Способ повышения концентрации цис-9, транс-11 изомера октадекадиеновой кислоты в молочном и/или тканевом жире жвачного животного и кормовая добавка

 

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству. Способ предусматривает добавление в корм жвачных животных транс-11 изомера актадеценовой кислоты отдельно или вместе с другими жирными кислотами. Кормовая добавка содержит транс-11-изомер октадеценовой кислоты или смесь транс-11 изомера актадеценовой кислоты с другими жирными кислотами. Изобретение обеспечивает повышение цис-9, транс-11 изомера октадекадиеновой кислоты, эффективного против раковых клеток, в молочном и/или тканевом жире жвачного животного. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Изобретение относится к способу повышения концентрации конъюгированной линолевой кислоты, т.е. выражаясь химически точно, - цис-9, транс-11 изомера октадекадиеновой кислоты (КЛК, цис-9, транс-11-С18:2) в молочном жире и/или тканевом жире жвачных путем его скармливания жвачным или как такового, или в смеси с другим кормом, отдельно или вместе с другими жирными кислотами, вакценовой кислотой, т.е. выражаясь химически точно, транс-11 изомером октадеценовой кислоты (транс-11-С18:1).

Недавно было обнаружено, что конъюгированная линолевая кислота, т.е. КЛК, обеспечивает очень эффективную защиту от некоторых форм рака (На Y.L. et al., Cancer Res. 1990, 50:1097; Ip С. et al., Cancer 1994, 74:1050). Замечено, что КЛК эффективна против рака кожи и желудка у мышей и против рака молочных желез у крыс (Scimeca J.A. et al., Diet and Breast Cancer. American Inst. of Cancer Res. 1994, Plenum Press, London). Также успешно подавлялся рост человеческих раковых клеток в клеточных культурах (Shultz T.D. et al., Canc. Lett, 1992, 63:125). К тому же наблюдалось, что она обладает другими метаболическими эффектами, у которых некоторые явно предполагают влияние на здоровье человека (Banni, S, and J.C. Martin. 1998. Trans fatty acids in human nutrition. Ed. Sebedio and Christie, The Oily Press, Dundee).

В природе КЛК присутствует в основном как компонент тканевого жира и молочного жира жвачных, причем главным изомером является цис-9, транс-11 (примерно, 90%). В молоке также присутствуют небольшие количества других изомеров, но в данном контексте КЛК означает конкретно цис-9, транс-11 изомер.

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в получении способа, пригодного для животноводства, с помощью которого концентрация КЛК в молочном жире и/или тканевом жире жвачного может быть повышена. Это может быть достигнуто способом по изобретению, изложенным в сопровождающей формуле изобретения.

Способ по изобретению пригоден для всех жвачных, в частности для лактирующих жвачных, таких как коровы, посредством чего можно обеспечить потребителей молоком и молочными продуктами с модифицированной композицией жирных кислот. Такое изменение в композиции жирных кислот молока и молочных продуктов является благоприятным для потребителей. Обычно КЛК, т.е. цис-9, транс-11-С18:2 жирная кислота, составляет 0,3-0,7 вес.% всех жирных кислот коровьего молока. Даже в такой концентрации она уже может защищать людей, потребляющих молочные продукты, от рака, если потребление молочного жира достаточно высоко (Knekt P.R. et al., Brit. J. of Cancer 1996, 73:687). Привычки в потреблении пищевых жиров изменились в последние годы. Потребление жиров, в частности молочного жира, снизилось, вследствие этого также снизилось потребление КЛК с пищей. Путем повышения концентрации КЛК в молоке по количеству, соответствующего снижению в потреблении молочного жира, можно было бы вернуть потребление КЛК с пищей до уровня предыдущих лет без необходимости повышения потребления жиров. Повышение концентрации КЛК в молоке может, таким образом, иметь большое значение для здоровья людей. Повышение концентрации КЛК в молоке до уровня выше прежнего могло бы оказать особенно положительное действие, так как в экспериментах на животных наблюдалось, что защитное действие КЛК имеет четкую зависимость результата от дозы (Iр С. et al., Cancer 1994, 74:1050). КЛК в пище может также снижать количество "плохого" холестерина (низкой плотности) в крови (Lee et al., 1994, Atherosclerosis, 108:19). Природный изомер КЛК молочного жира потреблялся людьми на протяжении тысяч лет без какого-либо наблюдаемого вреда.

