Faktory ovlivňující obsah nenasycených mastných kyselin v mléce

František Louda, Luděk Stádník , Alena Hejtmánková, Renáta Toušová

Katedra chovu skotu a mlékařství, ČZU Praha

Úvod

Mléčný tuk je komplex všech běžných tuků. Je to složka mléka s nejvyšší variabilitou. Běžně je mléčný tuk složen z 95 - 98 % triglyceridů. Většina mastných kyselin v mléčném tuku je nasycená (66%) a asi 30% je s jednou dvojnou vazbou a 4% jsou polynenasycené . Je známo několik faktorů, které způsobují změny ve složení mléčných mastných kyselin (Christie 1980; Baer, 1991). Tento příspěvek se zabývá různými okolnostmi, které ovlivňují složení mléčných mastných kyselin a také vývojem v posledních letech, zaměřeným na zvýšení obsahu nenasycených mastných kyselin a jeho vliv na mléčné produkty. Změna složení mléčných mastných kyselin ve snížení množství nasycených mastných kyselin se zdá být žádoucí, mnozí zdravotníci v současné době schvalují diety s menším obsahem nasycených mastných kyselin.

Faktory ovlivňující mléčné mastné kyseliny

Fáze laktace

Mléčný tuk mleziva vylučovaného během prvního dne laktace obsahuje méně mastných kyselin s krátkým řetězcem, zatímco v průběhu dalších 15 dní obsah kyseliny palmitové (16:0) vzrůstá (Sneft a Klobasa, 1970). Je shoda v tom, že obsah mastných kyselin s krátkým řetězcem, možná kromě kyseliny máselné (4:0), v prvních 8 - 10 týdnech laktace vzrůstá, zatímco u kyseliny palmitové (16:0) zůstává nezměněn a u kyseliny stearové (18:0) a olejové (18:1) se snižuje. Po 10 týdnech laktace jsou změny ve složení mastných kyselin relativně malé (Christie, 1980).

Roční období

Vlivy sezónních změn na složení mastných kyselin v mléce byly již studovány (Boatman et al., 1965; Hall, 1970). Mléčný tuk produkovaný v letních měsících obsahuje méně kyseliny palmitové (16:0) a více kyseliny stearové (18:0) a olejové (18:0) než mléčný tuk produkovaný v zimních měsících. Tvrdilo se, že sezónní změny ve složení mastných kyselin v mléce jsou způsobeny vlivy výživy (Jensen a Clark, 1988). Přechod ze zimního na letní krmení zvýší obsah kyseliny linolenové (18:2) v mléce a zřejmě má největší vliv na sezónní změny ve složení mastných kyselin mléka (Christie, 1980). Vliv ročního období na složení mastných kyselin v mléce se může vyskytnout u krav, které se přes léto pasou.

Genotyp

Je omezené množství informací o vlivu plemene na složení mastných kyselin mléka dojnic. Mléko jerseyských krav obsahuje více kyseliny kapronové (6:0), kaprylové (8:0), kaprinové (10:0), lauriové (12:0), myristové (14:0) a stearové (18:0) a méně kyseliny olejové (18:1) v porovnání s mléčným tukem holštýnských krav (Palmquist a Beaulieu, 1992). Mezi plemeny jsou značné rozdíly. Vliv plemene na složení mastných kyselin mléka vyžaduje další studium, zvláště s příchodem genetického inženýrství.

Ve studii s dvojčaty ayrshirských krav Edwards et al. (1973) dokázal, že podíly různých mastných kyselin jsou do značné míry geneticky kontrolované. Nicméně došli k názoru, že díky malé míře genetických variací jednotlivých mastných kyselin zabere změna delší dobu. Molární podíly složek mastných kyselin mléčného tuku mají průměrnou dědivost 0,3 s koeficientem variace 0,05 - 0,02, je možná genetická odezva (Gibson, 1991). Postupné genetické zlepšení krav, aby produkovaly mléčný tuk se změněným složením mastných kyselin je obtížné. Gibson (1991) došel k závěru, že změna složení mastných kyselin mléčného tuku je při použití konvenčních šlechtitelských programů mléčného skotu obtížná a proto se změny ve složení dostaví pomalu.

