DE69813600T2 - Verfahren zur erhöhung der konzentration von konjugierter linolsäure in milch und/oder fettgewebe eines wiederkäuers - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Konzentration von konjugierter Linolsäure, d. h. chemisch präzise ausgedrückt dem cis-9,trans-11-Isomer der Octadecadiensäure (CLA, cis-9,trans-11-C18:2), im Milchfett und/oder dem Gewebefett eines Wiederkäuers, indem man an den Wiederkäuer entweder als solches oder vermischt mit anderem Futter, gesondert oder zusammen mit anderen Fettsäuren, Vaccensäure verfüttert, d. h. chemisch präzise ausgedrückt das trans-11-Isomer der Octadecensäure (trans-11-C18:1).
- Kürzlich ist beobachtet worden, dass konjugierte Linolsäure, d. h. CLA, einen durchaus effektiven Schutz gegen einige Formen von Krebs bereitstellt (Ha Y. L. et al., Cancer Res. 1990, 50: 1097; Ip C. et al., Cancer 1994, 74: 1050). Es ist beobachtet worden, dass sie wirksam gegen Haut- und Magenkrebse bei der Maus und gegen Krebs der Brustdrüse bei Ratten ist (Scimeca J.A. et al., Diet and Breast Cancer, American Inst. Of Cancer Res. 1994, Plenum Press, London). Das Wachstum menschlicher Krebszellen wurde in Zellkulturen ebenfalls erfolgreich gehemmt (Shultz T.D. et al., Canc. lett. 1992, 63: 125). Es ist auch beobachtet worden, dass sie andere metabolische Wirkungen besitz, von denen einige deutliche Auswirkungen auf die Gesundheit vermuten lassen (Banni, S. and J.-C. Martin. 1998. Trans fatty acids in human nutrition. Herausgeber Sebedio and Christie, The Oily Press, Dundee).
- In Natur ist CLA hauptsächlich als eine Komponente im Gewebefett und dem Milchfett von Wiederkäuern vorhanden, wobei cis-9,trans-11 das Hauptisomer ist (ungefähr 90%). Kleine Mengen von anderen Isomeren sind auch in Milch vorhanden, aber in dem vorliegenden Zusammenhang bezeichnet CLA im Wesentlichen das cis-9,trans-11 Isomer.
- Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das für die landwirtschaftliche Tierhaltung geeignet ist, durch welches die Konzentration von CLA im Milchfett und/oder dem Gewebefett eines Wiederkäuers erhöht werden kann. Dies ist entsprechend der Erfindung in der in den beiliegenden Patentansprüchen offenbarten Weise erreicht worden.
- Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist für alle Wiederkäuer geeignet, im Besonderen für laktierende Wiederkäuer, wie die Kuh, wodurch ermöglicht wird, für den Verbraucher Milch und Milchprodukte mit einer veränderten Fettsäurezusammensetzung herzustellen. Die Änderung in der Fettsäurezusammensetzung der Milch und von Milchprodukten ist vorteilhaft für die Gesundheit der Verbraucher. Üblicherweise macht CLA, d. h. cis-9,trans-11-C18:2-Fettsäure, 0,3-0,7 Gew.-% der gesamten Fettsäuren in Kuhmilch aus. Sogar bei dieser Konzentration kann sie schon Personen, die Milchprodukte verbrauchen, vor Krebs schützen, wenn die Aufnahme des Milchfettes ausreichend hoch ist (Knekt P.R. et al., Brit. J. of Cancer 1996, 73: 687). Die Gewohnheiten beim Verbrauch von Nahrungsmittelfetten haben sich in den letzten Jahren geändert. Der Verbrauch an Fett, und im Besonderen von Milchfett, hat sich verringert, und als eine Konsequenz davon hat sich auch die Aufnahme von CLA in der Nahrung verringert. Indem man die CLA-Konzentration in der Milch um eine Menge erhöht, die der Verringerung beim Verbrauch von Milchfett entspricht, wäre es möglich, die Aufnahme von CLA in der Nahrung auf das Niveau der Vorjahre zurückzubringen, ohne dass es notwendig ist, den Verbrauch an Fetten zu erhöhen. Die Erhöhung der Konzentration an CLA in der Milch kann somit eine große Bedeutung für das Gesundheitswesen besitzen. Die Erhöhung der Konzentration an CLA in der Milch auf ein Niveau, das höher als früher ist, könnte eine besonders positive Wirkung besitzen, da in Experimenten an Tieren beobachtet wurde, dass die Schutzwirkung von CLA eine klare Dosis-Wirkungs-Beziehung besitzt (Ip C. et al., Cancer 1994, 74: 1050). CLA in der Nahrung kann auch die Menge an schlechtem Cholesterin (LDL) im Blut senken (Lee et al. 1994. Atherosclerosis. 108: 19). Das natürliche CLA-Isomer des Milchfettes wurde von den Menschen über Tausende von Jahren ohne beobachtete Nachteile aufgenommen.
