寧夏荒漠化草場(chǎng)代表性牧草的脂肪酸組成及含量

馮 帆， 李 昊， 楊 潔， 王 京， 高巧仙， 張建勇， 辛國(guó)省

(1.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院；2.寧夏飼料工程技術(shù)研究中心；3.西部特色生物資源保護(hù)與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.寧夏昊標(biāo)檢測(cè)服務(wù)研究院；5.寧夏畜牧工作站，寧夏 銀川750021)

寧夏鹽池縣被譽(yù)為“中國(guó)灘羊之鄉(xiāng)”[1]，灘羊作為寧夏地方特色優(yōu)質(zhì)肉羊品種，肉質(zhì)鮮嫩、口感極佳、風(fēng)味獨(dú)特、膻味較輕，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[2].但隨著封山禁牧的實(shí)行，灘羊飼養(yǎng)方式由自然放牧轉(zhuǎn)變?yōu)樯犸曃桂B(yǎng)，日糧結(jié)構(gòu)組成隨之發(fā)生改變，日糧中牧草脂肪酸的組成及含量會(huì)對(duì)羊肉風(fēng)味物質(zhì)的合成產(chǎn)生影響[3]，進(jìn)而導(dǎo)致羊肉風(fēng)味的變化.飼草中的脂肪酸主要以亞麻酸為主，精料中的脂肪酸以亞油酸和亞麻酸為主[4].飼喂草顆粒能改善烏珠穆沁羔羊肉的風(fēng)味品質(zhì)[5]；飼喂豆科植物的羊肉比飼喂普通青草的羊肉有更強(qiáng)烈的膻味[6-7]；日糧中添加百里香能提高灘羊肉的風(fēng)味品質(zhì)[8]；飼喂油菜籽能影響牛羊肉中脂肪酸的組成及含量，改善牛羊肉風(fēng)味[9].羊肉風(fēng)味是各種風(fēng)味物質(zhì)綜合作用的結(jié)果，其主體成分為碳原子數(shù)為6 ～10 的揮發(fā)性脂肪酸[10-11].相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，羊肉中硬脂酸的含量與其膻味強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)；而牧草中亞麻酸是羊體內(nèi)合成硬脂酸的重要來源[12-13]，油酸是羊肉特征風(fēng)味物質(zhì)γ-內(nèi)脂的前體物質(zhì)[14]，硬脂酸的含量影響羊肉膻味[15].因此，探究牧草中脂肪酸的組成及含量，對(duì)改善舍飼灘羊的肉品質(zhì)及風(fēng)味具有重要意義.目前，有關(guān)寧夏鹽池縣牧草脂肪酸的研究是以不同的草地類型為研究單位，檢測(cè)的是混合牧草的脂肪酸含量[2]，尚未見單一牧草的脂肪酸評(píng)價(jià).因此，本試驗(yàn)以寧夏鹽池縣放牧灘羊不同樣地的20 種代表性牧草為研究對(duì)象，采用氣相色譜儀對(duì)牧草的脂肪酸組成及含量進(jìn)行測(cè)定，以期為牧草質(zhì)量評(píng)價(jià)、灘羊品質(zhì)改善的研究及生產(chǎn)實(shí)踐提供一定依據(jù).

1 材料與方法

1.1 植物樣品采集

于2017 年7 月選取鹽池縣(37°04′—38°10′N、106°30′—107°47′E)柳楊堡村、楊寨子村、北王圈村3個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行采樣.該地區(qū)屬典型中溫帶大陸性氣候，年均溫度8.4 ℃，年均無霜期160 d，年均降水量250 ～350 mm[16].主要牧草有賴草(Leymus secalinus)、白刺花(Sophora davidii)、披針葉野決明(Thermopsis lanceolate)、莎草(Cyperus microiria)等.

采用點(diǎn)狀取樣法設(shè)置4 個(gè)樣方，用剪刀貼著地面將樣方中的牧草全部剪下，留茬大約2 cm，共采集20 種代表性牧草(表1)，每個(gè)牧草品種采集5 份樣本，每份樣本約200 g，按品種分別裝入牛皮紙信封內(nèi)封口、標(biāo)號(hào)，并帶回實(shí)驗(yàn)室.將裝有牧草樣品的信封放入干燥箱內(nèi)65 ℃烘干至恒重，粉碎并過40 目(0.425 mm)篩后放于自封袋中密封備用.

表1 試驗(yàn)材料及編號(hào)Table 1 Experiment materials and number

1.2 儀器與試劑

wt1000 電子天平(靖江卓潤(rùn)儀器有限公司)，Eppendorf 移液槍(德國(guó)Eppendorf 公司)，Agilent 7820A-氣相色譜儀、DB-23 色譜柱(美國(guó)Agilent 公司)，F(xiàn)ID 檢測(cè)器(美國(guó)Agilent 公司).正己烷(色譜純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，甲醇、濃硫酸、氫氧化鉀(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司).