Образование конъюгированной линолевой кислоты (цис-9,транс-11-С18:2) во время изомеризации линолевой кислоты (цис-9, цис-12-С18:2) в рубце было описано следующим образом:

цис-9, цис-12-С18:2 (линолевая кислота)

↓

цис-9, транс-11-С18:2 (конъюгированная линолевая кислота, КЛК)

↓

транс-11-С18:1 (вакценовая кислота)

↓

С18:0 (стеариновая кислота)

Концентрация КЛК в молоке была успешно повышена путем кормления коров растительными маслами, которые содержат линолевую кислоту (Griinari J.M. et al., J.Dairy Sci. 1998, 81:1251). Kelley et al., (Kelley M.L. et al., J.Nutr. 1998, 128:881) сравнили три добавки растительных масел для кормления и их действие на концентрацию КЛК в молоке и наблюдали, что добавление масла с наивысшей концентрацией линолевой кислоты (подсолнечное масло) давало наилучший результат по КЛК в молоке. Они отметили, что концентрацию КЛК в молоке можно повысить путем скармливания животным масляных жиров, а именно жиров, содержащих линолевую кислоту.

Ранее полагали, что КЛК, которая перешла в молочный жир, происходит исключительно из линолевой кислоты, присутствующей в корме животных, т.е. из цис-9, цис-12 изомера октадекадиеновой кислоты, который микробы рубца изомеризуют в цис-9, транс-11-С18:2 перед восстановлением его в вакценовую кислоту (транс-11-С18:1) и далее в стеариновую кислоту (С18:0). КЛК не образуется в заметных количествах при гидрировании линолевой кислоты, т.е. цис-9, цис-12, цис-15-С18:3 изомера октадекатриеновой кислоты, но вакценовая кислота также является важным продуктом биогидрирования линоленовой кислоты (Harfoot and Hazlewood 1988, The rumen microbial ecosystem. Ed. Hobson, P.N.Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, The Netherlands). Согласно основной теории некоторое количество КЛК, образованной как промежуточный продукт при биогидрировании линолевой кислоты, уходит из рубца вместе с непрерывным потоком жидкости рубца до того, как восстановится до вакценовой кислоты. КЛК, которая ушла из рубца, адсорбируется главным образом в тонком кишечнике, переносится кровотоком в молочные железы и связывается там как часть состава жирных кислот молочного жира.

Авторы данного изобретения обнаружили, что рыбий жир, который содержит низкие уровни линолевой кислоты (композиция, представленная в таблице 1), повышала концентрацию КЛК в молоке (таблица 2).

Показанный в общих чертах механизм образования КЛК, описанный выше (Harfoot and Hazlewood, 1988), также не объясняет повышение концентрации КЛК в молоке, когда коровы получают траву на пастбище в качестве единственного питания (Griinari et al., 1998, J.Dairy Sci.81 (Suppl. 1):300(Abst)), так как главной жирной кислотой жира, присутствующей в траве пастбища, является линоленовая кислота, а пропорция линолевой кислоты обычно крайне низка.

