中國荷斯坦牛原料乳脂肪酸組成及變化規(guī)律的研究

郁校靜,常玲玲,張亞琴,朱平華,李云龍,楊章平,毛永江

(揚州大學動物科學與技術(shù)學院,江蘇揚州 225009)

牛奶含有人體所需要的全部營養(yǎng)物質(zhì),是全營養(yǎng)食物。隨著社會的進步和人們生活水平的提高,牛奶已成為人類重要的營養(yǎng)食品之一。影響牛奶質(zhì)量的主要因素是乳成分,而脂肪酸是影響乳成分的因素之一。大量研究證明:食物中脂肪酸的種類、比例與人體的營養(yǎng)需求密切相關(guān)。目前世界上公認的推薦值是:脂肪所供能量應(yīng)不超過總供能量的30%,其中飽和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)、單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)及多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)所供能量各占10%左右,即三者的比例為1∶1∶1。

脂肪酸(fatty acid,FA)指一端含有一個羧基的長的脂肪族碳氫鏈,是有機物。脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物,是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。脂肪酸對人體有至關(guān)重要的作用,是人體膳食七大營養(yǎng)物質(zhì)中重要的一類。脂肪酸是維護細胞膜完整性及化學物質(zhì)傳遞的重要物質(zhì),有促進中樞神經(jīng)發(fā)育、產(chǎn)生能量、氧氣傳遞及調(diào)節(jié)發(fā)炎機制等功能。

脂肪酸根據(jù)飽和程度分為飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)。原料乳脂肪酸中的SFA大約占70%,它是由以豆蔻酸(C14∶0)和軟脂酸(C16∶0)居多 ,還包括硬脂酸(C18∶0)和一些中短鏈SFA;原料乳脂肪酸中的MUFA大約占25%,主要由油酸(C18∶1)組成;原料乳脂肪酸中的PUFA大約占5%,它包括亞油酸(C18∶2),亞麻酸(C18∶3),花生四烯酸(C20∶4)和二十二碳六烯酸(C22∶6,簡稱DHA)等。

牛奶脂肪酸組成受很多因素的影響,通常將這些因素歸為兩類:環(huán)境因素和內(nèi)在因素。環(huán)境因素主要有季節(jié)、營養(yǎng)等。內(nèi)在因素主要有基因型、泌乳階段以及胎次和乳房炎的影響[1,2]。其中乳房炎會導致乳脂率降低并含有大量游離脂肪酸,導致乳品質(zhì)降低且產(chǎn)生脂肪氧化味、澀味、苦味等不良氣味[3],影響牛奶的品質(zhì)。本研究采用氣相色譜儀對揚州大學農(nóng)牧場147頭中國荷斯坦牛原料乳脂肪酸進行測定,并采用最小二乘法,分析測定季節(jié)、泌乳階段、胎次及乳房炎對脂肪酸含量的影響,以揭示中國荷斯坦牛原料乳脂肪酸的組成及變化規(guī)律,為提高乳品質(zhì)提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 乳樣采集

于2009年7月到2010年4月分別采集待測中國荷斯坦牛全天混合奶樣共147頭(早∶中∶晚=4∶3∶3),每次采樣 100 mL,冷凍待測,并收集采樣牛只相關(guān)信息。另外,采樣時用北京乳房炎試劑(BMT)進行隱性乳房炎檢查。牛場飼養(yǎng)管理基本情況如下:散放飼養(yǎng),采用全混合日糧(TMR)飼喂,魚骨式擠奶大廳擠奶。每日三次擠奶,每次開始時間為8:00,14:30,22:00,喂料與擠奶同步,飼養(yǎng)管理合理。

1.2 脂肪酸檢測方法

參照GB/T21676-2008《乳與乳制品脂肪酸的測定氣相色譜法》并加以改進[4]。待測液上機檢測前使用有機相針式過濾器進行過濾。氣相色譜儀使用程序升溫進行檢測[5]。氣相色譜儀測定條件如下:

進樣器:250℃;檢測器:300℃;載氣(氮氣)流速:1 mL/min;色譜柱條件:起始溫度40℃,保留5 min;然后以15℃/min升至150 ℃,保留5 min;再以2℃/min升至205℃。選擇Sigma公司的37種脂肪酸甲酯的混標作為標準品,對原料乳中各種脂肪酸進行定性和定量測定[6]。

1.3 統(tǒng)計方法

根據(jù)下列模型,使用SPSS軟件分析各因素對原料乳脂肪酸的影響:

