母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸組成的差異分析

,,宏達(dá),,*,,,

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030; 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150030; 3.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司,黑龍江哈爾濱 150030; 4.黑龍江完達(dá)山林海液奶有限公司,黑龍江牡丹江 157100)

母乳喂養(yǎng)是為新生兒提供營(yíng)養(yǎng)最合適的方式。母乳脂肪酸不僅為嬰兒各種生理活動(dòng)提供全面營(yíng)養(yǎng),而且還能夠提供一些嬰兒不能自身合成但所必需的多種脂肪酸,以保證嬰兒在出生半年內(nèi)免受多種病原菌的侵?jǐn)_。牛乳和山羊乳是迄今為止應(yīng)用最多的母乳替代品,一是因?yàn)榕Ｑ蛉榈闹竞颗c人乳接近,二是因?yàn)槠溆薪^對(duì)的資源優(yōu)勢(shì)。乳中脂肪酸的構(gòu)成主要受環(huán)境因素和內(nèi)在因素的影響,環(huán)境因素包括飲食、季節(jié)、氣候等,內(nèi)在因素包括品種、胎次、泌乳階段等[1]。如消耗含有高濃度n-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸(LCP)的魚類或攝取來(lái)自藻類單細(xì)胞油[2]的婦女,其乳汁中二十二碳六稀酸(DHA)水平相對(duì)較高[3]。

20世紀(jì)80年代開(kāi)始,各國(guó)陸續(xù)報(bào)道了乳中脂肪酸組成的重要研究成果。Yuhas等[4]分析了9個(gè)國(guó)家的人乳脂肪酸組成中DHA的變化,發(fā)現(xiàn)飽和脂肪酸(SFA)和單不飽和脂肪酸(MUFA)的比例在很多國(guó)家都相對(duì)穩(wěn)定,而一些多不飽和脂肪酸(PUFA),特別是DHA含量是高度可變的;張耀廣等[5]采用GC-MS法測(cè)定了生鮮牛乳脂肪酸組成,測(cè)得17種脂肪酸,以SFA為主,含量為62.43%;凌育趙[6]采用氣相色譜法分析了羊乳中脂肪酸的成分,確定了主要脂肪酸組成為棕櫚酸22.32%,油酸23.78%等,SFA∶UFA(不飽和脂肪酸)=1.39∶1。雖然對(duì)母乳、牛乳和羊乳脂肪酸組成的研究成果層出不窮,但有關(guān)母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸組成的系統(tǒng)對(duì)比研究信息非常有限。

因此,本研究選取代表東北地區(qū)飲食結(jié)構(gòu)及地理位置的吉林省松原市進(jìn)行母乳樣本采集,應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜分析方法,對(duì)母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸進(jìn)行系統(tǒng)分析,深入了解其脂肪酸組成差異,對(duì)研制出更接近天然母乳的嬰幼兒配方奶粉的脂質(zhì)基料、開(kāi)發(fā)母乳化奶粉及提高嬰幼兒健康體質(zhì)提供指導(dǎo),為更深入研究中國(guó)母乳脂質(zhì)組學(xué)提供一定的理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

母乳 選擇在吉林省松原市婦幼保健院分娩的健康、不吸煙的哺乳期母親50人(分娩1～7 d母親15人,7～14 d母親15人,>14 d母親20人),年齡在24～40歲,平均年齡29±5歲,所有母親均按照正常的飲食;牛乳 選取哈爾濱市綜合牧場(chǎng)健康的荷斯坦黑白花奶牛20頭,平均胎次為第3胎,平均年齡5±1歲;山羊乳 選取哈爾濱華閣乳業(yè)純種奶山羊20頭,平均胎次為第3胎,平均年齡6±1歲。

3K15臺(tái)式冷凍離心機(jī) 德國(guó)Sigma,深圳市萬(wàn)宏源貿(mào)易有限公司;PS-60AL超聲波清洗器 深圳市深華泰實(shí)業(yè)有限公司;68523氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 安捷倫科技有限公司;N100氮吹儀 上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 乳樣的采集 母乳采集:在吉林省松原市根據(jù)具體的采樣方案采集15個(gè)初乳(1～7 d)、15個(gè)過(guò)渡乳(7～14 d)、20個(gè)成熟乳(>14 d),采集量為50～80 mL。乳樣采集前,對(duì)乳暈及四周進(jìn)行消毒,用自動(dòng)吸奶器采樣,采集后的樣品于-20 ℃冷凍保存,用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)對(duì)母乳三個(gè)泌乳期脂肪酸成分進(jìn)行分析,確定不同泌乳期母乳脂肪酸種類和相對(duì)含量。