На основе наблюдений, приведенных выше, сделано заключение, что КЛК в молоке может также происходить из другого источника, а не от изомеризации линолевой кислоты, происходящей в рубце. Кроме того, так как в рубце коровы, не питающейся ничем, кроме травы на пастбище, некоторые изомеры КЛК (цис-9, транс-11-С18:2 и транс-9, транс-11-С18:2) присутствовали при среднем отношении 1:1, а в молоке концентрация изомера цис-9, транс-11-С18:2 была в 10 раз выше, чем концентрация изомера транс-9, транс-11-С18:2 (Griinari and Nurmela, не опубликовано), отмечается, что КЛК в молочном жире может, в ситуации определенного питания, образовываться в большей степени где-то еще, а не в рубце. Было сделано наблюдение, что вышеупомянутые изомеры КЛК переходят из пищеварительного тракта в молоко с почти одной и той же скоростью, так что то, что связано с этой ситуацией, не является дискриминацией одного из изомеров жирной кислоты (Chouinard et al., 1998. J.Dairy Sci., 81 (Suppl.1):353 (Abst.)).

Таким образом, данное изобретение основано на неожиданном обнаружении того, что добавка масла к корму, содержащая низкие уровни линолевой кислоты, вызывала заметное повышение концентрации КЛК в молоке. Исходное вещество КЛК должно, однако, образовываться в рубце, так как КЛК присутствует в значительном количестве в молочном жире и в тканевом жире только у жвачных.

В связи с данным изобретением также наблюдалось, что при откорме коров только на пастбищной траве концентрация нескольких транс-жирных кислот (т.е. изомеров жирных кислот, образованных в рубце) в переваренном корме, выходящем из рубца, близко предсказывает концентрации этих жирных кислот в молоке (фиг.1а,б). Тесная корреляция между их концентрацией в переваренном содержимом рубца и концентрацией в молочном жире подтверждает гипотезу происхождения этих изомеров жирных кислот из рубца. Что касается КЛК, указанная корреляция, однако, неверна (фиг.2а). Концентрация вакценовой кислоты (транс-11) в переваренном содержимом рубца, на самом деле объясняет изменение концентрации КЛК в молоке значительно лучше (фиг.2b). Изучение взаимоотношения содержания вакценовой кислоты к КЛК в молочном жире показывает, что корреляция является даже более близкой (фиг.2с). Эта очень близкая корреляция, возможно, объясняется взаимоотношением метаболического субстрата (транс-11-C18:1) и продукта (цис-9, транс-11-С18:2).

На основе вышеприведенного изучения корреляции и связанного с ней заключения было сделано неожиданное наблюдение в связи с данным изобретением, что КЛК в молоке может при некоторых условиях кормления образовываться главным образом через создание ненасыщенности вакценовой кислоты до КЛК. Указанное превращение происходит при действии Δ-9-деса-туразы, фермента в тканях животного, следующим образом:

Δ-9 десатураза

транс-11-C18:1 (вакценовая кислота)→(цис-9, транс-11-С18:2 (КЛК).

Таким образом, возможно, что КЛК молочного жира образуется главным образом в тканях жвачного, когда Δ-9 десатураза добавляет цис-9 двойную связь транс-11-C18:1 жирной кислоте, которая образуется в рубце и выходит из рубца вместе с переваренным кормом. Δ-9 десатураза является активным ферментом в ряде различных тканей, но ее активность определена, в частности, в молочной железе коров, где она создает ненасыщенность у стеариновой кислоты (С18:0) до олеиновой кислоты (цис-9-С18:1) (Kinsella J.E., Lipids 1972, 7:349). С другой стороны, микросомная Δ-9 десатураза в клетках печени крысы, как было замечено, создает ненасыщенность транс-11-С18:1 жирной кислоты до цис-9, транс-11-КЛК in vitro (Mahfouz M.M. et al., Biochim. Biophys. Acta 1980, 618:1).

