Каннас – Кормление молочных коз. Гл. 3. Липиды козьего молока. Ч. 2

Файлы прилагаю к посту (в документе DOC приведены текст главы на русском языке и все иллюстрации).

Из-за большого объема Глава 3 разделена на две публикации.

Липиды козьего молока представлены жировыми глобулами, состоящих из глицеридов (97-99%), в основном присутствующих в ядре глобул, а также фосфолипидов, гликолипидов и стеролов (1-3%), являющихся составной частью их мембран. Это соотношение остается практически неизменным даже при изменении жирномолочности (Cerbulis et al., 1982), оно близко к таковому у коровьего молока. Жир ядра глобулы состоит из неполярных молекул, таких как триглицериды (96,8%), диглицериды (2,3%) и моноглицериды (0,9%), тогда как мембраны содержат как полярные липиды (гликолипиды – 8,5%, фосфолипиды – 44,7%), так и неполярные (триглицериды – 26,5%, диглицериды и моноглицериды – 4,7%, холестерин – 15,6%). Полярные липиды являются детерминантами (факторами, объясняющими ключевые свойства чего-либо – п.п.) основных фракций фосфолипидов, содержащихся в мембране глобул молочного жира козьего молока (таблица 3.1). Несмотря на то, что распределение фосфолипидов в мембране жировых глобул различается в зависимости от индивидуальных особенностей и стадии лактации, основными классами фосфолипидов остаются фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин и сфингомиелин.

Образцы молока, полученные от пяти различных стад коз породы гранадина, были проанализированы (Fontecha et al., 2000) с помощью капиллярной газовой хроматографии и адсорбционно-жидкостной хроматографии с ионами серебра для определения состава триглицеридов молока путем их классификации по количеству атомов углерода (CN). Было отмечено, что 55% глицеридов состоят из НЖК, 29% – МНЖК и 16% – ПНЖК. Анализ тех же проб методом тонкослойной адсорбционной хроматографии с ионами серебра позволил разделить их на четыре группы, или полосы элюирования, обозначенные как A, B, C и D (таблица 3.2). Фракция А, составляющая 38,5% от общего количества триглицеридов, состояла в основном из НЖК (95,3%) и следов МНЖК (0,9%). Фракция А содержала 73%, 80% и 74% цепочек 8:0, 10:0 и 12:0, соответственно. Напротив, уровень 4:0 во фракции А был низкий, тогда как в B – 94%. На фракцию B приходилось 16,5% триглицеридов, из них 94,3% НЖК и 1,5% МНЖК. Фракция С, содержащая 28,9% от общего количества триглицеридов, в основном состояла из пальмитиновой кислоты, МНЖК и ЛК (линолевой кислоты) в виде изолированного и конъюгированного диена. Последняя полоса, фракция D, состояла из 16% триглицеридов, основными ЖК которых были МНЖК и ПНЖК.

Основные классы триглицеридов по CN выделяли методом газовой хроматографии. Триглицериды были в основном представлены CN40 и CN36 во фракциях A и B, CN38 и CN44 во фракции C, CN46 и CN54 во фракции D. По мере увеличения степени ненасыщенности число атомов углерода неполярных липидов увеличивалось. В козьем молоке основные насыщенные глицериды – (10:0; 14:0; 16:0), (10:0; 16:0; 16:0) и (10:0; 16:0; 18:1), тогда как основной полиненасыщенный – (16:0; 18:1; 18:1), как в коровьем и женском молоке.

У коз, как и у других видов жвачных, липидная фракция молока содержит значительное количество конъюгированной линолевой кислоты (CLA, или КЛК). Наиболее представленный изомер в липидах молока жвачных – руменовая кислота (RA, или РК), которая образуется двумя метаболическими путям: биогидрирование ЛК в рубце (рис. 3.2) и десатурация образовавшейся в рубце вакценовой кислоты (VA, или ВК) в молочной железе (рис. 3.5). Первый путь включает описанный ранее липолиз и последовательные превращения НЖК кормов в рубце. В течение многих лет единственной бактерией, способной к биогидрированию, считалась B. fibrisolvens (Kepler et al., 1967), однако позднее выявлены и другие микроорганизмы, способные восстанавливать двойную связь ЖК: Eubacterium lentum, Propionibacterium freudenreichi, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus reuteri, Megasphaera elsdeni, Bifidobacterium breve (Fukuda et al., 2005).

