水牛乳脂肪酸功能特性和影響因素研究進展

郭艷霞，梁賢威，梁辛，李孟偉，魏莎，楊承劍

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西水牛研究所，南寧530001）

水牛乳脂肪酸功能特性和影響因素研究進展

郭艷霞，梁賢威，梁辛，李孟偉，魏莎，楊承劍

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西水牛研究所，南寧530001）

水牛乳脂肪酸是決定水牛乳品質(zhì)的重要指標，決定了牛乳的風(fēng)味及營養(yǎng)價值，其功能性脂肪酸對人體健康也起著重要作用。但是乳脂肪酸的組成和含量又受多種因素的影響，如遺傳、營養(yǎng)和環(huán)境因素等。為了探索乳脂肪酸組成的變化規(guī)律，為水牛奶乳品的加工研究及質(zhì)量檢測提供理論依據(jù)，以便更好的指導(dǎo)生產(chǎn)，對水牛乳脂肪酸功能特性和影響因素及其研究進展進行了闡述。

水牛乳；脂肪酸；功能特性；影響因素

Abstract:Buffalo milk fatty acid is an important indicator to determine the quality of buffalo milk,it determines the flavor and nutritional value of milk.The functional fatty acids also play an important role in human health.However,the composition and content of milk fatty ac?ids are affected by many factors,such as genetic,nutritional and environmental factors.In order to explore the changing law of milk fatty acid composition,to provide a theoretical basis for processing and quality testing of buffalo milk dairy products,so as to better guide the produc?tion.This paper describes the functional properties and influencing factors of milk fat acids in buffaloes and its research progress.

Key words:buffalo milk;fatty acid;functional properties;influencing factorsl

0 引言

中國是世界上水牛資源較豐富的國家之一。據(jù)FAO資料顯示，2014年中國水牛存欄量達2378萬頭，僅次于印度和巴基斯坦[1]。水牛乳作為高品質(zhì)的天然飲品，有“乳中精品”之稱，其品質(zhì)高于普通牛奶，特別是不飽和脂肪酸和必須氨基酸，另外水牛乳中還包含了多種功能性脂肪酸[2]，如花生四烯酸、二十碳五稀酸、二十二碳六烯酸等。乳脂肪酸是水牛乳中主要的營養(yǎng)物質(zhì)，其組成決定了水牛乳的風(fēng)味及營養(yǎng)價值，但乳脂肪酸的含量和組成受品種遺傳、季節(jié)氣候和飼養(yǎng)管理條件等因素的影響。研究水牛乳脂肪酸的功能特性和影響因素，不僅可以為探索乳脂肪酸組成的變化規(guī)律，水牛奶乳品的加工研究及質(zhì)量檢測提供理論依據(jù)，而且對于科學(xué)設(shè)計雜交改良和飼養(yǎng)管理方案也重要意義。

1 乳脂肪酸的功能特性

脂肪酸是一類脂肪族碳氫鏈有機物，一般碳鏈較長，并且一端含有一個羧基。甘油三酯是乳脂肪的主要組成成分，而甘油三酯又是由脂肪酸和甘油構(gòu)成，脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成，是中性脂肪、磷脂及糖脂的主要成分。脂肪酸根據(jù)碳鏈的長度不同，可分為：短鏈脂肪酸，中鏈脂肪酸和長鏈脂肪酸。根據(jù)碳鏈中是否含有雙鍵，又可以分為：飽和脂肪酸（SFA）和不飽和脂肪酸（UFA），脂肪酸碳鏈中只含有一個雙鍵的為單不飽和脂肪酸（MUFA），含有兩個或兩個以上雙鍵的脂肪酸為多不飽和脂肪酸（PUFA）。

