叶乐, 王越男, 刘雨佳, 郭军, 郭保民
（1.内蒙古农业大学食品科学与工程学院, 呼和浩特 010018；
2.内蒙古农牧业科学院农业经济与信息研究所, 呼和浩特 010031）
马乳是草原少数民族地区的特色奶食, 有独特的异域风情, 蒙古族至今都一直饮用马乳及其制品, 饮用马乳制品大多是酸马奶。马乳含有较高的多不饱和脂肪酸和维生素, 且脂肪和胆固醇较低, 对于预防高胆固醇血症、动脉硬化有良好的效果, 具有一定的医疗保健作用[1-4]。长期有规律饮用马乳能够缓解神经性疾病皮炎、溃疡性结肠炎和克隆氏病等慢性病的症状[5-6]。马乳发酵制成的酸马乳有润肺、开胃消食、降血压、降血脂、强健体魄、改善心脏功能等作用[7]。在蒙医学长期临床实践中证明, 酸马乳可对心血管、消化系统和呼吸系统等疾病具有一定的治疗作用, 并创立“酸马奶疗法”[8-11]。随着马乳及其制品的营养和医疗价值的发掘, 必将引起社会各界的关注, 对于马乳的开发有着旷阔的市场前景。目前我国对马乳营养成分也有所报道, 但大多报道样品数量较少, 代表性不强, 或只对单一营养素检测分析, 缺乏全面系统性。李春冬[12]等对锡林郭勒地区17份马乳氨基酸进行分析报道。顾翔宇[13]等对15份蒙古马马乳脂肪酸构成进行分析。徐敏[14]等对15份哈萨克马马乳常规营养、2种脂肪酸和3种矿物质指标进行报道。
内蒙古自治区马匹数量居全国第二, 到2020年底马匹数量70.7万匹, 占全国马匹总数的19.25%[15], 具有丰富的马乳资源。目前对于内蒙古马乳营养成分缺乏系统的检测与报道, 认识还不够全面, 全面的开发和利用还存在一定的困难。本文对本团队近3年采自内蒙古4个盟市9个草原旗县196份蒙古马乳的常规营养素、氨基酸、脂肪酸及矿物质数据进行系统总结, 并与荷斯坦牛乳和山羊乳做为对照, 进行统计比较和主成分分析, 以获得蒙古马乳营养素参数和评价营养素组的整体差异, 为内蒙古特色乳资源数据库及马乳制品开发和利用提供基础数据。
1.1 样品信息
从内蒙古自东到西14个旗县采集3种家畜原奶样品共334份。从内蒙古主产马乳的9个旗县采集蒙古马乳196份（鄂温克旗、西乌旗、锡林浩特市、正蓝旗、阿巴嘎旗、苏尼特左旗、二连浩特、包头达茂旗、乌审旗）；
采集4个旗县荷斯坦牛乳91份（鄂温克旗、赤峰市、呼和浩特市、临河）；
采集内蒙古3个旗县山羊乳47（五原县、杭锦旗、乌审旗）。样品采集后密封冷却, 在冰盒内冷藏运至实验室, 冻藏于-20℃冰柜备用。样品信息详见表1。
表1 样品信息
1.2 主要试剂与药品
17种氨基酸混合标准品、十一碳酸甘油三酯标准品、37种脂肪酸甲酯混合标准品, Sigma有限责任公司；
L-色氨酸（CDAA-270019-200 mg）, 上海安谱实验科技有限责任公司；
钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、锰、硒单元素标准溶液, 国家有色金属及电子材料分析测试中心；
高氯酸、盐酸、硫酸、氨水、无水乙醚, 国药集团化学试剂有限公司。
1.3 主要仪器与设备
S-433D全自动氨基酸分析仪, 德国赛卡姆公司；
FL9720气相色谱仪（氢火焰离子检测器, FID）, 浙江福立分析仪器有限公司；
毛细管色谱柱SPTM-2560（100 m×0.25 mm×0.20μm）, 美国Supelco；
原子吸收分光光度计（AAS）, 北京普析通用仪器有限责任公司；
原子荧光光谱仪（AFS）, 北京瑞利分析仪器有限公司；
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）, 赛默飞世尔科技有限公司；
K9860全自动凯氏定氮仪, 济南海能仪器有限股份公司。
1.4 方法
蛋白质按照GB/T5009.5-2016测定, 脂肪按照GB/T 5009.6-2016测定, 乳糖按照GB/T 5413.5-2010测定, 水分按照GB/T5009.3-2016测定, 灰分按照GB/T 5009.4-2016测定。