- Die Bildung von konjugierter Linolsäure (cis-9,trans-11-C18:2) während der Isomerisierung von Linolsäure (cis-9,cis-12-C18:2) im Pansen ist folgendermaßen beschrieben worden: Die Konzentration von CLA in Milch wurde erfolgreich erhöht indem man an Kühe Pflanzenöle verfüttert, die Linolsäure enthalten (Griinari J.M. et al., J. Dairy Sci. 1998, 81: 1251). Kelly et al. (Kelly M.L. et al., J. Nutr. 1998, 128: 881) verglichen drei Pflanzenölzugaben zum Futter und ihre Wirkung auf die CLA-Konzentration in Milch und beobachteten, dass die Ölzugabe mit der höchsten Konzentration an Linolsäure (Sonnenblumenöl) die beste Milch-CLA-Antwort ergab. Sie bemerkten dass die Konzentration von CLA in Milch erhöht werden kann, indem man an Tiere ölige Fette, die insbesondere Linolsäure enthalten, verfüttert.
- Es wurde angenommen, dass die CLA, die ins Milchfett gegangen ist, ausschließlich von der im Futtermittel vorhandenen Linolsäure stammt, d. h. vom cis-9,cis-l2-Octadecadiensäure-Isomer, das die Mikroben des Pansens zu cis-9,trans-11-C18:2 isomerisieren, bevor sie es zur Vaccensäure (trans-11-C18:1) und weiter zu Stearinsäure (C18:0) reduzieren. CLA wird nicht in bemerkenswerten Mengen bei der Hydrierung von Linolensäure, d. h. dem cis-9,cis-12,cis-15-C18:3-Isomer der Octadecatriensäure, gebildet, jedoch ist Vaccensäure ebenfalls ein wichtiges Biohydrierungsprodukt von Linolensäure (Harfoot and Hazlewood 1988, The rumen microbial ecosystem, Herausgeber Hobson, P. N. Elsevier Science Publishers B. V., Amsterdam, Niederlande). Entsprechend der herrschenden Theorie entweicht ein gewisser Teil der CLA, die als ein Zwischenprodukt bei der Biohydrierung von Linolsäure gebildet wird, aus dem Pansen zusammen mit dem kontinuierlichen Ausfluss des Pansenfluids, bevor sie zur Vaccensäure reduziert wird. Die CLA, die aus dem Pansen entwichen ist, wird hauptsächlich im Dünndarm absorbiert, wird vom Blutkreislauf zur Brustdrüse transportiert und wird dort als ein Teil der Fettsäurezusammensetzung des Milchfettes gebunden.
- Die Verfasser der vorliegenden Erfindung beobachteten, dass Fischöl, das geringe Niveaus an Linolsäure enthält (Zusammensetzung in Tabelle 1 aufgezeigt), die CLA-Konzentration in Milch erhöhte (Tabelle 2).