脂肪酸與氨基酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)一樣，其質(zhì)和量對人體的健康有著至關(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。脂肪酸具有廣泛的生理活性和生物學(xué)效應(yīng)，是維護細胞膜完整性及化學(xué)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。但是不同的脂肪酸其性質(zhì)差別也很大，SFA有很強的升高血膽固醇和低密度脂蛋白作用，雙金[3]等人研究發(fā)現(xiàn)乳中高濃度的C12∶0、C14∶0、C16∶0等會使血液中低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的濃度升高，導(dǎo)致肥胖和提高腫瘤疾病、心腦血管疾病的發(fā)生率。而C6∶0、C8∶0和C10∶0等中鏈脂肪酸可抑制膽固醇的沉積，預(yù)防和治療腸功能紊亂、冠心病、吸收不良綜合癥和膽結(jié)石等疾病[4-5]。那么，合理的改善乳中長鏈和短鏈脂肪酸的比例，可以提高乳品質(zhì)。葛武鵬[6]等人將牛乳和羊乳加工后制成奶酪和酸奶后，發(fā)現(xiàn)奶制品營養(yǎng)價值更高，短鏈飽和脂肪酸含量增加，長鏈飽和脂肪酸含量降低，其中短鏈飽和脂肪酸含量的增加更有利于人體消化和吸收。國內(nèi)外關(guān)于牛羊乳制品加工的研究較多[7-8]，而國內(nèi)關(guān)于水牛乳的加工較少，并且關(guān)于水牛乳加工前后乳脂肪酸的變化分析尚未見報道。

不飽和脂肪酸，包括PUFA和MUFA，一般來說，都對人體健康有益。MUFA不僅能降膽固醇和低密度脂蛋白的水平，抗血小板凝集，還不影響高密度脂蛋白[9-10]。PUFA包括了許多功能性的脂肪酸，主要是ω-3族和ω-6族脂肪酸。乳中的ω-3族脂肪酸的功能已被人逐漸知曉，如保證心腦血管健康，降血壓，防止形成動脈硬化等[11-13]。有研究發(fā)現(xiàn)二十二碳六烯酸（C22∶6，簡稱DHA）對大腦細胞特別是腦神經(jīng)傳導(dǎo)和突觸的生長、發(fā)育有重要的作用，尤其是對胎嬰兒智力的發(fā)育至關(guān)重要[14]；二十碳五烯酸（C20∶5，簡稱EPA）具有降血脂、降血壓、降血糖作用，可預(yù)防和改善動脈硬化，防止高血壓[15]。ω-6族脂肪酸亞油酸和花生四烯酸等，作為腦和視神經(jīng)組織以及細胞膜的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，對嬰兒生長發(fā)育有促進作用[16]。另外，花生四烯酸（C20∶4，簡稱AA）還是許多循環(huán)二十烷酸衍生物的生物活性物質(zhì)（如前列腺素、前列腺環(huán)素和血栓烷素）的直接前體；另有研究顯示，除了ω-3族和ω-6族PUFA外，硬脂酸（C18∶0）和油酸（C18∶1）也有著降低血液中膽固醇水平的功能[17]。

共軛亞油酸（CLA）是水牛乳脂中存在的一種微量的不飽和脂肪酸，具有多種生物活性功能，如促進脂肪代謝、抑制動脈硬化[18]、提高機體免疫力[19]、抗癌作用和抑制糖尿病[20-21]等功能。自從1996年美國營養(yǎng)研究委員會（NRC）公布CLA是唯一的一種動物源性抗癌作用的脂肪酸以來，國內(nèi)外主要研究轉(zhuǎn)移到了如何提高乳脂中CLA含量。大多數(shù)研究主要是通過飼料營養(yǎng)調(diào)控來改變?nèi)橹舅幔缣砑又参镉蚚22]、魚油[23]、海藻[24]、飼喂青綠牧草[25]等方面，另外通過調(diào)控瘤胃的氫化過程來提高乳脂中CLA含量也是一方面[26]。目前關(guān)于提高乳脂中CLA含量的研究主要集中于奶牛[27]、山羊[28]、綿羊[29]等，而關(guān)于奶水牛乳脂中CLA調(diào)控的研究相對較少，尤其是在水牛瘤胃微生物對乳脂肪酸代謝過程影響方面鮮有報道。

