Получить информацию о содержании жирных кислот в молоке можно в каждой современной лаборатории почти автоматически. Эта информация – ещё далеко не использованный потенциал для менеджмента и генетической работы. Так состав жирных кислот влияет, например, на питательно-физиологическое качество молока. Для фермеров же профиль жирных кислот может помочь сделать выводы касательно плодовитости коровы и, возможно, использовать их как показатель выброса метана и конверсии корма. Грит Копке и профессор доктор Герман Свавле из университета Мартина Любера в Халле-Виттенберге поясняют зависимости.
Для определения таких показателей качества молока, как жир, белок, мочевина или количество соматических клеток, лаборатории земельных контролирующих союзов (ЗКС) обычно используют инфракрасную спектроскопию. Этим методом можно определять и распределение отдельных жирных кислот в молоке. Как это работает и почему это может иметь для фермера большое значение, поясняет эта статья.
Жирные кислоты – это органические соединения, которые отличаются количеством атомов углерода и положением, а также количеством их двойных связей. Так С16:0 cis9 – это жирная кислота с 16-ю атомами углерода и без двойных связей, С 18:1 – жирная кислота с 18-ю атомами углерода и одной двойной связью. Дополнение cis/trans и число за ним говорят о положении и виде двойных связей. По этим критериям жирные кислоты можно разделить на определённые группы (таблица 1).
Таблица 1: Классификация жирных кислот (по Бастину, 2012)
| Насыщенные ЖК (SAT) | Нет двойных связей, например, С16:0 |
| Ненасыщенные ЖК (UNSAT) | Одна или несколько двойных связей |
| Моноеновые ненасыщенные ЖК (MONO) | Одна двойная связь, например, С18:1 |
| Полиеновые ненасыщенные ЖК (POLY) | Несколько двойных связей, например, С18:2 |
| Короткоцепочные ЖК (SC) | С4 до С10 |
| Среднецепочные ЖК (MC) | С12 до С16 |
| Длинноцепочные ЖК (LC) | С17 до С22 |
Молочный жир: коровье молоко в среднем содержит 4,2% жира. В молоко жирные кислоты поступают как свободными, так и в связанной форме глицеридов или других липидов. Триацилглицериды, которые состоят из глицерола и трёх жирных кислот, составляют от 96 от 99%, в то время как свободные жирные кислоты – всего лишь от 0,1 до 0,4% молочного жира. Повышение жирности молока наблюдается как в течении процесса доения, так и во время заболеваний, сопровождая снижение молочной продуктивности.
Состав жирных кислот в молоке
Таблица 1 показывает, какие жирные кислоты содержатся в молоке. Насыщенные жирные кислоты большей частью содержатся в молочном жире (схема 1). С14:0 и С16:0 – это две главные жирные кислоты в молоке.
Схема 1. Распределение жирных кислот в коровьем молоке (по Груммеру, 1991)
С точки зрения питательности для людей было бы лучше, чтобы в молоке была бы значительно меньшая доля насыщенных жирных кислот, где-то в три раза больше простых ненасыщенных жирных кислот, и в два раза больше полиненасыщенных жирных кислот.
Таким образом, преимуществом было бы, если бы можно было влиять на соотношение жирных кислот в молоке. Это возможно через кормление и через селекцию. Для этих целей сначала нужно рассмотреть происхождение жирных кислот в молоке. Жирные кислоты или синтезируются по-новому в молочной железе, или они попадают в молоко напрямую из крови. При этом жирные кислоты могут потребляться животными из корма или при негативном энергетическом балансе высвобождаться из жировых запасов коровы (схема 2).
Схема 2. Происхождение жирных кислот молока
Набор жирных кислот отличается в зависимости от породы, времени года и технологии производства, хотя значительную роль играет кормление. Также состав жира молока изменяется в течение лактации: в ранней лактации преимущественно используются жирные кислоты С16 и С18 из жировой ткани организма. В течение лактации повышается доля новообразованных жирных кислот (С4:0-С14:0), в то время как доля жирных кислот с 17-ю и более атомами углерода снижается.
Молочные жирные кислоты оказывают существенное влияние на здоровье человека, а также на производственно-технические признаки продукции при производстве масла и сыра. Так, например, ненасыщенные жирные кислоты повышают способность масла к намазыванию, улучшают способность молока сбиваться в масло и снижают уровень холестерина. Определённые С18:2 жирные кислоты делают масло мягким, и им приписывают противораковые свойства. Напротив, С16:0 повышает уровень холестерина и риск сердечных заболеваний. Подобное действие оказывают также С14:0 и С18:0, причём С14:0 кроме этого также имеет негативное влияние на сердечно-сосудистую систему.
Определение жирных кислот
Инфракрасная спектроскопия используется в лабораториях (ЗКС) на постоянной основе для определения жира, протеина, мочевины и лактозы в молоке. Эти уже имеющиеся в наличии спектры могут также использоваться и для определения других веществ молока, таких как молочные жирные кислоты, аминокислоты или минеральные вещества.
Для определения используются пробы, отобранные во время утреннего доения, которые транспортируются при температуре 4°С и в них предварительно уничтожаются микроорганизмы. Спектрометры имеют спектры, в зависимости от которых с помощью калибровочных уравнений рассчитывается концентрация жирных кислот и выводится в г/100 г жира или г/дл молока.
