影响乳脂共轭亚油酸合成的因素

影响乳脂共轭亚油酸合成的因素

共轭脂肪酸（cla）是一种含有共同二醇的共轭脂肪酸的总称。这两种异构体最重要，更具有生理意义。顺9、反11-cla和反10、反12-cla。在人类天然食品中,反刍动物的肉和奶是CLA含量最丰富的天然来源,其中顺9,反11-CLA约占90%,其余主要为反10,顺12-CLA。研究表明,CLA对人类健康具有重要的意义,包括抗癌、降血脂、抗心血管疾病以及促进免疫调节等。由于牛奶乳脂中含有丰富的顺9,反11-CLA。因此,提高牛奶中CLA的含量,可以改善牛奶品质,提高牛通讯作者:王之盛,教授,博导,从事动物营养和饲料加工研究。收和瘤胃的健康发育。犊牛开食料磨得过细,也不利于瘤胃内乳头状突起或网胃的发育。促使犊牛瘤胃发育的主要因素是采食粗糙的犊牛开食料,而不是采食干草。犊牛膨化TMR,精粗混合,同时添加各种营养补充剂,易发酵碳水化合物含量较高,并且有足够的可消化纤维,以支持瘤胃发酵的正常进行。产生挥发性脂肪酸对犊牛瘤胃及瘤胃内乳头状突起的发育非常重要。瘤胃的发酵对维持瘤胃组织的适宜生长必不可少。膨化使淀粉糊化,使瘤胃可降解蛋白质(RDP)和过瘤胃蛋白质(UDP)的数量发生了变化,对瘤胃氨氮的释放速度具有一定的缓解作用。瘤胃发酵主要受碳水化合物的影响,而受氮源的影响较小,糊化的淀粉使其在瘤胃内的降解速度加快,丙酸产量增加,从而提高了能量的利用率。膨化的犊牛全混合日粮利用膨化技术去除了饲料中存在许多的抗营养因子,后喷涂工艺使其营养更为充奶营养价值。目前对CLA的形成和调控方面的研究很多,但尚未形成完整的知识体系。作者就近年来国内外关于奶牛乳脂CLA合成的影响因素及其调控的研究作一综述。1饲料膨化对养牛全混合日粮的调节作用研究发现,乳脂中CLA主要通过以下途径合成CLA:(1)瘤胃氢化的中间产物:日粮中的多不饱和脂肪酸(PUFA)如亚油酸(LA)、亚麻酸(LEA)等在瘤胃微生物(主要是溶纤维丁酸弧菌)的氢化作用下生成中间产物CLA和反11-十八碳单烯酸(TVA),逃脱了进一步氢化直接进入十二指肠,经乳腺吸收进入乳腺组织中;(2)内源合成:TVA在乳腺组织中△9-去饱和酶作用下脱氢生成CLA。(3)通过日粮外源添加CLA,过瘤胃后,直接进入分;而且膨化的粗屑料颗粒较粗,新鲜、干燥,增加了犊牛的咀嚼时间,使消化液分泌增多,利于犊牛对营养的消化吸收和瘤胃的健康发育。为以后利用粗饲料,发挥强大的生产性能打下了坚实的基础。4小结4.1饲喂膨化后的犊牛全混合日粮弥补了植物蛋白质适口性差的缺陷,增加了犊牛干物质采食量,增加了犊牛的体重和日增重,提高了饲料转化效率。4.2饲喂膨化后的犊牛全混合日粮可以有效促进犊牛复胃特别是瘤胃的发育,对瘤胃乳头生长的促进作用尤为明显。参考文献刘英,王之盛,周安国.挤压膨化技术在畜牧业中的应用[J].饲料工业,2007,28(11):AndreaMurphy.犊牛及青年母牛的饲养管理[J].黑龙江动物繁殖,2001,9(02):孟庆翔,主译.奶牛营养需要[M].北京:中国农业大学出版社,2001.辛杭书,任丽萍,孙长勉,等.包被尿素与蒸汽压片玉米组合对活体外瘤胃氨氮释放和发酵参数的影响[J].中国农业大学学报,2007,03:41-45.乳腺组织。由于乳脂CLA主要通过瘤胃氢化和乳腺内源合成两个途径生成,因此,从理论上讲,影响这两个环节的因素均能影响乳脂CLA的合成。