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周 荣 王加启 卜登攀 哈斯额尔敦 刘庆生
摘 要 在泌乳奶牛饲养技术中，利用瘤胃保护技术可有效缓解日粮不饱和脂肪酸对瘤胃发酵功能的负面影响，同时可以提高不饱和脂肪酸的过瘤胃率，从而提高不饱和脂肪酸利用率。根据不同的营养机理和加工原理，作者对包被油脂和脂肪酸化合物等两类不饱和脂肪酸的过瘤胃保护技术进行简要综述。
关键词 瘤胃保护；不饱和脂肪酸；包被油脂
中图分类号 S816.34
不饱和脂肪酸对机体生理具有重要意义。不饱和脂肪酸可以保持细胞膜的相对流动性，降低血中胆固醇和甘油三酯，同时也是合成体内前列腺素和凝血恶烷的前体物质，对动物机体自身营养和其生产性能均有重要意义。反刍动物摄入一定量的不饱和脂肪酸除了能促进机体生长外，还能增加乳脂中不饱和脂肪酸的比例，提高乳品的品质。但是瘤胃微生物对不饱和脂肪酸有较强的氢化作用，使日粮不饱和脂肪酸在反刍动物机体利用效率较低，反刍动物体内未保护的亚麻酸的过瘤胃消失率为86%，亚油酸为82%。而且直接添加不饱和脂肪对瘤胃微生物有一定毒害作用，降低纤维素在瘤胃的降解率，改变瘤胃微生物区系（Kemp等，1983；Devendra等，1974）。因此有必要对日粮中的不饱和脂肪酸进行保护。本文综述了几种主要的不饱和脂肪酸的过瘤胃保护技术，并就其生产工艺和应用效果进行了评价。
1 不饱和脂肪酸的过瘤胃保护技术加工原理
过瘤胃保护技术可以阻止瘤胃微生物对不饱和脂肪酸的生物氢化，增加不饱和脂肪酸过瘤胃率。衡量不饱和脂肪酸过瘤胃保护效率的主要指标有：①是否可以增加不饱和脂肪酸过瘤胃量以及效率；②过瘤胃后能否在小肠释放并且被机体吸收；③对瘤胃发酵有无负面影响。过瘤胃保护技术已经发展数年，主要的产品有包被油脂类和脂肪酸化合物（钝化羧基）类等。
1.1 整粒植物油籽过瘤胃原理
用油料籽实代替植物油可起到轻微的保护作用。Hussein等（1995）报道，无论添加何种形式的油菜籽均可提高反刍动物日粮的能量浓度，且不影响瘤胃发酵和整个消化道的消化率。反刍动物日粮中添加整粒籽实是一种较理想的过瘤胃形式，因其相对较高的不饱和脂肪酸比例[U：S=（1 110～1 170）：1]，保证了整粒籽实过瘤胃的同时，脂肪(脂肪酸)消化率几乎未受影响（Elliott等，1993；Wu等，1994）。经过甲醛直接处理的油料籽实可以保护脂肪免于瘤胃的脂质水解和生物氢化（冯仰廉，2004）。仿效籽实的外壳保护功能，包囊技术研究已经发展数年，并且有若干种类的包被材料，其中甲醛-蛋白复合包被油脂技术至今还受到广泛的关注。
1.2 钝化游离羧基
对瘤胃微生物起主要毒害作用的是游离羧基，而游离羧基的存在也是微生物降解、氢化脂肪酸的必要条件（Jenkins，2007）。根据生物氢化反应的特点和产生的终产物，将参与不饱和脂肪酸的生物氢化过程的瘤胃细菌分为A和B两组（Harfoot等，1997；Kemp 和Lander，1983）。A组细菌负责将亚油酸和α-亚麻酸氢化为trans-11C18：1（TVA）；B 组细菌则将TVA 进一步氢化为硬脂酸（C18：0）。游离羧基是抑制瘤胃微生物生长的关键,同时也是进行氢化反应的前提，非酯化程度越高，越有利于氢化作用的发生。脂肪酸的共轭双键结构越稳定，则越不利于氢化作用的发生（Jenkins，1993；Wallace等，2005）。因而钝化羧基是保护油脂的理想方法。脂肪酸钝化羧基技术是通过钙化或者酰胺化抑制羧基端活性来避免18碳不饱和脂肪酸在瘤胃中异构化为TVA的反应，以此阻断其进一步被氢化为硬脂酸。目前研究较多的技术有脂肪酸酰胺和脂肪酸钙盐。不饱和脂肪酸的酰胺制剂在十二指肠前端的酰胺酶系作用下分解为不饱和脂肪酸和游离胺，钙盐制剂在皱胃通过酸性解离实现初步的释放。
2 主要的不饱和脂肪酸过瘤胃保护技术
本文针对不饱和脂肪酸的性质，着重介绍包被油脂类的甲醛-蛋白复合包被油脂技术、钝化羧基类的钙盐保护技术和酰胺保护技术。
2.1 甲醛-蛋白复合包被油脂技术及应用