Инфракрасные спектрометры принадлежат к стандартному оборудованию современных лабораторий. Получаемые данные спектров преимущественно используются для определения питательных веществ молока, таких как жир, белок, мочевина, лактоза или число бактерий. Но они могут давать гораздо больше информации, например, о составе жирных кислот в молоке. Эти, получаемые практически автоматически и без дополнительных затрат данные предоставляют целый ряд интересных возможностей для анализа, с одной стороны с точки зрения качества молока, с другой стороны – коровы как поставщика молока.
Эти калибровочные уравнения разрабатываются и оптимизируются в многочисленных научных исследованиях. Проблема до сих пор существует в возможности сравнивать спектры на различных устройствах. Преимуществами спектроскопии против газовой хроматографии, которая до сих пор считалась золотым стандартом, являются:
- быстрое применение (до 500 проб в час)
- низкие затраты
- минимальное приготовление проб
- простое сохранение
- возможность повторно использовать спектр для других параметров посредством новых калибровочных уравнений.
Можно ли влиять на профиль жирных кислот селекционной работой?
Новое образование (синтез) жирных кислот в организме коровы находится под более сильным генетическим контролем, чем их потребление из корма или мобилизация из жировых тканей организма. При этом новосинтезированые жирные кислоты отличаются более высокой преемственностью. Селекция на более высокий надой снижает долю большинства жирных кислот, прежде всего синтезируемых самим организмом, в то время как селекция на большую жирность молока повышает долю насыщенных, коротко- и среднецепочных жирных кислот. Если рассматривать отдельные жирные кислоты, то прежде всего С6:0 до С16:0 имеют высокую преемственность (0,41 до 0,43) и таким образом, позволяют результативную селекционную работу. Это подтверждено также для групп жирных кислот. Здесь высокая преемственность характерна преимущественно для коротко- и среднецепочных, а также насыщенных жирных кислот (0,42-0,43). Таким образом жирные кислоты, которых больше всего содержится в молоке, также имеют самую высокую степень преемственности.
Важные с точки зрения питательной ценности для людей жирные кислоты, такие как линолевая (С18:2 cis 9,12), напротив отличаются скорее низкой преемственностью (0,17 до 0,33). Но поскольку они в достаточно высокой мере негативно соотносятся с коротко и средне цепочными жирными кислотами, кажется возможным селекционное влияние на профиль жирных кислот с целью получения молока с более высокой питательной ценностью для людей. И наоборот, это означает, что селекция на низкую жирность молока снизит долю коротко и среднецепочных, а также насыщенных жирных кислот и тем самым повысит долю желаемых ненасыщенных.
Возможности для применения на практике
Знания о составе жирных кислот в молоке не только важны для процессов переработки молока и его питательной ценности. В многочисленных исследованиях были доказаны взаимосвязи с плодовитостью, активностью энзимов, статуса здоровья коров и выбросов метана (схема 4). Так, например, С18:0 и С18:1 имеют влияние на плодовитость в ранней лактации. С18:1 cis9 разрешает к тому же сделать непрямое заключение об энергетическом статусе животного и могла бы служить для раннего распознавания кетоза. С16:0 и С17:1 cis9 вероятно являются подходящим параметром для оценки выбросов метана коровой. Если принять, что коровы, которые при одинаковом потреблении корма выделяют меньше метана, лучше переваривают корм, выделение метана может использоваться критерием конверсии корма. По профилю жирных кислот сравнительно просто и дёшево можно было бы найти коров с низким выбросом метана, и это было бы не только позитивно для окружающей среды, но и позволило бы улучшить конверсию корма, а через неё и прибыльность молочного скотоводства.
Схема 4. Возможности применения для профиля жирных кислот
Эти взаимозависимости исследуются для немецкой популяции гольштейнской породы. В двух исследовательских проектах университета Мартина Лютера в Халле-Виттенберге исследуются данные спектрального анализа и их влияние на плодовитость, статус здоровья животных и выделение метана.
Вывод
Спектральный анализ жирных кислот до сих пор мало используемый метод, который прячет в себе значительный потенциал. Поскольку спектры уже готовы и имеются в наличии в лабораториях, их можно использовать для определения профиля жирных кислот в молоке с малыми затратами. Данные по содержанию жирных кислот в молоке могут использоваться разносторонне, например в молокоперерабатывающей промышленности для создания специальных молочных продуктов, а также в селекции для улучшения здоровья животных, снижения выбросов метана или улучшении конверсии корма. Также можно было бы подумать в направлении адаптации расчёта цены на молоко, которое с точки зрения питательной ценности человека более ценно, или разработки надбавок за питательную ценность. Фермер, кроме того, получит информацию касательно плодовитости и стабильности обмена веществ в его стаде. Поэтому спектроскопия в будущем должна использоваться более интенсивно, и должна быть стандартизирована.
—————————————————
Автор статьи: Грит Копке, проф. др. Герман Свалве, отделение разведения Институт аграрных и пищевых наук, университет Мартина Лютера. Перевод Елены Бабенко, специально для soft-agro.com
