Józef Krzyżewski
Instytut Genetyki i Hodowli Zwierząt Polskiej Akademii Nauk w Jastrzębcu
Mleko wyprodukowane w stadach komercyjnych zawiera 70-75% kwasów tłuszczowych nasyconych (z ang: SFA), 20-25% kwasów tłuszczowych jednonienasyconych (MUFA) oraz 5% kwasów tłuszczowych wielonienasyconych (PUFA). Z dietetycznego punktu widzenia taka struktura kwasów tłuszczowych w mleku nie jest optymalna, dąży się więc do jej zmiany.
Tak więc mleko „pożądane” powinno zawierać o 40% mniej SFA, o 40% więcej pożądanego kwasu olejowego oraz 5-10-krotnie więcej pożądanych kwasów jednonienasyconych (PUFA) i wielonienasyconych (MUFA) z rodziny omega-3 (EPA i DHA). Zdaniem dietetyków i lekarzy medycyny spożywanie 0,5 litra mleka o takim składzie, jak podano w tabeli 1, zjedzenie kanapki z masłem i serem cheddar może dostarczyć dla organizmu konsumenta łącznie 1414 mg CLA/dobę. Stanowi to blisko połowę rekomendowanej przez Międzynarodową Organizację Zdrowia dawki dla konsumentów (3g/dobę), uważanej za skuteczną w ochronie przed rozwojem chorób nowotworowych.
W tłuszczu mleka znajdują się także rozpuszczalne w nim witaminy A, D, E i K oraz karotenoidy. Wyniki dotychczas przeprowadzonych badań wykazały, że zawartość kwasów tłuszczowych oraz witamin w tłuszczu mleka ulegają znacznym wahaniom, które są spowodowane w największym stopniu rodzajem stosowanych diet w żywieniu krów. Czynniki genetyczne mają wpływ na procentową zawartość tłuszczu w mleku, natomiast na strukturę kwasów tłuszczowych mają wpływ głównie czynniki żywieniowe. W większości dotychczas przeprowadzonych badań, dotyczących zmiany struktury kwasów tłuszczowych w tłuszczu mleka, stosowano dodatek olejów roślinnych, całych nasion roślin oleistych, oleju rybiego lub preparatów zawierających tłuszcz chroniony. Większość wyników tego rodzaju badań ma raczej znaczenie tylko poznawcze, bowiem wprowadzenie do diet dla wszystkich krów w kraju dodatku np. oleju rybiego czy olejów roślinnych jest w praktyce zadaniem niewykonalnym. W ostatnich latach zaczęto więc zwracać uwagę na tłuszcz zawarty w paszach objętościowych i na jego wpływ na profil kwasów tłuszczowych w mleku. Mimo, iż zawartość tłuszczu w paszach objętościowych jest relatywnie niska, bowiem w większości tych pasz rzadko przekracza 5% w suchej masie, pasze te w większości stosowanych diet w żywieniu krów są jedynym źródłem tego składnika. W optymalnych warunkach w rajgrasie rocznym na pastwisku znajduje się 68 g kwasów tłuszczowych w kg suchej masy a w rajgrasie trwałym nawet 116 g/kg suchej masy. Zatem wysoko wydajna krowa wypasana na pastwisku z porostem rajgrasu trwałego może pobrać 20 kg suchej masy porostu, w którym znajduje się około 2,3 kg kwasów tłuszczowych.
W literaturze naukowej są już wyniki badań dotyczące wpływu gatunku rośliny, sposobu uprawy, metody konserwacji oraz udziału tych roślin w dietach krów na przebieg w żwaczu procesów biouwodorowania zawartych w nich kwasów tłuszczowych oraz na strukturę tych kwasów w tłuszczu mleka. Tłuszcz zawarty w paszach objętościowych w porównaniu z dietami z dodatkowym udziałem olejów roślinnych i skrobi nie wpływa w znaczący sposób na wzrost udziału w mleku niepożądanych kwasów o konfiguracji trans, przyczyniając się jednocześnie do zmniejszenia udziału SFA i wzrostu zawartości PUFA. Zawartość PUFA w mleku w istotny sposób zależy od ich poziomu w paszach objętościowych, który z kolei jest uzależniony od czynników genetycznych i środowiskowych. Wyniki badań naukowych wykazały różnice w zawartości kwasów tłuszczowych między rodzinami, gatunkami i odmianami.
