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青贮饲料中脂肪酸研究进展

2020-09-25 11:09

脂肪酸功能

脂肪酸不仅是细胞膜脂质的主要成分,也是重要的能量物质和一些信号分子的前体。它可以与其他物质一起分布在机体表面,防止机械损伤和散热。此外,它与细胞识别、物种特异性和组织免疫密切相关。脂肪酸在饲料中的作用主要体现在不饱和脂肪酸可以改善家畜的健康状况和乳脂的组成,从而为人类提供维持身体正常生长所必需的脂肪酸,预防各种疾病。不饱和脂肪酸具有多种生理功能,可以调节牛奶生产中的脂肪酸组成,增加牛奶中不饱和脂肪酸的比例。此外,多不饱和脂肪酸(PUFA)可抑制乳腺癌、结肠癌、胃癌和皮肤癌的初期,并促进淋巴细胞的增殖和肝脏和血清中免疫球蛋白lgG、lgM和lgA的产生。[1]

脂肪酸的生物降解途径及关键酶

β-氧化是脂肪酸最常见的生物降解过程。脂肪酸经?;竌合酶酯化活化,最后通过脱氢、水合、脱氢和硫解四个反应循环降解为乙酰辅酶a或丙酰辅酶a。参与反应的酶主要有脂肪?;竌脱氢酶、油醇?;竌水合酶、羟基?;竌脱氢酶、硫解酶等。参与不饱和脂肪酸氧化的酶还包括异构酶和水合酶。脂肪酸降解产生的乙酰辅酶a和丙酰辅酶a可以转化为琥珀酰辅酶a,然后进入三羧酸循环,进一步代谢产生二氧化碳和水。脂肪酸降解的主要作用是为生物的代谢活动提供碳架和大量能量,尤其是种子萌发时。然而,在青贮饲料中,脂肪酸,特别是不饱和脂肪酸的氧化降解会降低饲料的营养价值。

青贮饲料中脂肪酸含量和组成的影响因素

目前,脂肪酸的研究工作主要涉及家畜脂肪代谢、乳脂率、食品风味加工、油料作物油脂合成和产油微生物工程。虽然青贮饲料中脂类含量较低(1%~4%),但奶牛吃得很多,从饲料中获得的脂类也不容忽视。Chilliard等人的研究表明,尽管青贮玉米(Zeamays)中脂类含量较低(1%~4%),但奶牛吃得更多,从饲料中获得的脂类也不容忽视。Chilliard等人的研究表明青贮玉米(ZeamaysL。)能提高牛奶中短链脂肪酸(C6~C12)、棕榈油酸(C16:1)和亚油酸(C18:2)的含量。Lough和An-derson报道青贮饲料中C18:2、C18:1和:0的含量高于新鲜饲料。Whiting等人【213】发现苜蓿青贮中C18:3的含量低于新鲜苜蓿草,但C18:2的含量较高,认为青贮过程造成了C18:3的损失。但Boufaied等人认为,发酵过程中其他物质(如挥发性脂肪酸和二氧化碳)的损失导致脂肪酸比例增加。

青贮饲料的脂肪酸含量和组成因品种、生长条件和收获时间的不同而存在很大差异。此外,发酵速度和青贮程度也影响脂肪酸的含量,尤其是不饱和脂肪酸的含量。目前,影响青贮饲料中脂肪酸含量的因素主要包括以下几个方面:[1]

青贮原料的种类和生长条件

不同青贮材料的脂肪酸含量和组成存在差异,如牧草中的脂肪酸含量为1%~2%,全玉米中的脂肪酸含量为2%~4%。Loor等人发现鲜草中脂肪酸含量最高的是C18:3,其次是C18:2。鲍曼等研究表明,中国赖草中C18:3的含量。苜蓿青贮较高,玉米青贮中C18:2含量较高。青贮玉米的亚油酸含量高于青贮草,这主要是因为玉米种子约占30%~40%,种子中亚油酸含量约占60%,但不同青贮玉米的脂肪酸组成差异很大。此外,不同的条件,如光照、温度、水分、施肥等。,也会导致植物中脂肪酸含量和组成的巨大差异。因此,为了获得脂肪酸含量较高的青贮饲料,需要考虑原料的切割管理技术。