- Tabelle 1: Fettsäurezusammensetzung von Fischöl
% Myristinsäure (14 : 0) 8,6 Palmitinsäure (16 : 0) 18,6 Palmitoleinsäure (cis-9-16:1) 11,9 Stearinsäure (18 : 0) 3,6 Ölsäure (cis-9-18:1) 9,4 andere cis-Säuren 0,9 Vaccensäure(trans-11-18:1) 5,2 Elaidinsäure (trans-9-18:1) 0,2 Linolsäure (18 : 2,n-6) 2,5 Linolensäure (18 : 3, n-3) 1,7 EPA (20 : 5, n-3) 10,2 DHA (22 : 6, n-3) 7,6 - Tabelle 2: Wirkung der Verfütterung von Fischöl auf die Fettsäurezusammensetzung der Milch (% an den gesamten Fettsäuren) Der oben beschriebene allgemein anerkannte Mechanismus der CLA-Bildung (Harfoot and Hazlewood 1988) erklärt auch nicht die Erhöhung der Konzentration von CLA in der Milch wenn Kühe Weidegras als einziges Futter erhalten (Griinari et al. 1998, J. Dairy Sci. 81 (Suppl. 1): 300 (Abst.)), da die Hauptfettsäure in dem im Weidegras ent haltenen Fett Linolensäure ist und der Anteil an Linolsäure typischerweise relativ gering ist.
- Basierend auf den oben zitierten Beobachtungen zogen die Erfinder der vorliegenden Erfindung den Schluss, dass die CLA in Milch auch von einer Quelle stammen kann, die von der Linolsäureisomerisierung verschieden ist, die im Pansen stattfindet. Da ferner im Pansen einer Kuh, der nur Weidegras verfüttert wurde, bestimmte CLA-Isomere (cis-9,trans-11-C18:2 und trans-9,trans-11-C:18:2) mit einem durchschnittlichen Verhältnis von 1 : 1 vorhanden waren, aber die Konzentration des cis-9,trans-11-C18:2-Isomers in Milch 10 Mal höher war als die des trans-9,trans-11-C:18:2-Isomers (Griinari and Nurmela, nicht veröffentlicht), bemerkten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass die CLA des Milchfettes bei einer bestimmten Fütterungssituation in einem großen Umfang anderswo als im Pansen gebildet werden kann. Es ist beobachtet worden dass der oben genannte Transfer der CLA-Isomere von dem Verdauungstrakt zur Milch mit fast der gleichen Rate stattfand, so dass in diesem Fall keine Diskriminierung von einem der Fettsäureisomere beteiligt ist (Chouinard et a1. 1998. J. Dairy Sci. 81 (Suppl. 1): 353 (Abst.)).
- Somit basiert die vorliegende Erfindung auf der überraschenden Beobachtung, dass eine Ölzugabe zum Futter, das geringe Niveaus an Linolsäure enthält, eine bemerkenswerte Erhöhung der Konzentration von CLA in der Milch verursachte. Die Ausgangsubstanz von CLA muss jedoch im Pansen gebildet werden, da CLA in erheblichen Mengen im Milchfett und dem Gewebefett von Wiederkäuern vorhanden ist.
- Es ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch beobachtet worden, dass bei einer Verfütterung von nur Weidegras an Kühe die Konzentration einiger trans- Fettsäuren (d. h. im Pansen gebildete Fettsäureisomere) in der Digesta, die aus dem Pansen ausfließt, die Konzentrationen dieser Fettsäuren in Milch gut voraussagt (
1 ). Die enge Korrelation zwischen der Konzentration in der Pansendigesta und der Konzentration im Milchfett stützt die Hypothese des Ursprunges dieser Fettsäureisomere im Pansen. Hinsichtlich der CLA ist diese Korrelation jedoch nicht zutreffend (2a ). Tatsächlich erklärt die Konzentration an Vaccensäure (trans-11) in der verdauten Nahrung, die aus dem Pansen ausfließt, die Variation der Konzentration an CLA in der Milch deutlich besser (2b ). Eine Untersuchung der Beziehung von Vaccensäure zu CLA im Milchfett zeigt auf, dass die Korrelation noch enger ist (2c ). Diese sehr enge Korrelation wird wahrscheinlich als eine Beziehung