氨基酸按照GB/T 5009.124-2016中酸水解法处理17种氨基酸（除色氨酸）, 采用S-433D全自动氨基酸分析仪测定。
脂肪酸按照GB/T 5009.168-2016对样品进行前处理, 采用气相色谱进行测定。
磷按照GB/T 5009.87-2003中分光光度法测定, 钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜、锰按照GB/T 5413.21-2010中火焰原子吸收光谱法测定, 硒按照GB/T 5009.93-2010中原子荧光光谱法测定, 碘按照GB/T 5413.23-2010中气相色谱法测定。每个样品平行测定3次, 对异常值进行复测, 保证测定的准确性。
1.5 数据处理
用化学计量学软件Pirouette 4.5分别对样品常规营养素、氨基酸、脂肪酸及矿物质进行主成分分析观察家畜乳聚类的特征。使用IBM SPSS 20.0对测定的数据进行描述性分析, 结果用±2SD表示, 以P＜0.01或P＜0.05表示差异显著。
2.1 蒙古马乳、牛乳和山羊乳常规营养素特征分析
3种家畜乳常规营养素PCA分析见图1。由得分向量图1（a）可以看出, 3种家畜乳聚类在三维空间的不同位置, 且距离较远符合物种分类学规律。牛乳和山羊乳同属牛科聚类距离较近, 在Factor1轴上方, 马属马科单独聚类在下方, 说明蒙古马乳与牛乳和山羊乳常规营养素特征差异较大。由根向量图1（b）可知, 蒙古马乳特征性常规营养素为乳糖和水分, 山羊乳为脂肪和灰分, 与描述性统计结果一致。
图1 3种家畜乳常规营养素PCA分析
3种家畜乳常规营养素描述性统计见表2。蒙古马乳与荷斯坦牛乳和山羊乳的常规营养素含量均存在显著差异（P＜0.01）, 其中乳糖和水分含量较高, 蛋白质、脂肪和灰分含量较低。乳糖分别是牛乳和山羊乳的1.36和1.54倍, 水分分别是1.03和1.06倍。牛乳和山羊乳中蛋白质、脂肪和灰分含量显著高于蒙古马乳（P＜0.01）, 蛋白质是蒙古马乳的1.79和3.12倍, 脂肪是3.47和3.38倍, 灰分是2.32和2.68倍。
表2 3种家畜乳常规营养素比较分析（±2SD）g/100 g乳
表2 3种家畜乳常规营养素比较分析（±2SD）g/100 g乳
注：不同字母表示有统计学差异（P＜0.01或P＜0.05）。
马乳/山羊乳蛋白质1.82±0.53c 3.26±0.42b 0.56 5.68±0.24a 0.32脂肪 1.06±1.13b 3.68±1.22a 0.29 3.57±1.18a 0.30乳糖 6.81±1.11a 4.99±1.09b 1.35 4.42±0.91c 1.54灰分 0.31±0.13c 0.72±0.10b 0.43 0.83±0.03a 0.37水分 90.31±2.16a 87.81±1.61b 1.03 85.18±2.62c 1.06营养素 蒙古马乳（N=107）荷斯坦牛乳（N=37）马乳/牛乳山羊乳（N=18）
2.2 蒙古马乳、牛乳和山羊乳氨基酸特征分析
3种家畜乳氨基酸PCA分析见图2。由得分向量图2（a）可以看出, 3种家畜乳聚类在三维空间的不同位置, 且距离较远符合物种分类学规律。马属马科单独聚类在Factor2和Factor3相区, 同属牛科的牛乳和山羊乳聚类在同一个区域Factor1轴的下方, 两者聚类簇较近, 但与蒙古马乳相距较远, 说明蒙古马乳与牛乳和山羊乳氨基酸指纹特征存在明显差别。由根向量图2（b）可知蒙古马乳的特征氨基酸为精氨酸和天冬氨酸, 山羊乳为谷氨酸, 与描述性结果一致。
图2 3种家畜乳氨基酸PCA分析
3种家畜乳18种氨基酸描述性统见表3。马乳中除半胱光氨酸显著高于牛乳和山羊乳, 其他17种氨基酸、氨基酸总量（TAA）、必需氨基酸总量（EAA）和非必需氨基酸（NEAA）均显著低于牛乳和山羊乳（P＜0.05）。3种家畜乳中18种氨基酸含量最高和最低的是谷氨酸和半胱氨酸。EAA中含量最高的氨基酸是亮氨酸, 含量最低的是色氨酸。NEAA中含量最高的是谷氨酸, 含量最低的是半胱氨酸。3种家畜乳EAA/TAA和EAA/NEAA均高于理想蛋白标准[16]。
