宁夏荒漠化草场代表性牧草的脂肪酸组成及含量

冯 帆， 李 昊， 杨 洁， 王 京， 高巧仙， 张建勇， 辛国省

(1.宁夏大学生命科学学院；2.宁夏饲料工程技术研究中心；3.西部特色生物资源保护与利用教育部重点实验室；4.宁夏昊标检测服务研究院；5.宁夏畜牧工作站，宁夏 银川750021)

宁夏盐池县被誉为“中国滩羊之乡”[1]，滩羊作为宁夏地方特色优质肉羊品种，肉质鲜嫩、口感极佳、风味独特、膻味较轻，深受广大消费者的喜爱[2].但随着封山禁牧的实行，滩羊饲养方式由自然放牧转变为舍饲喂养，日粮结构组成随之发生改变，日粮中牧草脂肪酸的组成及含量会对羊肉风味物质的合成产生影响[3]，进而导致羊肉风味的变化.饲草中的脂肪酸主要以亚麻酸为主，精料中的脂肪酸以亚油酸和亚麻酸为主[4].饲喂草颗粒能改善乌珠穆沁羔羊肉的风味品质[5]；饲喂豆科植物的羊肉比饲喂普通青草的羊肉有更强烈的膻味[6-7]；日粮中添加百里香能提高滩羊肉的风味品质[8]；饲喂油菜籽能影响牛羊肉中脂肪酸的组成及含量，改善牛羊肉风味[9].羊肉风味是各种风味物质综合作用的结果，其主体成分为碳原子数为6 ～10 的挥发性脂肪酸[10-11].相关研究发现，羊肉中硬脂酸的含量与其膻味强度呈显著正相关；而牧草中亚麻酸是羊体内合成硬脂酸的重要来源[12-13]，油酸是羊肉特征风味物质γ-内脂的前体物质[14]，硬脂酸的含量影响羊肉膻味[15].因此，探究牧草中脂肪酸的组成及含量，对改善舍饲滩羊的肉品质及风味具有重要意义.目前，有关宁夏盐池县牧草脂肪酸的研究是以不同的草地类型为研究单位，检测的是混合牧草的脂肪酸含量[2]，尚未见单一牧草的脂肪酸评价.因此，本试验以宁夏盐池县放牧滩羊不同样地的20 种代表性牧草为研究对象，采用气相色谱仪对牧草的脂肪酸组成及含量进行测定，以期为牧草质量评价、滩羊品质改善的研究及生产实践提供一定依据.

1 材料与方法

1.1 植物样品采集

于2017 年7 月选取盐池县(37°04′—38°10′N、106°30′—107°47′E)柳杨堡村、杨寨子村、北王圈村3个地点进行采样.该地区属典型中温带大陆性气候，年均温度8.4 ℃，年均无霜期160 d，年均降水量250 ～350 mm[16].主要牧草有赖草(Leymus secalinus)、白刺花(Sophora davidii)、披针叶野决明(Thermopsis lanceolate)、莎草(Cyperus microiria)等.

采用点状取样法设置4 个样方，用剪刀贴着地面将样方中的牧草全部剪下，留茬大约2 cm，共采集20 种代表性牧草(表1)，每个牧草品种采集5 份样本，每份样本约200 g，按品种分别装入牛皮纸信封内封口、标号，并带回实验室.将装有牧草样品的信封放入干燥箱内65 ℃烘干至恒重，粉碎并过40 目(0.425 mm)筛后放于自封袋中密封备用.

表1 试验材料及编号Table 1 Experiment materials and number

1.2 仪器与试剂

wt1000 电子天平(靖江卓润仪器有限公司)，Eppendorf 移液枪(德国Eppendorf 公司)，Agilent 7820A-气相色谱仪、DB-23 色谱柱(美国Agilent 公司)，FID 检测器(美国Agilent 公司).正己烷(色谱纯，国药集团化学试剂有限公司)，甲醇、浓硫酸、氢氧化钾(分析纯，国药集团化学试剂有限公司).

