不同粗飼料組合對奶牛原料乳風(fēng)味物質(zhì)的影響

閔婉平 蔣林樹 王宗義 王俊杰 方洛云 金 凱 劉續(xù)航

(北京農(nóng)學(xué)院，北京 102206)

優(yōu)質(zhì)原料乳是乳制品加工的前提和基礎(chǔ)，風(fēng)味是評價原料乳品質(zhì)的一項重要感官指標，原料乳的質(zhì)量和風(fēng)味是優(yōu)質(zhì)乳制品生產(chǎn)的關(guān)鍵點。粗飼料可以通過影響瘤胃微生物氫化反應(yīng)和發(fā)酵來影響牛乳的合成，進而影響牛乳風(fēng)味;同時，粗飼料揮發(fā)出的氣味也可以通過牛體吸入空氣直接轉(zhuǎn)移到血液，然后進入牛乳中，影響乳風(fēng)味［1－3］。目前，大多數(shù)研究都集中在添加外源香味物質(zhì)對牛乳風(fēng)味的影響［4－6］，而對飼糧中粗飼料改變對牛乳風(fēng)味物質(zhì)的影響研究較少。本研究旨在以飼喂全混合日糧(TMR)為基礎(chǔ)，不改變精飼料，通過調(diào)整粗飼料結(jié)構(gòu)，研究不同粗飼料組合對奶牛原料乳風(fēng)味物質(zhì)的影響，為優(yōu)質(zhì)生鮮乳生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及飼糧

本試驗2012年8月—2012年9月在北京延慶金龍騰達牛場進行。選用18頭體況良好、體重為(550±25)kg，日產(chǎn)奶量相近的中國荷斯坦經(jīng)產(chǎn)1胎奶牛進行試驗，分為3組，每組6頭。試驗期間，飼喂飼糧參考牛場的TMR飼喂方案，將其中的羊草比例改變，分別為羊草100%(對照組)、羊草50%+苜蓿干草 50%(試驗 1組)、羊草50%+苜蓿干草25%+玉米秸稈25%(試驗2組)。試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(DM basis) %

1.2 飼養(yǎng)管理

預(yù)試期15 d，正試期35 d。每天05:30和17:30共飼喂2次，自由飲水，日擠奶次數(shù)為2次。

1.3 樣品采集與分析

試驗期間記錄每天奶牛日產(chǎn)奶量。在每日2次擠奶時采樣，按6:4混勻，分為2部分。一部分為50 mL加入3滴重鉻酸鉀防腐，送至北京市奶牛中心用LACTOSCAN型全自動超聲波乳成分分析儀測定干物質(zhì)、乳脂、乳糖和乳蛋白的含量;另一部分放入冰盒運送回實驗室，利用固相微萃取收集原料乳的風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析，在15 d內(nèi)完成測定。

風(fēng)味物質(zhì)測定方法:取8 mL乳樣放入25 mL樣品瓶中，加入2.56 g氯化鈉，40℃水浴平衡20 min，聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取頭萃取30 min，然后用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC－7890A、MS－5975C)采用內(nèi)標法進行測定。內(nèi)標為0.1μL濃度為100 ng/μL的1，2－二氯苯。

氣相色譜條件:DB－5毛細管柱(60 m×250 μm ×0.25 μm);起始溫度40 ℃，保留2 min，然后以4℃/min上升到280℃，共62 min;進樣口溫度250℃，檢測器溫度280℃，載氣為高純氦氣。

質(zhì)譜條件:進樣口溫度250℃，電離方式采用電子倍增器(EM，1 553 V)，離子源230℃，四極桿150 ℃，掃描范圍29.0～450.0 μm。

風(fēng)味物質(zhì)含量的計算公式:

風(fēng)味物質(zhì)的含量=(0.1×1，2－二氯苯的濃度×風(fēng)味物質(zhì)的峰面積)/(1，2－二氯苯的峰面積×8)。

1.4 統(tǒng)計分析

應(yīng)用Excel進行基本處理，用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件中的one-way ANOVA進行單因素方差分析，平均值的多重比較采用Duncan氏法進行。P＜0.05為顯著性評判標準，0.05＜P ＜0.10為趨勢分析評判標準。