式中:Yijklm為原料乳脂肪酸的測定值;μ為總體均值;Mi為測定季節(jié)固定效應(yīng)(i=1-4);Sj為乳房炎固定效應(yīng)(j=0-2);MMk為泌乳階段固定效應(yīng)(k=1-2);Pl為胎次固定效應(yīng)(l=1-4);eijklm為隨機殘差。其中產(chǎn)犢季節(jié)根據(jù)當時氣候特點,定義3～5月為春季,6～8為夏季,9～11為秋季,12月到下一年2月為冬季。泌乳階段劃分為:產(chǎn)犢到80 d屬于泌乳前期,81 d到200 d算泌乳中期,201 d后算泌乳后期。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)乳脂肪酸標準品,本試驗原料乳中檢測到21種脂肪酸,各種脂肪酸含量見圖1。從圖1可知:乳中脂肪酸含量較高的為C16∶0和C18∶1兩種脂肪酸,均在5 mg/mL以上。其次為C14∶0,C18∶0和C18∶2(為3 mg/mL左右),其余脂肪酸含量均在1 mg/mL以下。三種不同飽和度脂肪酸比例組成見圖2。由圖2可知:SFA所占比例最多,達到64%,其次是MUFA,而PUFA所占比例最少,僅為9%。

2.1 測定季節(jié)對脂肪酸的影響

由表1看出,測定季節(jié)對原料乳脂肪酸總量及3大類脂肪酸的絕對含量有極顯著影響(P<0.01)。冬季原料乳的脂肪酸總量及3大類脂肪酸的絕對含量顯著高于其他三個季節(jié),夏秋季間沒有顯著差異,但顯著低于春季和冬季。除M UFA的相對含量外,測定季節(jié)對原料乳的SFA和PUFA的相對含量有極顯著影響(P<0.01)。春季原料SFA相對含量顯著高于其它季節(jié),而PUFA相對含量顯著低于其它季節(jié)。

圖1 原料乳脂肪酸的組成

圖2 三類脂肪酸的比例

2.2 泌乳階段對脂肪酸的影響

由于泌乳前期的樣本數(shù)太少,分析時未考慮。由表1可以看出:泌乳階段僅對SFA和PUFA的相對含量有極顯著影響(P<0.01),而對MUFA相對含量和SFA、MUFA和PUFA的絕對含量及FA的總含量均無顯著影響(P>0.05)。泌乳后期乳中PUFA相對含量顯著高于中期,而中期SFA相對含量顯著高于后期。

2.3 胎次對脂肪酸的影響

由表1可以看出,胎次對總FA和PUFA絕對含量有顯著影響(P<0.05),對SFA絕對含量和相對含量有極顯著影響(P<0.01),對 MUFA和PUFA相對含量無顯著影響(P>0.05)。第一胎和第四胎奶牛乳中脂肪酸總量和SFA、MUFA絕對含量顯著高于其它胎次,第4胎奶牛PUFA絕對含量極顯著高于其它胎次,同時第一胎奶牛PUFA絕對含量極顯著高于第二、三胎奶牛,第二胎和第三胎的乳中總FA和各類FA的相對含量和絕對含量都沒有顯著差異。

2.4 乳房炎對脂肪酸的影響

乳房炎對乳中脂肪酸總量和SFA、MUFA絕對含量有顯著影響(P<0.05),對PUFA絕對含量和三大類脂肪酸相對含量無顯著影響(P>0.05)。臨床乳房炎奶脂肪酸總量和SFA、MUFA絕對含量均顯著低于正常奶和隱性乳房炎奶,而正常奶和隱性乳房炎奶在所有檢測乳脂肪酸含量和組成上均無顯著差異。

表1 不同因素對脂肪酸的影響

3 討論

3.1 測定季節(jié)對脂肪酸的影響

在本研究中,測定季節(jié)對脂肪酸含量影響較大。雙金等[7]的研究表明,季節(jié)影響脂肪酸的組成,枯草期和返青期乳中C14∶0和C16∶0含量顯著高于盛草期和枯草前期(P<0.05),但枯草期與返青期、盛草期與枯草前期無明顯差異(P>0.05)。另外乳中C8∶0、C10∶0、C12∶0及C18∶0等其他SFA含量沒有顯示明顯的季節(jié)變化(P>0.05)。乳中UFA含量明顯顯示出季節(jié)變化,乳中PUFA含量呈現(xiàn)與UFA含量一致的季節(jié)變化,與本研究的結(jié)論相符。

Barbano(1990)研究了美國十個地方及不同月份牛乳中脂肪酸的含量,發(fā)現(xiàn)在較暖的月份里,乳牛攝入的脂肪量較高,因而其中短鏈脂肪酸的比例較低而長鏈脂肪酸的比較高,這可能是本地區(qū)冬春氣溫較低,奶牛飲水量減少,牛奶中脂肪含量提高;夏秋氣溫較高時,奶牛飲水量增加,加之飼喂青草等因素,也就是說,季節(jié)的變化會影響奶牛的采食情況,使牛乳中脂肪含量發(fā)生變化。

