綿羊、山羊和牛乳的營養成分比較分析

李文斐,張 磊,宋宇軒,江 悅,陰 浩,朱俊儒,段屈雨,安小鵬

(西北農林科技大學動物科技學院,陜西楊凌 712100)

乳營養豐富,富含蛋白質、脂肪、乳糖、氨基酸等多種營養元素[1],能促進人類大腦、神經、骨骼及免疫系統的生長發育,參與到人類機體多種重要生理活動中,對嬰幼兒及青少年的生長發育,維持成人身體健康都具有極大益處[2]。全世界乳的生產和消費主要以牛乳為主,約占95%,但亞洲的黃種人中乳糖不耐癥的人群占有相當大的比重,因此羊乳逐漸進入了人們的視野。

羊乳的基本營養成分與牛乳類似[3],且羊乳比起其它動物奶乳汁而言,脂肪球更小(3.19～3.50微米)[4-6],在胃腸中與脂肪酶的接觸面積更大更易被人體吸收[7],它的酪蛋白含量較低,組成更接近人乳,這可能使羊乳不容易致敏[8],這些優勢賦予羊乳更多的研究價值及更大的市場競爭力。

羊乳按照羊的品種分為山羊乳和綿羊乳,當前市場上大部分羊乳來源于奶山羊,綿羊常用作毛用或肉用飼養而鮮少有人研究其乳的營養價值。目前有關牛奶、山羊奶和綿羊奶的營養學比較研究尚未開展。本研究擬對這三種人類主要飲用乳的營養特點進行全面的分析,以期對其營養價值進行系統的評價。

表1 綿羊乳、山羊乳和牛乳常規營養成分比較

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

牛乳、山羊乳 來自西北農林科技大學養殖試驗基地荷斯坦奶牛和西農莎能奶山羊;綿羊乳 采自甘肅金昌元生農牧有限公司。三種奶羊均采自第2胎、泌乳45 d的15頭荷斯坦奶牛、15只莎能奶山羊和15只東佛里生羊。早(8:00 am)、晚(16:00 pm)各采1次,混合后冷藏保存;甲醇 分析純,四川西隴科學有限公司;氯仿 分析純,洛陽市化學試劑廠;正己烷、高效液相色譜淋洗液(HPLC) 天津市科密歐化學試劑有限公司;氫氧化鉀 四川西隴科學有限公司。

MilkoScan FT1乳成分分析儀 福斯公司;GC-2014C氣相色譜儀(配有FID檢測器) 日本島津公司;HETTICH M-22R低溫冷凍離心機 德國Sigma公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 乳總成分檢測 乳樣取50 mL于50 mL離心管中,放入乳成分分析儀內檢測。

1.2.2 乳脂肪酸檢測

1.2.2.1 乳脂肪酸提取 取乳樣500 μL于10 mL離心管中,加入甲醇:氯仿混合試劑3 mL,渦旋振蕩后再加入2 mL。將樣品靜置1～2 h,經由定量濾紙過濾,留過濾后溶液。在溶液中加入4 mL蒸餾水,放入離心機以3000 r/min轉速離心5 min,棄掉上清液。下層溶液在水浴鍋內40 ℃負壓蒸干。在離心管內加入1 mL正己烷將油脂溶碎。再加入1 mL 0.4 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液靜置30 min甲酯化。加入2 mL去離子水,待分層后提取上層溶液。

1.2.2.2 乳脂肪酸檢測 甲酯化后脂肪酸樣品,用氣相色譜儀進行檢測。用分流比10∶1比例分流進樣,設置升溫模式開始測定。設定具體參數為:初始溫度140 ℃,恒溫5 min;3 ℃/min升溫到240 ℃,恒溫26.67 min。進樣口溫度設定為250 ℃,檢測器溫度設定為280 ℃,進樣量1.0 L,載氣為高純度氮氣,柱流量設定為1.0 L/min。