牛羊乳采集:在東北地區(qū)經(jīng)由專業(yè)養(yǎng)殖人員根據(jù)具體采樣方案進(jìn)行常乳采集。采集的乳樣置于250 mL消毒過(guò)的取樣瓶中,并分裝到50 mL離心管中,將樣品置于-20 ℃的冷凍箱中,對(duì)牛羊乳脂肪酸組成和含量進(jìn)行測(cè)定,并與成熟期母乳脂肪酸組成進(jìn)行差異分析。

1.2.2 脂肪的提取 參考Folch等[7]的方法,提取乳中的脂肪。取乳樣5 mL,加入甲醇10 mL、氯仿5 mL、蒸餾水1.3 mL,25 ℃充分振蕩大約30 min;再加入氯仿5 mL和2%的Na2SO45 mL,25 ℃振蕩15 min后8000 r/min冷凍離心30 min;取離心后的下層溶液,過(guò)濾(在濾紙中加入2 g無(wú)水硫酸鈉);向離心所得上層溶液中加入10 mL氯仿,混勻后再次離心30 min;重復(fù)上一步,充分混勻兩次所得的濾液,用氮?dú)獯蹈?即為乳脂肪,放-20 ℃冰箱中備用。

1.2.3 脂肪的甲酯化 參考Kelly等[8]、王存芳等[9]的方法,采用堿催化法對(duì)乳脂肪進(jìn)行前處理。取乳脂肪0.15 g,加入5 mL正己烷,25 ℃超聲(功率360 W)3～5 min至乳脂肪溶解,然后加入5 mL CH3OH、5 mL KOH-CH3OH溶液(0.5 mol/L),25 ℃超聲(功率360 W)1 min后55 ℃水浴加熱20 min,加入5 mL正己烷、5 mL飽和氯化鈉溶液,靜置,取200 μL上層有機(jī)相,并用4 mL正己烷稀釋,過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜,取1 μL準(zhǔn)備上樣,每個(gè)乳樣做三個(gè)平行試驗(yàn)。

1.2.4 色譜條件 色譜柱為HP-5MS(5% Phenyl Methyl Silox)彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm),氦氣流速為0.8 mL/min。色譜柱起始柱溫為40 ℃(保持2 min),首先以8 ℃/min升到200 ℃,然后以3 ℃/min升到215 ℃,最后以10 ℃/min升到230 ℃,保持7 min,以10 ℃/min升到280 ℃,保持2 min。進(jìn)樣量為10 μL,分流比為30∶1。260 ℃作為進(jìn)樣口溫度,280 ℃作為檢測(cè)器溫度。

1.2.5 質(zhì)譜條件 離子源:EI;離子源溫度:230 ℃,掃描范圍為33～450 amu;能量:70 eV。用Xcalibur軟件處理數(shù)據(jù),未知化合物要與計(jì)算機(jī)檢索NIST譜庫(kù)(107k compounds)相匹配,僅當(dāng)正反匹配度均大于80的鑒定結(jié)果才予以報(bào)道。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel、SPSS軟件計(jì)算平均值、方差和差異性分析,應(yīng)用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 母乳不同泌乳期脂肪酸組成分析

2.1.1 母乳不同泌乳期SFA、MUFA、PUFA組成分析 母乳中共測(cè)得12種SFA,7種MUFA,13種PUFA,共32種,比陳愛(ài)菊等[10]測(cè)得的總脂肪酸種類多5種。脂肪酸碳原子數(shù)目在6～22之間,且多為偶數(shù)碳原子脂肪酸。表1顯示松原地區(qū)母乳中脂肪酸的構(gòu)成和各種脂肪酸相對(duì)含量隨泌乳期的變化。其中含量最高的是油酸(C18∶1n-9),其次為棕櫚酸(C16∶0),亞油酸(C18∶2n-6),共占母乳中總脂肪酸含量的75%左右。

母乳中MUFA和PUFA是影響脂肪酸組成和分布的重要因素,從表1可以看出,SFA中棕櫚酸(C16∶0)最豐富,其相對(duì)含量在初乳階段最高,占總脂肪酸含量的22.62%。MUFA中含量最豐富的是油酸(C18∶1n-9),初乳含量為32.27%、過(guò)渡乳32.12%、成熟乳30.53%,但初乳中油酸含量顯著低于重慶地區(qū),原因可能在于重慶居民膳食中攝入了更多的菜籽油[10]。

表1 不同泌乳期母乳脂肪酸組成(%總脂肪酸)Table 1 The fatty acid contents of breast milk at different lactation(% of total fatty acid)