表3 3种家畜乳氨基酸分析比较（±2SD）mg/100 g乳
表3 3种家畜乳氨基酸分析比较（±2SD）mg/100 g乳
马乳/山羊乳亮氨酸Leu 1.58±0.14c 3.09±0.33b 0.51 3.92±0.19a 0.40赖氨酸Lys 1.26±0.16c 2.75±0.26b 0.46 3.15±0.23a 0.40缬氨酸Val 0.97±0.13c 2.02±0.21b 0.48 2.73±0.12a 0.36异亮氨酸Ile 0.81±0.08c 1.68±0.18b 0.48 2.01±0.07a 0.84苯丙氨酸phe 0.72±0.06c 1.51±0.17b 0.48 2.01±0.10a 0.36苏氨酸Thr 0.65±0.10c 1.38±0.14b 0.47 2.01±0.04a 0.32组氨酸His 0.63±0.14c 1.10±0.12b 0.57 1.35±0.08a 0.47蛋氨酸Met 0.21±0.06c 0.57±0.07b 0.37 0.85±0.09a 0.25氨基酸 蒙古马乳（N=30）荷斯坦牛乳（N=20）马乳/牛乳山羊乳（N=10）
（续表3）
2.3 蒙古马乳、牛乳和山羊乳脂肪酸特征分析
3种家畜乳脂肪酸PCA分析见图3。由得分向量图3(a)可以看出, 3种家畜乳聚类在三维空间的不同位置, 且聚类距离符合物种分类学规律。马属马科单独聚类在Factor2和Factor3相区, 同属牛科的牛乳和山羊乳聚类在同一个区域Factor1轴的下方, 两者聚类簇较近, 但与蒙古马乳相距较远, 说明蒙古马乳与牛乳和山羊乳脂肪酸指纹特征差异较大。由根向量图3(b)可知蒙古马乳特征脂肪酸为月桂酸、棕榈油酸、亚油酸和亚麻酸, 牛乳为丁酸、辛酸、十五烷酸和硬脂酸, 山羊乳为肉豆蔻酸、棕榈酸和油酸, 与描述性统计结果一致。
图3 3种家畜乳脂肪酸PCA分析
3种家畜乳脂肪酸测定结果中含量高于0.01 g/100 g fat的脂肪酸共有15种, 描述性统计见表4。蒙古马乳15种脂肪酸与牛乳和山羊乳均差异显著（P＜0.05）。蒙古马乳月桂酸、棕榈油酸、亚油酸和α-亚麻酸均显著高于牛乳和山羊乳（P＜0.05）, 月桂酸分别是2.09和1.3倍、棕榈油酸分别是4和9.68倍、亚油酸分别是2.9和5.26倍、α-亚麻酸分别是109.7和45.77倍。蒙古马乳PUFA和n-3含量显著高于牛乳和山羊乳, MUFA、n-6脂肪酸显著低于牛乳, 但显著高于山羊乳, SFA和TFA则较低。PUMA和n-3分别是牛乳的10.25倍、8.08倍, 是山羊乳的11.61倍、38.57倍。MUFA是山羊乳的2, n-6是3.99倍。蒙古马乳、牛乳和山羊乳SFA∶MUFA∶PUFA分别为1∶0.8∶1、20∶8∶1和24∶4∶1, n-6/n-3分别为1∶2.8、5∶1和3.5∶1。
表4 3种家畜乳脂肪酸比较分析（±2SD） g/100g fat
表4 3种家畜乳脂肪酸比较分析（±2SD） g/100g fat
氨基酸 蒙古马乳（N=41） 荷斯坦牛乳（N=18） 马乳/牛乳 山羊乳（N=11） 马乳/山羊乳丁酸C4∶0 0.09±0.05c 1.22±0.21a 0.07 0.78±0.19b 0.12己酸C6∶0 0.09±0.04c 0.94±0.16b 0.10 1.15±0.20a 0.06辛酸C8∶0 1.18±0.46b 0.60±0.11c 1.97 1.54±0.44a 0.77癸酸C10∶0 3.35±1.49b 1.73±0.33c 1.94 6.69±1.77a 0.50月桂酸C12∶0 4.91±1.99a 2.35±0.50c 2.09 3.77±0.90b 1.30肉豆蔻酸C14:0 6.10±2.39b 8.92±1.32a 0.68 