1.3 样品预处理

样品总脂肪的提取及脂肪酸甲酯化参考O′Fallon et al[17]的方法:称取植物样品约0.5 g 于15 mL 离心管中，加入含有0.1%丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene， BHT)的0.1 mL C17∶1-甲醇溶液作为内标，再分别加入0.7 mL 10 mol·L-1KOH 水溶液和5.3 mL 甲醇；55 ℃条件下水浴1.5 h 后加入24 mol·L-1H2SO40.58 mL；反复倒置混匀，然后在55 ℃条件下水浴1.5 h；再加入正己烷3 mL，然后漩涡混匀5 min，3 000 r·min-1条件下离心5 min；取上层液体进行气相分析或-20 ℃条件下保存备用.将含有脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester， FAME)的正己烷层抽取到气相色谱样品瓶中，并置于-20 ℃保存备用.

1.4 脂肪酸测定

参照文献[18]测定脂肪酸组成及含量.气相色谱条件:初始温度为100 ℃，保持13 min；然后以15 ℃·min-1上升至180 ℃，保持6 min；再以1 ℃·min-1上升至200 ℃，保持20 min；再以4 ℃·min-1上升至230 ℃，保持10.5 min.进样口温度270 ℃，检测器温度280 ℃，分流比100 ∶1，进样体积1.0 μL.每个样品测定2 次，2 次测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%，取平均值.

1.5 数据处理与分析

通过Excel 2016 整理试验数据后，利用SPSS 25.0 软件进行单因素方差分析(ANOVA)、Duncan′s 多重比较，显著性水平为P＜0.05.

2 结果与分析

20 种牧草样本中共检测出33 种脂肪酸，不同品种牧草中脂肪酸的组成及含量差异较大(表2、表3).牧草总脂肪酸(total fatty acids， TFA)含量为8.61～31.32 g·kg-1，平均含量为18.32 g·kg-1，其中以猪毛蒿(Artemisia scoparia)TFA 含量最高，而草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)TFA 含量最低(表3).牧草脂肪酸主要以棕榈酸(平均含量为3.84 g·kg-1)、硬脂酸(平均含量为0.70 g·kg-1)、油酸(平均含量为1.02 g·kg-1)、亚油酸(平均含量为3.53 g·kg-1)和α-亚麻酸(平均含量为5.23 g·kg-1)为主(表2).20 种牧草中这5 种主要脂肪酸占TFA 含量的比例均高于50%，其中以白刺花最高，达89.09%，猪毛蒿最低，为51.44%(表3).此外，丁酸、己酸、顺-11-二十碳烯酸、二十碳五烯酸(EPA)、全顺-13，16-二十二碳二烯酸和二十四碳烯酸在半数以上的牧草中均未被检出；十三烷酸在猪毛蒿中含量最高，为1.84 g·kg-1，而在其他牧草中的含量均低于0.1 g·kg-1；顺-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸(DHA)在披针叶野决明、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和苦豆子(Sophora alopecuroides)中的含量较高，均高于0.2 g·kg-1，而在猪毛蒿、沙蒿(Artemisia desertorum)、草木樨状黄耆和藜(Chenopodium album)中均未被检出(表2).

表2 牧草样品中脂肪酸组成及含量1)Table 2 Fatty acids composition and contents in herbage samples g·kg-1

续表2

表3 牧草样品中各类脂肪酸含量1)Table 3 Contents of fatty acids in herbage samples

牧草中亚麻酸、油酸和硬脂酸与羊肉膻味相关.分析发现，白刺花、拐轴鸦葱(Scorzonera divaricata)和马齿苋(Portulaca oleracea)中亚麻酸的含量较高，均高于10 g·kg-1，苦豆子、藜和草木樨状黄耆中的亚麻酸含量较低，均低于0.1 g·kg-1；柠条锦鸡儿和马齿苋中油酸含量相对较高，分别为3.97 和2.48 g·kg-1，其他多数牧草中油酸含量均低于1 g·kg-1；白刺花、披针叶野决明、苦豆子和马齿苋中硬脂酸的含量相对较高，均高于1 g·kg-1，赖草和藜中硬脂酸含量较低，分别为0.35 和0.36 g·kg-1(表2).