1.3 樣品預(yù)處理

樣品總脂肪的提取及脂肪酸甲酯化參考O′Fallon et al[17]的方法:稱取植物樣品約0.5 g 于15 mL 離心管中，加入含有0.1%丁基羥基甲苯(butylated hydroxytoluene， BHT)的0.1 mL C17∶1-甲醇溶液作為內(nèi)標(biāo)，再分別加入0.7 mL 10 mol·L-1KOH 水溶液和5.3 mL 甲醇；55 ℃條件下水浴1.5 h 后加入24 mol·L-1H2SO40.58 mL；反復(fù)倒置混勻，然后在55 ℃條件下水浴1.5 h；再加入正己烷3 mL，然后漩渦混勻5 min，3 000 r·min-1條件下離心5 min；取上層液體進(jìn)行氣相分析或-20 ℃條件下保存?zhèn)溆?將含有脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester， FAME)的正己烷層抽取到氣相色譜樣品瓶中，并置于-20 ℃保存?zhèn)溆?

1.4 脂肪酸測(cè)定

參照文獻(xiàn)[18]測(cè)定脂肪酸組成及含量.氣相色譜條件:初始溫度為100 ℃，保持13 min；然后以15 ℃·min-1上升至180 ℃，保持6 min；再以1 ℃·min-1上升至200 ℃，保持20 min；再以4 ℃·min-1上升至230 ℃，保持10.5 min.進(jìn)樣口溫度270 ℃，檢測(cè)器溫度280 ℃，分流比100 ∶1，進(jìn)樣體積1.0 μL.每個(gè)樣品測(cè)定2 次，2 次測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的10%，取平均值.

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

通過Excel 2016 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，利用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)、Duncan′s 多重比較，顯著性水平為P＜0.05.

2 結(jié)果與分析

20 種牧草樣本中共檢測(cè)出33 種脂肪酸，不同品種牧草中脂肪酸的組成及含量差異較大(表2、表3).牧草總脂肪酸(total fatty acids， TFA)含量為8.61～31.32 g·kg-1，平均含量為18.32 g·kg-1，其中以豬毛蒿(Artemisia scoparia)TFA 含量最高，而草木樨狀黃耆(Astragalus melilotoides)TFA 含量最低(表3).牧草脂肪酸主要以棕櫚酸(平均含量為3.84 g·kg-1)、硬脂酸(平均含量為0.70 g·kg-1)、油酸(平均含量為1.02 g·kg-1)、亞油酸(平均含量為3.53 g·kg-1)和α-亞麻酸(平均含量為5.23 g·kg-1)為主(表2).20 種牧草中這5 種主要脂肪酸占TFA 含量的比例均高于50%，其中以白刺花最高，達(dá)89.09%，豬毛蒿最低，為51.44%(表3).此外，丁酸、己酸、順-11-二十碳烯酸、二十碳五烯酸(EPA)、全順-13，16-二十二碳二烯酸和二十四碳烯酸在半數(shù)以上的牧草中均未被檢出；十三烷酸在豬毛蒿中含量最高，為1.84 g·kg-1，而在其他牧草中的含量均低于0.1 g·kg-1；順-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸(DHA)在披針葉野決明、檸條錦雞兒(Caragana korshinskii)和苦豆子(Sophora alopecuroides)中的含量較高，均高于0.2 g·kg-1，而在豬毛蒿、沙蒿(Artemisia desertorum)、草木樨狀黃耆和藜(Chenopodium album)中均未被檢出(表2).

表2 牧草樣品中脂肪酸組成及含量1)Table 2 Fatty acids composition and contents in herbage samples g·kg-1

續(xù)表2

表3 牧草樣品中各類脂肪酸含量1)Table 3 Contents of fatty acids in herbage samples

牧草中亞麻酸、油酸和硬脂酸與羊肉膻味相關(guān).分析發(fā)現(xiàn)，白刺花、拐軸鴉蔥(Scorzonera divaricata)和馬齒莧(Portulaca oleracea)中亞麻酸的含量較高，均高于10 g·kg-1，苦豆子、藜和草木樨狀黃耆中的亞麻酸含量較低，均低于0.1 g·kg-1；檸條錦雞兒和馬齒莧中油酸含量相對(duì)較高，分別為3.97 和2.48 g·kg-1，其他多數(shù)牧草中油酸含量均低于1 g·kg-1；白刺花、披針葉野決明、苦豆子和馬齒莧中硬脂酸的含量相對(duì)較高，均高于1 g·kg-1，賴草和藜中硬脂酸含量較低，分別為0.35 和0.36 g·kg-1(表2).