Опыты на чистых культурах клеток показали, что весь процесс биогидрирования не осуществляется одним видом микроорганизмов. Он координируется пулом рубцовых бактерий, каждая из которых контролирует различные этапы реакций, которые можно разделить на две группы: (1) группа А гидрогенизирует ЛК и α-линоленовую кислоту (LNA, или АЛК) до ВК; (2) группа B завершает последовательность биогидрирования восстановлением ВК до 18:0 (Harfoot and Hazlewood, 1988). Синтез КЛК в рубце показан на рис. 3.2. Начальным этапом является изомеризация цис-9, цис-12 18:2 (ЛК) в цис-9, транс-11 18:2 (РК) (Harfoot, 1978). Этот переход катализируется ферментом линолеат-изомеразой, который не нуждается кофакторах и действует на двойные связи, расположенные в середине углеродной цепи и далекие от активирующих функциональных групп. Фермент прикрепляется к бактериальной мембране и является очень избирательным, поскольку распознает только диены цис-9, цис-12 типа, присутствующие вдоль углеродной цепи ЖК со свободной карбоксильной группой. Вторым этапом является восстановление РК до транс-11 18:1 (ВК); как показано в исследованиях in vitro при инкубации меченой ЛК с рубцовой жидкостью, реакция протекает быстро. Напротив, редукция ВК до 18:0 происходит намного медленнее (стадия, лимитирующая скорость реакции), что позволяет ВК накапливаться в рубце и поступать в плазму через абсорбцию в кишечнике. В последнее время выявлены новые штаммы B. fibrisolvens, обладающие высокой способностью к изомеризации ЛК в АЛК или гидрогенизации ЛК в ВК, что повышает выработку ВК и РК в рубце (Fukuda et al., 2005, 2006). После того, как ВК абсорбируется в плазму и достигает молочной железы, она может вновь превращаться в РК под действием ∆9-десатуразы (рис. 3.5). Как изучено на молочных коровах, этот второй путь производства РК обеспечивает более 80 ее процентов в молочном жире (Corl et al., 1998). Путь восстановления АЛК очень похоже на биогидрирование ЛК. Наиболее распространенный изомер 18:3 в кормах, т.е. α-ЛК (цис-9, цис-12, цис-15 18:3), гидрогенизируется до транс-11 18:1, предшественника КЛК, синтезируемого тканью молочной железы (рис. 3.2). Аналогичным образом ферментируется g-линоленовая кислота (g-ЛК; цис-6, цис-9, цис-12 18:3), менее распространенная в кормах (Griinari and Bauman, 1999). Из-за обоих процессов наиболее распространенными изомерами КЛК и транс-18:1 ЖК в молочном жире жвачных животных являются РК и ВК, соответственно, за исключением особых условий кормления, которые заметно изменяют состав бактериальной популяции рубца. В этих случаях процесс биогидрирования смещается в сторону транс-10, цис-12 КЛК и транс-10 18:1 вместо РК и ВК. Эти ЖК, по-видимому, ответственны за депрессию молочного жира (milk fat depression, MFD) у молочных коров (Griinari et al., 1998), но данные аспекты у коз пока не изучены.

Капроновая кислота (6:0), каприловая (8:0) и каприновая кислота (10:0) – одни из наиболее характерных ЖК козьего молока, названы по родовому названию коз – Capra. Они отличаются резким и стойким запахом, типичным для коз. Широко используемым параметром для определения подлинности козьего молока является оценка соотношения цепочек 12:0 и 10:0, предложенная Ramos and Juarez (1986). Жирные кислоты с разветвленной цепью (BCFA, или ЖКРЦ) очень важны, поскольку отвечают за типичный аромат козьего молока и сыра. Растет интерес к жирным кислотам с нечетной и разветвленной цепью (OBCFA, ЖКНРЦ) как к потенциальным диагностическим средствам в оценке функции рубца (например, характера ферментации в рубце и бактериального азота). Другие причины интереса к ЖКНРЦ – их антиканцерогенное действие, влияние на точку плавления молочного жира, а также возможность их использования в качестве индикаторов уровня потребления молочных продуктов людьми (Vlaeminck et al., 2006b). Изо- и антеизо-формы 15:0, изо-16:0, изо- и антеизо-формы 17:0, выделенные первыми, являются основными ЖКРЦ в молоке коз и коров (Massart-Leen et al., 1981). Монометиловые ЖКРЦ с длиной цепи короче десяти атомов углерода были последовательно выявлены только в козьем молоке (Ha and Lindsay, 1993). Также были выделены еще 31 ЖКРЦ, присутствующие в очень низких концентрациях: 25 из них с монометильными разветвлениями, два с диметильными и четыре с диэтиловыми разветвлениями (Alonso et al., 1999). 4-этилоктаноат и 4-метилоктаноатом придают молочным продуктам характерный “козий” или “овечий” привкус. 3-метилбутаноат, 4-метилпентаноат и 8-метилнонаноат в козьем молоке также выявлены, но они для него не уникальны и встречаются также в коровьем.

