Ruokinnan vaikutus naudanlihan rasvahappokoostumukseen Helena Kämäräinen Kotieläinagronomi ProAgria Kainuu 16.3.2012
Sisältö Rasvan kemiaa Rasva ihmisen ravitsemuksessa Karkearehujen Kuva Helena Kämäräinen rasva Naudan rasvametabolia Lihan sisäisen rasvan rasvahappokoostumus Ruokinnan vaikutus lihan rasvahappokoostumukseen 2 16.3.2012
Rasvan kemiaa 1/5 Rasvat eli lipidit voidaan jaotella varastolipideihin ja membraanilipideihin Varastolipidit ovat pääasiallisesti triasyyliglyseroleja eli triglyseridejä: glyserolirunkoon on kiinnittynyt kolme rasvahappoa esterisidoksella rasvahapot voivat olla keskenään samoja tai erilaisia rasvahappoja varastorasvaa eli triasyyliglyseridejä on kasveissa siemenissä ja eläimen rasvakudoksessa 3 16.3.2012
Rasvan kemiaa 2/5 Triasyyliglyserolin rakenne glyseroli ja kolme rasvahappoa Lähde: www.solunetti.fi/fi/solubiologia/rasva-aineet/2/ ja www.terveyskirjasto.fi 4 16.3.2012
Rasvan kemiaa 3/5 Kaksi eri kuvaustyylillä mallinnettua triasyyliglyserolia: Lähde:www02.oph.fi/etalukio/opiskelumodulit/kemia/kemia2/kuvat2/rasva.gif 5 16.3.2012
Rasvan kemiaa 4/5 Membraanilipideitä on nimensä mukaisesti erilaisissa solujen kalvorakenteissa Membraanilipideitä ovat galaktolipidit ja fosfolipidit galaktolipidin rakenne: glyserolirunkoon kiinnittyy kaksi rasvahappoketjua sekä yksi tai kaksi sokerimolekyyliä fosfolipidin rakenne: glyserolirunkoon kiinnittyy kaksi rasvahappoketjua sekä fosfaattiryhmä 6 16.3.2012
Rasvan kemiaa 5/5 Molemmissa membraanilipideissä rasvahapot ovat yleensä tyydyttymättömiä, pitkäketjuisia rasvahappoja alfalinoleeni- tai linolihappoja Fosfolipidin ja galaktolipidin rakenne: G L Y S E R O L I RASVAHAPPO RASVAHAPPO FOSFAATTI EMÄS G L Y S E R O L I RASVAHAPPO RASVAHAPPO SOKERI 7 16.3.2012
Rasvahappojen rakenne ja nimeäminen 1/3 Rasvahapossa on hiiliatomeista muodostunut runko (C-C-C ), jonka toisessa päässä on metyyliryhmä CH 4 ja toisessa päässä karboksyylihapporyhmä -COOH Rasvahappo kiinnittyy glyserolirunkoon karboksyylihappopäästä esterisidoksella Tyydyttymättömien rasvahappojen ensimmäisen kaksoissidoksen paikka ilmaistaan hiilen järjestysnumerolla metyylipäästä lukien: esim. n-6 tai omega-6 8 16.3.2012
Rasvahappojen rakenne ja nimeäminen 2/3 Rasvahappojen nimeämisessä käytetään hiilien lukumäärää: esim. kuvassa ylin rasvahappo on C16 eli palmitiinihappo 9 16.3.2012
Rasvahappojen rakenne ja nimeäminen 3/3 Rasvahappoja sanotaan hiiliatomien välissä olevien kaksoissidosten perusteella: 1. tyydyttyneiksi (ei yhtään kaksoissidosta hiilien välillä) 2. kertatyydyttymättömiksi (yksi kaksoissidos) 3. monityydyttymättömiksi ( kaksi tai useampi kaksoissidos) Ensimmäisen kaksoissidoksen paikka metyylipäästä lukien ilmaistaan nimessä: esim. n-9 tai omega-3. Tämä luku kertoo sen hiiliatomin, johon 1. kaksoissidos on syntynyt: kuvassa (dia 9) keskimmäinen rasvahappo on C18:1 n-9 eli kertatyydyttymätön öljyhappoa kuvassa (dia 9) alin rasvahappo on C18:3 n-3 eli eräs omega- 3 rasvahappo eli alfalinoleenihappo hiilirungossa olevien kaksoissidosten määrä ilmaistaan kaksoispisteen jälkeen tulevalla luvulla 10 16.3.2012