随后的研究发现,乳腺组织利用TVA通过△9-去饱和酶内源合成CLA是乳脂CLA的主要来源,占2/3以上。由于生物氢化仅发生在游离脂肪酸上,因此瘤胃中游离脂肪酸反-C18:1及CLA累积可以抑制二者进一步氢化为硬脂酸的过程,从而提高瘤胃中TVA和CLA的含量。因此,奶牛乳脂中CLA含量主要取决于瘤胃中CLA和TVA的产量以及乳腺组织中△9-去饱和酶的活力。影响因素主要包括体内和体外两大类,前者主要指奶牛瘤胃内环境,后者则包括日粮组成、饲料种类、饲养制度、奶牛品种、季节等因素。其中,日粮和奶牛个体间的差异是影响乳脂CLA合成的重要因子,△9-去饱和酶活性的差异是造成奶牛个体差异的主要原因。1.1ph对pufa生物加氢的影响由于乳脂中的CLA一部分来源于瘤胃中的CLA和TVA,因此,有必要研究瘤胃内环境对TVA和CLA合成的影响,这方面的研究大多集中于体外试验。瘤胃内环境如pH、微生物区系、瘤胃温度等的变化影响瘤胃微生物对PUFA的氢化,最终影响反-C18:1或CLA异构体的生成。其中,pH是最主要的因素,瘤胃pH的改变影响参与PUFA生物氢化的微生物菌群的正常生长繁殖,改变了细菌区系,影响生物氢化的路径。另外,pH还可以通过影响亚油酸异构酶活性(由溶纤维丁酸弧菌分泌)进而影响亚油酸转化合成CLA的产量。研究发现,亚油酸异构酶在pH为5.5~8.5时就具有转化合成CLA的活性,而活性达到最大的最适pH为7.2~7.4。许多体外试验发现pH与瘤胃液CLA之间存在一定的关系:Nevel和Demeyer(1996)的研究发现,瘤胃pH值降低抑制纤维分解菌的活性,从而抑制脂肪的水解和不饱和脂肪酸的氢化作用,减少瘤胃中TVA和CLA的生成。当培养液的pH低于6.0时,顺9,反11-CLA的产量显著降低;随着培养液pH升高,反11-C18:1和顺9,反11-CLA的产量增加。Troegeler和Meynadier等(2003)发现pH值的增加显著提高了亚油酸的氢化效率,进而提高了顺9,反11-CLA和反10,顺12-CLA的生成量。因此,维持接近中性的瘤胃pH值可以调控氢化过程,并使瘤胃中反l1-C18:1和CLA的产量增加。1.2料脂肪酸的组成和日粮精粗比日粮是影响乳中CLA的最主要的因素,包括饲料脂肪酸的组成和日粮精粗比(纤维水平和类型)等。日粮因素通过提供CLA和TVA合成的前体物和影响瘤胃内环境从而影响乳脂CLA合成。1.2.1美国粮食中饱和脂肪酸对乳脂cla含量的影响研究表明,日粮中的亚油酸和亚麻酸氢化底物和氢化程度影响生物氢化的中间产物及终产物,进而影响乳脂中CLA的含量。因此,日粮中不饱和脂肪酸尤其是LA和LEA含量的高低影响乳脂CLA含量。增加日粮LA的水平,可抑制反-C18:1进一步氢化成硬脂酸,因此能提高乳脂顺9,反11-CLA的含量;同样,增加日粮LEA的水平,也能增加乳脂顺9,反11-CLA的含量。1.2.2不同处理对燕麦乳脂cla含量的影响侯俊财等(2008)给泌乳奶牛分别饲喂稻草、玉米秸秆、玉米青贮和牧草4种不同粗饲料,测定乳中CLA含量。结果表明,牧草组顺9,反11-CLA在脂肪酸中的含量最高、为7.4g/kg。Kelly等(1998)发现全部营养来自优质牧草的奶牛乳脂CLA含量是配合饲料组奶牛的两倍。Dhiman等的研究显示,对照组(以玉米和玉米青贮料为饲料)、1/3、2/3或全部饲料为新鲜牧草的试验组奶牛的乳脂CLA含量分别为3.8、8.9、14.3和22.1mg/g乳脂肪。