Исследование возможности получения сливочного масла с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот

Резюме

Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), поступающие в организм в составе пищевых жиров, являются физиологически активными веществами, участвующими в углеводно-жировом, холестериновом обмене, регулировании окислительно-восстановительных процессов в организме. Сливочное масло является одним из пищевых продуктов ежедневного рациона питания человека. Его основа - молочный жир, который характеризуется богатейшим жирнокислотным составом и уникальными свойствами. Исследована возможность получения сливочного масла с желательным соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот без внесения корректив в технологический процесс с использованием молока с повышенным содержанием ПНЖК.

Цель исследования - получение сливочного масла, обогащенного ПНЖК, из молока коров голштинской породы с измененным жирнокислотным составом в сторону повышенного содержания ненасыщенных жирных кислот.

Материал и методы. Для проведения исследований использовали молочное сырье от лактирующих коров голштинской породы, дойное стадо включало 881 голову коров. Изучали молочное сырье, отобранное индивидуально от каждой коровы, по результатам углубленной оценки состава липидных фракций молока была выделена группа коров после первого отела - 15 голов, молоко которых отличалось повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот. Содержание молочного жира, белка, лактозы и жирнокислотный состав молока определяли методом инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье. Из молока опытной и контрольной (сборное) групп вырабатывали сливочное масло, которое оценивали по органолептическим (по 20-балльной шкале) и физико-химическим показателям, включая жирнокислотный состав, определяемый методом газовой хроматографии.

Результаты. Молоко, полученное от коров опытной группы, отличалось от сборного молока, надоенного в целом по стаду, в меньшую сторону по содержанию белка и казеина на 12,8%, сухого вещества - на 4,4%, СОМО - на 3,1%; в большую сторону - по содержанию молочного сахара на 3,2%. В молочном жире молока опытной группы коров суммарное количество насыщенных жирных кислот снижено на 14,9%, а ненасыщенных жирных кислот увеличено на 12,6%; в результате чего соотношение ненасыщенных жирных кислот к насыщенным выше на 31,7%. Сливочное масло, выработанное из молока коров опытной группы, незначительно уступало контрольному образцу по характеристикам "вкус и запах", "консистенция" и общей балльной оценке. Вместе с тем опытный образец масла отличался от контрольного более выраженным, насыщенно-желтым цветом. Оценка жирнокислотного состава опытного и контрольного образцов масла показала преимущество опытного образца по содержанию ПНЖК по сравнению с контрольным. Общее содержание ненасыщенных жирных кислот превысило показатель для контрольного образца масла на 8,3%, ПНЖК - на 14,4%. В то же время содержание насыщенных жирных кислот в опытном образце масла меньше на 4,2%, но особенно значительно снижение количества летучих низкомолекулярных жирных кислот - на 19,1%.

Заключение. Полученные результаты открывают перспективу получения сливочного масла с более благоприятным соотношением жирных кислот в пользу ПНЖК путем отбора коров, дающих молоко с более высоким соотношением ненасыщенных и насыщенных жирных кислот, и дальнейшей селекции, направленной на повышенное содержание ПНЖК в молоке.

Ключевые слова:молоко; сливочное масло; молочный жир; жирные кислоты; полиненасыщенные жирные кислоты

Финансирование. Научно-исследовательская работа выполнена в рамках реализации программы академического лидерства ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ "Приоритет-2030".

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Кайшев В.Г.; сбор, анализ материала - Олейник С.А.; интерпретация результатов, написание текста статьи - Сычева О.В.; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы.

Для цитирования: Кайшев В.Г., Олейник С.А., Сычева О.В. Исследование возможности получения сливочного масла с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот // Вопросы питания. 2023. Т. 92, № 2. С. 109-115. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-2-109-115

Исследования в разных странах мира доказали огромную значимость полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) для нормального функционирования организма человека, это относится и к жирным кислотам, содержащимся в молочном жире [1, 2]. ПНЖК как физиологически активные вещества играют ключевую роль в обменных процессах, что выражается в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, регулировании окислительно-восстановительных процессов, нормализации холестеринового обмена. При их недостатке холестерин образует с насыщенными жирными кислотами сложные эфиры, трудно расщепляющиеся при обмене веществ [3]. ПНЖК являются факторами роста, а также обладают антисклеротическим действием. Исключительно важная роль принадлежит триглицеридам, в которых содержатся линолевая (ω-3), линоленовая (ω-6) и арахидоновая (ω-9) жирные кислоты, которые являются для организма незаменимыми, т.е. эссенциальными [3].

