یکی از چالش های بزرگ پرورش دهندگان و متخصصان تغذیه در صنعت گاو شیری استفاده از راهکارهای مناسب برای به حداکثر رساندن چربی شیر ( به عنوان یک منبع درآمد) بدون کاهش حجم شیر در گاوهای پرتولید است. رایج ترین راهکار برای غلبه بر این چالش ، جایگزینی بخشی از نشاسته جیره های پرکنسانتره با خوراک های پرانرژی و کم حجم است. سال های زیادی است که محققان روی استفاده از چربی ها به دلیل محتوای انرژی و صرفه اقتصادی بالا به عنوان یک راه حل برای غلبه بر این مشکل تمرکز نموده اند. چربی ها در هر واحد وزنی،  بیش از دو و نیم برابر، انرژی قابل متابولیسم بیشتری نسبت به غلات یا سایر منابع کربوهیدراتی (که معمولاً به عنوان منابع انرژی استفاده می شوند ) تامین می کنند بدون اینکه اختلالات متابولیکی حاصل از تامین انرژی از طریق نشاسته بالا را در گاو ایجاد کنند.    

مناسب ترین نوع اسید چرب برای ساخت پودر چربی                                                                         

اسیدهای چرب اشباع  و محافظت شده در شکمبه به دلیل عدم نیاز به انجام فرایند بیوهیدروژناسیون و اشباع سازی توسط میکروب های شکمبه و همچنین به دلیل عبوری و بی اثر بودن ، اختلالی در جمعیت میکروبی شکمبه و فرایند تخمیر ایجاد نمی کنند و مناسب ترین نوع اسید چرب برای استفاده در ساخت پودرهای چربی هستند و در بین اسیدهای چرب اشباع ، اسید پالمیتیک (C16:0)  و اسید استئاریک (C18:0)، به دلیل اینکه بالاترین سهم را در بین اسیدهای چرب شیر به خود اختصاص می دهند ، بهترین گزینه ها برای استفاده در ساخت یک پودر چربی پربازده و ایمن از لحاظ حفظ سلامتی برای گاوها هستند .

خواص شیمیایی اسیدهای پالمیتیک و اسید استئاریک

اسید پالمیتیک یک اسید چرب 16 کربنه با فرمول شیمیایی CH3(CH2)14CO2H ، . نقطه ذوب 62/8 درجه سانتیگراد و pKa (ثابت تفکیک اسیدی) 4/7 است. منابع اصلیC16:0 ، روغن پالم، روغن هسته خرما، روغن نارگیل و چربی شیر می باشند.

 اسید استئاریک یک اسید چرب 18 کربنه با فرمول شیمیایی CH3(CH2)16CO2H  و نقطه ذوب 69/4 درجه سانتیگراد و برابر  pKa 4/5 می باشد . منابع اصلی اسید استئاریک ، چربی های حیوانی و گیاهی و بیشتر چربی های حیوانی هستند.

اسیدهای چرب شیر

محتوای کل چربی  شیر گاو تقریباً 5-3 درصد است این سطح ثابت نیست و به عوامل متعددی از قبیل نژاد، شکم زایش، مرحله شیردهی،جیره و وضعیت تغذیه و سلامت گاوها بستگی دارد. حجم و پروفایل اسیدهای چرب شیر تعیین کننده خصوصیات مختلف و ظاهر فیزیکی شیر و فرآورده های آن هستند. بیش از 400 نوع اسید چرب مختلف در شیر وجود دارند. مشخصات اسید های چرب بسته به شکل ایزومر (سیس یا ترانس )، درجه اشباع بودن و طول زنجیره کربنی متفاوت است.. بیش از 95 درصد از اسیدهای چرب شیر به فرم سیس  هستند و از نظر طول زنجیره کربنی به دسته های مختلف بلند زنجیر (LCFA) ، متوسط زنجیر (( MCFA و کوتاه زنجیر (SCFA ) تقسیم می شوند. اسیدهای چرب بلند زنجیر شامل 16 کربن و بالاتر ، اسیدهای چرب متوسط زنجیر حاوی 10 تا 14 کربن و اسیدهای چرب کوتاه زنجیر حاوی 4 تا 8 کربن هستند.

فراوان ترین اسیدهای چرب موجود در شیر  به ترتیب اسید پالمیتیک (C16:0)، اسید اولئیک (C18:1).  ) و اسید استئاریک (C18:0 ) هستند.