Esimerkkejä rasvahappojen nimistä 1/2 lyhenne nimi: triviaali tai systemaattinen C8:0 kapryylihappo C10:0 kapriinihappo C12:0 lauriinihappo C14:0 myristiinihappo C14:1 n-5 myristoleiinihappo C15:0 pentadekanoiinihappo C16:0 palmitiinihappo C16:1 n-7 palmitoleiinihappo C17:0 heptadekaanihappo C17:1 10-heptadekeenihappo C18:0 steariinihappo C18:1 n-9 öljyhappo C18:1 n-7 vakseenihappo C18:2 n-6 linolihappo LA a a) n-6 sarjan rasvahappoja: linoli-(la), gammalinoleeni- (GLA), dihomogammalinoleeni- (DGLA) ja arakidonihappo (AA) 11 16.3.2012
Esimerkkejä rasvahappojen nimistä 2/2 lyhenne nimi: triviaali tai systemaattinen C18:3 n-6 gammalinoleenihappo GLA a C18:3 n-3 alfalinoleenihappo ALA b C18:2 c9,t11 cis-9, trans-11-cla, konjugoitunut linolihappo C20:0 arakidiinihappo C20:1 n-9 eikoseenihappo C20:2 n-6 eikosadieenihappo C20:3 n-9 eikosatrieenihappo C20:3 n-6 dihomogamma linoleenihappo DGLA a C20:4 n-6 arakidonihappo AA a C20:5 n-3 eikosapentaeenihappo EPA b C22:0 behenihappo C22:1 erukahappo C22:2 dokosadieenihappo C22:6 n-3 dokosaheksaeenihappo (DHA) b a) n-6 sarjan rasvahappoja: linoli-(la), gammalinoleeni- (GLA), dihomogammalinoleeni- (DGLA) ja arakidonihappo (AA) b) n- 3 sarjan rasvahappoja: alfalinoleeni-(ala), eikosapentaeeni- (EPA) ja dokosaheksaeenihappo (DHA) 12 16.3.2012
Rasva ihmisen ravitsemuksessa 1/4 Suomalaiset ihmisen ravitsemussuositukset www.ravitsemusneuvottelukunta.fi: rasvaa 30 E% (= rasvan osuus 30 % kokonaisenergiansaannista, vastaa 28 E% rasvahappoina) cis-kertatyydyttymättömien rasvahappojen osuus 10 15 E% Monityydyttymättömien rasvahappojen osuus 5 10 E% n-3 rasvahappojen osuus 1 E% 13 16.3.2012
Rasva ihmisen ravitsemuksessa 2/4 Valtion ravitsemusneuvottelukunta: www.ravitsemusneuvottelukunta.fi 14 16.3.2012
Rasva ihmisen ravitsemuksessa 3/4 n-6/n-3 rasvahappojen suhde N-6/n-3 rasvahappojen suhteelle ei ole annettu suomalaisissa ravitsemussuosituksissa tarkkaa tavoitearvoa Ulkomaisissa lähteissä (Simopoulos, 2002 ja Simopoulos, 2004): n-6/n-3 rasvahappojen suhteen tulisi olla lähellä kahta n-6 rasvahappojen ylimäärä suhteessa n-3 rasvahappoihin aiheuttaa tulehduksellisia reaktioita elimistössä 15 16.3.2012
Rasva ihmisen ravitsemuksessa 4/4 n-6 rasvahappoja ovat: C18:2 n-6 = linolihappo eli LA, C18:3 n-6 = gammalinoleenihappo eli GLA, C20:3 n-6 = dihomogammalinoleenihappo eli DGLA, C20:4 n-6 = arakidonihappo eli AA n-3 rasvahappoja ovat: C18:3 n-3= alfalinoleenihappo eli ALA, C20:5 n-3 = eikosapentaeenihappo eli EPA, C22:6 n- 3 = dokosahekaseenihappo eli DHA 16 16.3.2012