zwischen metabolischem Substrat (trans-11-C18:1) und Produkt (cis-9,trans-11-C18:2) erklärt. - Auf der Grundlage der obigen Untersuchung der Korrelation und der Schlussfolgerung wurde in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung die überraschende Beobachtung gemacht, dass die Milch-CLA unter gewissen Fütterungsbedingungen hauptsächlich durch die Desaturierung von Vaccensäure zu CLA gebildet werden kann. Diese Umwandlung findet unter der Wirkung des Δ-9-Desaturase-Eenzyms in den Geweben der Tiere folgendermaßen statt:
Δ-9-Desaturase trans-11-C18:1 (Vaccensäure) → cis-9,trans-11-C18:2 (CLA)
Somit ist es möglich, dass die CLA des Milchfettes hauptsächlich in den Geweben des Wiederkäuers gebildet wird, da Δ-9-Desaturase eine cis-9-Doppelbindung der trans-11-C18:1-Fettsäure hinzufügt, die sich im Pansen bildet und aus dem Pansen mit verdautem Futter entweicht. Die Δ-9-Desaturase ist ein aktives Enzym in einer Anzahl verschiedener Gewebe, aber seine Aktivität ist im Besonderen in der Brustdrüse der Kuh beobachtet worden, wo es Stearinsäure (C18:0) zu Ölsäure (cis-9-018:1) desaturiert (Kinsella J.E., Lipids 1972, 7: 349). Andererseits wurde beobachtet, dass die mikrosomale Δ-9-Desaturase in den Leberzellen von Ratten in vitro trans-11-C18:1-Fettsäure zu cis-9,trans-11-CLA desaturiert (Mahfouz M. M. et al., Biochim. Biophys. Acta, 1980, 618: 1). - Eine Fütterung, die die Bildung von Vaccensäure, d. h. trans-11-C18:1-Fettsäure, im Pansen erhöht, kann somit infolge der Desaturierung der trans-11-C18:1-Fettsäure in der Brustdrüse oder anderswo im Organismus der Kuh die CLA-Konzentration in der Milch erhöhen. Die oben genannte Wirkung von Fischöl, die die CLA-Konzentration in Milch erhöht, wäre somit auch erklärbar durch die Wirkung von Fischöl auf die Pansensynthese von trans-11-C18:1-Fettsäure. Dies wird gestützt von der Beobachtung von Pennington und Davis (J. Dairy Sci., 1975, 58: 49) von einer erhöhten Pansensynthese von Vaccensäure, wenn Fischöl an Kühe verfüttert wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung der CLA-Konzentration in Milch in gewissen Fütterungssituationen hauptsächlich durch die Bildung von trans-11-018:1-Fettsäure im Pansen und der Desaturierung der Fettsäure zu CLA im Organismus der Kuh erklärt, und somit nicht durch die Bildung von CLA im Pansen, was bisher angenommen worden ist (Harfoot and Hazlewood, 1988). Die früher beschriebene Anreicherung des cis-9,trans-11-CLA-Isomers in Milch im Verhältnis zu der Konzentration des trans-9,trans-11-CLA-Isomers in mit Weidegras gefütterten Kühen wird durch die Tatsache erklärt, dass das trans-9,trans-11-Isomer nicht in Kuhgeweben gebildet werden kann, während das cis-9,trans-11-Isomer hauptsächlich als ein Produkt einer Desaturierung gebildet werden könnte. Bei einer Grünfütterung wird vielleicht nur ein kleiner Anteil der cis-9,trans-11-CLA der Milch im Pansen gebildet.
- Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erhöhung der Konzentration an CLA in Milchfett und Gewebefett, indem man an den Wiederkäuer einen Fettzusatz verfüttert, der trans-11-C18:1-Fettsäure, d. h. Vaccensäure, enthält, d. h. das Substrat der natürlichen Δ-9-Desaturase des Organismus. Vaccensäure wird im Organismus, zum Beispiel in der Brustdrüse, umgewandelt zu cis-9,trans-11-CLA und wird in die Milch abgesondert. Gleichermaßen kann CLA, das sich in den Geweben bildet, in Gewebelipide eingebracht werden.