Trawy są bogatym źródłem kwasów tłuszczowych z rodziny n-3 PUFA, aczkolwiek mogą występować wyraźne różnice w ich zawartości w zależności od stadium wegetacji. Koncentracja kwasów zmniejsza się wraz z upływem czasu odrostu, jednakże profil kwasów tłuszczowych praktycznie jest stabilny. Trawy niezależnie od odmiany charakteryzują się ujednoliconym składem kwasów tłuszczowych; przeciętny udział C18:3 wynosi 66%, C18:2 – 13% i C16: – 14%. Zioła charakteryzują się niższym udziałem C18:3 i większą zmiennością w porównaniu z trawami. Różnice genetyczne między roślinami w zawartości kwasów tłuszczowych są wyraźniej zaznaczone we wczesnych stadiach rozwojowych. Ze względu na to, że rośliny na paszę sprzątane są w późniejszych stadiach wegetacji, istniejące różnice mogą mieć mniejszy wpływ na koncentrację i strukturę kwasów tłuszczowych w mleku krów. Mimo pewnej genetycznej zmienności w koncentracji tłuszczu w roślinach największy wpływ na ich zawartość i profil kwasów tłuszczowych mają zabiegi agrotechniczne, termin sprzętu i metoda konserwacji. Najwyższa koncentracja lipidów znajduje się w liściach i gwałtownie zmniejsza się w miarę upływu wegetacji, jak również wskutek procesów zachodzących po ścięciu roślin w trakcie ich podsuszania lub suszenia. Istnieje dodatnia zależność między ilością azotu stosowanego jako nawóz pod rośliny a zawartością kwasów tłuszczowych, natomiast struktura kwasów tłuszczowych pod wpływem nawożenia azotem nie ulega zmianie. Najniższa koncentracja tłuszczu w roślinach występuje przy dłuższych okresach odrostu (tabela 3).
Zawartość kwasów tłuszczowych zależy także od pory roku. W okresie letnim zmniejsza się koncentracja kwasów tłuszczowych w roślinach. Wahania w koncentracji kwasów tłuszczowych można zmniejszyć przez intensywne użytkowanie traw (częstsze koszenie, nawożenie azotem), które zapobiega kwitnieniu.
Wpływ metody konserwacji na zawartość i profil kwasów tłuszczowych w paszach objętościowych
Metoda konserwacji wywiera istotny wpływ na zawartość i strukturę kwasów tłuszczowych w roślinach. Największe straty związane z procesami utleniania dotyczą PUFA (zwłaszcza C18:3 n-3) w procesie suszenia i podsuszania roślin na polu. Ze względu na to, że liście zawierają więcej kwasów tłuszczowych niż łodygi, w związku z tym straty liści przy zbiorze są związane ze stratą kwasów tłuszczowych. Jednym ze sposobów prowadzących do zmniejszenia strat kwasów tłuszczowych jest uprawa roślin zawsze zielonych (ang: stay green), w których jest brak enzymu rozkładającego chlorofil. Podsuszanie trawy w okresie nie dłuższym niż 24 godziny nie ma istotnego wpływu na profil kwasów tłuszczowych w kiszonce. Wyniki doświadczeń wskazują na istotny wzrost poziomu C18:3 n-3 i 18: 2 n-6 w mleku krów żywionych koniczyną czerwoną w porównaniu z mlekiem krów żywionych kiszonką z traw. Najwyższą koncentrację C18:3 n-3 w mleku (1,51 g/100 g sumy kwasów) uzyskano wówczas, gdy do dawki z koniczyną czerwoną dodawano jedynie 4 kg koncentratów na krowę dziennie. Spowodowane to było zarówno wyższym poziomem C18:3 n-3 w koniczynie czerwonej, jak również nieco wyższym wskaźnikiem wykorzystania tego kwasu z koniczyny czerwonej. Mleko krów żywionych kiszonką z kukurydzy charakteryzuje się niższym poziomem PUFA w porównaniu z mlekiem krów żywionych na pastwisku, zaś wyższą zawartością kwasów nasyconych, zwłaszcza niepożądanego kwasu C16:0. Korzystniejszy wpływ na poziom i strukturę kwasów tłuszczowych w mleku krów obserwuje się przy żywieniu krów