Esimerkkejä: 63 kg nainen 1/2 63 kg nainen, kevyt työ, vähän liikuntaa vapaaaikana Päivän energian saantisuositus on 9,2 MJ Suositus 25 35 E% rasvaa: 0,3 x 9,2 = 2,76 MJ rasvan energiaa vastaa 75 g rasvaa (100 % rasvaa!), koska 1 g rasvaa on 37 kj (kilojoulea ja 1 MJ on 1000 kj) Suositus korkeintaan 10 E% kovaa rasvaa: 0,92 MJ (= 920 kj) 25 g kovaa rasvaa (= tyydyttyneitä rasvahappoja) 17 16.3.2012
Esimerkkejä: 63 kg nainen 2/2 Suositus cis-kertatyydyttymättömiä rasvoja 10 15 E%: 1,15 MJ (= 1150 kj) 31 g kertatyydyttymättömiä rasvahappoja Suositus monityydyttymättömiä rasvoja 5 10 E%: 0,69 MJ (= 690 kj) 19 g monityydyttymättömiä rasvahappoja n-3 rasvahappoja 1 E%: 0,092 MJ (= 92 kj) 2,5 g n-3 rasvahappoja Suositus välttämättömiä n-6 ja n-3 rasvoja 3 E%: 0,276 MJ (= 276 kj) 7,5 g suhteeksi n-6/n-3 tulee 2:1 18 16.3.2012
Esimerkkejä: 77 kg mies 1/2 77 kg mies, kevyt työ, vähän liikuntaa vapaaaikana Päivän energian saantisuositus: 11,8 MJ/vrk 25 35 E% rasvaa: 0,3 x 11,8 = 3,54 MJ rasvan energiaa 96 g rasvaa (100 % rasvaa!) korkeintaan 10 E% kovaa rasvaa: 1,18 MJ (= 1180 kj) 32 g Cis-kertatyydyttymättömiä rasvoja 10 15 E%: 1,475 MJ (=1475 kj) 40 g 19 16.3.2012
Esimerkkejä: 77 kg mies 2/2 Monityydyttymättömiä rasvoja 5 10 E%: 0,89 MJ (= 885 kj) 24 g n-3 rasvahappoja 1 E%: 0,118 MJ (= 118 kj) 3,2 g Välttämättömiä n-6 ja n-3 rasvoja 3 E%: 0,354 MJ (= 354 kj) 9,6 g suhteeksi n-3/n-6 tulee 1:2 20 16.3.2012
N-6 ja n-3 rasvahappojen puutosoireita 21 16.3.2012 Lähde: Margariinitiedotus
Karkearehujen rasva 1/3 Naudan karkearehuissa vähän rasvaa, keskimäärin 4 5 % kuiva-aineesta Heinäkasveissa ja apilassa rasvaa suurin piirtein yhtä paljon heinäkasvien ja apilan lipidit solujen kalvorakenteissa suurin osa lipideistä viherhiukkasissa, joissa niitä voi olla 30 % kuiva-aineesta viherhiukkasten kalvoissa pääosin galaktolipidejä, kasvien muissa kalvoissa fosfolipidejä (HUOM! Katso diat 5 ja 6) 22 16.3.2012
Karkearehujen rasva 2/3 Galaktolipidin rakenne: glyserolirunkoon kiinnittyy kaksi rasvahappoketjua sekä yksi tai kaksi sokerimolekyyliä Fosfolipidin rakenne: glyserolirunkoon kiinnittyy kaksi rasvahappoketjua sekä fosfaattiryhmä Molemmissa lipideissä rasvahapot yleensä tyydyttymättömiä, pitkäketjuisia rasvahappoja alfalinoleeni- tai linolihappoja 23 16.3.2012
Karkearehujen rasva 3/3 Ruohossa ja siitä tehdyssä rehussa sitä enemmän tyydyttymättömiä rasvahappoja, mitä enemmän ruohossa viherhiukkasia Kasvin vanhetessa viherhiukkasten määrä vähenee, samoin rasvahappojen määrä pienenee Lehtien osuus ruohomassasta vaikuttaa rasvahappojen määrään -> mitä enemmän lehtimassaa, sitä enemmän rasvahappoja Ruohossa yleensä eniten alfalinoleenihappoa, sitten linolihappoa ja kolmanneksi eniten on palmitiinihappoa 24 16.3.2012