Введение липидных добавок в рацион молочных коз способствует увеличению выхода молочного жира и изменяет профиль ЖК молока, связанный с источником липидов. Кроме того, правильное добавление липидов может исправить инверсию – явление, когда жирномолочность ниже белковомолочности, что приводит к снижению выхода сыра (Moran-Fehr et al., 1984 a,b). Эффективность источников варьирует в зависимости от типа используемой липидной добавки. Более того, при разном формате защищенности от разложения в рубце одного и того же источника липидов влияние на удой, выход жира и его состав может различаться.

На основании обзора Chilliard et al. (2003) и других литературных источников (Lu, 1993; Teh et al., 1994; Hadjipanayiotou, 1999; Brown-Crowder et al., 2001; Kitessa et al., 2001; Chilliard et al., 2002a; Rapetti et al., 2002; Sanz-Sampelayo et al., 2002; Bernard et al., 2005; Mele et al., 2005; Nudda et al., 2006; Andrade and Schmidely, 2006b) выявлена квадратичная зависимость между количеством липидной добавки и повышением концентрации молочного жира, причем независимо от вида добавки и стадии лактации (рис. 3.6). Однако если рассматривать только животных в начальной фазе лактации (рис. 3.7), уравнение становится линейным, поскольку стадия лактации может повлиять на изменение продуктивности в ответ на введение источников липидов. В начале лактации введение липидов в рацион вызывает общее увеличение удоев и выхода молочного жира независимо от вида источника, тогда как в середине лактации применение добавки положительно влияет только на молочный жир. Напротив, в конце лактации влияние источников липидов на продуктивность гораздо менее очевидно (Chilliard et al., 2001). У дойных овец влияние добавления липидов на молочный жир и секрецию молока в целом аналогична таковой у коз, тогда как у молочных коров содержание жира в молоке часто может либо снижаться, либо не изменяться (Chilliard et al., 2003). Возможное объяснение различий между видами жвачных заключается в том, что более высокая скорость прохождения твердых веществ и жидкостей в рубце овец и коз приводит к снижению взаимодействия между жировыми добавками и ферментными процессами рубца (по сравнению с коровами) (Pulina et al., 2006).

Такие разные реакции, вероятно, связаны с энергетическим балансом животных, который меняется в зависимости от стадии лактации и также влияет на ферменты липогенеза. На самом деле активность ферментов повышается от начала до конца лактации, когда ЖК в рационе преимущественно используются для накопления жира в организме, а не для эндомаммарного (в молочной железе – п.п.) синтеза молочного жира (Chilliard et al., 1991). Изменение продуктивности в ответ на различные виды липидных добавок в рационе достаточно однороднно, за исключением незащищенного рыбьего жира, который оказывает негативное влияние на суточный выход молочного жира (Kitessa et al., 2001).

На состав молочного жира заметно влияет тип добавляемых липидов. Известно, что введение липидов в рацион жвачных может изменить соотношение ЖК молока, профиль которых отражает профиль рациона, модифицированный процессами биогидрогенизации в рубце и микробной активностью. Рацион с добавлением пальмового масла, богатого пальмитиновой кислотой (16:0), вызывает заметное увеличение таких ЖК и соответствующих МНЖК (16:1) и снижение ЖК со средней длиной цепи (с 10:0 до 14:0) и олеиновой кислоты (цис-9 18:1). Напротив, рационы, богатые стеариновой кислотой (18:0), повышают концентрацию таких ЖК и олеиновой кислоты за счет действия ∆9-десатуразы в молочной железе, и снижают содержание ЖК со средней длиной цепи.

Как правило, при скармливании жвачным растительных масел или семян масличных культур ПНЖК, содержащиеся в добавке, быстро гидролизуются в рубце до глицеридов (Chilliard et al., 2002b; Antongiovanni et al., 2003), если добавка не в защищенной форме, например, путем инкапсуляции (McDonald and Scott, 1977). Чем ниже степень защищенности, тем значительнее повышение уровней 18:0 и 18:1 за счет коротко- и среднецепочечных ЖК (Sanz-Sampelayo et al., 2007). Некоторые эффекты при введении защищенных и незащищенных источников липидов в рационы (масел, сырых или термообработанных семян масличных культур) на состав ЖК козьего молока представлены в таблицах 3.3 и 3.4. Можно наблюдать, что при добавлении защищенных масел в молочном жире возрастает содержание 18:1, 18:2 и 18:3 в зависимости от уровня этих ЖК в источнике липидов. При применении незащищенных добавок содержание 18:0 и 18:1 особенно возрастает из-за биогидрирования ПНЖК в рубце (Gulati et al., 1997; Mir et al., 1999). При использовании защищенного соевого масла повышение содержания ЛК также сопровождается ростом доли 18:1 и 18:0, вероятно, из-за неполной степени защищенности добавки. Эффективная защита растительных масел, добавляемых в рацион, усиливает поглощение ПНЖК молочной железой из плазмы.