2 影響乳脂肪酸組成含量變化的因素

2.1 遺傳因素對乳脂肪酸的影響

遺傳因素品種差異是影響奶牛生產(chǎn)性能一個重要因素。不同品種動物之間，乳成分也存在不同的差異。孟云等人研究發(fā)現(xiàn)，純種河流型水牛摩拉和尼里-拉菲的脂肪含量顯著低于河流-沼澤型雜交水牛[30]；陳煒等[31]分析德昌水牛和F1代乳中飽和脂肪酸總量分別占總脂肪酸的70.26%和74.51%，測得共輒亞油酸(CLA)的質(zhì)量濃度分別為0.030 g/L和0.025 g/L；韋升菊等[32]比較了奶水牛與荷斯坦奶牛、娟姍牛和西門塔爾牛的常規(guī)乳成分和乳脂肪酸含量和組成的不同，發(fā)現(xiàn)水牛乳中的各種脂肪酸含量極顯著高于荷斯坦奶牛、西門塔爾牛和娟姍牛。通過比較分析不同品種牛的乳脂肪酸的組成和含量，可以為牛群的科學(xué)雜交改良提供理論依據(jù)。不同物種的乳脂肪也存在很大的差異，馬露[33]應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)比較分析了奶牛、水牛、牦牛、娟珊牛、山羊、駱駝和馬乳中奇數(shù)碳鏈支鏈脂肪酸（OBCFA）的表達模式及種屬特異性，很好的區(qū)分開了奶牛乳、駱駝乳、馬乳和山羊乳。但是目前的研究還沒有全面的分析水牛乳與其他動物乳脂肪酸的含量和組成的差異，水牛乳脂肪酸圖譜有待進一步建立，以便檢測摻雜摻假情況。

2.2 日糧對乳脂肪酸的影響

反芻動物消化系統(tǒng)的特點決定了乳脂含量可通過日糧來調(diào)節(jié)。飼喂日糧的精、粗料類型和數(shù)量的不同，可影響瘤胃細菌和原生動物的數(shù)量和類型，進而影響瘤胃發(fā)酵的最終產(chǎn)物。瘤胃可將日糧中的碳水化合物轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸（VFA），其中乙酸和丙酸對乳脂的合成影響最大。高纖維日糧促使乙酸生成量加大，利于乳脂的形成，而低纖維日糧則促使丙酸生成量增多，導(dǎo)致乳脂含量降低。有研究表明，飼喂粗飼料型日糧可提高奶牛的乳脂率[34]。一般日糧中粗飼料和精飼料的比例為40∶60或45∶55較為合適[35]。

日糧中脂肪可影響乳脂的合成，有的可以提高日糧能量，直接提供脂肪酸合成乳脂。有的降低飼料消化率，抑制乳脂的合成。有研究表明飼料中的脂肪有65%可用于形成乳，一般日糧中脂肪的適宜添加量為3%～4%[36]。郝青等[37]在日糧中添加300 g脂肪酸鈣，發(fā)現(xiàn)牛乳中乳脂率提高了13.17%，而且亞油酸和亞麻酸的含量也增加了，分別增加了25.53%和29.69%，證明了脂肪酸鈣顯著提高了乳脂中不飽和脂肪酸含量；Abu Ghazaleh研究在日糧中添加的0.5%魚油和2.5%的豆油都提高乳中的CLA的含量[38]；楊炳壯等[39]在水牛日糧中添喂適量花生油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對泌乳水牛生產(chǎn)性能沒有影響，但影響了水牛乳脂肪酸的組成，提高了水牛乳中CLA的含量。目前，通過在日糧中添加整粒棉籽和鈣皂，可以提高奶牛的能量進食。尤其在泌乳早期能量負平衡狀態(tài)，具有很重要的意義。

乳脂肪中4-14碳的脂肪酸和半數(shù)的C16脂肪酸是在乳腺中由40%～50%的乙酸和10%的β-羥丁酸合成的，可見乙酸是合成乳脂的主要成分。所以在日糧中添加適量的乙酸鹽也可以起到提高乳脂率的作用。可見，通過調(diào)節(jié)日糧的組成和能量水平來提高水牛乳脂肪酸的品質(zhì)具有重要意義，但機理還有待進一步的研究。