sianem z traw w porównaniu z żywieniem kiszonką z kukurydzy. Mleko krów wypasanych na pastwisku charakteryzuje się zwiększoną zawartością kwasów nienasyconych, w tym także CLA i kwasu wakcenowego, przy czym zawartość tych kwasów wzrasta w miarę wzrostu udziału roślin motylkowatych w runi. Koniczyna czerwona w porównaniu z koniczyną białą i lucerną wpływa korzystniej nie tylko na wydajność mleka ale i na jego jakość, ponieważ zmniejsza się tempo i rozmiary rozkładu tłuszczu i białka, zarówno w silosie jak i w żwaczu krów. W efekcie białko koniczyny czerwonej w porównaniu z białkiem zawartym w innych roślinach charakteryzuje się wyższym wskaźnikiem wykorzystania przy produkcji mleka. Ograniczenie rozmiarów rozkładu tłuszczu zarówno w silosie jak i w żwaczu krów sprzyja zwiększeniu transferu kwasów tłuszczowych z paszy do mleka, zwłaszcza C18:3 n-3.
Wpływ żywienia pastwiskowego na zawartość kwasów tłuszczowych w mleku krów
Generalnie żywienie krów na pastwisku wpływa na wzrost poziomu PUFA w mleku. Zawartość CLA w mleku krów żywionych wyłącznie porostem pastwiskowym wynosi 1,0-1,8 g/100 g kwasów tłuszczowych mleka. Przy stosowaniu dodatku paszy treściwej koncentracja tego kwasu zmniejsza się, ale tylko w przypadku, gdy stosowana ilość paszy treściwej powoduje obniżenie zawartości tłuszczu w mleku. Niezależnie od rodzaju porostu pastwiskowego występują wyraźne zmiany sezonowe w zawartości kwasów tłuszczowych mleku krów wypasanych na pastwisku. W Nowej Zelandii stwierdzono wzrost koncentracji PUFA i CLA w mleku krów w okresie wiosny i jesieni, podczas gdy w okresie letnim następuje wyraźne obniżenie koncentracji tych kwasów, co jest związane z pogorszeniem jakości porostu pastwiskowego. Zanotowano także obniżenie koncentracji MUFA przy jednoczesnym wzroście zawartości SFA. Podobne zależności wykazano również w Wielkiej Brytanii. W badaniach nad porównaniem zawartości CLA w mleku krów żywionych dietą opartą na kiszonce z kukurydzy z żywieniem krów na pastwisku, którego porost pokrywał 1/3, 2/3 i całe zapotrzebowanie krów na składniki pokarmowe stwierdzono, że udział tego kwasu wzrastał w miarę wzrostu ilości porostu pastwiskowego w diecie krów. Zawartość CLA w mleku krów żywionych dawką z udziałem kiszonki z kukurydzy wynosiła 0,39 g/100 g kwasów tłuszczowych, podczas gdy przy korzystaniu z pastwiska zawartość tego kwasu wynosiła odpowiednio: 0,89; 1,43 i 2,21 g/100 g kwasów tłuszczowych. Tak więc przy pełnym pokryciu potrzeb pokarmowych krowy porostem pastwiskowym zawartość CLA w tłuszczu mleka była o 560% wyższa w porównaniu z mlekiem krów żywionych dawką opartą na kiszonce z kukurydzy. W Wielkiej Brytanii wykazano, że nawet częściowe wypasanie krów na pastwisku, umożliwiające pokrycie ok. 1/3 zapotrzebowania krowy porostem pastwiskowy wpływa w podobny sposób na poziom C18:3 n-3 i cis9, trns-11 CLA jak wypasanie krów przez 8 godzin/dobę. Interesujące wyniki badań uzyskano przy porównywaniu składu kwasów tłuszczowych w mleku krów wypasanych na pastwisku lub żywionych tym samym porostem koszonym codziennie i dowożonym do obory. W mleku krów żywionych koszoną zielonką stwierdzono niewielkie obniżenie udziału C18:3 n-3, natomiast koncentracja cis-9, trans – 11 CLA i trans-11 C18: 1 uległa wyraźnemu zmniejszeniu. Jedna z hipotez zakłada, że uzyskany mniej korzystny efekt w przypadku żywienia zielonką koszoną i dowożoną do obory mógł być spowodowany brakiem możliwości selekcji pobieranych traw, jak to ma miejsce przy wypasaniu na pastwisku.