Nurmikasvuston rasvahappojen muutos Timotei/nurminatakasvusto (Jokioinen) Puna-apilakasvusto (Jokioinen) Alfalinoleenihappo mg/g ka Alfalinoleenihappo mg/g ka Linolihappo mg/g ka Linolihappo mg/g ka Palmitiinihappo mg/g ka 17.6. niitto 16,6 6,0 5,0 26.6. niitto 10,6 8,1 4,1 Timotei/nurminatakasvustossa suurin vähennys tuli alfalinoleenihapon määrään kasvuston vanhetessa 17.6 26.6. välisen ajan eli 9 päivää. Palmitiinihappo mg/g ka 17.6. niitto 11,9 5,8 7,2 26.6. niitto 11,7 6,5 5,9 Apilakasvustossa ei tapahtunut vastaavaa alfalinoleenihapon määrän pienentymistä kasvuston vanhetessa kuin heinäkasveissa. Lähde: Vanhatalo ym. 2007 25 16.3.2012
Säilönnän merkitys säilörehujen rasvahapoille Timotei/nurminata säilörehu (Jokioinen) Puna-apila säilörehu (Jokioinen) Alfalinoleenihappo mg/g ka Alfalinoleenihappo mg/g ka Linolihappo mg/g ka Linolihappo mg/g ka 17.6. niitto 14,2 (11,9) 5,7 (5,8) 6,6 (7,2) 26.6. niitto 10,1 (11,7) 4,9 (6,5) 5,9 (5,9) Palmitiinihappo mg/g ka 17.6. niitto 11,6 (16,6) 4,4 (6,0) 5,3 (5,0) 26.6. niitto 9,1 (10,6) 4,7 (8,1) 4,6 (4,1) Alfalinoleenihapon määrä pieneni eniten aikaisella kasvuasteella tehdyssä nurmisäilörehussa. Yllä olevassa taulukossa suluissa vastaavat raaka-aineen arvot. Palmitiinihappo mg/g ka Ensimmäisessä niitossa apilakasvustosta tehdyssä säilörehussa on alfalinoleenihappopitoisuus noussut säilönnän aikana. Suluissa on vastaavat raaka-aineen arvot. 26 16.3.2012 Lähde: Vanhatalo ym. 2007
Rasvahappopitoisuuksia Säilörehu-. ja suluissa vastaava kasvustonäyte Alfalinoleenihappo, g/ kg ka Linolihappo G / kg ka Palmitiinihappo, g/kg ka 5.6. timotei/nurminata 14,3 (11,6) 3,53 (1,85) 3,27 (1,43) 13.6. timotei/nurminata 13,2 (9,9) 3,46 (1,46) 3,06 (1,3) 25.6. timotei/nurminata 11,1 (7,6) 2,98 (1,09) 2,67 (0,92) 25.6. puna-apila 10,0 (12,4) 3,64 (2,21) 2,86 (1,63) 4.7. puna-apila 11,0 (11,2) 4,00 (2,82) 3,11 (1,65) 14.7. puna-apila 8,6 (8,3) 3,35 (2,24) 2,62 (1,35) Säilörehunäytteen ja vastaavan kasvustonäytteen (suluissa) rasvahappopitoisuuksia Lähde: Koivusen (2010) pro gradu tutkielma 27 16.3.2012
Karkearehujen rasvahappopitoisuus 1/2 Yhteenvetona edellisistä tutkimuksista: nuorella kasvuasteella korjatussa timotei/ nurminata tai apilanurmessa enemmän alfalinoleenihappoa kuin vanhemmalla kasvuasteella tehdyssä nurmessa säilönnän aikana rasvahappojen määrä ei laske, jos säilöntä onnistuu hyvin alfalinoleenihappojen määrä voi jopa nousta säilörehussa verrattuna raaka-aineeseen syynä säilörehusta poistuvia joitakin ainesosia (Boufaïed ym. 2003) Puna-apilassa suurin piirtein saman verran rasvahappoja kuin heinäkasveissa Kuva: Helena Kämäräinen 28 16.3.2012
Karkearehujen rasvahappopitoisuus 2/2 Ruohomassan säilöntä vaikuttaa valmiin säilörehun rasvahappojen määrään onnistunut säilöntä rasvahappojen säilymisen edellytys ruohon omat entsyymit hajottavat rasvaa, nopea hapen poisto rehumassasta saa entsyymitoiminnan vähentymään pitkä esikuivatus pellolla menetetään erityisesti alfalinoleeni- ja linolirasvahappoja TAVOITE LEHMÄN KARKEAREHUILLE: SAADA PALJON ALFALINOLEENIHAPPOA NURMIKASVUSTOON JA SAADA SE SÄILYMÄÄN SÄILÖREHUSSA JA SITÄ KAUTTA SAADA SITÄ PALJON LEHMÄLLE! 29 16.3.2012