Transgenní dojnice mohou poskytnout moderní cestu změny složení mastných kyselin mléka (Gibson, 1991). Transgenní krávy budou vyžadovat důkladný výzkum a snahu o zpřístupnění a větší změny ve složení budou muset být ekonomicky výhodné (Hoeschele, 1990). Úspěšné genetické změny pravděpodobně budou potřebovat nejméně několik desetiletí aby ovlivnily celou populaci mléčného skotu. Je nasnadě, že jednotlivá stáda budou produkovat mléko pro neobvyklé a okrajové produkty pro specializovaný trh. Není jisté, jak přispěje transgenní mléčný skot ke změně složení mastných kyselin mléka (Gibson, 1991).

Syndrom nízkého mléčného tuku

Syndrom nízkého mléčného tuku nastává, pokud dojnice, krmena krmivem s nízkým obsahem nestravitelných látek, produkuje mléko s nízkým obsahem tuku (Chilson a Sommer,1953). Obsah mléčného tuku u dojnic se syndromem nízkého mléčného tuku bývá 10-20 g.kg-1 mléka. Kromě toho, že se sníží obsah tuku, stoupá hladina mastných kyselin s krátkým řetězcem a stoupá hladina kyseliny olejové (18:1) (Christie,1980).

Bovinní somatotropin

Léčba dojnic bovinním somatotropinem zvyšuje produkci mléka (Eppard et al.,1985). V mnoha studiích (Bitman et al.,1984, Baer et al.,1989), snížení počtu mastných kyselin s krátkým a středně dlouhým řetězcem a zvýšení mastných kyselin s dlouhým řetězcem bylo zaznamenáno když byl dojnicím podáván bovinní somatotropin. Mléčný tuk ošetřených dojnic byl více nenasycený, což bylo způsobeno vyšším množstvím kyseliny olejové (18:1). Vzestup kyseliny olejové (18:1) byl pravděpodobně způsoben mobilizací mastných kyselin z tukové tkáně (Grummer,1991). V jiné studii (Lynch et al.,1988), se složení mléčných mastných kyselin nezměnilo.

Během první fáze laktace (přibližně první dva měsíce) je u dojnic typická negativní energetická bilance. Složení mléčných mastných kyselin je nejvíce změněno první dva měsíce podáváním bovinního somatotropinu, nicméně lze předpokládat, že nejvíce změn se vztahuje k energetickému stavu dojnice (Eppard et al., 1985, Baer et al.,1989) a pravděpodobně ne k přímému vlivu bovinního somatotropinu. Budoucí výzkumy jsou nutné k zjištění možného spojení mezi bovinním somatotropinem a složením mastných kyselin mléka vysokoužitkových dojnic.

Doplnění tuku krmivem

Zahrnutí tuku do krmných dávek bylo posouzeno Palmquistem a Jenkinsem (1980). Tuk v krmné dávce může být opatrně zvyšován na 5-7 % . Limit pro přidání tuku do krmné dávky je 8-10 %, zvláště pro lipidy v polynenasycených mastných kyselinách, protože bachorová mikroflora a trávení vlákniny může být nepříznivě ovlivňováno (Henderson, 1973, Kowalczyk et al.,1977). Přidáním tuku do krmiva může dojít k malému snížení obsahu bílkovin v mléce (Palmquist a Jenkins,1980, DePeters a Cant, 1992). Toto může snížit výtěžnost sýrů. K posouzení tohoto problému je zapotřebí další výzkum. Přidáním tuku do krmné dávky stoupne produkce mléka o 3-8 %.

Všechny mastné kyseliny s krátkým řetězcem (4:0 až 10:0) a polovina mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (12:0 až 17:0) v mléčném tuku jsou syntetizovány z acetátu a b -hydroxybutyrátu v epiteliálních buňkách mléčné žlázy. Druhá polovina mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem a téměř všechny mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (18:0 a delší) jsou derivovány z krevní plazmy mastných kyselin, které pochází z krmiva, nebo mobilizací zásob tuku v těle (Eppard et al., 1985). Manipulace se složením mastných kyselin, způsobená změnami krmné dávky, se jeví jako nabídka možného zvýšení produkce mléka a mléčných výrobků se zvýšeným obsahem nenasycených mastných kyselin.

