，而新鮮牧草中含有大量的亞油酸。也有研究認為是牧草中含有C18∶3，在瘤胃被轉(zhuǎn)化為t-C18∶1，從而增加了乳腺合成CLA的前體物質(zhì)，提高了乳脂中的CLA含量。

3 提高牛奶中CLA含量的方法

3.1 補飼植物油 奶牛日糧中常用的植物油有大豆油、葵花籽油、紅花油、棕櫚油和和麻籽油等，飼喂不同植物油對牛奶中CLA的影響有一定差異，大多補飼植物油的試驗均提高了乳脂CLA含量。Secchiari等（2003）和 Chouinard 等（1998）試驗均證明，在不同植物油中以添加大豆油對提高牛奶中CLA的效果最佳。Dhiman等（1999）進一步通過試驗研究大豆油的不同添加水平對奶牛乳脂CLA的影響，結(jié)果表明，大豆油添加量為干物質(zhì)采食量的2%和4%時的效果明顯，并且在低于4%時，乳脂CLA的含量隨豆油添加量的增加而上升。但在實際生產(chǎn)中，隨著植物油添加水平的增高，乳脂率有下降的趨勢，同時考慮到經(jīng)濟效益，生產(chǎn)中一般應(yīng)以2%的大豆油添加量為宜。

3.2 改善油料植物籽實的加工工藝 研究表明，奶牛日糧中添加油料籽實也可提高乳脂CLA含量，但效果不如添加植物油明顯。因此，可以通過對油料籽實飼喂前的加工調(diào)制提高牛奶中的CLA含量。Chouinard等（1998）比較了粉碎生大豆、膨化大豆、微粉化大豆和烘烤大豆的添加效果，其中膨化大豆的效果最顯著。Solomon等（2000）研究表明，壓扁處理的大豆比未經(jīng)處理的大豆更能提高奶牛乳脂CLA的含量。

3.3 實行放牧 奶牛通過放牧 （特別是夏季）可以獲得大量新鮮優(yōu)質(zhì)的牧草，而新鮮牧草中含有大量的亞油酸，因此通過放牧可提高奶牛乳脂中CLA含量。Kelly等（1998）發(fā)現(xiàn)，全部營養(yǎng)來自優(yōu)質(zhì)牧草的奶牛乳脂CLA含量是使用配合飼料的奶牛的2倍，但放牧奶牛的泌乳量有所下降。

3.4 補飼魚油 大量試驗表明，飼料中添加魚油對奶牛乳脂CLA的含量有提高作用。同時，魚油和海藻在增加乳脂CLA方面較植物油更有效（卜登攀等，2006）。 Donovan 等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，奶牛日糧中魚油的添加量從0%增加到2%時，乳脂CLA的含量也逐漸增加，當超過2%時CLA含量有下降趨勢。因此魚油以2%添加量時效果最好，但奶牛的干物質(zhì)采食量和乳脂率都有不同程度的降低，在生產(chǎn)中如果長期飼喂，奶牛的泌乳量也可能會下降。

3.5 補飼海藻 海藻中富含n-3族的不飽和長鏈脂肪酸，可以為合成CLA提供前體物。Franklin等（1999）通過試驗證實，在奶牛日糧中添加一定量的瘤胃保護性海藻或不受保護的海藻都能顯著提高牛奶中CLA含量，并且不受保護的海藻還能使牛奶中CLA的高峰含量持續(xù)時間延長，其原因還有待研究。由此可見，富含n-3族不飽和長鏈脂肪酸的添加劑具有提高乳脂CLA的作用。

3.6 添加CLA鈣鹽 CLA鈣鹽在奶牛體內(nèi)可直接被乳腺組織吸收合成乳脂CLA，因此添加CLA鈣鹽具有提高乳脂CLA的效果。Giesy等（2002）研究表明，乳脂CLA的含量隨著奶牛日糧中CLA鈣鹽添加量的增加而增加。在CLA異構(gòu)體混合物中，c9，t11-CLA是起抗癌、增強免疫力等多種生物活性功能的有效成分。如果CLA鈣鹽中t10，c12-CLA含量過多，會導致乳脂率降低，因此在添加CLA鈣鹽時應(yīng)考慮其中有效成分的含量，以達到理想的添加效果。同時還應(yīng)注意，提高乳中CLA含量應(yīng)在不改變產(chǎn)奶量和乳成分的前提下進行。由于添加保護性CLA會顯著降低乳脂率（Yamasaki等，2000），因此添加瘤胃保護性CLA不是提高乳中CLA的很好途徑。

4 小結(jié)

目前，國內(nèi)外對通過日糧營養(yǎng)措施調(diào)控牛奶中CLA含量的理論與技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定進展，但要在實際生產(chǎn)中，在不影響乳脂率和乳產(chǎn)量的前提下，通過飼料調(diào)控措施來提高牛奶中CLA的含量，仍有許多工作要做。從飼料到牛奶，營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過一系列復雜的生化過程，其中最關(guān)鍵的生化反應(yīng)過程包括瘤胃消化、小腸消化吸收、血液和肝臟的代謝及乳腺的合成，而每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的代謝機理都有待深入研究。另外，代謝過程的生理調(diào)節(jié)、基因調(diào)節(jié)也需深入研究。

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