1.2.3 乳氨基酸檢測 將乳樣送至楊凌農業農村部食品質量監測檢測測試中心,測定乳樣中的氨基酸成分。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 乳成分的分析與比較

利用乳成分分析儀共檢測出15種營養成分指標,見表1。在所有的營養成分含量中,總固形物及非脂類營養成分含量最高,且綿羊乳中的含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),但是山羊乳中總固形物及非脂類營養成分的含量與牛乳無顯著性差異(P>0.05)。綿羊乳的乳脂肪、蛋白質和酪蛋白含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),山羊乳與牛乳的乳脂肪、蛋白質和酪蛋白差異不顯著性(P>0.05)。乳糖和低乳糖含量在三者之間無顯著性差異(P>0.05),但半乳糖含量差異性顯著(P<0.05)。山羊乳酸度最低,綿羊乳酸度最高。綿羊乳的密度顯著高于牛乳(P<0.05),但山羊乳密度與牛乳沒有顯著性差異(P>0.05)。綿羊乳的冰點顯著高于山羊乳(P<0.05),但牛乳與山羊乳的冰點之間不存在顯著差異性(P>0.05)。山羊乳的尿氮素含量顯著高于牛乳和綿羊乳(P<0.05),但牛乳與綿羊乳的尿氮素含量不存在顯著性差異(P>0.05)。

表2 綿羊乳、山羊乳和牛乳的脂肪酸成分比較(μg/mL)

2.2 乳脂肪酸的分析與比較

本研究對綿羊乳、山羊乳和牛乳種32種常見脂肪酸進行了檢測,結果見由表2。表中為每100 mg乳中不同脂肪酸的含量。

牛乳中C15∶1、C17∶1、C18∶1t、C20∶2、C21∶0、C20∶5、C22∶2、C24∶1由于含量過低未檢出;山羊乳中C20∶5未檢出;綿羊乳種C18∶1t、C24∶1未檢出。32種脂肪酸中濃度最高的前五種分別為的為C16∶0、C18∶0、C14∶0、C10∶0、C12∶0。綿羊乳中C12∶0、C14∶0、C16∶0和C18∶0顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),山羊乳中含量也顯著高于牛乳(P<0.05);綿羊乳與山羊乳中的C10∶0 含量顯著高于牛乳(P<0.05),但山羊乳與綿羊乳中的C10∶0含量差異性不顯著(P>0.05);中鏈脂肪酸中,綿羊乳中的C6∶0含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),山羊乳中的含量也顯著高于牛乳(P<0.05);山羊乳和綿羊乳中的C8∶0和C11∶0含量顯著高于牛乳(P<0.05),但山羊乳和綿羊乳之間的含量差異不顯著(P>0.05)。在長鏈飽和脂肪酸中,綿羊乳、山羊乳和牛乳中的C13∶0、C24∶0的含量沒有顯著性差異(P>0.05);綿羊乳中C15∶0、C23∶0的含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),而山羊乳和牛乳中的含量無顯著性差異(P>0.05);綿羊乳中C17∶0的含量顯著高于山羊乳和牛乳,山羊乳中的含量也顯著高于牛乳(P<0.05);在牛乳中未檢出C21∶0,而綿羊乳中含量顯著高于山羊乳(P<0.05)。在長鏈不飽和脂肪酸中,綿羊乳中的C14∶1、C18∶2c、C18∶3n3含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),山羊乳中的含量也顯著高于牛乳(P<0.05);綿羊乳中的C16∶1、C18∶2t、C20∶1含量顯著高于山羊乳和牛乳(P<0.05),而山羊乳中含量與牛乳中不存在顯著性差異(P>0.05);綿羊乳和山羊乳中的C20∶3n6含量顯著高于牛乳(P<0.05),而綿羊乳和山羊乳中含量差異不顯著(P>0.05);C22∶6n在三種乳中含量差異不顯著(P>0.05);C15∶1、C17∶1、C20∶2、C22∶2在牛乳中未檢出,除C22∶2在綿羊乳中含量顯著高于山羊乳以外(P<0.05),其余在綿羊乳中含量與山羊乳中無顯著性差異(P>0.05);C18∶1t、C24∶1僅在山羊乳中檢出;C20∶5僅在綿羊乳中檢出。