Как сообщалось ранее в этой главе, ПНЖК сильно ограничивают синтез ex novo коротко- и среднецепочечных ЖК. Таким образом, модификация профиля молочных ЖК связана не только с увеличением ПНЖК и ДЦЖК (длинноцепочечных ЖК), но и со снижением содержания насыщенных, коротко- и среднецепочечных ЖК. Хлопчатниковая липидная добавка в защищенной форме увеличивает содержание 18:2n-6 и соотношение 18:0 к 18:1 в молочном жире, хотя она бедна стеариновой кислотой и содержит около 16% 18:1. Этот факт может быть связан с наличием в семенах хлопчатника циклопропеноидных кислот, которые являются сильными ингибиторами эндомаммарного фермента ∆9-десатуразы, катализирующего реакцию десатурации стеариновой кислоты до олеиновой.

Обычно ПНЖК, КЛК (конъюгированная линолевая кислота), вакценовая (ВК) кислота молочного жира повышаются в большей степени при скармливании незащищенных растительных масел, чем при скармливании семян масличных растений, а использование экструдированных или термически обработанных семян вызывает промежуточное действие (Martin et al., 2004; Nudda et al., 2006). Когда используются цельные семена, их масла становятся доступным в рубце постепенно, более медленно, чем при непосредственном введении незащищенного масла. Это приводит к более эффективной редукции ПНЖК. Поэтому в данном случае большее количество 18:0, являющихся конечным продуктом биогидрирования ПНЖК, накапливается в рубце. Такие результаты первоначально были зарегистрированы только у молочных коров, недавно они были подтверждены и для лактирующих коз, получавших добавки с семенами масличных растений, например, семена льна, подсолнечника или их незащищенные масла (Chilliard et al., 2003). Содержание жира в молоке увеличивалось (с 3 до 6 г/кг) во всех случаях, в то время как содержание в молоке ЛК, АЛК (α-линоленовой кислоты), ВК и РК (руменовой кислоты) значительно возросло, когда козы получали масла, а не цельные семена. Когда в рацион добавляли зерно люпина, перенос ПНЖК в молоко был менее эффективным по сравнению с другими цельными семенами – зерном сои соя или льняным семенем. Это может быть связано с наличием в люпине соединения, которое приводит к высокой степени биогидрирования (Chilliard et al., 2003).

Степень влияния добавляемых растительных масел также может зависеть от основных кормов рациона. Например, введение подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты в рацион на основе лугового сена приводит к тому, что профиль ЖК молока отличается от профиля, полученного с той же добавкой, но к рациону на основе кукурузного силоса. В первом случае в молочном жире более всего возрастает уровень олеиновой кислоты и РК, во втором – транс-10 18:1, стеариновой и масляной кислот. Так же льняное масло в сочетании с кукурузным силосом усиливает синтез 4:0 и транс-10 18:1, в то время как в сочетании с люцерновым сеном повышает долю РК и ВК в молочном жире (Chilliard and Ferlay, 2004). В целом, использование льняного масла увеличивает долю транс-форм МНЖК и ПНЖК с 18 атомами углерода. Однако из-за взаимодействия между этой добавкой и основным рационом пропорции между различными изомерами меняются в зависимости от преимущественных метаболических превращений в рубце, протекающих при использовании различных рационов. В отличие от молочных коров, по козам мало данных о влиянии кормления на различные изомеры КЛК в козьем молоке, а данных о содержании в козьем молоке транс-изомеров 18:1 больше (Alonso et al., 1999; LeDoux). и др., 2002). В целом РК является основным изомером КЛК в молоке из-за его синтеза в молочной железе с помощью ∆9-десатуразы. Кроме того, этот фермент также синтезирует транс-7, цис-9 КЛК, которая среди изомеров в молоке занимает второе место по количеству. В целом, высокое содержание РК в молочном жире сопровождается высокими уровнями ВК и других транс-изомеров 18:1, конъюгированных или неконъюгированных 18:2 и 18:3 (Chilliard and Ferlay, 2004).

