日粮棕榈酸与硬脂酸对荷斯坦牛乳脂熔点特性的剂量依赖性影响研究

本研究针对消费者对黄油室温下硬度增加的关切，探讨了日粮中添加不同剂量棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)对奶牛乳脂脂肪酸(FA)谱及熔化特性的影响。结果表明，PA线性增加乳脂中棕榈酸含量，从而提高20°C时固体脂肪含量(SFC)；而SA通过硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)作用增加油酸比例，反而降低SFC。研究为通过营养调控改善黄油涂抹性提供了重要依据。

　　

近年来，北美消费者发现餐桌上的黄油似乎变得越来越"硬"了——不仅在室温下难以涂抹，甚至出现了"橡胶般"的口感和"含水量高"的质地。这一现象在社交媒体上引发了广泛讨论，甚至有知名烹饪书作者公开发文质疑。矛头直指奶牛饲养环节：是否因为普遍给奶牛饲喂富含棕榈酸的脂肪补充剂，导致了黄油物理性质的改变？事实上，黄油作为乳制品中的重要品类，其涂抹性、熔化特性等物理性质直接影响消费者体验和产品品质。然而，尽管脂肪补充在奶牛养殖中已成为提高乳脂产量的常规策略，但关于不同饱和脂肪酸补充剂对乳脂熔化特性的剂量效应，特别是棕榈酸与硬脂酸的对比研究仍较为缺乏。

为了科学解答这一产业界和消费者共同关心的问题，Penn State University的A.N. Homan、G. Ziegler、K.E. Kaylegian和K.J. Harvatine研究团队在《Journal of Dairy Science》上发表了他们的最新研究成果。他们通过精心设计的剂量递增实验，系统揭示了日粮棕榈酸和硬脂酸对荷斯坦牛乳脂熔化特性的差异化影响，为理解脂肪酸代谢与乳脂物理性质之间的关系提供了重要证据。

研究人员采用了几个关键技术方法：实验设计上，采用重复3×3拉丁方结合剂量递增设计，使用12头二胎荷斯坦奶牛，分别饲喂不含补充脂肪的对照日粮(CON)、高棕榈酸日粮(PA)和高硬脂酸日粮(SA)，剂量梯度为150、300、500和750克/天；样本处理上，通过离心法从乳脂蛋糕中提取乳脂，制备类似黄油油的样品；分析技术上，采用气相色谱(GC)分析全乳脂肪酸组成，利用差示扫描量热法(DSC)表征乳脂熔化特性，并通过TRIOS软件量化熔化焓、峰值熔化温度等参数；统计方法上，使用ANOVA与预设对比分析数据，并进行回归分析和主成分分析(PCA)探索脂肪酸与固体脂肪含量的关系。

Profile of FA Supplements

脂肪酸补充剂分析确认PA补充剂含87.7%棕榈酸、1.19%硬脂酸和7.62%油酸，SA补充剂含81.1%硬脂酸、6.52%棕榈酸和9.80%油酸，为实验提供了准确的脂肪酸输入基础。

Milk FA by Category

乳脂脂肪酸类别分析显示，PA处理从150克/天剂量开始线性增加16-C脂肪酸比例(最高增加7.3个百分点)，同时降低<16-C脂肪酸；SA处理则从300克/天开始增加>16-C脂肪酸比例(最高5.4个百分点)，降低16-C脂肪酸。两种处理均降低了奇数链和支链脂肪酸(OBCFA)浓度。

Selected Milk FA of Interest

特定脂肪酸分析表明，PA剂量依赖性地增加乳脂中棕榈酸(16:0)和棕榈油酸(16:1^c9)浓度，最高分别增加7.0和0.31个百分点；SA则显著增加硬脂酸(18:0)和油酸(18:1^c9)浓度，最高分别增加2.6和2.8个百分点。

Desaturation and Butter Spreadability Indices

去饱和指数和黄油涂抹性指数分析发现，PA对16-C去饱和指数无显著影响，但提高了18-C去饱和指数；SA则降低了16-C去饱和指数。更重要的是，PA显著提高了黄油涂抹性指数(SI，16:0/18:1比值)，从1.76增至2.24，而SA则将其降至1.35，表明PA使黄油更硬，SA则改善涂抹性。

Solid Fat Content at Key Temperatures

关键温度下的固体脂肪含量测定显示，在室温(20°C)下，750克/天PA使SFC从对照的31.3%增至36.6%，而SA则降至28.1%。在冷藏温度(3°C)下，PA也使SFC略有增加，SA则显著降低。

Melting Curve Parameters

熔化曲线参数分析表明，PA从300克/天开始剂量依赖性地提高峰值熔化温度和终止熔化温度(最高分别增加1.5°C和1.8°C)，而SA对熔化温度无显著影响。

Solid Fat Curves

固体脂肪曲线分析显示，在500和750克/天剂量下，PA在15-40°C温度范围内显著提高SFC，而SA则在大多数温度下降低SFC，表明脂肪酸组成对乳脂熔化行为有广泛影响。

Linear Regression with Solid Fat Content of Milk Fat

线性回归分析证实，乳脂棕榈酸每增加1个百分点，20°C时SFC增加0.92个百分点(R2=0.57)；而油酸每增加1个百分点，SFC降低1.39个百分点(R2=0.44)。涂抹性指数与SFC也呈现强相关(R2=0.61)。

Backward Multivariate Regression

多元回归分析显示，6:0、18:0、16:0、18:1^c9等多个脂肪酸共同预测SFC变化，模型解释度高达96.2%，表明乳脂熔化特性受多种脂肪酸协同影响。

Principal Component Analysis

主成分分析进一步确认，棕榈酸是与SFC最密切相关的变量，而反式脂肪酸和多不饱和脂肪酸则与SFC呈负相关。

研究结论与讨论部分强调，硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)活性的差异是导致PA和SA对乳脂熔化特性产生相反效果的关键机制。SCD对硬脂酸的催化效率远高于棕榈酸，约55%的硬脂酸可在乳腺中转化为油酸，而仅约2.5%的棕榈酸转化为棕榈油酸。这解释了为何SA补充同时增加乳脂中硬脂酸和油酸，而PA补充主要增加棕榈酸。

这项研究首次系统比较了不同剂量棕榈酸和硬脂酸补充对乳脂熔化特性的影响，揭示了脂肪酸组成与黄油物理性质之间的定量关系。研究结果不仅证实了消费者关于棕榈酸补充导致黄油变硬的观察，还提出了通过调整脂肪酸补充策略来优化黄油品质的可行途径。特别是硬脂酸补充能通过增加油酸比例改善黄油涂抹性，同时保持适当的饱和脂肪水平以维持黄油的功能特性。

该研究对乳制品行业具有重要指导意义：为生产者提供了基于科学证据的脂肪补充策略选择，有助于开发更符合消费者偏好的乳制品；为 processors 提供了预测黄油加工特性的脂肪酸指标；为建立基于脂肪酸组成的黄油品质评价体系奠定了基础。未来研究可进一步探索不同脂肪酸组合的效应，以及加工工艺与脂肪酸组成的互作对最终产品品质的影响。