Chráněné lipidy

Australští výzkumníci (Scott et al., 1970, 1971) vyvinuli metodu pro ochranu polynenasycených lipidů před hydrogenací, vedoucí k nasyceným lipidům v bachoru. Oleje, které měly vysoký obsah polynenasycených mastných kyselin byly pokryty bílkovinami a ošetřeny formaldehydem, který chrání olej před hydrogenací bachorovou mikroflórou. Dojnice, které byly krmeny chráněnými lipidy, produkovaly mléko se zvýšeným obsahem kyseliny linolové (18:2). Obsah kyseliny linolové (18:2) stoupl z jeho obvyklého obsahu 2-3 % z mléčných mastných kyselin na 30-35 %. Existuje mnoho studií zahrnujících používání chráněných lipidů v dávce dojnic. Mezi krmiva, která mohou být zdrojem tuku, patří canola (Astrup et al.., 1980; Ashes et al.,1992), kokosový olej (Anderson,1974), světlice barvířská (Cook a Scott,1972; Bitman et al.,1973; Edmonson et al.,1974; Astrup et al.,1979), slunečnicová semena (Badings et al., 1976; Tamminga et al.,1976) a lůj (Dunkley et al.,1977; Kronfeld et al.,1980). Rozvoj metod zapouzdřování, používajících schválené látky, se jeví jako prospěšný.

Nechráněné lipidy

Zdroje nechráněných tuků zkrmovávaných dojnicím zahrnují kokosový olej (Anderson,1974), bavlníkový olej (Steel a Moore,1968), mořský olej (Astrup et al.., 1981), kyselina olejová (Selner a Schultz,1980), menhaden olej (Hagemeister et al.,1988), řepkové semeno (Murphy et al.,1990), semena světlice barvířské (Palmquist a Conrad,1980; Stegeman et al.,1992b), sójový olej (Larson a Schultz,1970; Steel et al.,1971a,b; Macleod a Wood,1972; Banks et al., 1980), sójové boby (Casper et al.,1990) a slunečnicové semeno (McGuffey a Schingoethe,1982; Rafalowski a Park,1982; Casper et al.,1988; Stegeman et al.,1992b). Tuk v semenech olejnin je trochu chráněn díky obalu semene v porovnání s oleji. Existují shodné názory, že dojnice krmené tuky s vysokým obsahem mastných kyselin s dlouhými řetězci produkují mléko se zvýšeným obsahem kyseliny stearové (18:0) a olejové (18:1), zatímco množství mastných kyselin s krátkým a středně dlouhým řetězcem klesá.

Změny ve složení poměru mastných kyselin v mléce a jeho vliv na kvalitu a kvalitu mléčných výrobků

Doplňované mléčné výrobky

Doplňované mléčné výrobky jsou vyráběny náhradou mléčného tuku jiným tukem nebo olejem. Ačkoli doplňované mléko není nový pojem (Henderson,1971), tyto výrobky se stále objevují v obchodech (Reiter,1994). Mléčné výrobky s přidanými nenasycenými rostlinnými oleji se sníženým obsahem nasycených mastných kyselin nezískaly patřičnou oblibu u spotřebitelů.

Chráněné lipidy

V minulosti byla řada výzkumů zabývajících se srovnáním produkce mléka a mléčných výrobků od dojnic krmených chráněnými lipidy a dojnic krmených nechráněnými lipidy. V dnešní době je opačný trend, dnes se výzkumy zabývají krmením nechráněných doplňkových tuků. Krmení chráněných lipidů snižuje v mléce množství kyseliny laurové (12:0), myristové (14:0) a palmitové (16:0), zatímco množství kyseliny stearové (18:0), olejové (18:1) a linolenové (18:2) stoupá. Největší změna je vzestup kyseliny linolenové (18:2). Uvádí se, že mléko bohaté na polynanesycené mastné kyseliny bylo citlivější k oxidaci (Edmondson et al., 1974 ; Goering et al., 1976). Mléko, které obsahuje více než 20 % kyseliny linolenové z obsahu mastných kyselin, má obvykle oxidovanou nežádoucí chuť. Doplnění vitaminu E do krmení krav, nebo přímo přidání do mléka, částečně zabraňuje rozvoji oxidované nežádoucí chuti.

