閔婉平 蔣林樹 王宗義 王俊杰 方洛云 金 凱 劉續(xù)航

(北京農(nóng)學(xué)院，北京 102206)

優(yōu)質(zhì)原料乳是乳制品加工的前提和基礎(chǔ)，風(fēng)味是評(píng)價(jià)原料乳品質(zhì)的一項(xiàng)重要感官指標(biāo)，原料乳的質(zhì)量和風(fēng)味是優(yōu)質(zhì)乳制品生產(chǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)。粗飼料可以通過影響瘤胃微生物氫化反應(yīng)和發(fā)酵來影響牛乳的合成，進(jìn)而影響牛乳風(fēng)味;同時(shí)，粗飼料揮發(fā)出的氣味也可以通過牛體吸入空氣直接轉(zhuǎn)移到血液，然后進(jìn)入牛乳中，影響乳風(fēng)味［1－3］。目前，大多數(shù)研究都集中在添加外源香味物質(zhì)對(duì)牛乳風(fēng)味的影響［4－6］，而對(duì)飼糧中粗飼料改變對(duì)牛乳風(fēng)味物質(zhì)的影響研究較少。本研究旨在以飼喂全混合日糧(TMR)為基礎(chǔ)，不改變精飼料，通過調(diào)整粗飼料結(jié)構(gòu)，研究不同粗飼料組合對(duì)奶牛原料乳風(fēng)味物質(zhì)的影響，為優(yōu)質(zhì)生鮮乳生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及飼糧

本試驗(yàn)2012年8月—2012年9月在北京延慶金龍騰達(dá)牛場(chǎng)進(jìn)行。選用18頭體況良好、體重為(550±25)kg，日產(chǎn)奶量相近的中國(guó)荷斯坦經(jīng)產(chǎn)1胎奶牛進(jìn)行試驗(yàn)，分為3組，每組6頭。試驗(yàn)期間，飼喂飼糧參考牛場(chǎng)的TMR飼喂方案，將其中的羊草比例改變，分別為羊草100%(對(duì)照組)、羊草50%+苜蓿干草 50%(試驗(yàn) 1組)、羊草50%+苜蓿干草25%+玉米秸稈25%(試驗(yàn)2組)。試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(DM basis) %

1.2 飼養(yǎng)管理

預(yù)試期15 d，正試期35 d。每天05:30和17:30共飼喂2次，自由飲水，日擠奶次數(shù)為2次。

1.3 樣品采集與分析

試驗(yàn)期間記錄每天奶牛日產(chǎn)奶量。在每日2次擠奶時(shí)采樣，按6:4混勻，分為2部分。一部分為50 mL加入3滴重鉻酸鉀防腐，送至北京市奶牛中心用LACTOSCAN型全自動(dòng)超聲波乳成分分析儀測(cè)定干物質(zhì)、乳脂、乳糖和乳蛋白的含量;另一部分放入冰盒運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室，利用固相微萃取收集原料乳的風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，在15 d內(nèi)完成測(cè)定。

風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定方法:取8 mL乳樣放入25 mL樣品瓶中，加入2.56 g氯化鈉，40℃水浴平衡20 min，聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取頭萃取30 min，然后用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC－7890A、MS－5975C)采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定。內(nèi)標(biāo)為0.1μL濃度為100 ng/μL的1，2－二氯苯。

氣相色譜條件:DB－5毛細(xì)管柱(60 m×250 μm ×0.25 μm);起始溫度40 ℃，保留2 min，然后以4℃/min上升到280℃，共62 min;進(jìn)樣口溫度250℃，檢測(cè)器溫度280℃，載氣為高純氦氣。

質(zhì)譜條件:進(jìn)樣口溫度250℃，電離方式采用電子倍增器(EM，1 553 V)，離子源230℃，四極桿150 ℃，掃描范圍29.0～450.0 μm。

風(fēng)味物質(zhì)含量的計(jì)算公式:

風(fēng)味物質(zhì)的含量=(0.1×1，2－二氯苯的濃度×風(fēng)味物質(zhì)的峰面積)/(1，2－二氯苯的峰面積×8)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel進(jìn)行基本處理，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件中的one-way ANOVA進(jìn)行單因素方差分析，平均值的多重比較采用Duncan氏法進(jìn)行。P＜0.05為顯著性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，0.05＜P ＜0.10為趨勢(shì)分析評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 奶牛日產(chǎn)奶量、干物質(zhì)采食量和乳成分