甲醛-蛋白复合包被油脂是指采用甲醛处理后的酪蛋白对植物油进行包裹的技术。Ferguson等（1970）首先发现了甲醛可以防止饲料中的不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸。其机理是形成保护膜的甲醛-蛋白质反应在酸性环境下是可逆的。保护膜在pH值为5～7的瘤胃环境中不能被分解；而在pH值为2～3的真胃环境中保护膜可被破坏，释放出包被的脂肪，因而不影响油脂在后段消化道的消化（包海生等，2006）。
甲醛-蛋白复合包被油脂主要工艺流程为，将不饱和油脂与干酪素及溶解蛋白的碱液一起倒入搅拌器中混匀，经粉碎、研细、乳化制成糊状，再加入10％的甲醛使之形成甲醛－蛋白复合物包裹在油脂表面，最后经喷雾干燥制成成品。
根据十二指肠不饱和脂肪酸含量的数据，Borsting等（1992）在荷斯坦奶牛日粮中添加了不同来源的甲醛包被不饱和脂肪酸，结果表明，甲醛保护的不饱和脂肪酸的瘤胃损失与对照组相似，部分数据甚至略高于对照组。Tamminga等(1976)的试验结果显示,当肉牛日粮中添加保护的红花籽油时,十二指肠中亚麻酸的含量比未保护的对照组高46%。除了对十二指肠脂肪酸流量的影响,许多学者还报道了保护脂肪酸对组织和乳中脂肪酸组成和含量的影响。甲醛保护油脂的添加显著提高了肉牛和羊组织中的多不饱和脂肪酸含量(Faichney等,1972;Cook等,1972;Faichney等,1973)。Garrett等(1976)发现包被油脂中的18％~25%的亚油酸被肉牛组织吸收，而羊的组织利用率可达到50％~60%。在羊的日粮中添加甲醛保护油脂后的16周,羊皮下脂肪组织中的亚油酸含量从最初的2.5%上升到25%,且组织中的亚油酸含量在停饲保护油脂后33周仍然保持在很高的水平(Faichney等,1973；Hogan等，1976)。
2.2 酰胺保护技术及应用
脂肪酸酰胺由脂肪酸与不同形式的胺反应生成，不仅可有效防止瘤胃微生物的降解及氢化作用，而且对瘤胃微生物的毒害作用也很小。参与反应的胺主要有丁胺、乙醇胺和氨，而在实际生产中，为降低成本，一般是采用烷基胺与饲料脂肪油反应。Jenkins（1993）提出游离羧基是氢化作用的前提，生成的脂肪酸酰胺通过限制羧基的活性来阻断氢化反应，阻止其异构化为TVA。Jenkins等（1997）认为，脂肪酸与胺反应形成脂肪酰胺,可以有效地防止瘤胃微生物的降解作用与氢化作用,并且添加后对瘤胃微生物的毒害作用较小。
Jenkins（1996）用豆油丁酰胺饲喂泌乳奶牛发现豆油添加组、对照组和豆油丁酰胺添加组的血浆中亚油酸含量分别为：54.3%、52%和59%；乳脂中的亚油酸含量分别为：3.60%、4.77%和6.28%。结果表明，豆油丁酰胺可以作为不饱和植物油的替代品应用到生产上，来保护过瘤胃的不饱和脂肪酸，从而增加动物体组织和乳中的不饱和脂肪含量，而且与添加豆油相比，豆油酰胺制剂饲喂奶牛后对其瘤胃发酵几乎没有破坏作用，保证了瘤胃中碳水化合物的正常代谢，从而确保乳脂率没有受到影响。
豆油的醇酰胺是以豆油和乙醇胺为原料制备的。Jenkins等（1997）在绵羊动物试验中，与亚油酸添加组相比，豆油醇酰胺组的消失率降低了61%。与对照组相比，豆油丁酰胺组和豆油醇酰胺组的血脂中亚油酸含量分别升高了19%和35%；血浆甘油三酯分别升高了74%和113%。并且，在二种酰胺添加组中，均没有发现有氨残留。
油酸的酰胺保护处理降低了其氢化率。Reeves等（1998）的油酸酰胺体外培养试验发现，添加油酸酰胺组比添加游离油酸组的氢化率降低了61%。经过24 h和48 h培养后，在添加油酸酰胺的微生物培养基中的顺-18：1要高于添加游离油酸的处理组；其硬脂酸含量要低于游离油酸组。同样，在绵羊饲喂试验中也证实了，添加油酸酰胺的绵羊，脂肪酸含量和获得的能量要比对照组和游离油酸添加组高。
但是油酸酰胺的添加可能会影响动物的采食量以及乳脂组成。Jenkins（1998）在奶牛动物试验中，发现添加油酸酰胺时，动物采食量降低，但是产奶量没有受到影响。油酸酰胺处理组的乳中油酸含量显著增加，小于16碳的短链脂肪酸含量减少。添加油酸酰胺比添加游离油酸可以更有效地提高乳中油酸含量。
2.3 钙盐保护技术