原料收获期

物质和能量的代谢在植物生长的不同阶段是不同的。从营养生长到生殖生长,物质被运输到生殖器官,即植物籽粒。随着植物的成熟,脂肪酸的合成先增加后减少。因此,当脂肪酸合成能力最强时,可以通过收割获得高脂肪酸含量的青贮饲料。但在实际生产中,往往为了获得**干物质产量而推迟收获,使脂肪酸含量大大降低,而纤维素含量随着植物的成熟而增加,导致饲料营养品质下降。如玉米籽粒在成熟过程中亚油酸和总脂肪酸含量增加,授粉后6~7周内油酸和亚油酸在总脂肪酸中的含量不断增加。但随着植物籽粒成熟度的提高,饱和脂肪酸含量会增加。因此,为了获得更高的多不饱和脂肪酸用于青贮饲料,我们应该选择在叶片衰老前的灌浆期收获。[1]

青贮前的干燥处理

有些牧草,如苜蓿,由于缓冲能量值高,青贮很难成功,因此需要在青贮前晾晒,以提高成功率。但干燥过程会导致脂肪酸减少,尤其是不饱和脂肪酸(如C18:3)。脂肪酸含量的差异与割草后植物材料的持续干燥时间和植物体内的酶催化作用有关。割草或青贮后,受伤组织释放出大量的游离脂肪酸,在植物体内会被脂肪氧合酶进一步氧化降解。然而,如果牧草在割草后直接青贮或枯萎少于24小时,脂肪酸含量相对稳定。此外,其他研究表明,不同植物品种的脂肪酸含量受萎蔫和青贮的影响。Chow等人比较了三个不同黑麦草品种在青贮过程中脂肪酸氧化程度的差异,发现其中两个品种的C18:3含量降低,而萎蔫处理或青贮过程对第三个黑麦草品种的C18:3含量没有影响。[1]

青贮环境

脂肪酸状态在良好的青贮条件下是稳定的。青贮环境对脂肪酸的影响主要表现在青贮过程中pH值、温度等外界因素对植物脂肪酸代谢相关酶的影响。每种酶都有自己的**环境条件,在合适的条件范围内,酶活性增强,反应加快;相反,它导致酶活性降低,甚至酶失活。在正常情况下,植物体内的酶活性在干燥和青贮过程中逐渐降低,但酶的功能继续保留。一旦条件合适,酶活性可以被激活以促进相关反应。甘等人测定了微胚乳玉米籽粒发育过程中乙酰辅酶a羧化酶的活性,发现该酶在pH 9.0时反应速度最快。此外,脂肪氧化酶在高酸碱度的青贮饲料中也表现出高活性。脂肪酸降解过程中,除了适当的温度和pH值外,还需要氧气。青贮过程是厌氧的,脂肪酸的降解只能发生在青贮过程的早期,因此青贮过程也可以作为保存饲料中脂肪酸的方法之一。然而,在青贮饲料的利用过程中,由于与外界环境的接触,经?;岱⑸舅嵫趸到?。

微生物

青贮原料含有多种微生物,在青贮过程中也会影响脂肪酸的含量和组成。许多真菌、酵母菌、细菌与植物具有相同的酶系统,不仅可以进行类似植物的脂肪酸合成和代谢途径,还可以转化脂肪酸,增加多不饱和脂肪酸的比例。例如,乳酸菌可以将亚油酸转化为共轭亚油酸(CLA)。共轭亚油酸能提高动物健康和生产水平,对人类具有抗癌、调节脂肪、增强免疫力和抗动脉粥样硬化的生理功能。此外,杜波已经分离出一株植物乳杆菌(ANCLA01),它可以将玉米青贮饲料中的亚油酸转化为共轭亚油酸。在优化的工艺条件下,每毫升发酵液中共轭亚油酸的含量达到47.03μg,提高了青贮饲料中共轭亚油酸的含量。目前,微生物生产多不饱和脂肪酸的研究工作主要集中在油脂生产行业和食品行业,对青贮饲料中微生物生产脂肪酸的机理研究较少。通过菌株筛选获得能产生不饱和脂肪酸的菌株,对青贮饲料工业乃至畜牧业的发展和推广具有重要意义。[1]

青贮添加剂

关于添加剂对脂肪酸含量影响的报道不一致。沃伦等人加入甲酸或乳酸菌来降低黑麦草的总脂肪酸含量。)和红三叶青贮。杜赫斯特和金在多年生黑麦草中添加甲酸或甲醛进行青贮,与对照相比,显著降低了C18:2、C18:3和总酸的含量。Boufaied等人的研究还发现,添加甲酸和乳酸菌会降低青贮饲料中C18:3和总脂肪酸的含量。而Arvidsson等人的研究表明,添加乳酸菌对青贮饲料中的脂肪酸含量没有影响。造成这种差异的原因可能与选择的植物材料有关。

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