水牛乳脂肪酸功能特性和影响因素研究进展

郭艳霞，梁贤威，梁辛，李孟伟，魏莎，杨承剑

（中国农业科学院广西水牛研究所，南宁530001）

水牛乳脂肪酸功能特性和影响因素研究进展

郭艳霞，梁贤威，梁辛，李孟伟，魏莎，杨承剑

（中国农业科学院广西水牛研究所，南宁530001）

水牛乳脂肪酸是决定水牛乳品质的重要指标，决定了牛乳的风味及营养价值，其功能性脂肪酸对人体健康也起着重要作用。但是乳脂肪酸的组成和含量又受多种因素的影响，如遗传、营养和环境因素等。为了探索乳脂肪酸组成的变化规律，为水牛奶乳品的加工研究及质量检测提供理论依据，以便更好的指导生产，对水牛乳脂肪酸功能特性和影响因素及其研究进展进行了阐述。

水牛乳；脂肪酸；功能特性；影响因素

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

中国是世界上水牛资源较丰富的国家之一。据FAO资料显示，2014年中国水牛存栏量达2378万头，仅次于印度和巴基斯坦[1]。水牛乳作为高品质的天然饮品，有“乳中精品”之称，其品质高于普通牛奶，特别是不饱和脂肪酸和必须氨基酸，另外水牛乳中还包含了多种功能性脂肪酸[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营养物质，其组成决定了水牛乳的风味及营养价值，但乳脂肪酸的含量和组成受品种遗传、季节气候和饲养管理条件等因素的影响。研究水牛乳脂肪酸的功能特性和影响因素，不仅可以为探索乳脂肪酸组成的变化规律，水牛奶乳品的加工研究及质量检测提供理论依据，而且对于科学设计杂交改良和饲养管理方案也重要意义。

1 乳脂肪酸的功能特性

脂肪酸是一类脂肪族碳氢链有机物，一般碳链较长，并且一端含有一个羧基。甘油三酯是乳脂肪的主要组成成分，而甘油三酯又是由脂肪酸和甘油构成，脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成，是中性脂肪、磷脂及糖脂的主要成分。脂肪酸根据碳链的长度不同，可分为：短链脂肪酸，中链脂肪酸和长链脂肪酸。根据碳链中是否含有双键，又可以分为：饱和脂肪酸（SFA）和不饱和脂肪酸（UFA），脂肪酸碳链中只含有一个双键的为单不饱和脂肪酸（MUFA），含有两个或两个以上双键的脂肪酸为多不饱和脂肪酸（PUFA）。

脂肪酸与氨基酸、维生素等营养物质一样，其质和量对人体的健康有着至关重要的作用，是人体膳食七大营养物质中重要的一类。脂肪酸具有广泛的生理活性和生物学效应，是维护细胞膜完整性及化学物质传递的重要物质，有促进中枢神经发育、产生能量、氧气传递及调节发炎机制等功能。但是不同的脂肪酸其性质差别也很大，SFA有很强的升高血胆固醇和低密度脂蛋白作用，双金[3]等人研究发现乳中高浓度的C12∶0、C14∶0、C16∶0等会使血液中低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的浓度升高，导致肥胖和提高肿瘤疾病、心脑血管疾病的发生率。而C6∶0、C8∶0和C10∶0等中链脂肪酸可抑制胆固醇的沉积，预防和治疗肠功能紊乱、冠心病、吸收不良综合症和胆结石等疾病[4-5]。那么，合理的改善乳中长链和短链脂肪酸的比例，可以提高乳品质。葛武鹏[6]等人将牛乳和羊乳加工后制成奶酪和酸奶后，发现奶制品营养价值更高，短链饱和脂肪酸含量增加，长链饱和脂肪酸含量降低，其中短链饱和脂肪酸含量的增加更有利于人体消化和吸收。国内外关于牛羊乳制品加工的研究较多[7-8]，而国内关于水牛乳的加工较少，并且关于水牛乳加工前后乳脂肪酸的变化分析尚未见报道。

