影響乳脂中奇數和支鏈脂肪酸的合成因素

潘春方，劉可園

（1.黑龍江省獸藥飼料監察所，哈爾濱 150069；2.中國農業科學院特產研究所，長春 130112）

影響乳脂中奇數和支鏈脂肪酸的合成因素

潘春方1，劉可園2

（1.黑龍江省獸藥飼料監察所，哈爾濱 150069；2.中國農業科學院特產研究所，長春 130112）

奶牛乳脂中奇數和支鏈脂肪酸主要是指十四烷酸（iso C14∶0），十五烷酸（C15∶0，iso C15∶0和anteiso C15∶0），十六烷酸（iso C16∶0）和十七烷酸（C17∶0，iso C17∶0和anteiso C17∶0）的異構體。乳脂中的奇數和支鏈脂肪酸主要來自于瘤胃細菌，由于其潛在的瘤胃診斷功能而受到關注。文章主要概述了乳脂中奇數和支鏈脂肪酸的來源以及影響其含量的日糧因素。

乳脂；奇數和支鏈脂肪酸；日糧

奇數和支鏈脂肪酸（OBCFA）主要包括異構十四烷酸（iso C14∶0）、十五烷酸（C15∶0）、異構十五烷酸（iso C15∶0）、反異構十五烷酸（anteiso C15∶0）、異構十六烷酸（iso C16∶0）、十七烷酸（C17∶0）、異構十七烷酸（iso C17∶0）、反異構十七烷酸（anteiso C17∶0）和十七碳九烯酸（cis-9 C17∶1），其中cis-9 C17∶1所占的比例最低[1]。OBCFA普遍存在于牛、羊的乳脂和脂肪組織中。合成奇數和支鏈脂肪酸的前體是不同的，在酶的作用下延長丙酸和戊酸可得到奇數脂肪酸（如C15∶0和C17∶0），而支鏈脂肪酸（如iso C13∶0，iso C14∶0，iso C15∶0，iso C16∶0，iso C17∶0，iso C18∶0，anteiso C13∶0，anteiso C15∶0和anteiso C17∶0）的合成前體為支鏈的氨基酸（纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸）和與之相對應的短的支鏈羧酸（異丁酸、異戊酸和2-甲基丁酸）。乳脂中的奇數和支鏈脂肪酸雖然主要來自于瘤胃細菌的合成，乳腺組織也可利用丙酰-CoA合成一些奇數脂肪酸。另外，由于不同的脂肪酸在血液中的轉運途徑不同，而導致了乳脂中OBCFA的構成與瘤胃細菌的不同。因此，因其潛在的瘤胃診斷功能而受到關注。

1 乳脂中OBCFA的來源

1.1 瘤胃或十二指腸

在半個多世紀以前就研究發現，瘤胃細菌是乳脂中的奇數和支鏈脂肪酸的主要來源。然而，由于脂肪酸在被吸收的效率和血液中轉運模式的不同，以及在乳腺或其他組織中OBCFA的重新合成和其在脂肪組織中的代謝，使得乳脂和瘤胃細菌OBCFA的種類不同[2]。與其他脂肪酸一樣，OBCFA到達小腸后在膽堿的作用下在微生物細胞內溶解后被空腸吸收。小腸吸收脂肪酸的平均比率為0.83，其中微生物脂肪酸的吸收率更高，但是目前還沒有腸吸收特定OBCFA比率的報道[3]。Iso C15∶0和anteiso C15∶0與iso C17∶0和anteiso C17∶0的這種變化，可以表明乳腺組織可能存在15碳鏈的代謝轉化，有部分iso C15∶0和anteiso C15∶0在乳腺中轉化成乳脂中的iso C17∶0和anteiso C17∶0。同時，也表明十二指腸中的支鏈脂肪酸幾乎會完全轉化到乳脂中。

1.2 乳腺組織合成

乳脂中部分奇數線性脂肪酸能夠在乳腺中合成，因為這一類脂肪酸在乳脂中的含量高于十二指腸食糜中這些脂肪酸的含量，且在乳腺中存在Δ9-去飽和酶的活性，表現在C17∶0向cis-9 C17∶1的轉化。值得注意的是日糧中的OBCFA含量極少，有研究表明，即使日糧中的OBCFA的轉化效率為100%，最終在乳脂中，總OBCFA的含量也不足10%[4]。