2 結(jié)果

2.1 奶牛日產(chǎn)奶量、干物質(zhì)采食量和乳成分

由表2可見，試驗2組和對照組在各時間點的日產(chǎn)奶量差異均不顯著(P＞0.05);試驗1組在第36天的日產(chǎn)奶量顯著高于對照組(P＜0.05);試驗1組和對照組的日產(chǎn)奶量在第15天、第22天、第 43 天差異不顯著(P=0.07、0.09、0.06)，但達到評估日產(chǎn)奶量變化趨勢水平;試驗1組和試驗2組在各時間點日產(chǎn)奶量差異不顯著(P＞0.05)。對照組的日產(chǎn)奶量在第36天、第43天、第50天比第1天顯著降低(P＜0.05)。

表2 不同粗飼料組合對奶牛日產(chǎn)奶量的影響Table 2 Effects of different combinations of roughages on daily milk yield of dairy cows kg

由表3可見，各組干物質(zhì)采食量差異不顯著(P＞0.05)，但是試驗1組和試驗2組較對照組干物質(zhì)采食量增加，分別增加 1.18、0.89 g/d。各組乳中干物質(zhì)含量差異不顯著(P＞0.05)。試驗1組較試驗2組顯著提高了乳脂含量(P＜0.05)，增加了0.31%。試驗1組和試驗2組較對照組顯著提高了乳蛋白含量(P＜0.05)，分別增加了0.30%、0.13%。試驗1組和試驗2組乳糖含量與對照組差異顯著(P＜0.05)，分別增加了0.26% 、0.18% 。

表3 不同粗飼料組合對奶牛干物質(zhì)采食量和乳成分的影響Table 3 Effects of different combinations of roughages on DMI and milk composition of dairy cows

2.2 乳中風(fēng)味物質(zhì)

2.2.1 醇類風(fēng)味物質(zhì)

由表4可見，與對照組相比，各時間點試驗組的醇類物質(zhì)含量無顯著變化(P＞0.05)。對照組醇類物質(zhì)含量在第15天與第36天、第50天間差異均顯著(P＜0.05)，在第15天含量最高，之后開始逐漸降低，最高值為4.53 ng/mL，最低值為3.04 ng/mL;試驗1組和試驗2組在各時間點之間無顯著變化(P＞0.05)。

2.2.2 醛酮類風(fēng)味物質(zhì)

由表5可見，與對照組相比，各時間點試驗組的醛酮類物質(zhì)含量無顯著變化(P＞0.05)。試驗2組在第36天與第15天、第50天差異顯著(P＜0.05)，該時間點最高，為 5.44 ng/mL。

2.2.3 酸類和酯類風(fēng)味物質(zhì)

檢出的酸類物質(zhì)只有3種，其中乙酸是乳中重要的揮發(fā)性酸類，但含量較低。由表6可見，試驗1組和試驗2組能夠減緩乙酸含量的降低。

由表7可見，在第15天試驗1組酯類物質(zhì)含量顯著低于對照組和試驗2組(P＜0.05);在第50天試驗2組顯著高于對照組和試驗1組(P＜0.05)。試驗1組在第15天酯類物質(zhì)含量顯著低于第36天、第50天(P＜0.05);試驗2組在第15天則顯著高于第36天、第50天(P＜0.05)。

表4 不同粗飼料組合對乳中醇類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 4 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of alcohols ng/mL

表5 不同粗飼料組合對乳中醛酮類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 5 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of aldehyde ketones ng/mL

表6 不同粗飼料組合對乳中乙酸含量的影響Table 6 Effects of different combinations of roughages on milk acetic acid content ng/mL

表7 不同粗飼料組合對乳中酯類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 7 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of esters ng/mL

2.2.4 烴類和雜環(huán)類風(fēng)味物質(zhì)

本試驗檢出了大量強揮發(fā)性的烷烴類和烯烴類以及1－甲氧基－1－苯肟、1R－α－蒎烯等物質(zhì)。由表8可見，在第15天試驗2組烴類物質(zhì)的含量顯著高于對照組(P＜0.05)。

由表9可見，在第15天試驗1組雜環(huán)類物質(zhì)的含量顯著高于對照組和試驗1組(P＜0.05);試驗1組和試驗2組在第50天較第36天均顯著降低(P ＜0.05)，分別降低了 0.30、0.37 ng/mL。