由表2可見，試驗(yàn)2組和對(duì)照組在各時(shí)間點(diǎn)的日產(chǎn)奶量差異均不顯著(P＞0.05);試驗(yàn)1組在第36天的日產(chǎn)奶量顯著高于對(duì)照組(P＜0.05);試驗(yàn)1組和對(duì)照組的日產(chǎn)奶量在第15天、第22天、第 43 天差異不顯著(P=0.07、0.09、0.06)，但達(dá)到評(píng)估日產(chǎn)奶量變化趨勢(shì)水平;試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組在各時(shí)間點(diǎn)日產(chǎn)奶量差異不顯著(P＞0.05)。對(duì)照組的日產(chǎn)奶量在第36天、第43天、第50天比第1天顯著降低(P＜0.05)。

表2 不同粗飼料組合對(duì)奶牛日產(chǎn)奶量的影響Table 2 Effects of different combinations of roughages on daily milk yield of dairy cows kg

由表3可見，各組干物質(zhì)采食量差異不顯著(P＞0.05)，但是試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組較對(duì)照組干物質(zhì)采食量增加，分別增加 1.18、0.89 g/d。各組乳中干物質(zhì)含量差異不顯著(P＞0.05)。試驗(yàn)1組較試驗(yàn)2組顯著提高了乳脂含量(P＜0.05)，增加了0.31%。試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組較對(duì)照組顯著提高了乳蛋白含量(P＜0.05)，分別增加了0.30%、0.13%。試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組乳糖含量與對(duì)照組差異顯著(P＜0.05)，分別增加了0.26% 、0.18% 。

表3 不同粗飼料組合對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量和乳成分的影響Table 3 Effects of different combinations of roughages on DMI and milk composition of dairy cows

2.2 乳中風(fēng)味物質(zhì)

2.2.1 醇類風(fēng)味物質(zhì)

由表4可見，與對(duì)照組相比，各時(shí)間點(diǎn)試驗(yàn)組的醇類物質(zhì)含量無顯著變化(P＞0.05)。對(duì)照組醇類物質(zhì)含量在第15天與第36天、第50天間差異均顯著(P＜0.05)，在第15天含量最高，之后開始逐漸降低，最高值為4.53 ng/mL，最低值為3.04 ng/mL;試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組在各時(shí)間點(diǎn)之間無顯著變化(P＞0.05)。

2.2.2 醛酮類風(fēng)味物質(zhì)

由表5可見，與對(duì)照組相比，各時(shí)間點(diǎn)試驗(yàn)組的醛酮類物質(zhì)含量無顯著變化(P＞0.05)。試驗(yàn)2組在第36天與第15天、第50天差異顯著(P＜0.05)，該時(shí)間點(diǎn)最高，為 5.44 ng/mL。

2.2.3 酸類和酯類風(fēng)味物質(zhì)

檢出的酸類物質(zhì)只有3種，其中乙酸是乳中重要的揮發(fā)性酸類，但含量較低。由表6可見，試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組能夠減緩乙酸含量的降低。

由表7可見，在第15天試驗(yàn)1組酯類物質(zhì)含量顯著低于對(duì)照組和試驗(yàn)2組(P＜0.05);在第50天試驗(yàn)2組顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)1組(P＜0.05)。試驗(yàn)1組在第15天酯類物質(zhì)含量顯著低于第36天、第50天(P＜0.05);試驗(yàn)2組在第15天則顯著高于第36天、第50天(P＜0.05)。

表4 不同粗飼料組合對(duì)乳中醇類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 4 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of alcohols ng/mL

表5 不同粗飼料組合對(duì)乳中醛酮類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 5 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of aldehyde ketones ng/mL

表6 不同粗飼料組合對(duì)乳中乙酸含量的影響Table 6 Effects of different combinations of roughages on milk acetic acid content ng/mL

表7 不同粗飼料組合對(duì)乳中酯類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 7 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of esters ng/mL

2.2.4 烴類和雜環(huán)類風(fēng)味物質(zhì)

本試驗(yàn)檢出了大量強(qiáng)揮發(fā)性的烷烴類和烯烴類以及1－甲氧基－1－苯肟、1R－α－蒎烯等物質(zhì)。由表8可見，在第15天試驗(yàn)2組烴類物質(zhì)的含量顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。

由表9可見，在第15天試驗(yàn)1組雜環(huán)類物質(zhì)的含量顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)1組(P＜0.05);試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組在第50天較第36天均顯著降低(P ＜0.05)，分別降低了 0.30、0.37 ng/mL。