2.3 環(huán)境對乳脂肪酸的影響

環(huán)境對乳脂肪酸的影響因素主要是季節(jié)和溫度。夏季牛乳脂中C18脂肪酸對C14脂肪酸比例高于冬季，原因可能是由于夏季和冬季日糧構(gòu)成不同造成的。潘斌[40]在研究湖北雜交水牛乳脂肪酸變化時發(fā)現(xiàn)，夏季的水牛乳中UFA含量，無論是MUFA還是PUFA均高于冬季。而SFA含量冬季偏高，不飽和脂肪酸C15∶1、C17∶1、C18∶2、C18∶3、C20∶4等夏季的含量都極顯著高于冬季。環(huán)境溫度也影響乳脂肪酸的組成，當(dāng)溫度過高時，水牛采食量會明顯降低，從而導(dǎo)致乳產(chǎn)量降低和乳成分發(fā)生變化。所以可以通過改善乳牛的外界環(huán)境，調(diào)節(jié)日糧和營養(yǎng)，添加維生素和電解質(zhì)等的方法來緩解乳牛的熱應(yīng)激。在夏季高溫高濕環(huán)境下，李華通過在水牛日糧中添加煙酸，明顯提高了乳脂率、乳蛋白、乳糖和非乳脂固形物[41]?？梢娙橹舅岬馁|(zhì)和量是隨季節(jié)溫度變化而變化的，因此加強畜舍的飼養(yǎng)管理非常重要。在炎熱夏季應(yīng)采取防暑降溫措施，緩解熱應(yīng)激；在冬季，可加強防寒保溫和采光，同時，盡量保證粗飼料和青綠飼料的供給。

2.4 泌乳天數(shù)對乳脂肪酸的影響

泌乳天數(shù)不同，乳脂肪含量也有不同變化。據(jù)調(diào)查，泌乳期前2-3周的乳脂率最高，此后逐漸下降，到泌乳后期乳脂率呈上升趨勢[42]。Kelsey等[43]研究發(fā)現(xiàn)不同的泌乳時期影響了乳中長鏈脂肪酸以及所有中鏈和短鏈脂肪酸（C6∶0除外）；潘斌[30]研究湖北雜交水牛對乳脂肪酸的影響，試驗將泌乳天數(shù)分別設(shè)為64，104，154 d三個分組，研究表明SFA隨泌乳天數(shù)的增加而緩慢升高，C16∶1的含量也逐漸升高，C18∶2ω6和C18∶3ω6含量隨泌乳天數(shù)增加都逐漸減少。UFA和MUFA隨泌乳天數(shù)的增加也在減少，而PUFA含量卻基本保持不變；Arumughan等[44]報道的結(jié)果顯示隨著泌乳期的延長C18∶2和C18∶3濃度下降，C4∶0-C10∶0和C16∶0的比例上升；Pineda等[45]研究表明無論是奶牛還是水牛，泌乳中期的短鏈脂肪酸（C4-C10）的含量高于泌乳早期和后期，而在泌乳早期和中期乳中不飽和脂肪酸要比后期要低。國內(nèi)外對泌乳期影響乳脂肪酸的變化都做了一定的研究，但是不夠深入全面，真正的掌握乳脂肪酸隨泌乳天數(shù)的變化規(guī)律，設(shè)計科學(xué)的方案來提高水牛的泌乳性能則還需要進一步的研究。

2.5 胎次對乳脂肪酸的影響

胎次對乳牛的生產(chǎn)性能也有較大影響，隨著胎次的增加，泌乳量逐漸增加，而乳脂率在初產(chǎn)期最高，以后逐漸下降，一般乳牛產(chǎn)犢3～4胎后就會被淘汰。常玲玲[46]研究表明，胎次對乳脂率和乳蛋白率的影響極顯著，荷斯坦奶牛乳脂率第一胎最高達到3.56%，第三胎最低，下降至3.40%。并且第一胎次的乳總脂肪酸的絕對含量都顯著高于其他胎次，原因可能是牧場重視后備牛和頭胎牛的飼養(yǎng)管理，使頭胎奶牛處于較好的生理狀態(tài)。羅軍[47]等對薩能羊的乳脂肪酸進行研究，發(fā)現(xiàn)胎次對月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸和油酸含量有顯著性影響；Garnsworth等人[48]研究表明胎次對不同碳鏈長度的脂肪酸相對含量有顯著影響，但對不同飽和度脂肪酸的相對含量沒有顯著影響。國內(nèi)對水牛乳脂肪酸隨胎次的變化規(guī)律研究較少，主要是因為水牛作為乳用才剛剛十幾年，屬于起步階段，以后會有更多的發(fā)展空間。