3 討論

3.1 粗飼料組合對奶牛日產(chǎn)奶量、干物質(zhì)采食量和乳成分的影響

大量研究表明，飼糧精粗比以及飼糧的纖維物質(zhì)含量等都是影響奶牛生產(chǎn)性能的重要因素［7－8］。TMR與傳統(tǒng)的精粗分飼相比可顯著提高奶牛產(chǎn)奶量。本試驗中，對照組、試驗1組和試驗2組整個試驗期總產(chǎn)奶量分別為811.80、955.20、873.66 kg，試驗1組 ＞試驗2組 ＞對照組，因此，通過飼喂組合型粗飼料可以提高奶牛產(chǎn)奶量。

試驗1組的乳脂含量略有提高，呈增加趨勢，由于各組飼糧都能保證奶牛采食足夠的粗飼料，生成足量的乙酸，所以都保持了乳中較高含量的乳脂［7］。Wang等［9］通過飼料組合效應(yīng)評價指數(shù)開發(fā)出粗飼料組合優(yōu)化利用模式，輔以飼糧中適宜的過瘤胃脂肪供給量，能夠使乳脂含量穩(wěn)定在3.5%以上，是提高乳脂含量的有效技術(shù)途徑。試驗1組和試驗2組的乳蛋白含量較對照組升高，這可能是由于粗飼料中苜蓿干草的蛋白質(zhì)含量高、香氣好、奶牛適口性佳，經(jīng)組合后粗飼料來源豐富，飼糧氨基酸比例協(xié)調(diào)，可以提高乳蛋白含量。試驗組較對照組表現(xiàn)出了更高的乳糖含量，同時還能夠減緩由于產(chǎn)奶后期造成的乳糖含量下降，在乳品加工中可以維持更高的乳糖含量，對于乳糖發(fā)酵生產(chǎn)的乳制品有著更好的影響，同時可以在乳制品中產(chǎn)生更加豐富的風(fēng)味。

表8 不同粗飼料組合對乳中烴類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 8 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of hydrocarbyls ng/mL

表9 不同粗飼料組合對乳中雜環(huán)類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 9 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of heterocycles ng/mL

3.2 粗飼料組合對乳中風(fēng)味物質(zhì)的影響

乳中的風(fēng)味物質(zhì)由具有滋味和香味活性的成分組成。Wilkes等［10］研究表明，乳中揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)大體上可歸納為2大類:一類是烯、醇、醛、酮、酸、酯等簡單化合物;另一類是含有氧、氮、硫的雜環(huán)化合物，如呋喃及其衍生物和噻吩及其衍生物。本研究結(jié)果與之一致，各組乳中均能分離出酸、酮、醛、烯、烷烴、酯、醇等簡單化合物以及雜環(huán)類、含硫化物。Schlichtherle-Cerny等［11］用氣質(zhì)聯(lián)用法結(jié)合內(nèi)標法對乳的風(fēng)味進行定性和定量分析，結(jié)果主要檢測出辛酸、癸酸等13種強揮發(fā)性的物質(zhì)，都是乳中風(fēng)味物質(zhì)的重要成分。

粗飼料可以影響牛乳風(fēng)味。Bendall等［12］在奶牛的飼糧中額外添加新西蘭牧草，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳中γ－十二烷內(nèi)酯含量有所增加，乳風(fēng)味得到較大程度的改善。Thomas等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在荷斯坦犢牛和泌乳奶牛的飲水中添加柑橘和香草香料能刺激采食和促進體重的增加。Carpino等［14］發(fā)現(xiàn)用采食牧草的奶牛所產(chǎn)的乳生產(chǎn)的乳酪，其花香味和青草氣味顯著強于采食TMR的奶牛。