3 討論

3.1 粗飼料組合對(duì)奶牛日產(chǎn)奶量、干物質(zhì)采食量和乳成分的影響

大量研究表明，飼糧精粗比以及飼糧的纖維物質(zhì)含量等都是影響奶牛生產(chǎn)性能的重要因素［7－8］。TMR與傳統(tǒng)的精粗分飼相比可顯著提高奶牛產(chǎn)奶量。本試驗(yàn)中，對(duì)照組、試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組整個(gè)試驗(yàn)期總產(chǎn)奶量分別為811.80、955.20、873.66 kg，試驗(yàn)1組 ＞試驗(yàn)2組 ＞對(duì)照組，因此，通過飼喂組合型粗飼料可以提高奶牛產(chǎn)奶量。

試驗(yàn)1組的乳脂含量略有提高，呈增加趨勢(shì)，由于各組飼糧都能保證奶牛采食足夠的粗飼料，生成足量的乙酸，所以都保持了乳中較高含量的乳脂［7］。Wang等［9］通過飼料組合效應(yīng)評(píng)價(jià)指數(shù)開發(fā)出粗飼料組合優(yōu)化利用模式，輔以飼糧中適宜的過瘤胃脂肪供給量，能夠使乳脂含量穩(wěn)定在3.5%以上，是提高乳脂含量的有效技術(shù)途徑。試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組的乳蛋白含量較對(duì)照組升高，這可能是由于粗飼料中苜蓿干草的蛋白質(zhì)含量高、香氣好、奶牛適口性佳，經(jīng)組合后粗飼料來源豐富，飼糧氨基酸比例協(xié)調(diào)，可以提高乳蛋白含量。試驗(yàn)組較對(duì)照組表現(xiàn)出了更高的乳糖含量，同時(shí)還能夠減緩由于產(chǎn)奶后期造成的乳糖含量下降，在乳品加工中可以維持更高的乳糖含量，對(duì)于乳糖發(fā)酵生產(chǎn)的乳制品有著更好的影響，同時(shí)可以在乳制品中產(chǎn)生更加豐富的風(fēng)味。

表8 不同粗飼料組合對(duì)乳中烴類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 8 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of hydrocarbyls ng/mL

表9 不同粗飼料組合對(duì)乳中雜環(huán)類風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Table 9 Effects of different combinations of roughages on the content of milk flavor substance of heterocycles ng/mL

3.2 粗飼料組合對(duì)乳中風(fēng)味物質(zhì)的影響

乳中的風(fēng)味物質(zhì)由具有滋味和香味活性的成分組成。Wilkes等［10］研究表明，乳中揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)大體上可歸納為2大類:一類是烯、醇、醛、酮、酸、酯等簡(jiǎn)單化合物;另一類是含有氧、氮、硫的雜環(huán)化合物，如呋喃及其衍生物和噻吩及其衍生物。本研究結(jié)果與之一致，各組乳中均能分離出酸、酮、醛、烯、烷烴、酯、醇等簡(jiǎn)單化合物以及雜環(huán)類、含硫化物。Schlichtherle-Cerny等［11］用氣質(zhì)聯(lián)用法結(jié)合內(nèi)標(biāo)法對(duì)乳的風(fēng)味進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果主要檢測(cè)出辛酸、癸酸等13種強(qiáng)揮發(fā)性的物質(zhì)，都是乳中風(fēng)味物質(zhì)的重要成分。

粗飼料可以影響牛乳風(fēng)味。Bendall等［12］在奶牛的飼糧中額外添加新西蘭牧草，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳中γ－十二烷內(nèi)酯含量有所增加，乳風(fēng)味得到較大程度的改善。Thomas等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在荷斯坦?fàn)倥：兔谌槟膛５娘嬎刑砑痈涕俸拖悴菹懔夏艽碳げ墒澈痛龠M(jìn)體重的增加。Carpino等［14］發(fā)現(xiàn)用采食牧草的奶牛所產(chǎn)的乳生產(chǎn)的乳酪，其花香味和青草氣味顯著強(qiáng)于采食TMR的奶牛。