 سنتز چربی شیر

اسیدهای چرب موجود در چربی شیر بر اساس منشاء به سه دسته تقسیم می شوند :

اسیدهای چرب حاصل از سنتز دنووی چربی شیر ( Denovo FA)

این گروه کلیه اسیدهای چرب کوتاه زنجیر، متوسط زنجیر ( C4 – C14 ) و نیمی از اسیدهای چرب 16 کربنه هستند که در سیتوزول سلول های اپی تلیال پستان گاو و از طریق سنتز دنوو ساخته می شوند . سوبسترای اصلی برای این نوع سنتز در نشخوارکنندگان ، گلوکز به عنوان منبع انرژی و استات و بتاهیدروکسی بوتیرات به عنوان منبع کربن و تا حدی منبع انرژی هستند.

اسیدهای چرب پیش ساخته  (Preformed FA) چربی شیر

این گروه عمده اسیدهای چرب بلند رنجیر (C18   و بالاتر ) هستند که از پلاسمای خون نشات می گیرند .لیپبدهای پلاسما ( عمدتا به شکل کیلو میکرون ) تحت تاثیر فعالیت آنزیمی لیپوپروتئین لیپاز موجود در خون تجزیه می شوند و محصولات نهایی این واکنش یعنی اسیدهای چرب، گلیسرول و مونو و دی گلیسرید برای سنتز چربی شیر استفاده می شوند .اسیدهای چرب پلاسما از دو منبع اگزوژنوس و آندوژنوس نشات می گیرند. چربی های آزاد شده از بافت چربی منابع آندوژنوس (که در خون به شکل NEFA هستند) و اسیدهای چرب منتقل شده از جیره به خون منابع اگزوژنوس اسیدهای چرب پیش ساخته هستند.

اسیدهای چرب ترکیبی ( Mixed Fa) چربی شیر

مجموعه ای از اسیدهای چرب   و به ویژه اسیدهای چرب  16 کربنه هستند که هم از از طریق استات و  سپس سنتز دنوو در غدد پستان و هم  از پیش سازهای موجود در خون ساخته می شوند و وارد چربی شیر می گردند. 

مکمل سازی اسیدهای چرب اشباع 

مقدار لیپیدهای منتقل شده از جیره به چربی شیر به عوامل مختلفی از جمله میزان هضم اسید چرب در دستگاه گوارش و جذب آن توسط بافت پستان بستگی دارد .تا کنون تحقیقات زیادی به ارزیابی اثر مصرف پودرهای چربی حاوی اسید پالمیتیک و استئاریک روی درصد چربی شیر پرداخته اند و نتایج اغلب آنها ثابت کرده است که حجم اسیدهای چرب پالمیتیک و استئاریک شیر بازتابی از مقدار آنها در جیره می باشد .  در تحقیقات بیشترین حجم انتقال اسید چرب از جیره به شیر ، برای اسید پالمیتیک گزارش شده است ولی از آنجایی که هر گلبول چربی ( MFG) شامل مجموعه ای از اسیدهای چرب مختلف می باشد ، مکمل سازی  چند اسید چرب به صورت ترکیبی در یک پودر چربی ،  می تواند تاثیر بیشتری بر قطر گلبول های چربی و حجم کلی چربی شیر داشته باشد. ضمن اینکه مصرف هر کدام از اسیدهای پالمیتیک و استئاریک به صورت انفرادی و در غلظت های بالاتر از 80 درصد باعث کریستاله شدن و کاهش  قابلیت هضم و کیفیت محصول خواهد شد.

تاثیر مکمل سازی اسید پالمیتیک و استئاریک روی چربی شیر 

پس از تایید تاثیر مکمل های چربی ترکیبی حاوی اسید پالمیتیک و استئاریک روی تولید شیر و چربی شیر ، محققان همواره به دنبال تعیین بهترین و موثرترین پروفایل اسیدهای چرب در پودر چربی برای مصرف در پیک تولید بوده اند.

در تحقیقی که در سال 2023 در مجله Dairy Science  چاپ گردید، محققان اثر مصرف پودرهای چربی حاوی نسبت های متفاوت از اسید پالمیتیک و استئاریک را روی درصد چربی شیر و سایر صفات عملکردی گاوها در اواسط دوره شیردهی بررسی نمودند.