母乳中PUFA主要包括亞油酸(LA)、α-亞麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、花生四烯酸(AA)等。其中,含量最高的是LA,在成熟乳中可達(dá)21.73%,其次為ALA,從初乳到成熟乳,含量呈上升趨勢(shì),成熟乳期含量最高為1.66%,過(guò)渡乳為1.62%,初乳為1.24%。DHA含量從初乳期0.57%增加到過(guò)渡乳期0.54%,又顯著降低至成熟乳期的0.35%(p<0.05)。其含量比呼和浩特、長(zhǎng)春、重慶地區(qū)高,但顯著低于上海、廣州地區(qū)[10],同時(shí)Yuhas等[4]通過(guò)對(duì)9個(gè)國(guó)家的人乳脂肪酸比較發(fā)現(xiàn),DHA含量變化最大,說(shuō)明DHA受地域及飲食的影響非常大。母乳中PUFA相對(duì)含量在三個(gè)泌乳期并無(wú)顯著變化(p>0.05),Barreiro等[12]也得到了相同的結(jié)論。

母乳中SFA、MUFA、PUFA在三個(gè)泌乳期的變化如圖1所示,從圖1可以看出,母乳中SFA含量隨著泌乳期呈上升趨勢(shì),初乳SFA含量為36.16%,過(guò)渡乳37.89%,成熟乳38.10%。此趨勢(shì)與呼和浩特市的母乳SFA含量變化趨勢(shì)有一致性[11],但上海、廣州和重慶等地區(qū)SFA含量在成熟乳期顯著低于初乳期(p<0.05)[10],這可能是由于南北方地區(qū)的飲食習(xí)慣不同造成的。母乳中MUFA相對(duì)含量隨著泌乳期的延長(zhǎng)并沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異(p>0.05)。母乳中PUFA含量隨著泌乳期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),但無(wú)顯著性差異(p>0.05)。初乳、過(guò)渡乳和成熟乳PUFA含量分別為27.95%、26.24%、27.00%。

圖1 母乳總脂肪酸含量隨泌乳期的變化Fig.1 Content changes of total fatty acids in breast milk注:同一指標(biāo)間不同字母表示存在 顯著性差異(p<0.05),圖2～圖4同。

2.1.2 母乳不同泌乳期中鏈脂肪酸(MCFA)和長(zhǎng)鏈脂肪酸(LCFA)組成分析 母乳脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)短是影響嬰兒消化吸收的重要因素,MCFA在新生兒和嬰兒喂養(yǎng)中有重要的營(yíng)養(yǎng)與免疫作用,而且更容易被消化吸收。目前,很少有針對(duì)MCFA和LCFA進(jìn)行的系統(tǒng)研究。MCFA被認(rèn)為是唯一可用于有效治療如下三種疾病的物質(zhì):α-脂蛋白血癥、小腸淋巴管擴(kuò)張癥、乳糜性瘺管[13]。

圖2顯示,母乳中MCFA含量在1～2周期間顯著升高(p<0.05),由初乳的2.45%顯著升高到過(guò)渡乳的5.88%,成熟乳中MCFA含量為5.40%,與過(guò)渡乳相比沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。母乳中LCFA相對(duì)含量隨著泌乳期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)(圖2),初乳33.71%,過(guò)渡乳32.01%,成熟乳32.7%,整個(gè)泌乳期LCFA含量沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。

圖2 母乳中、長(zhǎng)鏈脂肪酸隨泌乳期的變化Fig.2 Content changes of MCFA、LCFA in breast milk

2.2 母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸組成差異分析

2.2.1 母乳、牛乳及山羊乳SFA、MUFA、PUFA組成分析 母乳及牛羊乳中都含有豐富的脂肪酸,其中90%以上是偶數(shù)碳脂肪酸,特別是乳中的PUFA和MCFA,十分有益于人體健康。