不饱和脂肪酸，包括PUFA和MUFA，一般来说，都对人体健康有益。MUFA不仅能降胆固醇和低密度脂蛋白的水平，抗血小板凝集，还不影响高密度脂蛋白[9-10]。PUFA包括了许多功能性的脂肪酸，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渐知晓，如保证心脑血管健康，降血压，防止形成动脉硬化等[11-13]。有研究发现二十二碳六烯酸（C22∶6，简称DHA）对大脑细胞特别是脑神经传导和突触的生长、发育有重要的作用，尤其是对胎婴儿智力的发育至关重要[14]；二十碳五烯酸（C20∶5，简称EPA）具有降血脂、降血压、降血糖作用，可预防和改善动脉硬化，防止高血压[15]。ω-6族脂肪酸亚油酸和花生四烯酸等，作为脑和视神经组织以及细胞膜的重要物质基础，对婴儿生长发育有促进作用[16]。另外，花生四烯酸（C20∶4，简称AA）还是许多循环二十烷酸衍生物的生物活性物质（如前列腺素、前列腺环素和血栓烷素）的直接前体；另有研究显示，除了ω-3族和ω-6族PUFA外，硬脂酸（C18∶0）和油酸（C18∶1）也有着降低血液中胆固醇水平的功能[17]。

共轭亚油酸（CLA）是水牛乳脂中存在的一种微量的不饱和脂肪酸，具有多种生物活性功能，如促进脂肪代谢、抑制动脉硬化[18]、提高机体免疫力[19]、抗癌作用和抑制糖尿病[20-21]等功能。自从1996年美国营养研究委员会（NRC）公布CLA是唯一的一种动物源性抗癌作用的脂肪酸以来，国内外主要研究转移到了如何提高乳脂中CLA含量。大多数研究主要是通过饲料营养调控来改变乳脂肪酸，如添加植物油[22]、鱼油[23]、海藻[24]、饲喂青绿牧草[25]等方面，另外通过调控瘤胃的氢化过程来提高乳脂中CLA含量也是一方面[26]。目前关于提高乳脂中CLA含量的研究主要集中于奶牛[27]、山羊[28]、绵羊[29]等，而关于奶水牛乳脂中CLA调控的研究相对较少，尤其是在水牛瘤胃微生物对乳脂肪酸代谢过程影响方面鲜有报道。

2 影响乳脂肪酸组成含量变化的因素

2.1 遗传因素对乳脂肪酸的影响

遗传因素品种差异是影响奶牛生产性能一个重要因素。不同品种动物之间，乳成分也存在不同的差异。孟云等人研究发现，纯种河流型水牛摩拉和尼里-拉菲的脂肪含量显著低于河流-沼泽型杂交水牛[30]；陈炜等[31]分析德昌水牛和F1代乳中饱和脂肪酸总量分别占总脂肪酸的70.26%和74.51%，测得共辄亚油酸(CLA)的质量浓度分别为0.030 g/L和0.025 g/L；韦升菊等[32]比较了奶水牛与荷斯坦奶牛、娟姗牛和西门塔尔牛的常规乳成分和乳脂肪酸含量和组成的不同，发现水牛乳中的各种脂肪酸含量极显著高于荷斯坦奶牛、西门塔尔牛和娟姗牛。通过比较分析不同品种牛的乳脂肪酸的组成和含量，可以为牛群的科学杂交改良提供理论依据。不同物种的乳脂肪也存在很大的差异，马露[33]应用气相色谱质谱联用技术比较分析了奶牛、水牛、牦牛、娟珊牛、山羊、骆驼和马乳中奇数碳链支链脂肪酸（OBCFA）的表达模式及种属特异性，很好的区分开了奶牛乳、骆驼乳、马乳和山羊乳。但是目前的研究还没有全面的分析水牛乳与其他动物乳脂肪酸的含量和组成的差异，水牛乳脂肪酸图谱有待进一步建立，以便检测掺杂掺假情况。

2.2 日粮对乳脂肪酸的影响

反刍动物消化系统的特点决定了乳脂含量可通过日粮来调节。饲喂日粮的精、粗料类型和数量的不同，可影响瘤胃细菌和原生动物的数量和类型，进而影响瘤胃发酵的最终产物。瘤胃可将日粮中的碳水化合物转化成挥发性脂肪酸（VFA），其中乙酸和丙酸对乳脂的合成影响最大。高纤维日粮促使乙酸生成量加大，利于乳脂的形成，而低纤维日粮则促使丙酸生成量增多，导致乳脂含量降低。有研究表明，饲喂粗饲料型日粮可提高奶牛的乳脂率[34]。一般日粮中粗饲料和精饲料的比例为40∶60或45∶55较为合适[35]。