Byla zkoumána výroba másla z mléka produkovaného dojnicemi krmenými chráněnými lipidy (Buchanan a Rog ers,1973; Kieseker et al.,1974; Badings et al.,1976; Wong et al.,1982; Cadden et al.,1984a; Sporns et al., 1984; Urquhart et al.,1984). Množství mastných kyselin s vysokým bodem tání (například palmitová kyselina) klesá v koncentraci a vyrobené máslo bylo měkčí a lépe roztíratelné při nízkých teplotách, ale při vyšších teplotách se dříve přeměnilo v olej (Wood et al.,1975). To je díky změně v poměru nasycených a nenasycených mastných kyselin. Chuť mléka a másla není ovlivněna delším krmením ochráněnou ”canola” a nebylo zaznamenáno zvýšení oxidace (Cadden et al.,1984b).

Při výrobě sýru Gouda se 104-117g kyseliny linolenové (18:2) na kilogram mastných kyselin byla získána jemná chuť a někdy zoxidovala po čtyřech měsících (Badings et al.,1976). Textura sýru při 4°C byla spíše mírně tvarohovitá, ale přijatelná; zatímco při 14°C byla textura velmi měkká a tvarohovitá.

Z mléka krav krmených ochráněnou světlicí barvířskou a zdroje tuku ”oil-casein” se vyrobí sýr cheddar s obsahem 300g kyseliny linolenové na 1kg mastných kyselin (Wong et al.,1973). Vady struktury a textury byly popsány a chuť klesla s vzestupem množství kyseliny linolenové v sýru. Sýr cheddar, který obsahoval 15% kyseliny linolenové z celkového obsahu mastných kyselin byl nejpřijatelnější. Čím byl sýr zralejší, tím méně zjistitelná byla nežádoucí chuť.

Nechráněné lipidy

Současné výzkumy naznačují, že krmení dojnic neochráněnými lipidy, povede ke změnám ve složení mastných kyselin v mléce, i když se musí vyrábět prodejné výrobky. Krmení krav ochráněnými lipidy zajistí nejlepší možnost změnit složení mastných kyselin v mléce; avšak lipidy ošetřené formaldehydem nejsou schváleny pro potraviny a léky v USA. Rozsáhlý výzkum byl proveden u krmení neochráněných lipidů dojnicím, aby se zvýšil obsah energie v dávce. Krmení dojnic různými zdroji tuku může změnit složení mastných kyselin mléka.

Zkrmování olejnatých semen s velkým množstvím polynenasycených mastných kyselin vede k produkci mléčného tuku s vyšším počtem nenasycených mastných kyselin a nižším množstvím nasycených mastných kyselin, ve srovnání se zkrmováním nasyceného tuku. Krmiva bohatá na neochráněné lipidy mohou způsobit pokles mléčných bílkovin (Palmquist a Jenkins,1980). Snížení mléčného tuku může být také pozorováno pokud se krmí neochráněnými lipidy (Middaugh et al.,1988), zvláště bohatých na nenasycené lipidy. Toto může být způsobeno sníženým bachorovým trávením vlákniny a vytvořením trans izomerů nenasycených mastných kyselin, které mohou zasahovat do syntézy mastných kyselin nebo triglyceridů. Krmení ochráněných a neochráněných lipidů vedoucí ke změně mastných kyselin v mléce má největší vliv na mléčné výrobky změnou vlastností tání mléčného tuku (Palmquist et al.,1993).

Několik studií hodnotilo vliv krmení neochráněných lipidů na senzorické vlastnosti mléka a studie hodnotící mléčné produkty z tohoto mléka jsou omezené. V jedné studii bylo mléko a máslo produkováno dojnicemi krmenými značně olejnatými semeny a pravidelně semeny světlice barvířské (Middaugh et al.,1988). Másla byla měkčí, měla přijatelnou chuť. Mléčný tuk obsahoval méně mastných kyselin s krátkým a středně dlouhým řetězcem a více mastných kyselin s dlouhým řetězcem. Závěry byly takové, že tento výzkum má využití pro produkci konzumního mléka a jiných mléčných výrobků se sníženým obsahem nasycených mastných kyselin.