Согласно методическим рекомендациям МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации", физиологическая потребность в ПНЖК для взрослых составляет 5-8% от калорийности суточного рациона, а оптимальное соотношение в суточном рационе жирных кислот семейства ω-6 к ω-3 должно составлять 5-10:1 [4].

Сливочное масло является одним из пищевых продуктов ежедневного рациона питания человека. Его основа - молочный жир, который характеризуется богатейшим жирнокислотным составом и уникальными свойствами. В нем более 100 жирных кислот с содержанием более 1%. Однако в составе молочного жира превалируют насыщенные жирные кислоты - 44,5% (24% пальмитиновой, 11% миристиновой и 9,5% стеариновой), что значительно понижает ценность этого продукта. На долю мононенасыщенной олеиновой (ω-9) и линолевой (ω-6) кислот приходится соответственно 32,26 и 21,68% [5].

Возможны варианты обогащения сливочного масла ПНЖК, но они предусматривают добавление растворов этих компонентов в сливки или масло, а это сопряжено с потерями или дополнительным диспергированием масла, что достаточно дорого и нетехнологично.

Получение молока с повышенным содержанием ПНЖК открывает возможность получения сливочного масла с желательным соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот без внесения корректив в технологический процесс.

Цель исследования - получение сливочного масла, обогащенного ПНЖК, из молока коров голштинской породы с измененным жирнокислотным составом в сторону повышенного содержания ненасыщенных жирных кислот.

Материал и методы

Научно-хозяйственный опыт по изучению качества молочного сырья проводили на базе племенного репродуктора по разведению крупного рогатого скота голштинской породы ООО "Агрофирма ""Село им. Г.В. Кайшева"", ст. Суворовская Ставропольского края и Лаборатории селекционного контроля качества молока ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ1.

Для проведения исследований использовали молочное сырье от лактирующих коров голштинской породы, дойное стадо включало 881 голову коров. Изучали молочное сырье, отобранное индивидуально от каждой коровы, по результатам углубленной оценки состава липидных фракций молока была выделена группа коров после первого отела из 15 голов, молоко которых отличалось повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот.

Содержание молочного жира, белка, лактозы и жирнокислотный состав молока определяли методом инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье согласно международному стандарту ISO 9622:2013 | IDF 141:2013 Milk and liquid milk products - Guidelines for the application of mid-infrared spectrometry (Молоко и жидкие молочные продукты. Руководящие указания по применению инфракрасной спектрометрии в средней области инфракрасного излучения) с помощью инфракрасного анализатора "Комбифосс 7 DC" (Foss Electric/Foss Analytical A/S, Дания), получившего от Международного комитета регистрации животных (ICAR) сертификат на полную инструментальную валидацию2, поскольку в Российской Федерации в соответствии с ГОСТ 32255-2013 "Молоко и молочная продукция. Инструментальный экспресс-метод определения физико-химических показателей идентификации с применением инфракрасного анализатора" стандартизировано лишь количественное определение нескольких показателей молочных компонентов (массовая доля белка, жира, лактозы, влаги, сухих веществ и содержание мочевины).

Сухой молочный остаток (составные части молока, за исключением воды) и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО, составные части молока, за исключением молочного жира и воды) определяли по ГОСТ Р 54761-2011 "Молоко и молочная продукция. Методы определения массовой доли сухого обезжиренного молочного остатка".

Из молока опытной и контрольной (сборное) групп вырабатывали сливочное масло, которое оценивали по органолептическим, физико-химическим показателям и жирнокислотному составу.

Органолептическую оценку сливочного масла проводили по 20-балльной шкале по ГОСТ 32261-2013 "Масло сливочное. Технические условия". Состав жирных кислот в сливочном масле определяли методом газовой хроматографии согласно ГОСТ 31663-2012 "Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров жирных кислот" на хроматографе "Кристалл 2000 М" в учебно-научной испытательной лаборатории ФГБОУ ВО Ставропольского ГАУ3.

Статистическую обработку данных проводили с использованием Excel. Для оценки значимости различий использовали t-критерий Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты и обсуждение

Состав молока, полученного от коров контрольной и опытной групп, представлен в табл. 1.