2 日糧中影響乳脂中奇數和支鏈脂肪酸的合成因素

2.1 粗纖維比例

研究表明，iso C14∶0和iso C15∶0含量隨著日糧中粗飼料比例的升高而增加[5]。乳脂中的異構脂肪酸和anteiso C15∶0濃度能夠反應日糧粗飼料比例的改變和因此而導致的瘤胃細菌的變化[6]。總體而言，降低日糧粗飼料比例可導致瘤胃淀粉分解菌比例的提高和纖維素分解菌的降低。基于瘤胃細菌OBCFA種類分析，纖維素降解菌的升高能夠導致異構脂肪酸的比例提高，而淀粉分解菌可提高反式異構和線性奇數鏈脂肪酸比例。Bas等研究表明，當日糧粗纖維比例提高時，瘤胃細菌中iso C14∶0提高最多[7]。Tajima等研究表明，日糧粗纖維比例提高時，分離瘤胃液相和固相得到的細菌中的iso C15∶0都提高了[6]。這兩項研究的結果都表明細菌中的anteiso C15∶0與日糧粗纖維比例呈負相關。

降低日糧F∶C值，減少了奇數異構脂肪酸向反式異構脂肪酸轉化，可能是由于瘤胃微生物種群的變化和應激刺激的結果。因此，改變F∶C比值引發瘤胃內環境的變化（如瘤胃pH）可能是導致奇數異構脂肪酸向反式異構脂肪酸轉化比率下降的原因。然而，還不清楚異構脂肪酸向反異構脂肪酸的轉化比率的變化程度是由瘤胃中細菌群體的變化還是由于細菌對應激刺激而產生何種氫化中間體造成的。

2.2 粗飼料類型

不同的粗飼料類型會使瘤胃內環境和酶作用底物發生改變，因而對乳脂中OBCFA含量產生影響。研究表明，當玉米青貯代替干草青貯時會使日糧中淀粉的含量增加，進而影響瘤胃內環境以及瘤胃微生物。日糧中加入玉米青貯可使乳脂中iso C17∶0和anteiso C17∶0水平增加[8]。另外，日糧玉米青貯可以影響乳脂中奇數直鏈脂肪酸的比例。但是關于瘤胃丙酸比例和乳脂中的這些脂肪酸關系的研究結果不同，這一矛盾的結果可能是乳腺利用丙酸合成奇數支鏈脂肪酸的影響[9]。研究表明，提高cis-9 C17∶1比例可以導致乳腺中Δ9-去飽和酸酶活性增加，這可能是由于瘤胃中丙酸吸收率的提高或是十二指腸葡萄糖吸收率的增加而導致血糖水平提高而產生的影響[10]。

2.3 添加脂肪的種類

長鏈脂肪酸會抑制瘤胃細菌生長且隨著不飽和度的增加，這種抑制作用會不同程度的增加，但這種抑制作用對不同菌種是不同的。Wachira等研究表明，在日糧中添加魚油可以降低微生物蛋白質的合成。補充C18∶2 n-6和C18∶3 n-3對偶數脂肪酸的影響較小，然而添加魚油或海藻油較對照組相比這種脂肪酸含量會降低60%[11]。奇數脂肪酸隨著補充脂肪酸不飽和程度的提高而提高。當日糧中補充魚油或海藻油時，奇數脂肪酸的提高主要是由于C17∶0含量較對照日糧有所提高而導致的。日糧添加魚油或海藻油能夠改變瘤胃的發酵特點，促進瘤胃產生丙酸，提高乳脂中線性奇數脂肪酸的比例。這可能是增加線性奇數脂肪酸重新合成的前體，而抵消了因補充魚油和海藻油對乳脂合成脂肪酸的抑制作用。

2.4 日糧的營養水平

乳脂中OBCFA的差異與日糧的營養水平存在著顯著的相關性。St-Pierre利用混合回歸模型評估日糧營養對乳脂OBCFA的潛在影響，研究表明乳脂中的OBCFA的變化不是獨立的[12]。研究表明，乳脂中iso C14∶0、iso C15∶0和iso C16∶0的含量會隨著日糧中NDF和淀粉的含量而改變。日糧中的NDF與anteiso C15∶0呈正相關而淀粉與anteiso C15∶0呈負相關，并且anteiso C17∶0含量僅與日糧NDF含量具有相關性。日糧中淀粉的含量與乳脂中iso C14∶0、iso C15∶0和iso C16∶0的含量呈負相關。另外，降低日糧粗蛋白質的含量，乳脂中的OBCFA含量也隨著降低，且與乳脂中的anteiso C17∶0含量呈強的負相關。另外，乳脂中的anteiso C17∶0含量與瘤胃NH3含量呈負相關（rpearson=-0.644，P＜0.05，n=30）[13]。