20世纪80年代早期，脂肪酸钙盐最初作为瘤胃惰性脂肪，用来研究避免脂肪酸添加对瘤胃发酵和碳水化合物消化的负面影响。直到90年代初，该项工艺才被用在过瘤胃保护脂肪的生产上。不饱和脂肪酸钙盐是使用约50％～95％的不饱和脂肪酸和约5％～40％的饱和脂肪酸等，向脂肪酸混合物中加入氧化钙，形成反应混合物，再向反应混合物加入相对于氧化钙约2～5当量的水，使氧化钙水合并中和脂肪酸而形成钙盐。脂肪酸钙盐不仅本身很难被瘤胃微生物降解，甚至它可作为保护膜保护蛋白质免受微生物的作用。在真胃pH值条件下，脂肪酸钙盐可分解为自由脂肪酸和可溶性钙盐，因而不会影响脂肪酸在后消化道的消化和吸收。由于脂肪酸钙盐在瘤胃中不易降解，也不易氢化，可直接进入小肠消化吸收，经血液运输，沉积在动物体脂上，因而日粮中补充钙盐能显著提高动物体脂和乳脂的不饱和度。
脂肪酸的钙盐产品已经应用到商业化的生产使用中。Wu等(1997)证实棕榈酸钙盐的生物氢化率为49%，而动植物混合油的氢化率为80%。Klusmeyer等（1991）的试验也得出类似结论。基于这些早期的试验结果，少数几种钙盐已经用于商业化的过瘤胃不饱和脂肪酸产品生产。
不同饲喂方法、不同种类脂肪酸的钙盐其保护效果是不同的。富含亚油酸的豆油和富含亚麻酸的亚麻籽油的钙盐对泌乳期奶牛乳中脂肪酸成分影响不大（Chouinard等，1998）。Fotouhi等（1992）的实验发现，亚油酸的钙盐对绵羊不饱和脂肪酸的保护作用不明显。Fotouhi和Jenkins（1992）提出，不饱和脂肪酸钙盐的过瘤胃保护是通过将不饱和脂肪酸包裹在饱和脂肪酸钙盐结构中过瘤胃的，所以在钙盐加工过程中，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例要协调，这就要求不饱和脂肪酸的含量必须而且只能在一个较低的水平。Enjalbert等（1997）的研究验证了这点。
油酸钙盐具有良好的过瘤胃保护效果。Lundy等(2003)的泌乳期奶牛实验发现以三种形式添加等量的大豆油，尽管瘤胃消失率降低的并不明显，但是钙盐和酰胺组的十二指肠流量中，亚油酸的含量从25 g/d升高到39 g/d。三个处理组的油酸在瘤胃的表观消化率和瓣胃流量数据证实了钙盐和酰胺的保护效果良好，且油酸酰胺比油酸的钙盐保护效果要明显。
美国康奈尔大学的一项研究发现，共轭亚油酸的甲醛包被物和钙盐的保护效果都不理想。与真胃直接灌注（乳脂中共轭亚油酸含量平均为20%）相比，甲醛包被物和钙盐饲喂后的奶牛乳脂中仅含7.0%和3.2%的共轭亚油酸。甲醛保护的效果要比钙盐明显，但是无论哪种包被技术，都有待进一步改良（de Veth等，2005）。
3 展望
虽然可以通过添加高浓度的不饱和脂肪酸来增加其在十二指肠的流量，但是，高浓度不饱和脂肪的添加会造成对瘤胃微生物的毒害，影响瘤胃正常的发酵，从而影响其它物质的正常消化代谢。所以，游离不饱和脂肪酸高剂量直接添加是弊大于利的。国内外市场上的过瘤胃不饱和脂肪酸产品主要是油籽和钙盐，其它形式的脂肪酸保护技术还有待进一步发展和商业化推广。尽管大部分的过瘤胃不饱和脂肪酸的保护效果并不明显，但是，针对该技术可以减轻不饱和脂肪酸添加时对瘤胃发酵系统的损伤，研究过瘤胃的不饱和脂肪酸的保护技术还是很有价值的。
随着微囊包被技术在饲料加工中的利用，越来越多的学者致力于寻找优良的包被材料和改良不饱和油脂的包被工艺。国外现有研究机构使用复合凝胶作为包被材料，即将脂质乳化后填入蛋白包囊中，形成胶状物质，然后通过加热形成瘤胃保护凝胶。另外一种新兴的特殊蛋白包被材料，是通过少量的醇醛混合物阻止瘤胃微生物穿透包囊。该材料的包被可以降低异构化作用导致的生物氢化率。
（参考文献29篇，刊略，需者可函索）
（编辑：刘敏跃，）
周荣，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所反刍动物营养实验室，100194，北京市圆明园西路2号。
王加启(通讯作者)、卜登攀、哈斯额尔敦、刘庆生，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-03-02
★ “十一五”国家奶业科技支撑计划（2006BAD12B08）；公益性行业科研专项（Nyhyzx07-036）
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