Z mléka dojnic krmených tukem pouze ze semene řepky bylo vyrobeno máslo s obsahem 40% kyseliny olejové z obsahu mastných kyselin (Murphy, 1992). Toto “mono-máslo” bylo zhodnoceno u 70 % ze 135 domácností v Dublinu, Irsko, že má lepší roztíratelnost než které normálně kupují (Cowan a McIntyre, 1991). Máslo bylo měkčí a snadněji roztíratelné, protože obsahovalo více kyseliny olejové (18: 1) a méně kyseliny palmitové (16: 0) (Murphy a Connoly, 1992). ”Mono-máslo” chutnalo více než 48 % spotřebitelů, 36 % spotřebitelů považovalo produkt za podobný tomu, který běžně kupují (Cowan a McIntyre, 1991). Tržní potenciál tohoto produktu je hodnocen dalším zkušebním prodejem v Německu. Autoři také zvažují možnou produkci mono-sýru a mono-jogurtu.

Vliv zkrmování semen slunečnice nebo světlice barvířské v kombinaci s podáváním bovinního somatotropinu na složení mastných kyselin mléka byl zjištěn (Stegeman, 1992 a,b). Mléko krav přikrmovaných tukem, kterým byl podáván somatotropin, nebylo vnímavé k oxidovaným vedlejším příchutím, vykazovalo ale více nenasycených mastných kyselin.

Metoda střední infračervené spektroskopie podhodnotila obsah tuku v mléce více u nenasycených mastných kyselin. Na každé 1 % zvýšení obsahu nenasycených mastných kyselin v mléčném tuku připadalo 0,01 % zvýšení rozdílu procenta mléčného tuku mezi metodou střední infračervené spektroskopie a Mojonnierovou extrakcí tuku (Stegeman et al., 1991). Metoda střední infračervené spektroskopie pomocí kvantifikace esterových vazeb, tuky, které obsahují větší koncentrace mastných kyselin s dlouhými řetězci, mají více hmoty na jednotku esterové vazby (Dunkley et al.., 1977). Tato metoda používá B filtr (3,4 - 3,5 m m), který určí rozdíly v délce řetězce mastných kyselin. Mléčný tuk, který má hodně nenasycených mastných kyselin může být podhodnocen, protože rozdíly v nenasycenosti nejsou vysvětleny rozdíly v molekulární hmotnosti. Wiesen et al. (1990) nezjistil žádné rozdíly mezi metodou střední infračervené spektroskopie a Babcockovou metodou když složení mastných kyselin s dlouhými řetězci bylo změněno krmením řepkovými shrabky.

Franke et al. (1977) doporučil speciální kalibraci instrumentů střední infračervené spektroskopie, pokud se měří mléčný tuk u krav, kterým je podávána krmná dávka s vysokým obsahem tuku. Protože stále více producentů mléka zkrmuje ve velké míře nenasycené tuky, mohou se vyskytovat nesrovnalosti při měření mléčného tuku pomocí přístrojů střední infračervené spektroskopie. Je nezbytný další výzkum, aby se určil tento potenciální problém.

Sýr čedar, který je vyroben z mléka krav, které jsou krmeny semeny slunečnice nebo extrudovanou sojou, byl zkoumán Lightfieldem et al. (1993). Mléka a sýry obsahovaly o 48 % více nenasycených mastných kyselin. Byla preferována extrudovaná sója před slunečnicí, protože je snadno dostupná více producentům mléka a neredukuje tolik mléčného tuku jako slunečnice. Sýry s vysokým obsahem nenasycených mastných kyselin nevykazovaly křehký základ, na rozdíl od předchozích výzkumů (Middaugh et al., 1988, Murphy, 1992, Stegeman et al., 1992a), které prokázaly, že máslo, které obsahovalo více nenasycených mastných kyselin bylo měkčí. Mléko od krav, které dostávaly extrudovanou sóju, bylo náchylné k oxidaci po přidání 0,1 mg mědi na kg -1, nebyla ale zjištěna oxidace u žádného ze sýrů. Sýry s vysokým obsahem nenasycených mastných kyselin měly přijatelné charakteristiky vůně, základu a textury. Vysoký obsah nenasycených mastných kyselin snížil tučnost u čedaru (19,3 - 19,7 % tuku), který byl vyroben z mléka krav krmených extrudovanou sójou (Lentsch et al., 1994a). Tyto sýry měly přijatelné charakteristiky vůně, výroby a skladování. Vykazovaly také zlepšené rheologické charakteristiky, nicméně tyto odlišnosti nebyly zjištěny porotou (Lentsch et al., 1994b).