2.3 樣品乳樣的氨基酸分析

對山羊乳和綿羊乳中的17種氨基酸含量進行了檢測,表3為檢測結果,牛乳中氨基酸含量參考其他研究文獻資料[9]。

通過檢測所得數據分析,綿羊乳中的天冬氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸含量顯著高于山羊乳(P<0.05),其余含量均不存在顯著性差異(P>0.05)。另外,綿羊乳中谷氨酸及脯氨酸含量相對較高,脯氨酸為1.058 (g/100 g),高出奶山羊2～3倍。通過對比牛乳數據,除蛋氨酸外,羊乳中其余氨基酸含量均值均高于文獻資料中牛乳氨基酸含量;山羊乳中氨基酸含量與牛乳中相比差距不大,但綿羊乳中氨基酸含量均值約為牛乳中含量1.5～2倍,脯氨酸含量約為3倍。

表3 綿羊乳、山羊乳和牛乳的氨基酸成分比較(g/100 g)

3 討論

3.1 乳成分分析

由實驗結果可得,綿羊乳、山羊乳與牛乳中的主要營養成分均為乳蛋白、乳脂、非脂固形物、乳糖。這些衡量乳品質的指標不但影響了乳的營養價值,也影響了乳的售賣價格。

乳脂在乳中以磷脂—蛋白質膜包裹小球的形式存在,它是決定乳的熱量值的一個重要參數。同時,乳脂作為嬰幼兒膳食脂肪的唯一來源,為其提供了大約50%的能量[10]。Teng等的研究顯示綿羊乳中的甘油三脂,即構成乳脂的主要成分,相比于牛乳在模擬的體外人胃中有更好的消化率,并且能夠釋放出更多的中鏈脂肪酸[11]。綿羊乳的乳脂要顯著地高于山羊乳和牛乳(P<0.05)。這使得綿羊乳相比于山羊乳和牛乳擁有更高的營養價值。

綿羊乳和山羊乳中的半乳糖含量顯著高于牛乳中的半乳糖含量,而綿羊乳中的半乳糖含量又顯著高于山羊乳中含量。半乳糖由乳糖分解轉化而來,其后再分解為葡萄糖,其中部分葡萄糖又會轉化成果糖[12]。低聚半乳糖在人體腸道中可以選擇性增殖益生菌發酵,生成短鏈脂肪酸,與腸道微生物協同參與生理活動調節,可保障腸道健康、參與免疫系統調節、抑制腫瘤細胞生成、改善人體礦物質吸收、改善心血管疾病[13]。

乳蛋白主要包括酪蛋白和乳清蛋白[14],酪蛋白在總蛋白中的占比更大。酪蛋白是由乳腺自身合成的含磷酸性蛋白,它是乳中的主要營養性蛋白質,也是乳中鈣和磷的豐富來源[15]。在酪蛋白的四個亞型(β-酪蛋白、κ-酪蛋白、αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白)中,人乳中以為β-酪蛋白為主。β-酪蛋白可促進鈣、鐵等礦物質的吸收[16-17],通過特異性水解參與人體的免疫調節[18-19],還可能參與到神經調節中改善嬰兒的睡眠模式[20]。研究發現,相比于牛乳,綿羊乳中的β-酪蛋白的相對含量與人乳更為相近[21],這使得綿羊乳能夠比山羊乳和牛乳更好地為嬰幼兒提供營養。