Кормление, которое повышает образование вакценовой кислоты, т.е. транс-11-С18:1 жирной кислоты, в рубце, может таким образом благодаря созданию ненасыщенности у транс-11-С18:1 жирной кислоты в молочной железе или где-то еще в организме коровы повышать концентрацию КЛК в молоке. Вышеупомянутый эффект рыбьего жира, повышающий концентрацию КЛК в молоке, таким образом вероятно также можно объяснить действием рыбьего жира на синтез транс-11-С18:1 жирной кислоты в рубце. Это подтверждается наблюдением Pennington and Davis (J.Dairy Sci. 1975, 58:49) по повышению синтеза вакценовой кислоты в рубце, когда коровам в корм давали рыбий жир. По данному изобретению повышение концентрации КЛК в молоке при некоторых состояниях кормления в большей степени объясняется образованием транс-11-С18:1 жирной кислоты в рубце и созданием ненасыщенности указанной жирной кислоты до КЛК в организме коровы, а, таким образом, не путем образования КЛК в рубце, как полагали до сих пор (Harfoot and Hazlewood 1988). Описанное ранее обогащение молока изомером цис-9, транс-11-КЛК соразмерно концентрации транс-9, транс-11-КЛК изомера у коров на выпасе объясняется тем фактом, что транс-9, транс-11 изомер не может образовываться в тканях коров, тогда как цис-9, транс-11 изомер мог в основном образовываться как продукт создания ненасыщенности. Соответственно при кормлении на выпасе, возможно, лишь небольшая часть цис-9, транс-11-КЛК молока образуется в рубце.

Данное изобретение основано на повышении концентрации КЛК в молочном и тканевом жире с помощью кормления жвачных с добавлением жира, который содержит транс-11-ClB:1 жирную кислоту, т.е. вакценовую кислоту, т.е. субстрат для природной Δ-9 десатуразы этого организма. Вакценовая кислота превращается в организме, например в молочной железе, в цис-9, транс-11-КЛК и секретируется в молоко. КЛК, образовавшаяся в тканях, может также включаться в тканевые жиры.

В патенте США 5416115 раскрыт способ, с помощью которого жирность коровьего молока может быть снижена, а производительность по молоку повышена путем использования трансжирных кислот. В этом способе, например, корове вливают смесь изомеров транс-18:1. Однако эта публикация не указывает, что добавка транс-18:1 жирной кислоты в корм животного повысила бы концентрацию КЛК в молочном жире и тканевом жире.

Корм, который содержит транс-11-C18:1 жирную кислоту, как было обнаружено, повышает концентрацию цис-9, транс-11 КЛК в крови (Salminen et al., J.Nutr. Biochem. 1998, 9:93), когда диета испытуемых субъектов содержала, что отличается от обычной диеты, очень небольшое количество полиненасыщенных жирных кислот. Повышение концентрации КЛК в крови, о котором сообщили Salminen at al. (1998), показывает, что создание ненасыщенности транс-жирных кислот, замеченное ранее в клетках печени (Mahfouz M.M. et al., Biochim. Biophys. Acta 1980, 618:1), является активным процессом также и у людей, но ограничивается их диетой, которая содержит ограниченные количества полиненасыщенных жирных кислот. Santora et al. (1998) (доклад представлен на ежегодной конференции AOCS, Чикаго) заметили, что когда вакценовой кислотой кормили мышей, концентрация КЛК в их тканевом жире утраивалась. Образование КЛК снижалось, когда пища мышей содержала 5% кукурузного масла. Кукурузное масло содержит большие количества полиненасыщенных жирных кислот, т.е. активность десатуразы зависит от степени ненасыщенности в пище.

Данное изобретение показывает, что жвачные могут использоваться для получения наиболее обычного в природе изомера КЛК для пищевых продуктов для человека путем добавления вакценовой кислоты (транс-11-С18:1) в пищу жвачных. Жвачное является предпочтительно лактирующим жвачным, таким как корова, но изобретение может также применяться к жвачным, предназначенным для производства мяса.

При кормлении жвачных полезно защищать известными способами транс-11-С18:1 жирную кислоту от эффектов биогидрирования в рубце. Например, в патенте США 4642317 описан обычно используемый способ защиты жира.