日粮中脂肪可影响乳脂的合成，有的可以提高日粮能量，直接提供脂肪酸合成乳脂。有的降低饲料消化率，抑制乳脂的合成。有研究表明饲料中的脂肪有65%可用于形成乳，一般日粮中脂肪的适宜添加量为3%～4%[36]。郝青等[37]在日粮中添加300 g脂肪酸钙，发现牛乳中乳脂率提高了13.17%，而且亚油酸和亚麻酸的含量也增加了，分别增加了25.53%和29.69%，证明了脂肪酸钙显著提高了乳脂中不饱和脂肪酸含量；Abu Ghazaleh研究在日粮中添加的0.5%鱼油和2.5%的豆油都提高乳中的CLA的含量[38]；杨炳壮等[39]在水牛日粮中添喂适量花生油，结果发现对泌乳水牛生产性能没有影响，但影响了水牛乳脂肪酸的组成，提高了水牛乳中CLA的含量。目前，通过在日粮中添加整粒棉籽和钙皂，可以提高奶牛的能量进食。尤其在泌乳早期能量负平衡状态，具有很重要的意义。

乳脂肪中4-14碳的脂肪酸和半数的C16脂肪酸是在乳腺中由40%～50%的乙酸和10%的β-羟丁酸合成的，可见乙酸是合成乳脂的主要成分。所以在日粮中添加适量的乙酸盐也可以起到提高乳脂率的作用。可见，通过调节日粮的组成和能量水平来提高水牛乳脂肪酸的品质具有重要意义，但机理还有待进一步的研究。

2.3 环境对乳脂肪酸的影响

环境对乳脂肪酸的影响因素主要是季节和温度。夏季牛乳脂中C18脂肪酸对C14脂肪酸比例高于冬季，原因可能是由于夏季和冬季日粮构成不同造成的。潘斌[40]在研究湖北杂交水牛乳脂肪酸变化时发现，夏季的水牛乳中UFA含量，无论是MUFA还是PUFA均高于冬季。而SFA含量冬季偏高，不饱和脂肪酸C15∶1、C17∶1、C18∶2、C18∶3、C20∶4等夏季的含量都极显著高于冬季。环境温度也影响乳脂肪酸的组成，当温度过高时，水牛采食量会明显降低，从而导致乳产量降低和乳成分发生变化。所以可以通过改善乳牛的外界环境，调节日粮和营养，添加维生素和电解质等的方法来缓解乳牛的热应激。在夏季高温高湿环境下，李华通过在水牛日粮中添加烟酸，明显提高了乳脂率、乳蛋白、乳糖和非乳脂固形物[41]。可见乳脂肪酸的质和量是随季节温度变化而变化的，因此加强畜舍的饲养管理非常重要。在炎热夏季应采取防暑降温措施，缓解热应激；在冬季，可加强防寒保温和采光，同时，尽量保证粗饲料和青绿饲料的供给。

2.4 泌乳天数对乳脂肪酸的影响

泌乳天数不同，乳脂肪含量也有不同变化。据调查，泌乳期前2-3周的乳脂率最高，此后逐渐下降，到泌乳后期乳脂率呈上升趋势[42]。Kelsey等[43]研究发现不同的泌乳时期影响了乳中长链脂肪酸以及所有中链和短链脂肪酸（C6∶0除外）；潘斌[30]研究湖北杂交水牛对乳脂肪酸的影响，试验将泌乳天数分别设为64，104，154 d三个分组，研究表明SFA随泌乳天数的增加而缓慢升高，C16∶1的含量也逐渐升高，C18∶2ω6和C18∶3ω6含量随泌乳天数增加都逐渐减少。UFA和MUFA随泌乳天数的增加也在减少，而PUFA含量却基本保持不变；Arumughan等[44]报道的结果显示随着泌乳期的延长C18∶2和C18∶3浓度下降，C4∶0-C10∶0和C16∶0的比例上升；Pineda等[45]研究表明无论是奶牛还是水牛，泌乳中期的短链脂肪酸（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饱和脂肪酸要比后期要低。国内外对泌乳期影响乳脂肪酸的变化都做了一定的研究，但是不够深入全面，真正的掌握乳脂肪酸随泌乳天数的变化规律，设计科学的方案来提高水牛的泌乳性能则还需要进一步的研究。