Przeprowadzono wiele badań nad zawartością nienasyconych kwasów tłuszczowych w mleku krów wypasanych na pastwiskach alpejskich. Generalnie mleko krów wypasanych na pastwiskach alpejskich zawiera mniej średniołańcuchowych nasyconych kwasów tłuszczowych, zaś więcej C18:12 zarówno form cis jak i trans. Kwasy nienasycone zawarte w różnych komponentach roślinnych podlegają w zróżnicowanym stopniu procesom biouwodorowania w żwaczu. Kwas C18:3 n-3 zawarty w kiszonce z traw podlega w znacznie większym stopniu niepożądanemu biouwodorowaniu w porównaniu z C18:3 n-3 zawartym w kiszonce z koniczyny białej lub czerwonej. Mniejsze tempo i zakres biouwodorowania C18:3 n-3 zawartego w koniczynie białej jest związane z szybszym przechodzeniem tej paszy przez przewód pokarmowy i tym samym skrócenie czasu ekspozycji na działanie lipazy i procesów biouwodorowania. Stopień biouwodorowania nienasyconych kwasów tłuszczowych w żwaczu zależy także od aktywności enzymów lipolitycznych zawartych w poszczególnych roślinach. Aktywność lipolityczna w koniczynie czerwonej jest znacznie mniejsza w porównaniu z trawami dzięki obecności oksydazy polifenolowej. Enzym ten powoduje m.in. denaturację lipazy roślinnej i tym samym jej inaktywację.
Niezależnie od stopnia biouwodorownia kwasów zawartych w poszczególnych roślinach, stanowiących komponenty paszowe w dawkach dla krów mlecznych, wyniki wielu przeprowadzonych badań wskazały jednoznacznie, że mleko krów wypasanych na pastwiskach zawiera znacznie więcej nienasyconych kwasów tłuszczowych w porównaniu z mlekiem krów żywionych paszami konserwowanymi z dużym udziałem paszy treściwej.
Wykazano również, że mleko krów żywionych koniczyną czerwoną zawiera więcej C18:3 (n-3) w porównaniu z mlekiem krów żywionych trawą, mimo, iż ilość tego kwasu w obydwu paszach jest podobna. Na podstawie dokonanego przeglądu badań porównawczych nad żywieniem krów paszą świeżą i konserwowaną wykazano duże różnice w składzie kwasów tłuszczowych w mleku. Podsuszanie ściętych roślin na polu powoduje znaczne straty C18:3 (n-3) w przypadku suszenia na siano i średnie w przypadku podsuszania roślin przed zakiszaniem. Straty te są związane z procesami oksydacyjnymi. Wyniki kilku badań wskazują na wzrost poziomu C18:3 (n-3) i C18:2 (n-6) w mleku krów żywionych kiszonką z koniczyny czerwonej w porównaniu z mlekiem krów żywionych kiszonką z traw.