Молоко, полученное от коров опытной группы, отличалось от сборного, надоенного в целом по стаду, в меньшую сторону по содержанию белка и казеина на 12,8%, жира - на 6,6%, сухого вещества - на 4,4%, СОМО - на 3,1%; в большую сторону - по содержанию молочного сахара на 3,2%. Несмотря на отмеченные колебания, полученное от коров опытной группы молоко по идентификационным признакам полностью соответствовало требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 033/2013 "О безопасности молока и молочной продукции".

Инструментальное определение показателей молока с использованием указанного метода инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье, согласно международному стандарту ISO 9622:2013, достаточно широко применяется в аналитических исследованиях зарубежных ученых, как, например, это было показано в работе S. Heirbaut и соавт. при их использовании в качестве диагностических биомаркеров для прогнозирования метаболического состояния здоровья молочного скота в период ранней лактации [6].

Результаты исследования жирнокислотного состава молока коров опытной группы представлены в табл. 2.

В молочном жире молока опытной группы отмечено уменьшение суммарного количества насыщенных жирных кислот на 14,9% и увеличение на 12,6% содержания ненасыщенных жирных кислот. В результате получено более благоприятное соотношение ненасыщенных жирных кислот к насыщенным (на 31,7% выше). Данное явление обусловлено, на наш взгляд, физиологическим состоянием лактирующих коров, поскольку, как показали наши предварительные исследования, в молоке от коров после первого отела (первотелок) содержание насыщенных жирных кислот, как правило, ниже в среднем на 25-35% по сравнению с коровами второй и третьей лактации.

В работе Е.Л. Харитонова и Д.Е. Панюшкина было показано влияние условий кормления на состав и количество жирных кислот молока коров [7]. В исследованиях зарубежных авторов также было показано, что скармливание гидрогенизированных пальмовых жирных кислот и защищенного от рубца белка лактирующим голштино-фризским молочным коровам изменяет состав и структуру триацилглицеридов в молочном жире, а также содержание твердого жира [8]. Однако в наших исследованиях коровы всего стада, включая и опытную группу, получали одинаковый однотипный рацион, сбалансированный в соответствии с потребностями животных при достигнутом уровне молочной продуктивности. Поэтому в данном случае влияние кормового фактора нивелировано, хотя, безусловно, нами будут продолжены исследования по изучению влияния также паратипических факторов на состав и качество молочного сырья, в том числе жирных кислот молока.

Перспективность такого направления отражена также в обширном научном обзоре, подчеркивающем важность изучения как общего пула жирных кислот молока, так и в особенности содержания С 18:3 для прогнозирования выхода молочного жира и оценки здоровья коров в целом [9]. В своем обзоре K.J. Harvatine [10] обсуждает также недавно возникшую дискуссию в Канаде, которая началась в социальных сетях (Twitter) с заявления автора кулинарной книги о том, что, по ее мнению, сливочное масло "больше не мягкое при комнатной температуре" (Van Rosendaal, 2021). Дальнейшее обсуждение позволило предположить, что причиной более твердого масла было скармливание дойным коровам жировых добавок с пальмитиновой кислотой. Впоследствии эта история получила название "Баттергейт" и сложилось мнение, что фермеры скармливают пальмитиновую кислоту коровам для увеличения жирности молока. Это подчеркивает важность понимания влияния питания коров и менеджмента рациона кормления животных на качество молочных продуктов и учета восприятия потребителями практики кормления животных на ферме.

Сладкосливочное масло, выработанное из сливок, полученных путем сепарирования молока опытной и контрольной групп, по физико-химическим показателям (содержание жирных кислот) соответствовало требованиям стандарта. Согласно органолептической оценке (табл. 3) масло, полученное из молока коров опытной группы, незначительно уступало контрольному образцу по характеристикам "вкус и запах", "консистенция" и общей балльной оценке. Вместе с тем цвет опытного образца масла отличался от контрольного более выраженной, насыщенно-желтой окраской.

Оценка жирнокислотного состава опытного и контрольного образцов масла показала преимущество опытного образца по содержанию ПНЖК по сравнению с контрольным (табл. 4).