牧草可以提高乳脂中顺9,反11-CLA的含量,牧草提高乳脂CLA含量的机理可能是脂质底物与牧草组分的协同作用改变了瘤胃内的生物加氢过程所致。牧草的成熟度对乳脂中顺9,反11-CLA的含量也有一定影响,Gerson等研究发现随牧草成熟度的提高,其对脂肪水解和脂肪酸氢化的抑制作用增加,也可能影响瘤胃内顺9,反11-CLA和反-C18:1产生量。与生长晚期或再生的牧草相比,饲喂生长早期牧草奶牛乳脂中顺9,反11-CLA的含量较高。牧草成熟度对脂肪酸氢化作用的影响可能与其粗蛋白含量不同有关,牧草成熟度越高其含氮量越低,而Gerson等报道降低日粮蛋白水平会抑制脂肪的水解和脂肪酸的氢化作用。1.2.3日粮及高精料水平日粮精料水平影响亚油酸在瘤胃内的氢化作用,与低精料日粮相比,高精料日粮能够降低奶牛瘤胃内亚油酸的氢化效率。Kucuk等研究表明当日粮精料水平高于40%时会显著抑制瘤胃内顺9,反11-CLA的浓度,Gersond等(1985)研究表明,精料水平对瘤胃中亚油酸氢化作用的影响主要是日粮纤维水平不同所致,当日粮NDF水平为36.74%~51.64%时,瘤胃内容物中顺9,反11-CLA和反-C18:1与日粮NDF水平呈极显著正相关(P<0.01)。适宜的日粮粗料和纤维水平对维持正常的瘤胃发酵环境十分重要,低粗料水平会降低瘤胃中PUFA的脂解和生物氢化,从而影响瘤胃中CLA的合成,提高日粮粗饲料的水平可以提高氢化速率,增加瘤胃中CLA的合成量;Chouinard等(1998)报道饲喂含20%和80%粗饲料的日粮时,乳脂CLA含量分别为4.5mg/g和7.3mg/g。Kucul等(2001)指出随粗饲料的增加,瘤胃pH值升高,日粮不饱和脂肪酸的氢化增加,十二指肠中CLA随之增加。而在饲喂高精料低纤维日粮时,乳脂中反10-C18:1异构体为主产物,代替了反11-C18:1使得CLA的产量降低。Loor等(2004)在不同比例粗料的奶牛日粮中添加5%葵花籽油,结果发现瘤胃内CLA含量在精粗比为35∶65时最高。1.2.4发酵剂中pahs的含量一些日粮添加剂如铜、蛋氨酸等也影响乳脂CLA含量。日粮中铜的含量与乳脂CLA含量呈负相关,高精料日粮添加PUFA和维生素E可增加乳脂CLA的含量,降低反10-C18:1含量;奶牛日粮添加保护性蛋氨酸对乳脂CLA含量也有影响。1.3量的影响结果采食量影响瘤胃中CLA底物提供,导致瘤胃氢化过程发生改变,从而对乳脂CLA的含量有较大的影响,但改变饲料采食量对乳脂CLA含量的影响结果尚不一致。Jiang等(1996)研究发现限饲奶牛乳脂中CLA含量(11.28mg/g脂肪)显著高于不限饲的奶牛(6.6mg/g脂肪),Timmen和Paton(1988)采用更强的限饲水平,发现乳脂中CLA几乎增加了一倍。也有不一致的报道,Stanton等(1997)发现限饲降低了CLA的含量。因此,限饲对奶牛乳脂中CLA含量的影响还有待于进一步研究。1.4不同品种对乳脂cla含量的影响研究发现,反刍动物随着年龄以及体重的增长,其体内CLA的含量有所增加,Kelsey等(2003)报道的试验结果表明初产奶牛与经产奶牛间乳中CLA含量差异不显著,说明初产和经产对乳中顺9,反11-CLA含量影响很小。奶牛品种对CLA的合成也有影响,Morales等(2000)报道泽西种乳牛的乳脂CLA含量较低,而相同条件下娟姗牛乳脂CLA含量要比荷斯坦牛高。