2.5 胎次对乳脂肪酸的影响

胎次对乳牛的生产性能也有较大影响，随着胎次的增加，泌乳量逐渐增加，而乳脂率在初产期最高，以后逐渐下降，一般乳牛产犊3～4胎后就会被淘汰。常玲玲[46]研究表明，胎次对乳脂率和乳蛋白率的影响极显著，荷斯坦奶牛乳脂率第一胎最高达到3.56%，第三胎最低，下降至3.40%。并且第一胎次的乳总脂肪酸的绝对含量都显著高于其他胎次，原因可能是牧场重视后备牛和头胎牛的饲养管理，使头胎奶牛处于较好的生理状态。罗军[47]等对萨能羊的乳脂肪酸进行研究，发现胎次对月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸和油酸含量有显著性影响；Garnsworth等人[48]研究表明胎次对不同碳链长度的脂肪酸相对含量有显著影响，但对不同饱和度脂肪酸的相对含量没有显著影响。国内对水牛乳脂肪酸随胎次的变化规律研究较少，主要是因为水牛作为乳用才刚刚十几年，属于起步阶段，以后会有更多的发展空间。

2.6 健康状况和药物对乳脂肪酸的影响

当动物患病时，乳成分也会发生很大变化。尤其是乳房炎，是奶牛业最为常见的一种病。杨德英等[49]研究奶牛乳房炎对乳脂肪酸的影响时，发现患有乳房炎会降低乳脂率，产生大量的游离脂肪酸，从而使牛乳产生脂肪氧化味、苦味等不良气味，严重导致乳品质下降。常玲玲[46]研究乳房炎对中国荷斯坦奶牛乳脂肪酸的影响时，发现正常乳和隐性乳房炎乳中总FA，SFA，MUFA和PUFA的绝对含量没有显著差异，而两者显著高于临床乳房炎乳。且正常乳的sc-FA、mc-FA及Ic-FA的绝对含量显著高于临床乳房炎乳；刘贤慧[50]也做了相关研究，发现临床型乳腺炎降低了中国荷斯坦奶牛乳腺脂肪酸的合成能力，导致乳中SFA及MUFA的相对含量降低，而PUFA相对含量上升；但是隐性乳腺炎对牛乳中脂肪酸饱和度的影响不显著；Miller等[51]研究表明，临床型乳腺炎乳中的PU⁃FA含量和乳脂含量显著高于正常乳，而sc-FA含量显著低于正常乳，但隐性乳腺炎和正常乳中的脂肪酸组成差异不显著。可见，乳房炎对乳脂肪酸的影响也很大，通过控制和降低乳腺炎的发病率，切实提高原料乳的营养价值尤为重要。虽然水牛抗病性强，患乳房炎的概率小，但也应该引起重视，做相关研究，提高水牛乳的产品质量。另外，杀菌剂、抗生素等多用于治疗牛病时，都可能进入乳汁中而改变乳成分的正常组成。为了保证生鲜原乳的卫生质量，用药要受到严格的管理，不得乱用、滥用抗生素。

3 乳脂肪酸的检测方法

随着科学技术的发展，国内外有关脂肪酸的检测方法涌现出很多，也在逐步改善。其中最常用的主要有红外光谱法和色谱法，此外还有紫外分光光度法、臭氧分析法、电泳分析法等。红外吸收光谱法[52-53]能准确测定独立双键的数量，主要应用于检测反式脂肪酸含量的方法。色谱法包括银离子高效液相色谱法[54]、气相色谱法[55-57]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[58-59]。其中目前国内外检测食品中脂肪酸组成使用最为广泛的分析方法就是气相色谱法，它的优点是快速、高效和灵敏度高，可以将交叠的反式酸与顺式酸分开。

4 结 论

综上所述，水牛乳脂肪酸具有广泛的生理活性和生物学效应，对人体的健康起着很重要的作用，而水牛乳脂肪酸的组成和含量又受众多因素的影响，通过调控影响因素来提高水牛乳的产品质量至关重要。目前，国内对水牛乳脂肪酸也做了不少的研究，但是由于国内奶水牛产业起步晚，与国外存在很大差距，奶水牛研究还有巨大的发展空间，水牛乳脂肪酸的作用机理、水牛乳脂肪酸组成的变化规律、水牛瘤胃微生物对乳脂肪酸的调控机理、水牛乳脂肪酸的图谱建立、水牛乳制品加工和储存工艺、通过先进的分子生物学技术提高水牛乳脂肪酸质量、进一步加强饲养管理等方面都将成为今后进一步研究的重点。

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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

广西科学研究与技术开发计划项目（桂科能1598025-11）；广西水产畜牧兽医局项目（桂渔牧科201352039）；农业部948项目（2011-G26）。

郭艳霞（1989-），女，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学。

杨承剑