Общее содержание ненасыщенных жирных кислот превышало аналогичный показатель для контрольного образца масла на 8,31%, ПНЖК - на 14,41%. В то же время насыщенных жирных кислот в опытном образце масла меньше на 4,18%, но особенно значительно снижение количества летучих низкомолекулярных жирных кислот по сравнению с контрольным образцом - на 19,12%. Этим и обусловлено снижение балльной оценки опытного образца масла за показатель "вкус и запах", так как именно летучие жирные кислоты придают сливочному маслу специфический аромат. Также присутствие в составе низкомолекулярных летучих жирных кислот: масляной, капроновой, каприновой и каприловой - является показателем натуральности молочного жира. Их суммарное содержание, согласно ГОСТ 32261-2013 "Масло сливочное. Технические условия", должно быть в пределах 6,9-13,5%. Поэтому снижение их содержания в опытном образце масла, хоть и является нежелательным эффектом, но находится на приемлемом уровне (среднее для натурального молочного жира).

Заключение

Путем отбора группы коров с благоприятным соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот при направленном индивидуальном мониторинге качества молока достигнуто повышенное на 31,7% соотношение ненасыщенных жирных кислот к насыщенным в молоке коров после первого отела (первотелок) по сравнению со сборным молоком от всего стада.

Выработанное сладкосливочное масло из молока коров с благоприятным соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот отличается от контрольного образца повышенным содержанием ПНЖК на 14,4%. Полученные результаты исследования показывают возможность и открывают перспективу получения сливочного масла с более благоприятным соотношением жирных кислот в пользу ПНЖК.

1 Номер госрегистрации в племенном регистре РФ № 262704801000; номер аккредитации в реестре аккредитованных лиц №РОСС RU.0001.21 ПЦ12, приказ Федеральной службы по аккредитации № ПК-3 от 17.03.2020.

2 Официальный сайт ICAR [Электронный ресурс]. URL: https://www.icar.org/index.php/certifications/milk-analysis-laboratories-certifications/milk-analysers-icar-certified/icar-certified-milk-analysers/ (дата обращения: 02.02.2023).

3 Номер аккредитации в реестре аккредитованных лиц № РОСС RU.0001.21 ПЦ12, приказ Федеральной службы по аккредитации №ПК-3 от 17.03.2020.

Литература

1. Горелик К.Д., Горелик Ю.В., Дмитриев А.В., Быков К.В. Жирные кислоты в составе жировых эмульсий для парентерального питания в неонаталогии // Неонатология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 1. С. 54-60. DOI: https://doi.org/10.24411/2308-2402-2019-11007

2. Гайковая Л.Б. Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты: лабораторные методы в оценке их многофакторного действия // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2010. Т. 8, № 4. С. 3-14.

3. Гладышев М.И. Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты и их пищевые источники для человека // Журнал СФУ. Биология. 2012. № 4. С. 352-386.

4. Попова А.Ю., Тутельян В.А., Никитюк Д.Б. О новых (2021) Нормах физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации // Вопросы питания. 2021. Т. 90, № 4. С. 6-19. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-4-6-19

5. Воловик В.Т., Леонидова Т.В., Коровина Л.М., Блохина Н.А., Касарина Н.П. Сравнение жирнокислотного состава различных пищевых масел // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 5. С. 147-152. DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.12754

6. Heirbaut S., Jing X.P., Stefańska B., Pruszyńska-Oszmałek E., Buysse L., Lutakome P. et al. Diagnostic milk biomarkers for predicting the metabolic health status of dairy cattle during early lactation // J. Dairy Sci. 2023. Vol. 106, N 1. Р. 690-702. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2022-22217

7. Харитонов Е.Л., Панюшкин Д.Е. Кормовые и метаболические факторы формирования жирнокислотного состава молока у коров // Проблемы биологии продуктивных животных. 2016. № 2. С. 76-106.

8. Pacheco-Pappenheim S., Yener S., Nichols K., Dijkstra J., Hettinga K., van Valenberg H.J.F. Feeding hydrogenated palm fatty acids and rumen-protected protein to lactating Holstein-Friesian dairy cows modifies milk fat triacylglycerol composition and structure, and solid fat content // J. Dairy Sci. 2022. Vol. 105, N 4. Р. 2828-2839. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2021-21083

9. Daley V.L., Armentano L.E., Hanigan M.D. Models to predict milk fat concentration and yield of lactating dairy cows: A meta-analysis // J. Dairy Sci. 2022. Vol. 105, N 10. Р. 8016-8035. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2022-21777

10. Harvatine K.J. Perspective: A commentary on the effect of palmitic acid feeding on thermal properties of milk fat // J. Dairy Sci. 2021. Vol. 104, N 9. Р. 9377-9379. https://doi.org/10.3168/jds.2021-20390

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»