一些典型的風(fēng)味物質(zhì)的滋氣味和牛乳風(fēng)味有密切關(guān)系，在鮮乳中非常低的含量就可賦予良好的風(fēng)味，如果含量過高，則會形成不良滋氣味［15］，如細菌污染、日照等造成的酮類氧化所產(chǎn)生的酮臭味。本試驗經(jīng)過改變TMR中粗飼料組合，試驗1組和試驗2組中乳中風(fēng)味物質(zhì)丙酮、甲基酮等酮類物質(zhì)含量有所降低。醇類物質(zhì)因為其特有的醇香氣味對發(fā)酵牛乳的生產(chǎn)有著重要的影響，試驗1組和試驗2組的醇類物質(zhì)含量增加，較對照組的含量增加分別上升了21.38%、13.10%，使原料乳在下一步的深加工中有著更多應(yīng)用，賦予乳制品更加濃郁的天然香氣成分。試驗2組檢測出了更多的酯類物質(zhì)，且含量也較對照組高，酯類物質(zhì)是乳風(fēng)味的主要構(gòu)成成分，也是原料乳經(jīng)過滅菌等加熱加工后香氣的主要成分，因此酯類物質(zhì)的代謝產(chǎn)生和保持對于原料乳的生產(chǎn)和乳制品(如果味奶)的生產(chǎn)都有著重要的意義。

3.3 飼糧營養(yǎng)成分、乳成分和乳中風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)化途徑

牛乳風(fēng)味物質(zhì)形成主要是在乳蛋白、乳脂、乳糖這3大類物質(zhì)降解或其衍生物之間相互反應(yīng)的過程中生成的［16］。乳脂可以經(jīng)過酶、氧化或加熱分解形成甲基酮、醛、醇等，而乳蛋白和乳中碳水化合物也可以經(jīng)過一系列的反應(yīng)而生成一些風(fēng)味物質(zhì)。

飼喂不同的粗飼料可影響乳的風(fēng)味，主要是由于飼糧中脂肪和蛋白質(zhì)含量的高低可直接影響瘤胃內(nèi)環(huán)境，使瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的比例改變，進而影響到乳的品質(zhì)和風(fēng)味。同時，奶牛乳腺具有自身調(diào)節(jié)風(fēng)味物質(zhì)的作用，采食后飼糧中的風(fēng)味物質(zhì)被乳腺大量攝取，進入到乳中改善乳的風(fēng)味。鄭瑞波等［17］研究表明，飼糧中含脂肪5% ～6%時，奶牛對養(yǎng)分的利用率最高，若在泌乳早期高產(chǎn)奶牛飼糧中添加25～30 g/kg蛋氨酸羧基類似物，乳脂含量顯著提高，乳風(fēng)味也得到顯著改善。但 Lynch等［18］研究表明，若飼糧中添加2%的大豆油和1%的魚油［共軛亞油酸(CLA)飼糧］，試驗組中CLA的含量相當于對照組的8倍，但對乳的風(fēng)味沒有顯著的影響。Casper等［19］研究表明，不同的蛋白質(zhì)飼料，對乳脂和乳蛋白含量沒有顯著的影響，僅在一定程度上提高了乳脂和乳蛋白的含量，對風(fēng)味也沒有影響。

本研究中風(fēng)味物質(zhì)中的1－甲氧基－1－苯肟、二甲基砜、2，2，5，5－四甲基四氫化呋喃可能是由乳蛋白、乳中氨基酸分解后又經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的，所以這些風(fēng)味物質(zhì)的含量隨著乳蛋白含量的增加而增加。本試驗檢測出的丙酮、2－丁酮、2－己酮、4－甲基－2－戊酮等酮類物質(zhì)雖然與乳脂的代謝有一定的關(guān)系，王萬厚等［20］的研究表明，乳中一些乳脂代謝的酮酸和羥基經(jīng)加熱后可分別形成甲基酮和內(nèi)酯類化合物，對加熱后的乳制品香氣也有影響。其中3～9碳的甲基酮對加熱乳的香氣有重要影響［21］。

由于乳中風(fēng)味物質(zhì)種類繁多，但并不是每種風(fēng)味物質(zhì)都對乳風(fēng)味起決定性作用，只有在其濃度超過風(fēng)味閾值時才能被覺察并產(chǎn)生風(fēng)味，因此需要進一步研究乳脂、乳蛋白、乳糖等對風(fēng)味的貢獻情況。

4 結(jié)論

在不改變TMR中精飼料的基礎(chǔ)上，調(diào)整粗飼料組合可以增加乳風(fēng)味物質(zhì)中醇類、醛酮類物質(zhì)的含量，降低不良風(fēng)味物質(zhì)的含量，改善乳品質(zhì)，其中羊草50%、苜蓿干草25%和玉米秸稈25%的組合較好。

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