2.6 健康狀況和藥物對乳脂肪酸的影響

當(dāng)動物患病時，乳成分也會發(fā)生很大變化。尤其是乳房炎，是奶牛業(yè)最為常見的一種病。楊德英等[49]研究奶牛乳房炎對乳脂肪酸的影響時，發(fā)現(xiàn)患有乳房炎會降低乳脂率，產(chǎn)生大量的游離脂肪酸，從而使牛乳產(chǎn)生脂肪氧化味、苦味等不良氣味，嚴重導(dǎo)致乳品質(zhì)下降。常玲玲[46]研究乳房炎對中國荷斯坦奶牛乳脂肪酸的影響時，發(fā)現(xiàn)正常乳和隱性乳房炎乳中總FA，SFA，MUFA和PUFA的絕對含量沒有顯著差異，而兩者顯著高于臨床乳房炎乳。且正常乳的sc-FA、mc-FA及Ic-FA的絕對含量顯著高于臨床乳房炎乳；劉賢慧[50]也做了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)臨床型乳腺炎降低了中國荷斯坦奶牛乳腺脂肪酸的合成能力，導(dǎo)致乳中SFA及MUFA的相對含量降低，而PUFA相對含量上升；但是隱性乳腺炎對牛乳中脂肪酸飽和度的影響不顯著；Miller等[51]研究表明，臨床型乳腺炎乳中的PU?FA含量和乳脂含量顯著高于正常乳，而sc-FA含量顯著低于正常乳，但隱性乳腺炎和正常乳中的脂肪酸組成差異不顯著。可見，乳房炎對乳脂肪酸的影響也很大，通過控制和降低乳腺炎的發(fā)病率，切實提高原料乳的營養(yǎng)價值尤為重要。雖然水?？共⌒詮?，患乳房炎的概率小，但也應(yīng)該引起重視，做相關(guān)研究，提高水牛乳的產(chǎn)品質(zhì)量。另外，殺菌劑、抗生素等多用于治療牛病時，都可能進入乳汁中而改變?nèi)槌煞值恼＝M成。為了保證生鮮原乳的衛(wèi)生質(zhì)量，用藥要受到嚴格的管理，不得亂用、濫用抗生素。

3 乳脂肪酸的檢測方法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外有關(guān)脂肪酸的檢測方法涌現(xiàn)出很多，也在逐步改善。其中最常用的主要有紅外光譜法和色譜法，此外還有紫外分光光度法、臭氧分析法、電泳分析法等。紅外吸收光譜法[52-53]能準確測定獨立雙鍵的數(shù)量，主要應(yīng)用于檢測反式脂肪酸含量的方法。色譜法包括銀離子高效液相色譜法[54]、氣相色譜法[55-57]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[58-59]。其中目前國內(nèi)外檢測食品中脂肪酸組成使用最為廣泛的分析方法就是氣相色譜法，它的優(yōu)點是快速、高效和靈敏度高，可以將交疊的反式酸與順式酸分開。

4 結(jié) 論

綜上所述，水牛乳脂肪酸具有廣泛的生理活性和生物學(xué)效應(yīng)，對人體的健康起著很重要的作用，而水牛乳脂肪酸的組成和含量又受眾多因素的影響，通過調(diào)控影響因素來提高水牛乳的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。目前，國內(nèi)對水牛乳脂肪酸也做了不少的研究，但是由于國內(nèi)奶水牛產(chǎn)業(yè)起步晚，與國外存在很大差距，奶水牛研究還有巨大的發(fā)展空間，水牛乳脂肪酸的作用機理、水牛乳脂肪酸組成的變化規(guī)律、水牛瘤胃微生物對乳脂肪酸的調(diào)控機理、水牛乳脂肪酸的圖譜建立、水牛乳制品加工和儲存工藝、通過先進的分子生物學(xué)技術(shù)提高水牛乳脂肪酸質(zhì)量、進一步加強飼養(yǎng)管理等方面都將成為今后進一步研究的重點。

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Research progress on functional properties and influencing factors of milk fat acids in buffaloes

GUO Yanxia,LIANG Xianwei,LIANG Xin,LI Mengwei,WEI Sha,YANG Chengjian
(Guangxi Buffalo Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Nanning 53001,China)

TS252.59

B

1001-2230（2017）09-0030-05

2016-12-31

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（桂科能1598025-11）；廣西水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)局項目（桂漁牧科201352039）；農(nóng)業(yè)部948項目（2011-G26）。

郭艷霞（1989-），女，碩士，研究方向為動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)。

楊承劍