- Das US-Patent 5,416,115 offenbart ein Verfahren mit dem Kuhmilchfette verringert und die Milchproduktion erhöht werden kann durch die Verwendung von trans-Fettsäuren. In dem Verfahren wurde zum Beispiel eine trans-18:1-Isomerenmischung einer Kuh infusiert. Jedoch gibt diese Veröffentlichung nicht an, dass der trans-18:1-Fettsäurezusatz im Futtermittel die Konzentration von CLA im Milchfett und dem Gewebefett erhöhen würde.
- Es zeigte sich, dass eine Nahrung, die trans-11-C18:1-Fettsäure enthält, die Konzentration von cis-9,trans-11-CLA im Blut erhöht (Salminen et al., J. Nutr. Biochem., 1998, 9 : 93), wenn die Diät der Testsubjekte in einer von der herkömmlichen Diät abweichenden Weise eine sehr geringe Menge an mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthielt. Die von Salminen et a1. (1998) berichtete Erhöhung der CLA-Konzentration im Blut zeigte, dass die früher in Leberzellen beobachtete Desaturierung von trans-Fettsäuren (Mahfouz M.M. et al., Biochim. Biophys. Acta, 1980, 618: 1) auch beim Menschen ein aktiver Prozess ist, der sich jedoch auf Diäten beschränkt, die beschränkte Mengen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthalten.
- Santora et al. (1998) (Die Schrift wurde bei der AOCS-Jahresversammlung in Chicago präsentiert) merkte an, dass wenn Vaccensäure an Mäuse verfüttert wurde, deren Gewebefett-CLA-Konzentration sich verdreifachte. Die Bildung von CLA verminderte sich, wenn das Futter der Mäuse 5% Maisöl enthielt. Maisöl enthält große Mengen von mehrfach ungesättigten Fettsäuren, d. h. die Aktivität der Desaturase ist abhängig vom Grad der Ungesättigtheit der Diät.
- Die vorliegende Erfindung zeigt, dass ein Wiederkäuer verwendet werden kann für die Produktion des in der Natur üblichsten CLA-Isomers für eine Nahrung für Menschen, indem dem Futter des Wiederkäuers Vaccensäure (trans-11-C18:1) zugegeben wird. Der Wiederkäuer ist vorzugsweise ein laktierender Wiederkäuer, wie eine Kuh, aber die Erfindung kann auch auf Wiederkäuern angewandt werden, die der Fleischproduktion dienen.
- Bei der Fütterung eines Wiederkäuers ist es vorteilhaft durch bekannte Schutzverfahren das trans-11-C18:1-Fett vor den Wirkungen einer Biohydrierung im Pansen zu schützen. Zum Beispiel offenbart das US-Patent 4,642,317 ein üblicherweise verwendetes Verfahren zum Schutz des Fettes.
- Um die CLA-Konzentration in Milchfett zu erhöhen, ist es vorteilhaft Vaccensäure, d. h. trans-11-C18:1-Fettsäure, in einer Mischung, die große Mengen an gesättigten Fettsäuren enthält, zu verfüttern, da die Zuführung von gesättigten Fettsäuren zur Brustdrüse die Aktivität der Brustdrüsen-Δ-9-Desaturase fördert und dadurch auch die Umwandlung des trans-11-Isomers in cis-9,trans-11-CLA fördern kann.
- Der vorteilhafteste Weg einer Dosierung von Vaccensäure an Tiere ist deren Verfüttern in einer Mischung mit einem Futter oder als einen separaten Futtermittelzusatz. Die bevorzugten zuzugebenden Dosen an Vaccensäure können bestimmt werden, indem man eine Vaccensäurenmenge misst, bei der ein optimales CLA-Niveau in Milch erhalten wird, so dass der Zusatz in Hinblick auf die Kosten genügend wirtschaftlich ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Beispielen veranschaulicht.