從表2可以看出,母乳、牛乳及山羊乳中脂肪酸種類均在30種左右,非常豐富。母乳中主體脂肪酸是油酸(C18∶1n-9)(30.53%)、亞油酸(C18∶2n-6)(21.73%)、棕櫚酸(C16∶0)(21.08%),共占母乳中總脂肪酸含量的75%左右。牛乳中主體脂肪酸是油酸(C18∶1n-9)(25.12%)、棕櫚酸(C16∶0)(18.16%)、硬脂酸(C18∶0)(15.48%)、豆蔻酸(C14∶0)(10.64%)、棕櫚油酸(C16∶1n-7)(6.22%)等,其含量占總脂肪酸的70%以上。山羊乳中主體脂肪酸為油酸(C18∶1n-9)(20.79%)、棕櫚酸(C16∶0)(18.08%)、癸酸(C10∶0)(9.12%)、硬脂酸(C18∶0)(8.45%)、二十三碳酸(C23∶0)(8.13%)。侯建平[14]對(duì)41個(gè)奶粉樣本中脂肪酸測(cè)定發(fā)現(xiàn)油酸的范圍為22.19%～54.41%,范圍廣泛,相對(duì)于牛乳而言山羊乳中油酸含量與其范圍更為接近,但與母乳中含量仍有很大差距。羊乳中低級(jí)脂肪酸C2∶0～C10∶0的含量較高,其中辛酸(C8∶0)、癸酸(C10∶0)是羊乳的特征脂肪酸,兩種脂肪酸總含量為13.8%。同時(shí)這兩種特征脂肪酸都具有抗病毒的生物活性,陳銀基等[15]已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。

從表2可以看出,母乳與牛羊乳在脂肪酸組成上有很大的不同,如存在于牛羊乳中的丁酸(C4∶0)和己酸(C6∶0),在母乳中含量極少,幾乎檢測(cè)不出。母乳喂養(yǎng)嬰兒10%～12%的能量來(lái)源于棕櫚酸(C16∶0),其含量在母乳中可達(dá)21.08%,而在山羊乳中含量為18.08%,存在顯著差異(p<0.05)。這種因物種、環(huán)境和飲食所造成的差別是必然的,這也是牛羊乳作為嬰兒配方奶粉基料存在的缺陷。

表2 母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸的相對(duì)含量(%總脂肪酸)Table 2 The relative content of fatty acids in the breast milk/bovine milk/goat milk(% of total fatty acid)

母乳PUFA中含量最為豐富的是LA、AA和DHA。母乳中LA和AA含量顯著高于牛羊乳(p<0.05),母乳中LA含量可達(dá)21.73%,其次為羊乳,4.43%,牛乳中含量最少,為2.19%。母乳中AA含量0.66%,牛羊乳分別為0.24%、0.15%。母乳中DHA含量為0.35%,牛羊乳分別為0.25%、0.13%。其中LA是一種必須脂肪酸,可以降低血液中膽固醇含量。LA和ALA是合成AA和DHA的前體,對(duì)嬰兒智力與視力的發(fā)育具有重要作用。同時(shí)DHA能促進(jìn)嬰兒視網(wǎng)膜的成熟和視覺(jué)皮層的發(fā)育。因此,豐富的DHA能提高視覺(jué)靈敏度,促進(jìn)嬰兒的大腦發(fā)育。

許多研究[16]指出,乳中n-6和n-3 LCP可以促進(jìn)嬰兒腦正常發(fā)育,特別是在早期生活中有極其重要的作用。同時(shí)這些LCP對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育是重要的,并且在發(fā)育中的大腦和視網(wǎng)膜中大量累積[17-18]。但LCP中的AA和DHA天然存在于乳中,在目前的嬰兒配方食品中通常不存在。這種脂肪酸組織水平較低,導(dǎo)致食用配方食品的早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜功能降低、視力下降、DHA紅細(xì)胞水平較低[3]。嬰兒組織中LCP的組成主要取決于乳中LCP的含量,這反過(guò)來(lái)又部分反映了孕婦飲食中的脂肪酸組成[19]。因此在嬰兒配方食品中,應(yīng)該加強(qiáng)LCP的添加,以提高嬰兒的視力水平,促進(jìn)嬰兒中樞神經(jīng)的生長(zhǎng)發(fā)育。

由圖3可以看出,山羊乳中SFA含量最高,為69.07%,其次為牛乳63.49%,母乳中含量最低,為38.10%。母乳中MUFA含量最高,為34.89%,其次為牛乳,含量為33.15%,羊乳中含量最少,為24.71%,三者有顯著差異(p<0.05);母乳中PUFA含量最高,為27.00%,牛羊乳中含量較低,羊乳為6.20%,牛乳為3.32%。這就要求在嬰兒配方食品中,應(yīng)注意PUFA的強(qiáng)化。

圖3 母乳、牛乳及山羊乳總脂肪酸平均含量Fig.3 The content of fatty acids in the breast milk,bovine milk,goat milk

