大麻（Cannabis sativa L.）和香薄荷（Satureja hortensis L.）新鲜叶片中的萜烯向牛奶中的转移

《Journal of Dairy Science》：Terpene transfer to milk from fresh leaves of hemp ( Cannabis sativa L.) and savory ( Satureja hortensis L.)

牛乳中萜烯转移及动力学研究：大麻叶与鼠尾草叶对乳品质的影响。采用拉丁方设计，6头西门塔尔牛分别饲喂对照组（基础日粮）、大麻叶补充日粮和鼠尾草叶补充日粮，分析两种芳香植物中24种萜烯的转移效率及动力学。结果显示大麻叶补充显著提高牛奶中β-石竹烯（17,835.0 μg/kg DM）、α-蒎烯（548.3 μg/kg DM）等萜烯含量（较对照组高3-85倍），且其转移率（8.7%）高于鼠尾草（6.2%）和对照组（15.4%）。牛奶中萜烯半衰期（0.67-1.99天）表明快速代谢特性。研究证实饲料中高浓度萜烯可显著提升牛奶风味与营养价值，为可持续乳品开发提供新思路。

　　
本文研究旨在探讨新鲜芳香植物（大麻和鼠尾草）中的萜烯类物质向牛奶中的转移效率及动力学特征，为乳制品营养与风味优化提供科学依据。研究采用3×3拉丁方设计，在意大利帕多瓦大学实验牧场中，对6头西门塔尔母牛进行为期14天的三阶段重复试验。实验组分别补充大麻叶、鼠尾草叶或对照组基础日粮，每日监测干物质采食量、产奶量及牛奶中24种萜烯的浓度变化。

### 一、实验设计与样本分析
研究团队从意大利罗维戈农业研究中心培育的大麻（Futura 75品种）和帕多瓦省农场采集鼠尾草，经低温冷冻保存后加工成粗碎颗粒。基础日粮（CTRL）由苜蓿、玉米青贮等组成，大麻叶和鼠尾草叶作为添加剂以阶梯式剂量（0.2-0.8 kg/d DM）递增投喂6天，随后进行8天洗脱期。每日采集早晚两次牛奶样本，采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术分析。该方法通过NIST数据库比对质谱特征，结合Kovat保留指数法实现化合物精准鉴定，准确度达92%-107%，日内精密度≤6%，日间精密度≤8%。

### 二、关键发现与数据分析
1. **植物中萜烯组成差异**
大麻叶（HEMP）总萜烯含量达85,962 μg/kg DM，显著高于鼠尾草（SAV）的11,313 μg/kg DM和对照组的228 μg/kg DM。主要成分包括：
- **单萜类**：α-蒎烯（548.3 μg/kg）、β-蒎烯（147.4 μg/kg）、β- Myrcene（156.2 μg/kg）
- **倍半萜类**：β-石竹烯（17,849.9 μg/kg）、α-石竹烯（21,123.8 μg/kg）、α-海俄拉烯（7,771.7 μg/kg）
- **特征性成分**：鼠尾草富含噻吩醌类（如鼠尾草素1,050 μg/kg），而大麻以石竹烯衍生物为主

2. **牛奶中萜烯分布特征**
- **单萜转移率**：α-蒎烯（17.6%）、β-蒎烯（11.7%）等单萜转移率普遍低于15%，其中α-蒎烯在HEMP组达18.1%，显著高于对照组（2.27 μg/kg vs. 3.43 μg/kg）。
- **倍半萜优势**：大麻组牛奶中β-石竹烯（4.68 μg/kg）和α-石竹烯（4.76 μg/kg）浓度分别较对照组提高63%和343%，其中α-海俄拉烯（4.25 μg/kg）在HEMP组达到最高值。
- **鼠尾草特征成分**：SAV组牛奶中p-罗勒烯（3.04 μg/kg）浓度较对照组提高34%，但未达显著水平。

3. **动力学行为与代谢机制**
- **快速代谢特性**：所有萜烯在停补后2-3天浓度降至基线水平，如β-石竹烯半衰期仅16小时，p-罗勒烯达48小时。
- **代谢转化现象**：对照组牛奶中检测到α-蒎烯（2.63%）和鼠尾草素（>100%转移率），推测可能来源于日粮中痕量单萜经肠道微生物转化为倍半萜，或肝脏CYP3A酶系的代谢修饰。
- **剂量依赖效应**：大麻组牛奶中α-海俄拉烯浓度随投喂剂量增加呈线性上升（0.2→0.8 kg/d DM时从1.07→4.25 μg/kg），但转移率反而下降（从23.4%降至6.8%），表明存在代谢饱和效应。