Чтобы повысить концентрацию КЛК в молочном жире, полезно скармливать вакценовую кислоту, т.е. транс-11-С18:1 жирную кислоту, в смеси, содержащей большие количества насыщенных жирных кислот, так как поступление насыщенных жирных кислот в молочную железу вызывает активность Δ-9 десатуразы молочной железы, и может тем самым вызывать также превращение транс-11 изомера в цис-9, транс-11 КЛК.

Наиболее благоприятным путем дачи вакценовой кислоты животным является скармливание ее в смеси с кормом или в виде отдельной кормовой добавки. Предпочтительные дозы вакценовой кислоты, которые необходимо добавлять, могут быть определены путем определения количества вакценовой кислоты, с помощью которого получается оптимальный уровень КЛК в молоке, так, чтобы это добавление было достаточно экономичным в отношении стоимости.

Изобретение иллюстрируется ниже с помощью примеров.

ПРИМЕР 1

Целью эксперимента являлась демонстрация того, что транс-11-C18:1, дозу которой вводили лактирующим коровам в пищеварительный тракт в отделы после рубца, превращалась в цис-9, транс-11-КЛК в тканях. Эксперимент проводили путем введения обезжиренного молока (носитель 5 кг/сутки) коровам путем длительного вливания в сычуг в течение трех дней (подготовительный период). В течение следующих трех дней (вливание) коровам вливали 25 г/сутки смеси транс-11 жирной кислоты и транс-12-С18:1 жирной кислоты, эмульгированных в обезжиренном молоке. Концентрации транс-11-С18:1 и КЛК определяли в молоке этих коров на третий день как подготовительного периода, так и вливания. Результаты представлены в таблице 3.

Концентрация транс-11-С18:1 в молоке повышалась во время вливания, показывая, что введенная жирная кислота всосалась, поступила в молочную железу и стала частью молочного жира. Концентрация КЛК также повышалась, показывая, что значительная часть транс-11-С18:1 жирной кислоты, полученная животным, превратилась в тканях коровы в КЛК. Этот эксперимент показывает, что у жвачных, у которых в естественных условиях продуцируется КЛК в организме, продукция КЛК повышается, если они получают транс-11-С18:1 жирную кислоту в адсорбируемой форме, например при добавлении в их корм. Транс-11-С18:1 жирная кислота должна дозированно даваться с пищей ежедневно, так как концентрация КЛК в молоке снижается сразу же, когда ее скармливание прекращается. В этом эксперименте концентрация КЛК в молоке падала до исходного уровня через два дня после того, как вливание транс-жирных кислот было прекращено (фиг.3).

ПРИМЕР 2

Дойных коров (n=2) кормили смесью отвержденных растительных жиров (0,200 или 400 г/сутки), которая содержала 7,9% транс-11-С18:1 жирной кислоты. Концентрация КЛК в молоке повышалась, когда содержание отвержденных растительных жиров в пище увеличивалось (таблица 4). Этот эксперимент демонстрирует зависимый от дозы эффект между приемом с пищей транс-11-С18:1 жирной кислоты и концентрацией КЛК в молоке коровы.

Формула изобретения

1. Способ повышения концентрации цис-9, транс-11 изомера октадекадиеновой кислоты в молочном жире и/или в тканевом жире жвачного животного, отличающийся тем, что указанному животному скармливают транс-11 изомер октадеценовой кислоты или как таковой, или в смеси с другим кормом, отдельно или вместе с другими жирными кислотами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное жвачное животное является лактирующим животным.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что транс-11 изомер октадеценовой кислоты защищен от восстановления в рубце.

4. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что указанные другие жирные кислоты являются насыщенными жирными кислотами.

5. Кормовая добавка для повышения концентрации цис-9, транс-11 изомера октадекадиеновой кислоты в молочном жире и/или в тканевом жире жвачного животного, отличающаяся тем, что она содержит транс-11 изомер октадеценовой кислоты и, возможно, другие жирные кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3