Wpływ rodzaju paszy objętościowej na zawartość witamin rozpuszczalnych w tłuszczu mleka
Wzrostowi zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych, zarówno w roślinach, jak i w mleku krów żywionych tymi roślinami, towarzyszy z reguły wzrost zawartości witamin lipofilnych (A, D, E i K) oraz β-karotenu, z którego powstaje witamina A. W miarę wzrostu udziału porostu pastwiskowego w dietach krów, zarówno w mleku jak i w surowicy zwiększa się koncentracja nie tylko najważniejszych nienasyconych kwasów tłuszczowych (VA, CLA, EPA i DHA) lecz także i witamin rozpuszczalnych w tłuszczu, tj. α-tokoferolu (wit. E) i β-karotenu. Wzrost koncentracji ww. substancji w surowicy krwi krów ma również korzystny wpływ na stan zdrowia zwierząt, dzięki ich własnościom przeciwzapalnym. Świeże trawy zawierają 10-12 razy więcej kwasu linolenowego (C18:3) niż ziarno zbóż. Mleko krów, produkowane w gospodarstwach niskonakładowych, w których pasze objętościowe, w tym zielonki i kiszonki z nich sporządzone, stanowią podstawowy komponent diety, charakteryzuje się wyższą o 50% zawartością α-tokoferolu i o 80% β-karotenu w stosunku do mleka pochodzącego z gospodarstw tradycyjnych. Ponadto w mleku krów z gospodarstw organicznych jest korzystniejszy (ponad dwukrotnie wyższy) stosunek CLA:LA w porównaniu z mlekiem z gospodarstw tradycyjnych (0,46 vs. 0,20). Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za zawartość β-karotenu
i α-tokoferolu w mleku jest zawartość tych składników w paszach objętościowych, zwłaszcza w zielonkach. Przeciętne straty karotenoidów przy suszeniu traw na siano wynoszą 83%, przy suszeniu koniczyny czerwonej na siano zawartość karotenoidów zmniejsza się z 450 mg/kg suchej masy do około 100 mg/kg suchej masy, natomiast przy dobrze sporządzonych kiszonkach straty te nie przekraczają 20%. Zawartość karotenoidów zależy więc od metody konserwacji i wynosi w roślinach zielonych świeżo zebranych, po dehydratacji (wskutek działania desykantów), zakiszeniu i wysuszeniu na siano odpowiednio: 196, 159, 81 i 36 mg/kg suchej masy. Warto podkreślić, że wzrostowi koncentracji nienasyconych kwasów tłuszczowych w mleku krów towarzyszy jednocześnie wzrost zawartości β-karotenu i α-tokoferolu. W przeprowadzonych badaniach wykazano, że w miarę wzrostu w diecie krów udziału suchej masy z porostu pastwisk alpejskich (30% i 70%), zarówno w surowicy krwi krów jak i w mleku wzrasta koncentracja EPA, DHA, CLA, β-karotenu i α-tokoferolu w porównaniu z mlekiem krów żywionych TMR-em. Warto podkreślić, że zwiększenie koncentracji β-karotenu i α-tokoferolu wpływa korzystnie na zdrowie zwierząt (przede wszystkim zapobiega występowaniu procesów zapalnych, m.in. mastitis), rozród i zdrowie rodzących się cieląt, wartość odżywczą mleka oraz stabilność biologicznie aktywnych kwasów tłuszczowych zawartych w mleku i w produktach mlecznych.
Podsumowując wyniki badań, dotyczące wpływu kwasów tłuszczowych i niektórych witamin zawartych w paszach objętościowych na ich transfer do mleka krów, należy mieć świadomość, że na zawartość i strukturę kwasów tłuszczowych oraz witamin w mleku krów znaczący wpływ mają kwasy tłuszczowe i witaminy lub prowitaminy zawarte w paszach objętościowych, których koncentracja podlega znacznym wahaniom w zależności od genotypu roślin (gatunku, odmiany), długości okresu między kolejnymi pokosami lub terminami wypasania, poziomu nawożenia azotowego, sposobu konserwacji (suszenie, kiszenie) i aktywności enzymów zawartych w roślinach. Znajomość wpływu tych czynników zwłaszcza na zawartość i profil kwasów tłuszczowych jest niezbędna przy wyborze optymalnej strategii postępowania, zmierzającej w efekcie do uzyskania mleka o wysokiej koncentracji pożądanych kwasów tłuszczowych, o udokumentowanym, korzystnym oddziaływaniu na stan zdrowotny organizmu konsumentów. Korzystny efekt dotyczący wpływu nienasyconych kwasów tłuszczowych zawartych w paszach objętościowych na ich transfer do mleka jest generalnie nieco mniejszy w porównaniu z wynikami uzyskanymi przy stosowaniu dodatku różnego rodzaju komponentów tłuszczowych do diet krów mlecznych. Jednakże efekt ten jest uzyskiwany przy nieporównywalnie niższych kosztach a w ten sposób wzbogacone mleko w nienasycone kwasy tłuszczowe i witaminy rozpuszczalne w tłuszczach zostanie korzystniej zaakceptowane przez konsumentów.