对牧草脂肪酸进行分类(表3)发现，牧草脂肪酸主要以不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acids， UFA)为主，平均含量为12.03 g·kg-1，占TFA 含量的43.25%～74.53%；而饱和脂肪酸(saturated fatty acids，SFA)平均含量仅为6.28 g·kg-1，约为UFA 含量的1/2，占TFA 含量的25.47%～56.75%.牧草中SFA 的含量相对稳定，为3.25 ～8.96 g·kg-1，其在柠条锦鸡儿中的含量最高，而在赖草中的含量最低；牧草中UFA的含量差异较大，为4.06～23.34 g·kg-1，其在猪毛蒿中含量最高，而在草木樨状黄耆中含量最低.对必需脂肪酸(essential fatty acids， EFA)含量进行分析发现，仅检出亚油酸和亚麻酸；不同牧草间EFA 含量差异较大，其在马齿苋中含量最高，为16.69 g·kg-1，而在草木樨状黄耆中含量仅为2.08 g·kg-1，平均含量为8.88 g·kg-1，占TFA 含量的18.94%～65.78%.SFA/UFA 是评价脂肪酸平衡性的重要指标，在20 种牧草中甘草(Glycyrrhiza uralensis)的SFA/UFA 值最高，为1.31，猪毛蒿最低，仅为0.34；n-6/n-3 也具有重要的生理意义，多数牧草的n-6/n-3 值均小于3 ∶1.

3 讨论

20 种牧草的TFA 含量为8.61 ～31.32 g·kg-1，各个牧草品种间差异较大，这与不同牧草的遗传特性[19]有关.有研究发现，相同物候期的多年生黑麦草(Lolium perenne)、白三叶(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundinacea)的TFA 含量差异也较大[20].本试验中，紫花苜蓿(Medicago sativa)的多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids， PUFAs)占TFA 含量的55.77%，明显高于冯德庆等[21]的研究结果(29.8%)，这可能与牧草处于不同的物候期有关，前者为盛花期，而后者为初花期.相关研究表明，猫尾草(Uraria crinita)的脂肪酸含量在初花期高于拔节期[19]，多年生黑麦草的脂肪酸含量在营养期高于成熟期[22].此外，温度、水分、光照等也是影响牧草脂肪酸组成及含量的重要因素[12，15，19-20].箭筈豌豆(Vicia sativa)中α-亚麻酸含量在低温地区高于高温区域[12]；在干旱胁迫下，植物中TFA 的含量降低[20]；对多年生黑麦草进行遮荫处理后，其TFA 含量降低[13].本试验中共采集4 种禾本科牧草和9 种豆科牧草，除甘草与草木樨状黄耆外，其余豆科牧草的TFA 含量均高于禾本科，与Boufaǐed et al[23]的研究结果一致.本研究还发现，棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸是牧草中的主要脂肪酸，这与伏映萍等[2]、李艳等[15]及冯德庆等[21]的研究结果一致.

牧草是反刍动物获取脂肪酸的重要途径之一[22]，牧草脂肪酸营养价值与脂肪酸的组成及含量密切相关[14].本试验中，20 种牧草的SFA 主要以棕榈酸和硬脂酸为主，UFA 主要以油酸、亚油酸和α-亚麻酸为主，其中18 种牧草的UFA 占TFA 含量均超过50%.植物在低温环境下会代谢产生更多的UFA[23]，宁夏盐池地区夜间温度较低，促进了牧草UFA 的合成[19，24-25].亚油酸和亚麻酸是动物的EFA，但动物自身不能合成，必须从外界获取.有研究发现，日粮中添加亚麻籽可显著提高羔羊肌肉中的脂肪含量，优化肌肉的脂肪酸组成[26].本研究中，赖草、白刺花、披针叶野决明等12 种牧草的EFA/TFA 值均大于50%，具有较高的脂肪酸营养价值.

n-3 和n-6 PUFAs 在功能上相互协调制约，共同调节生命活动，n-6/n-3 是衡量脂肪酸营养价值的另一个指标.n-6 PUFAs 摄入过量会导致血小板凝集和血栓形成，而n-3 PUFAs 可软化血管[27]；有研究表明，n-6/n-3 值小于3 的牧草可作为优质牧草资源[2].本研究发现，赖草、白刺花、披针叶野决明等15 种牧草的亚麻酸含量普遍较高，且n-6/n-3 值均小于3，可作为优质牧草资源.SFA/UFA 值越小，其脂肪酸营养价值越高[14]，18 种牧草的SFA/UFA 值均小于1，说明这些牧草具有较高的脂肪酸营养价值.

牧草中亚麻酸、油酸、硬脂酸的含量可影响羊肉风味品质[12-15].本研究发现，20 种牧草中白刺花、拐轴鸦葱和马齿苋的亚麻酸含量较高；柠条锦鸡儿和马齿苋的油酸含量较高；硬脂酸在白刺花、披针叶野决明、苦豆子和马齿苋中含量相对较高.因此，在功能性牧草资源开发时，应考虑这些因素对羊肉风味品质的不利影响.