8.60±1.62a 0.71十五烷酸C15:0 0.32±0.10b 1.03±0.21a 0.31 1.01±0.25a 0.32棕榈酸C16∶0 20.68±4.05c 30.42±2.52a 0.68 24.79±3.01a 0.83硬脂酸C18∶0 1.05±0.30c 11.29±2.42b 0.09 11.85±1.88a 0.09二十一烷酸C21:0 0.09±0.05c 0.04±0.02b 2.25 0.75±0.36a 0.12棕榈油酸C16:1 5.71±1.75a 1.43±0.18b 3.99 0.59±0.13c 9.68反式油酸C18:1n9t 0.07±0.06c 1.63±0.46a 0.04 0.45±0.23c 0.16
（续表4）
2.4 蒙古马乳、牛乳和山羊乳矿物质特征分析
3种家畜乳矿物质元素PCA分析见图4。由得分向量图4（a）可以看出, 3种家畜乳聚类在三维空间的不同位置, 且聚类距离符合物种分类学规律。马乳聚类在Factor2和Factor3相区, 牛乳聚类在Factor1和Factor3轴下方, 山羊乳主要散落分布Factor1和Factor2相区, 牛乳和山羊乳聚类簇距离较近。由根向量图4（b）可知蒙古马乳特征矿物质为锂, 牛乳为铁、锌, 山羊乳为铜、硒和铷。
图4 3种家畜乳脂肪酸PCA分析
3种家畜乳常量元素描述性统计见表5。蒙古马乳5种常量元素均显著低于牛乳和山羊乳（P＜0.05）。蒙古马乳5种常量元素中钙的含量最高, 镁的含量最低；
牛乳和山羊乳中钾含量最高, 最低是镁。蒙古马乳钙磷比（Ca/P）最高为1.86∶1, 其次为牛乳1.19∶1和山羊乳1.18∶1。牛乳钾钠比（K/Na）最高为4.28∶1, 其次山羊乳3.96∶1, 蒙古马乳最低2.86∶1。
表5 3种家畜乳常量元素比较分析（±2SD）mg/100g乳
表5 3种家畜乳常量元素比较分析（±2SD）mg/100g乳
注：不同字母表示有统计学差异（P＜0.01或P＜0.05）。
马乳/山羊乳钙Ca 89.40±29.40c 123.99±30.58b 0.72 157.73±45.90a 0.57磷P 48.05±12.71c 104.01±21.09b 0.46 132.74±30.91a 0.36钾K 54.37±14.82c 178.35±21.82a 0.30 170.41±52.29a 0.32钠Na 19.04±8.97b 41.70±20.25a 0.46 43.05±28.52a 0.44镁Mg 18.57±6.84b 41.56±18.47a 0.45 41.64±22.47a 0.45 Ca/P 1.86 1.19 1.18 K/Na 2.86 4.28 3.96常量元素蒙古马乳（N=18）荷斯坦牛乳（N=16）马乳/牛乳山羊乳（N=9）
3种家畜乳微量元素描述性统计见表6。蒙古马乳必需微量元素铁和铬与山羊乳差异不显著（P＞0.05）, 硒和牛乳差异不显著（P＞0.05）, 其他元素显著低于牛乳和山羊乳（P＜0.05）。3种乳9种必需微量元素中锌含量最高, 含量最少的是钴。蒙古马乳非必需微量元素镍和锡与山羊乳差异不显著（P＞0.05）, 铷和锑与牛乳差异不显著（P＞0.05）, 锂含量显著高于牛乳和山羊乳, 其他元素均显著低（P＜0.05）。山羊乳和蒙古马乳锶含量最高, 牛乳则是钡最高, 3种家畜乳锑均最低。
表6 3种家乳畜微量元素比较分析（±2SD） μg/kg乳
表6 3种家乳畜微量元素比较分析（±2SD） μg/kg乳
必需微量元素 蒙古马乳（N=18） 荷斯坦牛乳（N=16） 马乳/牛乳 山羊乳（N=9） 马乳/山羊乳锌Zn 2244.94±933.55c 4424.81±1123.71a 0.51 3755.15±1885.78b 0.60铁Fe 303.40±396.82b 650.53±371.20a 0.47 473.65±343.80ab 0.64碘I 66.29±38.31b 241.49±268.50a 0.27 303.99±565.78a 0.22铜Cu 85.66±49.76c 32.92±16.92c 2.60 169.59±255.89a 0.51