3 OBCFA作為瘤胃功能診斷的潛力

瘤胃酸中毒是當給動物提供大量快速發酵的碳水化合物而產生的一種瘤胃發酵產物紊亂的情況。這將導致瘤胃中VFA濃度的增加或者伴隨著乳酸積累，從而導致pH下降。另外，低的VFA吸收率和唾液分泌不足也可導致pH下降[14]。根據pH下降的嚴重程度可分為兩種類型的瘤胃酸中毒：急性和亞急性瘤胃酸中毒（SARA），兩者的判定分別為pH＜5.2以及pH為5.2～5.6。在實際條件下，由于沒有或只有細微的與SARA相關的臨床體征，SARA的診斷是很困難的。臨床癥狀包括干物質采食量（DMI）下降和蹄葉炎。這些癥狀可能出現在瘤胃酸中毒現象幾周以后。診斷SARA通過測量一群或一組的瘤胃pH是可以實現的，但是主要是通過瘤胃胃管或瘤胃瘺管采樣。在未插管的反芻動物瘤胃內留置探針也是可行的，但需要進行校準而阻礙其發展[15]。

研究表明，一些特殊脂肪酸與牛奶中脂肪酸的降低有關，特別是CLA trans-10 cis-12和C18∶1 trans-10，這兩種中間體經過生物氫化會產生大量的C18∶2 n-6或是使瘤胃pH低。在大多數情況下觀察到牛奶中C18∶1 trans-10含量升高，但通過一些瘺管奶牛試驗數據的研究發現結果不盡相同[16]。診斷酸中毒是根據瘤胃pH＜5.6的總時間。在瘤胃酸中毒的情況下，乳脂中OBCFA含量也存在相應的變化，例如，iso C14∶0含量下降和C15∶0、C17∶0和/或C17∶1 cis-9含量的升高。在Colman等試驗中，對奶牛進行5周的誘導試驗，其中1/4以小麥標準濃縮物為基礎，在第6周，小麥為主的集中酸性中毒試驗誘導試驗表明，在瘤胃pH測量的基礎上，觀察到乳脂中的OBCFA較酸中毒之前有一定的改變。結果表明，乳脂中C15∶0和C17∶0含量在第4周開始升高，iso C14∶0和C18∶1 trans-10含量分別在第5周和第6周產生變化。表明C18∶1 trans-10具有作為瘤胃酸中毒的標記的潛力，而C15∶0和C17∶0也可作為SARA的診斷指標[16]。

4 小 結

綜上所述，奶牛飼糧的粗纖維比例、粗飼料的類型、添加脂肪的種類和營養水平都會對乳脂中的奇數和支鏈脂肪酸構成造成影響，其本質是不同飼糧對瘤胃微生物營養代謝和脂肪合成的影響。值得注意的是奶牛日糧中的這類脂肪酸含量很少，即使全部能夠轉移到乳脂中，所占的比例也不足乳脂OBCFA含量的10%，這就為其成為瘤胃功能診斷標記物提供可能，具有很大的研究前景。

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Overview on the Effect of Synthesis Factors of Add and Branched Fatty Acids in Milk of Dairy Cows

PAN Chunfang1,LIU Keyuan2

（1.Heilongjiang Veterinary Drug and Feed Supervision Institute,Harbin 150069,China; 2.Specialty Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changchun 130112,China）

The main odd and branched chain fatty acids in milk of dairy cows are isomers oftetradecanoic acid (iso C14∶0),pentadecanoic acid(C15∶0,iso C15∶0 and anteiso C15∶0),hexadecanoic acid(iso C16∶0)and heptadecanoic acid(C17∶0,iso C17∶0 and anteiso C17∶0).OBCFA in milk were largely derived from bacteria leaving the rumen. There was an increasing interest in OBCFA as potential diagnostic tools of rumen function.This paper summarized the originofmilkOBCFAandtheeffectsofdietaryontheproductionofrumenbacterialOBCFA.

milk fat;odd and branched chain fatty acids;diets

S816；S823.9+1

：A

：1001-0084（2017）07-0009-04

2017-05-16

潘春方（1984-），女，江蘇連云港人，博士，主要從事動物營養與飼料科學研究。