Соотношение объемистых кормов и концентратов в рационе и его сочетание с видом добавляемого жира также может влиять на состав молочных жирных кислот у молочных коз. Andrade and Schmidely (2006b) сообщили, что кормление рационом с высоким содержанием концентратов в сочетании с измельченными семенами канолы имело синергетический эффект, который увеличивал долю транс 18:1, КЛК и РК в молочном жире за счет ЖК со средней длиной цепи. Кроме того, это сочетание увеличило удой молока и выход молочного жира без изменения содержания молочного белка. В опыте, когда молочные козы получали рационы с высоким или низким содержанием концентратов, с добавлением или без добавления незащищенного соевого масла (4% от сухого вещества), Mele et al. (2005) не обнаружили негативного влияния добавляемого масла на выход и состав молочного жира. Более того, добавление соевого масла увеличивало содержание ВК и РК в молоке независимо от уровня концентрата в рационе. Эти данные подтверждают, что влияние кормление на секрецию молока и содержание жира у жвачных животных значительно различаются. У молочных коров жирномолочность при использовании рационов с высоким содержанием концентратов, особенно при добавлении незащищенных растительных масел, богатых ПНЖК, понижается. Напротив, когда молочные козы получают растительные масла, даже при рационах с низким содержанием клетчатки, уровень жира в молоке и удой почти всегда возрастают и никогда не снижаются (Chilliard et al., 2005; Mele et al., 2005; Andrade and Schmidely, 2006b). Согласно теории биогидрогенизации по Bauman and Griinari (2001), “депрессия молочного жира” (MFD, метаболический синдром высокопродуктивных коров – п.п.) вызывается повышением уровня транс-10 18:1 и транс-10, цис-12 КЛК, что резко снижает секрецию липидов молочной железы. У молочных коз отсутствие корреляции между жирномолочностью и содержанием нескольких изомеров КЛК, включая транс-10, цис-12 КЛА, может быть связано либо тем, что уровень транс-10, цис-12 КЛК не превышал в молоке следовых уровней, даже когда содержание транс-10 18:1 возрастало, либо с неспособностью транс-10, цис-12 КЛК ингибировать синтез молочного жира даже в опытах при непосредственном введении в двенадцатиперстную кишку (Andrade, Schmidely, 2006a).

Для увеличения содержания в козьем молоке омега-3 ЖК, таких как эйкозапентаеновая (EPA, или ЭКП, 20:5) или докозагексаеновая (DHA, или ДГК, 22:5) кислоты, в рацион обычно добавляют рыбий жир. Введение таких источников липидов в защищенном виде в рацион лактирующих коз в количестве 3% от СВ позволяет обогатить молоко омега-3 ЖК и избежать нежелательных метаболических эффектов, таких как снижение потребления сухого вещества и понижение продуктивности, а также образование транс- и гидроксильных ЖК. При этом содержание ЭКП и ДГК было выше, когда рыбий жир применяли в защищенной форме (7,62% и 5,05%, соответственно), чем в незащищенной (2,50 и 3,53%, соответственно) (Kitessa et al., 2001).

Зеленые корма в рационе являются – источник липидов, наиболее характерных для молочного жира. Например, известно, что зеленый корм повышает содержание цис-9, транс-11 КЛК в молоке жвачных животных из-за большого количества АЛК, присутствующего в зеленых растениях в значительно большем количестве, чем в сене. Это связано с тем, что процессы окисления, протекающие после скашивания при высушивании и хранением сена, значительно снижают долю в нем ПНЖК. Повышение уровня КЛК при пастьбе зависит от вида жвачных и качества пастбищ. Различия в содержании КЛК в молоке наблюдались как у животных разных видов, выпасавшихся на одном и том же пастбище (Nudda et al., 2003), так и у животных одного вида на пастбищах с разным ботаническим составом (Mele et al., 2007b).

Контроль жирномолочности и состава молочного жира имеет важнейшее значение для улучшения технологических и пищевых качеств козьего молока.

Как и у молочных овец, у коз на уровень молочного жира в значительной степени влияет энергетический баланс. Добавление липидов может улучшить секрецию молочного жира, особенно в начале лактации, что благотворно влияет на выход козьего сыра.

Особенности состава ЖК козьего молока играют важную роль в питательной ценности молока. Введение в рацион липидов может улучшить уровень в молоке некоторых ЖК с высокой биологический ценностью.

Для углубления знаний о ряде особенностей жирового состава молока коз необходимы дальнейшие исследования генетических, физиологических и кормовых факторов, регулирующих липидный обмен.