（续表6）
据《现代乳品工业手册》[17]记录, 马乳常规营养素含量范围：蛋白质1.7%～3.0%, 脂肪0.2%～3.5%, 乳糖5.6%～7.1%, 灰分0.3%～0.5%, 本次测定蒙古马乳常规营养成分都在此范围之内, 且与李莎莎[18]和Minjigdorj N[19]报道结果基本一致。马乳乳糖含量高为6.81±1.11g/100 g, 显著高于牛乳和山羊乳, 与魏九玲[20]报道人乳中乳糖含量接近。蛋白质含量较低, 相较于牛乳和山羊乳, 与人乳更接近[21]。此外, 马乳但乳清蛋白和酪蛋白比例(49.79∶50.21）[3], 接近人乳比例, 有利于婴幼儿的吸收和利用。灰分含量比牛乳和山羊乳较低, 与Gantner V[22]报道一致, 符合婴幼儿肾功能不完善的特点, 能够减轻肾脏负担。马乳高乳糖, 低蛋白、低灰分的特征与人乳相似, 适合婴幼儿饮用。
马乳蛋白质显著低于牛乳和山羊乳, 因此氨基酸绝对含量最稀薄, 与文献中报道一致[12]。氨基酸的营养价值不仅与量有关, 同时与氨基酸构成比例相关。氨基酸模式与人乳氨基酸模式越接近, 蛋白质营养价值相对较高[23]。杨惠茹[24]对比6种家畜乳氨基酸模式, 发现马乳氨基酸模式相对于牛、牦牛、水乳和驼乳更接近人乳。刘亚东[25]等报道马乳氨基酸构成比例列接近人乳。因此马乳蛋白质营养价值相对较高, 更容易被机体利用。根据FAO/WHO提出的理想蛋白质标准, 即组成蛋白质EAA/TAA比值应达到40%左右, 且EAA/NEAA比值应在60%以上[16]。本次测定计算马乳EAA/TAA和EAA/NEAA均高于理想蛋白标准, 与高玎玲[26]研究结果基本一致, 且较牛和山羊乳, 更接近FAO/WHO公布的人乳比例42.96%和75.32%[16]。
马乳SFA和TFA含量显著低于牛乳和山羊乳, 且TFA低于总脂肪酸的1%, PUMA含量显著高, 与文献中报道一致[13,27-28]。马乳中PUFA以主要是亚油酸和α-亚麻酸为主, 是人体必需脂肪酸, 其含量的多少是评价脂肪酸质量的重要指标。马乳中亚油酸和α-亚麻酸显著高于牛乳、山羊乳、驼乳[29]和牦牛乳[30], 因此马乳脂肪酸价值更高。与人母乳相比, 亚油酸含量低于人母乳（15.24%～17.23%）, 而α-亚麻酸远高于人母乳（0.6%～1.36%）[6], 有利于婴幼儿智力的发育。此外, S∶M∶P是评价脂肪酸营养价值的重要指标, 中国营养学会推荐比例1∶1∶1, n-6/n-3比值低于4, 甚至应达到1[23,31]。马乳S∶M∶P为1∶0.8∶1最接近, n-6/n-3为1∶2.8, 比较理想, 与牛和山羊乳相比, 脂肪酸营养价值较高, 更符合中国居民营养需求。
矿物质是人体的重要成分, 参与人体代谢, 具有重要作用。乳中所含矿物质是人体获得矿物质的重要途径, 不同物种乳由于遗传因素矿物质含量有较大差异。本研究的3个物种乳中所含矿物质元素丰富, 含有人体必需矿物质元素, 马乳的矿物质元素含量整体偏低, 山羊乳较高, 与BilandN[32]高玎玲研究结果一致[29]。马乳钙/磷最高为1.86∶1, 更接近人乳的2∶1, 有利于钙吸收。马乳矿物质含量整体偏低, 有利于减轻婴幼儿肾脏的负担。
蒙古马乳、牛乳和山羊乳常规营养素、氨基酸、脂肪酸和矿物质存在物种差异, 且聚类距离符合物种分类学规律。蒙古马乳高乳糖、低蛋白、低灰分、多不饱和脂肪酸含量高, 其中α-亚麻酸含量显著高、钙磷比例适当, 富含功能性营养素, 营养特征与荷斯坦牛乳和山羊乳差异较大, 与人乳接近, 比较适合开发婴幼儿和功能保健食品, 同时也为丰富内蒙古特色乳资源数据库提供理论依据。
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