對(duì)牧草脂肪酸進(jìn)行分類(表3)發(fā)現(xiàn)，牧草脂肪酸主要以不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acids， UFA)為主，平均含量為12.03 g·kg-1，占TFA 含量的43.25%～74.53%；而飽和脂肪酸(saturated fatty acids，SFA)平均含量?jī)H為6.28 g·kg-1，約為UFA 含量的1/2，占TFA 含量的25.47%～56.75%.牧草中SFA 的含量相對(duì)穩(wěn)定，為3.25 ～8.96 g·kg-1，其在檸條錦雞兒中的含量最高，而在賴草中的含量最低；牧草中UFA的含量差異較大，為4.06～23.34 g·kg-1，其在豬毛蒿中含量最高，而在草木樨狀黃耆中含量最低.對(duì)必需脂肪酸(essential fatty acids， EFA)含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，僅檢出亞油酸和亞麻酸；不同牧草間EFA 含量差異較大，其在馬齒莧中含量最高，為16.69 g·kg-1，而在草木樨狀黃耆中含量?jī)H為2.08 g·kg-1，平均含量為8.88 g·kg-1，占TFA 含量的18.94%～65.78%.SFA/UFA 是評(píng)價(jià)脂肪酸平衡性的重要指標(biāo)，在20 種牧草中甘草(Glycyrrhiza uralensis)的SFA/UFA 值最高，為1.31，豬毛蒿最低，僅為0.34；n-6/n-3 也具有重要的生理意義，多數(shù)牧草的n-6/n-3 值均小于3 ∶1.

3 討論

20 種牧草的TFA 含量為8.61 ～31.32 g·kg-1，各個(gè)牧草品種間差異較大，這與不同牧草的遺傳特性[19]有關(guān).有研究發(fā)現(xiàn)，相同物候期的多年生黑麥草(Lolium perenne)、白三葉(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundinacea)的TFA 含量差異也較大[20].本試驗(yàn)中，紫花苜蓿(Medicago sativa)的多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids， PUFAs)占TFA 含量的55.77%，明顯高于馮德慶等[21]的研究結(jié)果(29.8%)，這可能與牧草處于不同的物候期有關(guān)，前者為盛花期，而后者為初花期.相關(guān)研究表明，貓尾草(Uraria crinita)的脂肪酸含量在初花期高于拔節(jié)期[19]，多年生黑麥草的脂肪酸含量在營(yíng)養(yǎng)期高于成熟期[22].此外，溫度、水分、光照等也是影響牧草脂肪酸組成及含量的重要因素[12，15，19-20].箭筈豌豆(Vicia sativa)中α-亞麻酸含量在低溫地區(qū)高于高溫區(qū)域[12]；在干旱脅迫下，植物中TFA 的含量降低[20]；對(duì)多年生黑麥草進(jìn)行遮蔭處理后，其TFA 含量降低[13].本試驗(yàn)中共采集4 種禾本科牧草和9 種豆科牧草，除甘草與草木樨狀黃耆外，其余豆科牧草的TFA 含量均高于禾本科，與Boufaǐed et al[23]的研究結(jié)果一致.本研究還發(fā)現(xiàn)，棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸是牧草中的主要脂肪酸，這與伏映萍等[2]、李艷等[15]及馮德慶等[21]的研究結(jié)果一致.

牧草是反芻動(dòng)物獲取脂肪酸的重要途徑之一[22]，牧草脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與脂肪酸的組成及含量密切相關(guān)[14].本試驗(yàn)中，20 種牧草的SFA 主要以棕櫚酸和硬脂酸為主，UFA 主要以油酸、亞油酸和α-亞麻酸為主，其中18 種牧草的UFA 占TFA 含量均超過50%.植物在低溫環(huán)境下會(huì)代謝產(chǎn)生更多的UFA[23]，寧夏鹽池地區(qū)夜間溫度較低，促進(jìn)了牧草UFA 的合成[19，24-25].亞油酸和亞麻酸是動(dòng)物的EFA，但動(dòng)物自身不能合成，必須從外界獲取.有研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加亞麻籽可顯著提高羔羊肌肉中的脂肪含量，優(yōu)化肌肉的脂肪酸組成[26].本研究中，賴草、白刺花、披針葉野決明等12 種牧草的EFA/TFA 值均大于50%，具有較高的脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值.

n-3 和n-6 PUFAs 在功能上相互協(xié)調(diào)制約，共同調(diào)節(jié)生命活動(dòng)，n-6/n-3 是衡量脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的另一個(gè)指標(biāo).n-6 PUFAs 攝入過量會(huì)導(dǎo)致血小板凝集和血栓形成，而n-3 PUFAs 可軟化血管[27]；有研究表明，n-6/n-3 值小于3 的牧草可作為優(yōu)質(zhì)牧草資源[2].本研究發(fā)現(xiàn)，賴草、白刺花、披針葉野決明等15 種牧草的亞麻酸含量普遍較高，且n-6/n-3 值均小于3，可作為優(yōu)質(zhì)牧草資源.SFA/UFA 值越小，其脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高[14]，18 種牧草的SFA/UFA 值均小于1，說明這些牧草具有較高的脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值.

牧草中亞麻酸、油酸、硬脂酸的含量可影響羊肉風(fēng)味品質(zhì)[12-15].本研究發(fā)現(xiàn)，20 種牧草中白刺花、拐軸鴉蔥和馬齒莧的亞麻酸含量較高；檸條錦雞兒和馬齒莧的油酸含量較高；硬脂酸在白刺花、披針葉野決明、苦豆子和馬齒莧中含量相對(duì)較高.因此，在功能性牧草資源開發(fā)時(shí)，應(yīng)考慮這些因素對(duì)羊肉風(fēng)味品質(zhì)的不利影響.