而Lawless(1999)比较了爱尔兰荷斯坦牛、荷兰荷斯坦牛和Normande牛乳脂CLA含量,发现品种对牛乳脂CLA含量无显著影响。3个品种的CLA含量均在14.7~18.6mg/g脂肪,而品种内部个体变异范围在4.8~35.6mg/g脂肪。因此奶牛个体差异对CLA含量的影响要大于品种因素的影响。Peterosn等(2002)的研究发现乳腺△9-去饱和酶活性与乳脂CLA含量呈显著正相关,它是造成动物个体差异的主要原因之一。1.5夏季对牛乳中cla含量的影响CLA的含量随季节变化而明显变化,Jahres等(1999)报道夏季牛乳中CLA含量显著高于冬季,可能是夏季牧草旺盛,含有丰富的PUFA。2日粮脂肪酸和脂肪源的处理目前,改善奶牛乳脂中CLA含量的营养调控措施主要集中在以下四个方面:一是添加脂类底物(如动物油、植物油和高油植物种子等)调控日粮脂肪酸的组成和进食量;二是对脂肪源采取不同的加工处理;三是调控瘤胃发酵环境;四是调控乳腺组织△9-去饱和酶活性。2.1日粮品种和亚麻酸烷基产物在亚油酸氢化途径中,顺9,反11-CLA和反11-C18:1分别为第一、第二中间产物,反11-C18:1还是亚麻酸氢化的中间产物之一,因此日粮亚油酸和亚麻酸含量的高低直接影响乳脂CLA含量。添加脂肪饲料能够增加乳脂中CLA的含量,常用的脂肪饲料包括植物油、植物油料籽实和鱼油等。2.1.1乳脂中cla含量的影响植物油含有丰富的18碳PUFA,是调控乳脂CLA含量的主要油脂饲料。目前,关于日粮中添加植物油提高乳脂中CLA含量的研究很多。总结该方面的研究结果,可以归纳为以下几点。(1)大多数研究表明,补饲花生油、葵花籽油、亚麻籽油、菜籽油和大豆油均有提高乳脂中CLA含量的作用。添加亚油酸含量高的植物油,如大豆油和葵花油等则更能提高乳脂中CLA产量,效果更好。在增加乳脂CLA含量方面,富含亚油酸的植物油效果好于亚麻酸含量高的植物油。(2)在适宜的添加范围内,乳脂CLA的生成量与植物油的添加水平和亚油酸的含量密切相关。Dhiman等(2000)发现,豆油添加量在干物质进食量的0%~4%范围内时,奶牛乳脂CLA含量随豆油添加量的增加逐渐上升。(3)在日粮中添加富含亚油酸的植物油,可以通过调控亚油酸的氢化率和氢化模式,提高乳脂中CLA的生成量。但是植物油对瘤胃发酵和营养物质的降解率有影响,过多添加会产生负效应,应该将添加量控制在适宜的范围内。2.1.2日粮添加鱼油添加量对乳脂中cla和tva含量的影响向奶牛的日粮中添加鱼油可提高牛乳脂CLA含量,并且在增加乳脂CLA含量方面鱼油较植物油更有效。Baer等(2001)在日粮中添加2%的鱼油,结果乳脂中CLA含量提高约3.7倍。虽然,二十碳五烯酸(EPA)和二十碳六烯酸(DHA)在瘤胃不能形成CLA和TVA,但Doreau等(1997)和Gulati等(1999)发现日粮添加鱼油增加乳脂中反11-C18:1的生成量。Shingfield等(2003)认为鱼油中的EPA和DHA抑制瘤胃TVA的进一步氢化,增加了反11-C18:1的供给,与Loor等(2004)的报道一致。同时,高浓度的EPA、DHA或氢化中间产物可能对乳腺△9-去饱和酶的活性产生抑制作用。由于目前还不清楚鱼油长链不饱和脂肪酸在瘤胃中的生物加氢过程,因此,关于日粮添加鱼油增加乳脂中CLA和TVA含量的具体机理还不清楚。有学者认为可能是由于鱼油中PUFA抑制了十八碳二烯酸细菌的生长或抑制了产生细菌氢化酶的作用。