Výsledky mnoha studií nechráněných lipidů (Rafalowski a Park, 1982. Middaugh et al., 1988) naznačují, že množství mastných kyselin s krátkým řetězcem klesá. To může být důležité, protože mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které jsou hojně zastoupeny v mléčném tuku, zvláště kyselina máselná (4:0), jsou důležité pro vývin vůně u některých sýrů a fermentovaných mléčných produktů (Barbano a Lynch, 1987).

Důsledky pro lidské zdraví

Jsou známy různé mastné kyseliny v potravě, které snižují, zvyšují nebo nemají žádný efekt na hladiny lidského sérového cholesterolu (Grundy, 1990, Hegsted et al.,1965) podali zprávu, že kyselina myristová (14:0) a palmitová (16:0) mají hypercholesterolní efekt na hladinu lidského sérového cholesterolu. Předchozí studie (McGuffey a Schingoethe, 1982, Middaugh et al., 1988, Murphy, 1992) zabývající se zkrmováním vysoce nenasycených nechráněných lipidů ukázaly, že získaný mléčný tuk měl menší obsah těchto dvou kyselin. Mléčný tuk také obsahoval více kyseliny stearové (18:0) a olejové (18:1), o kterých je známo, že snižují úroveň lidského sérového cholesterolu. Tyto změny mají pozitivní důsledky na lidské zdraví, protože mléčné produkty dodávají 25 % nasycených mastných kyselin a jenom 15 % celkového tuku v typické potravě ve Spojených státech (O´Donnell, 1993).

Mléčné produkty obsahují málo trans izomerů mastných kyselin (O´Donnell, 1993). Trans mastné kyseliny zvyšovaly hladiny lidského sérového cholesterolu. Je obava z vysokých koncentrací trans mastných kyselin v margarínu (Mensing a Katan, 1990, Casper et al., 1988) udávají 8,1 % trans-olejové kyseliny (18:1) ve vysoce nenasyceném mléčném tuku ve srovnání s 0,7 % u kontrolního vzorku. Je nutný výzkum, aby se snížila produkce trans mastných kyselin při změnách složení mastných kyselin mléka.

Ideální mléčný tuk

Při posledním jednání Výboru pro trh s mlékem “Kulatý stůl o mléčném tuku” ve Wiskonsinu převládl všeobecný názor na ideální tuk ve výživě, vycházející ze současných doporučení pro výživu, že tuk má obsahovat do 8 % nasycených mastných kyselin, 82 % a více mononenasycených mastných kyselin a méně než 10 % polynenasycených mastných kyselin, zahrnující omega-3 a omega-6 mastné kyseliny (O´Donnell, 1989). V omezené míře se studuje zvyšování omega-3 mastné kyseliny v mléčném tuku. Nebyly nalezeny žádné zprávy o produkci mléčných výrobků s vyšším obsahem omega-3 mastných kyselin. Normální mléčný tuk obsahuje 64 - 70 % nasycených mastných kyselin, 4 % polynenasycených mastných kyselin a 26 - 32 % mononenasycených mastných kyselin, což se značně liší od ideálního tuku. Z pohledu výživy je nejnadějnější výzkum v oblasti změny složení mastných kyselin mléka podáváním krmiv s vysoce nenasycenými tuky. Nicméně je potřebný další výzkum, aby byly nalezeny metody, které by dále zvyšovaly zastoupení nenasycených mastných kyselin v mléčném tuku. To může být dosaženo kombinováním faktorů, které mění složení mastných kyselin v mléce, nebo novými technologiemi.. Producenti mléka potřebují být zainteresováni na tom, aby vyráběli mléčný tuk se zvýšeným obsahem nenasycených mastných kyselin. Separace a transport mléka s vysoce nenasycenými mastnými kyselinami, rozvoj poptávky spotřebitelů a trhu jsou rozhodující při produkci těchto výrobků (Palmquist et al., 1993). Přestože produkce ideálního mléčného tuku je nepravděpodobná, změny v krmení mohou přispět k zlepšení kvality mléčného tuku z hlediska zásad správné výživy.

Seznam použité literatury je u autorů.