3.2 泌乳階段對脂肪酸的影響

奶牛產(chǎn)犢后要連續(xù)產(chǎn)奶10個月左右,牛乳中的乳脂率呈曲線型變化。乳中乳脂率與產(chǎn)奶量呈負相關(guān),即產(chǎn)奶量越高,乳脂率越低。而奶牛的泌乳高峰在產(chǎn)犢3周后至100 d左右,此后,隨著泌乳月份的持續(xù)奶產(chǎn)量逐漸下降,所以奶牛脂肪酸的總量逐漸下降,組成比例更加優(yōu)化,與本研究的結(jié)論相同。這種情況是由于泌乳早期的奶牛在生理上不能消耗足夠的干物質(zhì)來滿足對能量得需求。

3.3 胎次對脂肪酸的影響

馬劍波[8]的試驗結(jié)果表明:不同胎次乳脂肪酸構(gòu)成與含量基本一致,胎次對乳脂肪酸的組成與含量沒有產(chǎn)生顯著影響。而從本研究結(jié)果來看,乳牛胎次與乳脂肪酸的含量及組成存在一定的影響。除第4胎外(樣本量較少),其它胎次隨著奶牛年齡和胎次的增長,乳中的脂肪含量呈現(xiàn)略降低的趨勢,但是比例逐漸優(yōu)化,這與馬劍波的研究相反。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是因為隨著胎次的增加,機體免疫機能下降以及乳腺損傷等有關(guān),從而使得脂肪酸的總量,三類脂肪酸的比例發(fā)生變化。

3.4 乳房炎對脂肪酸的影響

楊德英[9]等研究表明,隱性乳房炎會導致乳汁中各種成分發(fā)生改變,使牛乳的風味變差、保質(zhì)期縮短和營養(yǎng)價值下降。隨著乳汁中體細胞數(shù)的升高,特別是當發(fā)生隱性乳房炎(SCC>50×104個·mL-1)時,乳汁中的乳脂含量顯著降低(P<0.05)。乳脂的98.3%由甘油三酯組成,而甘油三酯又是由脂肪酸構(gòu)成。所以乳脂肪酸含量與乳脂率有直接的相關(guān)性。本研究得出隱性乳房炎降低了總脂肪酸的含量,與楊德英等的研究相符。這主要是因為乳脂肪是在乳腺泡的上皮細胞內(nèi)合成,而隱性乳房炎降低了乳腺的合成能力,引起乳中脂肪含量下降,從而導致乳中脂肪酸的含量降低。

PUFA有防止血栓、降血脂、抗癌的作用,同時,它還是細胞膜磷脂的主要成分并能影響機體的免疫機能等功能,所以乳中PUFA的含量決定了牛奶品質(zhì)的優(yōu)劣[10]。該研究表明,陽性、隱性乳房炎提高了SFA和MUFA的比例,降低了PUFA的比例。產(chǎn)生這種變化的原因主要是隱性乳房炎乳中含有較多的脂肪氧化酶,使牛奶中脂肪水解作用增強,PUFA被氧化,牛奶的飽和度提高,這種變化使得牛奶對人體的保健作用有所下降。

綜上所述,乳房炎降低了牛奶脂肪酸的含量,同時改變了脂肪酸的組成,這些變化降低了牛奶的營養(yǎng)價值,降低了牛奶的品質(zhì)。因此,在實際的牧場生產(chǎn)中,在加強飼養(yǎng)管理的基礎(chǔ)上,應(yīng)該嚴格控制乳房炎的發(fā)生率,減少乳房炎帶來的危害和損失,從而提高牛奶品質(zhì)和增加生產(chǎn)效益。

4 結(jié)論

測定季節(jié)、泌乳階段、胎次以及乳房炎對脂肪酸總量和絕對含量存在顯著性差異,測定季節(jié)、泌乳階段、胎次對SFA、MUFA和PUFA相對含量也存在著極顯著性差異或顯著性差異,而乳房炎對SFA、MUFA和PUFA相對含量影響未達到顯著性水平。因此在實際的牧場生產(chǎn)中,為了能提高乳品品質(zhì)和增加生產(chǎn)效益,除了加強飼養(yǎng)管理之外,還應(yīng)結(jié)合這幾個因素的作用,通過控制好季節(jié)、泌乳階段、胎次以及乳房炎的發(fā)生率等因素,減少各因素帶來的不利影響。

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