一些典型的風(fēng)味物質(zhì)的滋氣味和牛乳風(fēng)味有密切關(guān)系，在鮮乳中非常低的含量就可賦予良好的風(fēng)味，如果含量過高，則會(huì)形成不良滋氣味［15］，如細(xì)菌污染、日照等造成的酮類氧化所產(chǎn)生的酮臭味。本試驗(yàn)經(jīng)過改變TMR中粗飼料組合，試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組中乳中風(fēng)味物質(zhì)丙酮、甲基酮等酮類物質(zhì)含量有所降低。醇類物質(zhì)因?yàn)槠涮赜械拇枷銡馕秾?duì)發(fā)酵牛乳的生產(chǎn)有著重要的影響，試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組的醇類物質(zhì)含量增加，較對(duì)照組的含量增加分別上升了21.38%、13.10%，使原料乳在下一步的深加工中有著更多應(yīng)用，賦予乳制品更加濃郁的天然香氣成分。試驗(yàn)2組檢測(cè)出了更多的酯類物質(zhì)，且含量也較對(duì)照組高，酯類物質(zhì)是乳風(fēng)味的主要構(gòu)成成分，也是原料乳經(jīng)過滅菌等加熱加工后香氣的主要成分，因此酯類物質(zhì)的代謝產(chǎn)生和保持對(duì)于原料乳的生產(chǎn)和乳制品(如果味奶)的生產(chǎn)都有著重要的意義。

3.3 飼糧營(yíng)養(yǎng)成分、乳成分和乳中風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)化途徑

牛乳風(fēng)味物質(zhì)形成主要是在乳蛋白、乳脂、乳糖這3大類物質(zhì)降解或其衍生物之間相互反應(yīng)的過程中生成的［16］。乳脂可以經(jīng)過酶、氧化或加熱分解形成甲基酮、醛、醇等，而乳蛋白和乳中碳水化合物也可以經(jīng)過一系列的反應(yīng)而生成一些風(fēng)味物質(zhì)。

飼喂不同的粗飼料可影響乳的風(fēng)味，主要是由于飼糧中脂肪和蛋白質(zhì)含量的高低可直接影響瘤胃內(nèi)環(huán)境，使瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的比例改變，進(jìn)而影響到乳的品質(zhì)和風(fēng)味。同時(shí)，奶牛乳腺具有自身調(diào)節(jié)風(fēng)味物質(zhì)的作用，采食后飼糧中的風(fēng)味物質(zhì)被乳腺大量攝取，進(jìn)入到乳中改善乳的風(fēng)味。鄭瑞波等［17］研究表明，飼糧中含脂肪5% ～6%時(shí)，奶牛對(duì)養(yǎng)分的利用率最高，若在泌乳早期高產(chǎn)奶牛飼糧中添加25～30 g/kg蛋氨酸羧基類似物，乳脂含量顯著提高，乳風(fēng)味也得到顯著改善。但 Lynch等［18］研究表明，若飼糧中添加2%的大豆油和1%的魚油［共軛亞油酸(CLA)飼糧］，試驗(yàn)組中CLA的含量相當(dāng)于對(duì)照組的8倍，但對(duì)乳的風(fēng)味沒有顯著的影響。Casper等［19］研究表明，不同的蛋白質(zhì)飼料，對(duì)乳脂和乳蛋白含量沒有顯著的影響，僅在一定程度上提高了乳脂和乳蛋白的含量，對(duì)風(fēng)味也沒有影響。

本研究中風(fēng)味物質(zhì)中的1－甲氧基－1－苯肟、二甲基砜、2，2，5，5－四甲基四氫化呋喃可能是由乳蛋白、乳中氨基酸分解后又經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的，所以這些風(fēng)味物質(zhì)的含量隨著乳蛋白含量的增加而增加。本試驗(yàn)檢測(cè)出的丙酮、2－丁酮、2－己酮、4－甲基－2－戊酮等酮類物質(zhì)雖然與乳脂的代謝有一定的關(guān)系，王萬厚等［20］的研究表明，乳中一些乳脂代謝的酮酸和羥基經(jīng)加熱后可分別形成甲基酮和內(nèi)酯類化合物，對(duì)加熱后的乳制品香氣也有影響。其中3～9碳的甲基酮對(duì)加熱乳的香氣有重要影響［21］。

由于乳中風(fēng)味物質(zhì)種類繁多，但并不是每種風(fēng)味物質(zhì)都對(duì)乳風(fēng)味起決定性作用，只有在其濃度超過風(fēng)味閾值時(shí)才能被覺察并產(chǎn)生風(fēng)味，因此需要進(jìn)一步研究乳脂、乳蛋白、乳糖等對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)情況。

4 結(jié)論

在不改變TMR中精飼料的基礎(chǔ)上，調(diào)整粗飼料組合可以增加乳風(fēng)味物質(zhì)中醇類、醛酮類物質(zhì)的含量，降低不良風(fēng)味物質(zhì)的含量，改善乳品質(zhì)，其中羊草50%、苜蓿干草25%和玉米秸稈25%的組合較好。

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