Väkirehuissakin on rasvaa Rypsipuristeessa rasvaa noin 25 % kuivaaineesta Kaurassa rasvaa 6 % kuiva-aineesta Ohrassa rasvaa 2,2 % kuiva-aineesta Kuva: Helena Kämäräinen Taulukko: www.vyr.fi/www/fi/liitetiedostot/tuotanto_ja_viljelytietoa/viljelyoppaat/ muut_viljelyoppaat/kauranrehukayttoopas.pdf 30 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 1/6 Märehtijän rehunsulatus perustuu pötsimikrobien tekemään rehun ainesosien hajotukseen Myös rehun rasvat joutuvat mikrobien hajotustyön kohteeksi rasva hajotetaan lipolyysin avulla glyseroliksi ja vapaiksi rasvahapoiksi lipolyysi alkaa ruohon omien entsyymien ja mikrobien entsyymien toimesta välittömästi kun rehu on otettu suuhun lipaasientsyymit saavat aikaan lipolyysin glyserolirungosta irrotetut rasvahapot joutuvat ns. biohydrogenaation kohteeksi 31 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 2/6 Biohydrogenaatio tapahtuu pötsissä: rasvahappojen kaksoissidoksiin liitetään vetyä mikrobien aikaansaama luonnollinen tapahtuma alfalinoleenihaposta, linolihaposta ja öljyhaposta tulee välivaiheitten kautta steariinihappoa välivaiheen rasvahappoja on CLA eli konjugoitunut linolihappo ja vakseenihappo C18:2 c9, t11 eli cis-9, trans-11-cla ja C18:1n-7) Kuva: Helena Kämäräinen 32 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 3/6 Pötsiin rehussa tulevista rasvahapoista suurin osa joutuu biohydrogenaation kohteeksi: alfalinoleenihaposta 85 100 % muuttuu steariinihapoksi ja muiksi välivaiheen hapoiksi linolihaposta 70 95 % muuttuu steariinihapoksi ja muiksi välivaiheen hapoiksi Märehtijöillä ohutsuoleen tulee lähes pelkästään vapaita rasvahappoja, toisin kuin yksimahaisilla, joilla ohutsuoleen tulee hajoamatonta rasvaa (esim. triglyseridejä) 33 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 4/6 Ohutsuoleen tulevista rasvahapoista lähes puolet on steariinihappoa (C18:0) Lockin ym. (2006) mukaan lypsylehmällä tulee ohutsuoleen keskimäärin 858 g/vrk vapaita rasvahappoja, joista 397 g steariinihappoa 56 g linolihappoa 9 g alfalinoleenihappoa Kuva: Helena Kämäräinen 34 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 5/6 Ohutsuoleen voi tulla enemmän rasvahappoja, mitä rehussa on ollut syynä mikrobien oma rasvahapposynteesi Ohutsuolesta rasvahapot imeytyvät verenkiertoon vesiliukoisten misellien avulla Rasvakudoksessa syntyy steariinihaposta ja vakseenihaposta öljyhappoa (C18:1) ja konjugoitua linolihappoa (CLA) 9 -desaturaasientsyymin avulla 35 16.3.2012
Märehtijän rasvametabolia 6/6 Apila- ja sinimailaskasvustojen rasvahapoilla erilainen biohydrogenaatio kuin heinäkasvien rasvahapoilla Palkokasvien rasvahapot hydrautuvat vähemmän: mikrobisto pötsissä erilainen palkokasvivaltaisella ruokinnalla kuin heinäkasvivaltaisella potentiaalisesti sulava kuitu virtaa nopeammin pötsin läpi palkokasviruokinnalla kuin heinäkasviruokinnalla palkokasvien polyfenolioksidaasi suojaa rasvahappoja hydraukselta 36 16.3.2012