2.1.3酸钙的抑制作用反刍动物日粮中添加植物油对瘤胃细菌生长和纤维的降解率有抑制作用,饲喂脂肪酸钙的抑制作用相对较低。Chouinard等(2001)给产奶牛饲喂植物油的钙盐,增加了乳脂中的CLA和TVA的含量,但增加的效果没有日粮中添加游离植物油的效果明显,可能是由于钙盐保护LA和LEA避免在瘤胃中被氢化。2.1.4不同加工方式对乳脂中cla含量的影响饲喂全脂籽实可以降低油脂对纤维消化的抑制作用,但由于瘤胃细菌几乎不能利用未加工籽实中的多不饱和脂肪酸,因而饲喂完整籽实对乳脂中CLA含量没有作用。另外,全脂籽实在奶牛日粮配合方面灵活性太差,限制了其在奶牛日粮中的配合比例。从研究的角度来讲,是否存在脂肪与蛋白甚至其他物质的互作效应也未可知。对全脂籽实(油菜籽、大豆、棉籽等)进行破碎、烘烤、挤压、蒸汽压片和膨化处理等适当加工处理会大大提高乳脂CLA含量。Chouinard等(1999)给奶牛分别补饲17.5%的粉碎生大豆、膨化大豆、微粉化大豆和烘烤大豆,乳脂中CLA的含量分别为3.0、8.9、7.0和6.6mg/g总脂。Chouinard等对产奶牛饲喂了不同加工处理的大豆,包括磨碎、微波、烘烤和膨化处理,结果发现,饲喂膨化大豆的处理组乳脂中TVA的含量最高,而饲喂磨碎大豆的处理组乳脂中TVA的含量最低。对大豆进行膨化、微波或烘烤处理,与磨碎的对照大豆日粮相比,乳脂中的CLA含量提高了2~3倍。在不同加热温度处理下的全脂膨化大豆对乳脂中CLA的含量没有显著影响。不同的加工处理方式可能改变了大豆脂肪酸在瘤胃中的释放速度和比例,从而进一步影响了乳脂中CLA含量。以上研究表明,当油类籽实经过加工处理尤其是进一步的热处理后,微生物更易于对其中的脂肪酸发生作用。表明籽实的加工处理对瘤胃氢化以及提高乳脂中CLA和TVA含量十分重要。2.1.5不同类型的汽油混合动物油富含饱和脂肪酸,PUFA含量低,对奶中CLA的含量影响小。在日粮中添加或者通过真胃灌注共轭亚油酸的钙盐也会提高牛奶中CLA含量。不同的植物油按照一定的比例混合,提高CLA的效果可能好于单独添加。大豆油或葵花油和鱼油混合添加也比单独添加的作用要好,说明三者可能相互有协同作用。另外,在不同精粗比的日粮中添加不同比例的植物油也会提高乳脂中CLA的含量。2.2对乳脂中cla含量的影响乳脂CLA的前体物主要在瘤胃产生,因此,调控瘤胃氢化过程是另一条提高乳脂CLA含量的途径。常见的奶牛瘤胃环境调控剂主要有缓冲剂、离子载体等。研究表明,向低粗料日粮中添加缓冲剂可提高瘤胃pH值,降低反十八碳烯酸的产量。离子载体可抑制溶纤维丁酸弧菌等革兰氏阳性菌的生长,从而抑制亚油酸的生物加氢,导致瘤胃内容物硬脂酸减少,反-C18:1增加。然而,奶牛日粮中添加离子载体对乳脂中CLA含量影响的结果并不一致。Sauer等(1998)报道奶牛日粮添加莫能菌素,会增加乳脂中的CLA含量,而Choninard等(1998)的研究却没有发现这一效果。这种差别可能是由于添加离子载体后涉及到生物氢化的瘤胃细菌区系发生了改变,抗离子载体的细菌代替了对离子载体敏感的细菌来负责瘤胃的生物氢化所致。另外,也可能与日粮中多不饱和脂肪酸的不同水平有关,在这种情况下,涉及到生物氢化的瘤胃细菌区系可能改变了,但底物的供应有可能不足以使生物氢化的改变得以表达。2.3乳脂中cla含量的调控Griinari等(2000)灌注△9-去饱和酶抑制剂,使乳脂的CLA含量下降45%,而灌注△9-去饱和酶促进剂有提高乳脂CLA含量的趋势。该研究表明