凌育趙[6]通過(guò)對(duì)羊乳中脂肪酸的組成進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn),SFA和UFA之比為1.39∶1。本研究發(fā)現(xiàn)羊乳中SFA∶UFA=2.23∶1,與凌育趙的測(cè)定結(jié)果存在差異,可能是由于山羊所處的環(huán)境和喂養(yǎng)方式不同所造成的。結(jié)合表2可以看出,牛乳中SFA含量是母乳的1.66倍,其中辛酸(C8∶0)、二十四碳酸(C24∶0)、豆蔻酸(C14∶0)和硬脂酸(C18∶0)的含量都顯著高于母乳(p<0.05),但棕櫚酸(C16∶0)含量顯著低于母乳(p<0.05)。

2.2.2 母乳、牛乳及山羊乳MCFA和LCFA組成分析 母乳及牛羊乳中MCFA和LCFA含量如圖4所示,從圖4可以看出,山羊乳中MCFA含量最高,為20.21%,其次為牛乳(11.89%),比羊乳少了8.32%,這也是羊乳比牛乳更容易被人體代謝吸收的原因。結(jié)合表2可以看出,山羊乳MCFA中含量最高的是癸酸(C10∶0),占總脂肪酸含量的9.12%,顯著高于牛乳(2.54%)和母乳(1.12%)(p<0.05);但是山羊乳中月桂酸(C12∶0)含量比母乳及牛乳低,含量依次為牛乳4.39%>母乳4.08%>山羊乳3.48%。羊乳中碳十二以下的中、短鏈低級(jí)揮發(fā)性脂肪酸如己酸、辛酸、癸酸、月桂酸等,可以抑制膽固醇沉積,降低血清膽固醇水平,控制體重,預(yù)防和治療膽結(jié)石以及腸道功能性疾病[20-21],還能夠增加腸道免疫功能,增加胃腸蠕動(dòng),改善結(jié)腸微循環(huán),延緩嬰兒胃腸排空時(shí)間,對(duì)結(jié)腸粘膜產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)作用,且對(duì)回腸末端微循環(huán)也有一定影響[22]。這充分說(shuō)明了羊乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比牛乳更高,這一結(jié)論與陸東林等[23]、葛武鵬等[24]得出的結(jié)論一致。

圖4 母乳、牛乳及山羊乳中中、長(zhǎng)鏈脂肪酸含量Fig.4 The content of MCFA,LCFA in the breast milk,bovine milk,goat milk

通過(guò)圖4所示,3種乳中LCFA占總脂肪酸平均含量存在顯著性差異(p<0.05),牛乳50.30%>山羊乳48.04%>母乳32.70%。結(jié)合表2可以看出,LCFA中,二十四碳酸(C24∶0)含量在牛乳中比在母乳及山羊乳高,其含量分別為牛乳0.16%>山羊乳0.12%>母乳0.08%。硬脂酸(C18∶0)含量在牛乳中最高,為15.48%,母乳含量為6.45%,山羊乳為8.45%。硬脂酸容易在小腸中形成皂化物,不易被消化吸收,與之相比MCFA和UFA更容易被消化吸收,所以從硬脂酸含量方面而言,羊乳產(chǎn)品脂肪酸質(zhì)量更優(yōu)于牛乳,更益于嬰幼兒的腸道健康。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果顯示,不同泌乳期母乳脂肪酸種類不變,含量存在一定的差異。母乳中SFA含量隨著泌乳期呈上升趨勢(shì),初乳SFA含量為36.16%,過(guò)渡乳37.89%,成熟乳38.10%。MUFA和PUFA含量隨著泌乳期的延長(zhǎng)沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。母乳、牛乳及山羊乳脂肪酸組成和相對(duì)含量存在顯著差異(p<0.05),牛乳和山羊乳主要以SFA為主,山羊乳中SFA含量最高,為69.07%,是牛乳的1.08倍。辛酸(C8∶0)、癸酸(C10∶0)是羊乳的特征脂肪酸,其含量分別為4.68%,9.12%,顯著高于牛乳(p<0.05)。棕櫚酸(C16∶0)作為母乳喂養(yǎng)嬰兒的主要能量來(lái)源,其含量達(dá)21.08%,牛乳含量為18.16%,山羊乳含量為18.08%。主要功能性脂肪酸LA、ALA、AA和DHA,在母乳中的含量明顯高于牛羊乳,其中母乳中LA含量為21.73%,是牛乳的9.9倍,山羊乳的4.9倍,差異顯著(p<0.05)。從脂肪酸組成來(lái)看,山羊乳脂肪酸組成和比例更接近母乳。通過(guò)對(duì)不同種類乳中脂肪酸進(jìn)行比較分析,為嬰幼兒配方粉的母乳化研究提供一定的理論基礎(chǔ)。