Märehtijän rasvametaboliatiivistelmä Heinäkasveissa ja apilassa rasvaa noin 3 5 % kuiva-aineesta - Rasvahapoista eniten alfalinoleenihappoa, sitten linolihappoa ja kolmanneksi eniten palmitiinihappoa - Apilan rasvahapoilla erilainen käsittely pötsissä kuin heinäkasvien rasvahapoilla Pötsissä tapahtuu rasvan laadun heikentymistä ihmisen ravitsemuksen kannalta = BIOHYDROGENAATIO: Tyydyttymättömistä rasvahapoista tyydyttyneitä Pötsistä ohutsuoleen: - steariinihappoa - biohydrogenaation välituotteita (= CLA ja vakseenihappo) - jonkin verran linolihappoa ja hyvin vähän alfalinoleenihappoa Rasvahapot ohutsuolesta verenkierron mukana kudoksiin Kudoksissa tehdään öljyhappoa ja konjugoitua linolihappoa 9 -desaturaasientsyymin avulla Rasvaa on naudassa lihaksen sisässä (=marmoroituminen), nahan alla ja sisäelimien ympärillä Rasvan sijainti vaikuttaa jonkin verran rasvan koostumukseen 37 16.3.2012
Naudanlihan rasvahappokoostumus Naudanlihan sisäisen rasvan rasvahappokoostumukseen vaikuttavia tekijöitä: eläinlaji (Bos indicus, Bos taurus) rotu kasvun vaihe ruokinta karkearehu/väkirehusuhde erilaiset öljylisät karkearehun kasvilajit 38 16.3.2012
Lihan rasvahappokoostumus 1/4 Lihan rasvan tärkeimmät rasvahapot ihmisen ravitsemuksen kannalta öljyhappo C18:1 n-9; 35 40 % naudanlihan rasvahapoista kertatyydyttymätön, hyvä rasvahappo vakseenihappo C18:1 n-7; noin 2 % rasvahapoista kertatyydyttymätön, hyvä rasvahappo linolihappo C18:2 n-6; 1,5 2 % rasvahapoista monityydyttymätön, hyvä, välttämätön rasvahappo, vaikuttaa n-6/n-3 suhteeseen 39 16.3.2012
Lihan rasvahappokoostumus 2/4 Lihan rasvan tärkeimmät rasvahapot ihmisen ravitsemuksen kannalta (jatkuu) alfalinoleenihappo C18:3 n-3; 0,5 0,8 % monityydyttymätön, hyvä, välttämätön rasvahappo, vaikuttaa n-6/n-3 suhteeseen konjugoitu linolihappo CLA eli C18:2 c9,t11; 0,21 0,27 % rasvahapoista monityydyttymätön, hyvä rasvahappo 40 16.3.2012
Lihan rasvahappokoostumus 3/4 Steariinihappo C18:0; 16 18 % tyydyttynyt, neutraali rasvahappo Palmitiinihappo C16:0; 28 30 % tyydyttynyt, pidetään haitallisimpana ihmisen ravitsemuksessa Myristiinihappo C14:0; noin 3 % tyydyttynyt, huono rasvahappo 41 16.3.2012
Lihan rasvahappokoostumus 4/4 Rasvahappojen pitoisuudet voidaan ilmoittaa: suhteellisina osuuksina % analysoiduista rasvahapoista todellisina määrinä mg/100 g lihaa Vertailtaessa erilaisia ruokintoja suhteelliset osuudet ovat luotettavampia, koska lihan rasvapitoisuus vaikuttaa todellisiin määriin 42 16.3.2012
Tutkimuksia Seuraavissa dioissa on kotimaisia ja ulkomaisia tutkimuksia ruokinnan vaikutuksesta lihan rasvahappokoostumukseen diat 44 49, suomalainen väkirehun osuuden vaikutusta mittaava tutkimus, mukana rypsirouhe diat 50 53, suomalainen laidunnuksen merkitystä mittaava koe diat 54 57, englantilainen puna-apilan vaikutusta selvittänyt koe diat 58 61, yhdysvaltalainen laidunnuskoe 43 16.3.2012