- Beispiel 1
- Der Zweck des Experimentes war es, zu zeigen, dass trans-11-C18:1, welche postruminal in den Verdauungstrakt von laktierenden Kühen dosiert wurde, in den Geweben zu cis-9,trans-11-CLA umgewandelt wurde. Das Experiment wurde durchgeführt, indem man den Kühen über drei Tage fettfreie Milch (Träger, 5 kg/Tag) durch eine kontinuierliche Infusion in das Abomasum verabreichte (vorbereitende Periode). während der nächsten drei Tage (Infusion) wurden den Kühen 25 g/Tag von einer Mischung aus trans-11-Fettsäure und trans-12-C18:1-Fettsäure, emulgiert in fettfreier Milch, infusiert. Die Konzentrationen an trans-11-C18:1 und CLA wurden von der Milch der Kühe am dritten Tag von sowohl der vorbereitenden Periode als auch der Infusion bestimmt. Die Ergebnisse werden in der zugehörigen Tabelle 3 gezeigt.
- Tabelle 3 Die Konzentration an trans-11-C18:1 in der Milch erhöhte sich während der Infusion, was anzeigt, dass die infusierte Fettsäure absorbiert, der Brustdrüse zugeführt und ein Teil des Milchfettes geworden war. Die CLA-Konzentration stieg ebenfalls an, was aufzeigt, dass ein bedeutender Teil der vom Tier aufgenommenen trans-11-C18:1-Fettsäure in den Geweben der Kuh zu CLA umgewandelt worden ist. Dieses Experiment zeigt, dass Wiederkäuer, die in ihrem Körper CLA natürlich produzieren, die Produktion von CLA erhöhen, wenn sie trans-11-C18:1-Fettsäure in einer absorbierbaren Form erhalten, zum Beispiel in Zugabe zu ihrem Futter. Die trans-11-C18:1-Fettsäure muss täglich ins Futter dosiert werden, da die CLA-Konzentration in der Milch sich sofort verringert, wenn die Zufuhr eingestellt wird. In diesem Experiment fiel die CLA-Konzentration in der Milch innerhalb von zwei Tagen auf das Grundniveau nachdem die Infusion der trans-Fettsäuren eingestellt worden war (
3 ). - Beispiel 2
- An Milchkühe (n = 2) wurde eine gehärtete Pflanzenfettmischung verfüttert (0, 200 oder 400 g/Tag), die 7,9% an trans-11-C18:1-Fettsäure enthielt. Die CLA-Konzentration in der Milch erhöhte sich, wenn die Fütterung von gehärteten Pflanzenfetten erhöht wurde (Tabelle 4). Dieses Experiment demonstriert eine Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen der diätetischen Aufnahme von trans-11-C18:1-Fettsäure und der CLA-Konzentration in der Kuhmilch.
-
Claims (8)
- Verfahren zur Erhöhung der Konzentration des cis-9,trans-11-Isomers der Octadecadiensäure im Milchfett und/oder dem Gewebefett eines Wiederkäuers, dadurch gekennzeichnet, daß das trans-11-Isomer der Octadecensäure dem Wiederkäuer entweder als solches oder vermischt mit anderem Futtermittel, einzeln oder zusammen mit anderen Fettsäuren verfüttert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß der Wiederkäuer ein laktierender Wiederkäuer ist. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekenn zeichnet , daß das trans-11-Isomer der Octadecensäure vor einer Reduktion im Pansen geschützt ist. - Verfahren nach irgendeinem der obigen Ansprüche,
da durch gekennzeichnet , daß die anderen Fettsäuren gesättigte Fettsäuren sind. - Verwendung des trans-11-Isomers der Octadecensäure zur Erhöhung der Konzentration des cis-9,trans-11-Isomers der Octadecadiensäure im Milchfett und/oder dem Gewebefett eines Wiederkäuers, indem es dem Wiederkäuer entweder als solches oder vermischt mit anderem Futtermittel, einzeln oder zusammen mit anderen Fettsäuren verfüttert wird.
- Verwendung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß der Wiederkäuer ein laktierender Wiederkäuer ist. - Verwendung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet , daß das trans-11-Isomer der Octadecensäure vor einer Reduktion im Pansen geschützt ist. - Verwendung nach irgendeinem der obigen Ansprüche,
da durch gekennzeichnet , daβ die anderen Fettsäuren gesättigte Fettsäuren sind.
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