3.2 乳脂肪酸分析

由檢測結果可知,羊乳中的脂肪酸含量顯著高于牛乳,綿羊乳中的脂肪酸含量顯著(P<0.05)高于山羊乳。產乳家畜的乳腺泌乳特點是飽和脂肪酸含量較高而不飽和脂肪酸含量較低[22-23],這與本實驗的結果也是相符的。乳中脂肪酸的組成取決于品種、泌乳期、環境和被飼喂的日糧等因素[24-25]。此外,乳汁中脂肪酸的組成也會受到遺傳因素的影響,比如BLG、DGAT1和硬脂酰-CoA脫飽和酶1(SCD1)基因的多態性等[26-28]。

牛乳和羊乳中的脂肪酸都主要以飽和脂肪酸為主。而在檢測得的飽和脂肪酸中,中鏈脂肪酸占比較大。研究顯示,中鏈脂肪酸作為營養支持的重要組成之一,具有更易被氧化、減少體脂肪積累、改善糖代謝和脂代謝的作用,還能應用于改善許多患有癲癇癥、胰腺功能不全、脂質吸收障礙、淋巴運輸系統障礙及長鏈脂肪酸氧化缺陷的患者[29]。

羊乳還是不飽和脂肪酸(包括共軛亞油酸)的良好來源。綿羊乳在歐美地區是重要的奶酪原料,乳中的不飽和脂肪酸決定了奶酪的風味和香氣[30]。綿羊奶中不飽和脂肪酸的含量要比牛奶或山羊奶中的含量高得多,這使得消費者更希望食用[31]。研究表明,不飽和脂肪酸對預防老年癡呆、抗癌、促進幼兒發育具有作用,其中DHA(ω-3)有利于神經系統及心血管健康、DPA(ω-3)可抑制血栓形成、加強愈合反應;EPA(ω-3)能夠減少抑郁、減輕紅斑狼瘡等[32]。有研究顯示,綿羊中存在SLC27A3基因,在這個基因上擁有GG純和位點的綿羊乳中,檢測出較高含量的共軛亞油酸和不飽和脂肪酸[33]。這也可能是綿羊乳在遺傳因素上具有更高營養價值的原因。

3.3 乳氨基酸分析

乳蛋白的質量不僅取決于氨基酸的組成,還取決于氨基酸的含量[34]。氨基酸的種類及含量影響蛋白質的形態、特性和營養價值,其中必需氨基酸起著非常關鍵的作用[35]。必需氨基酸為人體自身不能合成,或者合成量不夠必需從外界(如食物中)攝取的氨基酸。必需氨基酸在人體中起著維持和調節人體腸道健康的作用,必需氨基酸可合成小腸粘膜蛋白質;作用于小腸黏膜的生長、發育及損傷后的修復;促進肝臟多核糖體聚集,RNA合成;作用于腸道免疫應答,促進腸道屏障修復[36]。牛和羊乳中綿羊乳中所檢測出的必需氨基酸含量更高,研究發現,飼糧的不同會對羊乳中的氨基酸含量造成影響,泌乳期的羊可通過提高乳腺血流量和乳腺清除率增加了飼糧對乳腺缺失氨基酸的供給,從而提高了缺失氨基酸的泌乳轉化效率[37]。這可能解釋為何綿羊乳中的氨基酸含量更豐富,但目前并無研究分析牛、羊的物種不同,是否有遺傳因素決定了乳中的氨基酸含量不同。

4 結論

本研究將牛、山羊與綿羊乳中的重要營養成分分別作對比研究,得出綿羊乳中蛋白質、脂肪酸、氨基酸等營養成分含量顯著高于牛乳和山羊乳。這顯示出綿羊乳具有優秀的食用價值,也可以作為乳產業新的發展方向。國內外在綿羊乳營養方面的研究都尚未大規模展開,本研究通過全面的營養檢測分析以為未來國內綿羊乳營養以及機理的研究提供詳實的數據,同時也為我國畜牧領域羊乳業的發展提供參考和建議。