24 گاو هلشتاین چند شکم زایش و نزدیک به پیک تولید در یک دوره 21 روزه به یکی از 4 تیمار زیر تعلق گرفتند :1- جیره شاهد ، بدون مصرف مکمل چربی 2- تیمار L-PA ، حاوی 30% اسید پالمیتیک و 50% اسید استئاریک3  – تیمار M-PA حاوی 50% اسید پالمیتیک و 30% اسید استئاریک 4- تیمار H-PA حاوی 80% اسید پالمیتیک و 10 % اسید استئاریک

مکمل چربی به میزان 1/5 درصد ماده خشک جیره جایگزین پوسته سویا شد و یک دوره عادت پذیری 7 روزه قبل از شروع آزمایش در نظر گرفته شد . در 5 روز آخر دوره از هر نوبت شیردهی دو نمونه شیر گرفته شد و میزان FCM ، لاکتوز ، چربی و پروتئین آنها اندازه گیری گردید.

نتایج این تحقیق نشان داد که به طور کلی مصرف پودر چربی باعث می شود سهم بیشتری از انرژی قابل متابولیسم موجود در بدن به تولید شیر و ترکیبات آن اختصاص یابد و حجم تولید شیر تصحیح شده بر اساس چربی( FCM) ، چربی و لاکتوز در هر 3 تیمار دریافت کننده پودر چربی نسبت به تیمار شاهد بالاتر بود . افزایش چربی شیر ناشی از افزایش سنتز اسیدهای چرب پیش ساخته ( Preformed ) و اسیدهای چرب ترکیبی( Mixed) به دلیل وجود پیش سازها و سوبستراهای بالاتر در تیمارهای مصرف کننده پودر چربی بوده است .  

در بین تیمارهای دریافت کننده پودر چربی ، بالاترین درصد چربی شیر در تیمار H-PA با 80 درصد اسید پالمیتیک مشاهده شد . دلیل این افزایش را می توان به این صورت توجیه نمود که میزان سیالیت چربی شیر در پستان گاو با افزایش طول زنجیره کربنی اسیدهای چرب و با افزایش درجه اشباع بودن (کاهش تعداد پیوندهای دوگانه) آنها کاهش می یابد . بنابراین برای حفظ ماهیت مایع چربی شیر در گاوهای دریافت کننده اسید های چرب اشباع ، سنتز دنووی اسیدهای چرب بلند زنجیر کاهش می یابد ( از طریق کاهش فعالیت استیل کوآ کربوکسیلاز) . این کاهش سنتز برای تیمارهایی که اسید استئاریک بالاتری دریافت کرده اند به دلیل طول بیشتر زنجیره کربنی ، با شدت بیشتری نسبت به تیمار دریافت کننده اسید پالمیتیک بالا اتفاق می افتد و بنابراین درصد افزایش چربی شیر در این تیمار پایین تر است . در این تحقیق مصرف 80 درصد اسید پالمیتیک تاثیری روی سنتز دنوو در غده پستان نداشت ولی در تیمار حاوی اسید استئاریک بالا ، میزان اسیدهای چرب بلند زنجیر حاصل از سنتز دنوو و به دنبال آن درصد کلی چربی شیر کاهش یافت .

نتیجه

1-پودرهای چربی حاوی اسیدهای چرب اشباع و عبوری پربازده ترین و ایمن ترین جایگزین برای بخشی از نشاسته جیره های پر کنسانتره در گاوهای پر تولید هستند.

2-پودرهای چربی ترکیبی حاوی اسیدهای چرب پالمیتیک و استئاریک از قابلیت هضم و کیفیت بالاتری نسبت به هر کدام از اسیدهای چرب به طور اختصاصی برخوردارند.

3-پودرهای چربی حاوی نسبت های بالاتر اسید پالمیتیک برای گاوها در اواسط دوره شیردهی و نزدیک به پیک تولید مناسب تر هستند و باعث افزایش حجم شیر و چربی شیر می شوند.

منابع

Bales, A.M. et.al. (2023). Increasing palmitic acid and reducing stearic acid content of supplemental fatty  acid blends improves production performance of mid-lactation dairy cows Journal of Dairy Science. https://doi.org/10.3168/jds.2023-23874          

Xincheng, f. et.al.(2022). Palmitic acid hinders extracellular traps of neutrophils from postpartum dairy222 cows in vitro. Journal of Dairy Science. https://doi.org/10.3168/jds.2021-21405

• j.et.al. (2019). Milk production and nutrient digestibility responses to triglyceride or fatty acid supplements enriched in palmitic acid. Journal of Dairy Science. May;102(5):4155-4164.