### 三、生态与经济效益分析
1. **动物采食行为**
大麻组日粮干物质采食量（16.0 kg/d）较对照组（17.8 kg/d）下降10%，但未达显著水平（P=0.785）。研究采用分阶段递增投喂策略，通过前6天逐步适应减少适口性下降，最终实现目标剂量投喂。

2. **乳制品质量提升**
- **风味增强**：大麻组牛奶中特征性成分（如β-石竹烯）浓度达4.68 μg/kg，较普通牧场牛奶（通常<1 μg/kg）提高3-5倍，可显著改善乳脂氧化风味。
- **营养密度提升**：检测到鼠尾草组牛奶含鼠尾草素（2.31 μg/kg）、薄荷醇（4.70 μg/kg）等活性成分，较对照组提高15%-40%。
- **溯源价值**：通过GC-MS指纹图谱分析，可区分不同植物源乳制品（如大麻组β-石竹烯特征峰面积占比达78%）。

3. **可持续生产模式**
研究证实，采用0.8 kg/d DM大麻叶补充的日粮，可在不影响产奶量（23.5 vs. 24.0 kg/d）的前提下，使牛奶中功能性萜烯总量提升至2.8倍。结合意大利现行大麻种植法规（Δ9-THC<0.2%），该模式为开发高附加值乳制品提供了合规解决方案。

### 四、机制解析与学术价值
1. **消化吸收动力学**
研究发现，大麻叶中的高浓度倍半萜（C15-C17）因其脂溶性特性更易通过肠道绒毛吸收。但值得注意的是，当日粮中β-石竹烯浓度超过15,000 μg/kg时，转移率开始下降（从23.4%降至6.8%），表明存在肠道代谢饱和效应。

2. **代谢转化路径**
- **单萜代谢**：α-蒎烯经肝脏CYP2E1酶催化生成α-蒎烯氧化物（半衰期6小时），无法被直接检测。
- **倍半萜转化**：β-石竹烯在瘤胃中经微生物7-epoxylucoperone酶转化为7-羟基-氧化石竹烯（生物半衰期12小时），再经肝脏CYP3A4酶氧化为石竹烯二醇（未检测到）。
- **特征代谢产物**：鼠尾草中的鼠尾草素（thymoquinone）经肠道菌群β-葡萄糖苷酶解后生成活性代谢物噻吩醌（半衰期24小时），可能通过乳脂转运。

3. **质量稳定性挑战**
实验显示，倍半萜类物质在牛奶中稳定性较差（如β-石竹烯t1/2=16小时），而单萜类（如p-罗勒烯）t1/2可达48小时。这提示在乳制品加工中需控制巴氏杀菌温度和时间，以保留更多活性成分。

### 五、产业应用前景
1. **功能性乳制品开发**
通过精准调控大麻叶和鼠尾草的投喂比例，可实现以下功能特性：
- **风味分层**：大麻组牛奶呈现柑橘-香草复合香气（β-石竹烯贡献率达65%）
- **抗氧化增强**：鼠尾草组牛奶中鼠尾草素含量达2.31 μg/kg，较普通牛奶高15倍
- **免疫调节**：α-海俄拉烯具有抗菌活性（IC50=2.8 μg/mL），可能提升乳制品营养价值

2. **生产成本优化**
研究表明，采用阶梯式投喂法（0.2→0.8 kg/d DM）可减少30%的植物浪费，同时通过酶解技术处理大麻叶中的低剂量THC（<0.1%），符合欧盟工业大麻种植标准。

3. **可持续发展路径**
模式创新体现在：
- **循环农业**：大麻叶加工后残渣仍含6.8%活性萜烯，可回收到青贮饲料中
- **低碳生产**：替代30%苜蓿草料可减少12%甲烷排放（根据FBAF模型测算）
- **区域经济**：在意大利东北部农业区，该模式可使每头奶牛年增收约240欧元（按2023年乳价计算）

### 六、研究局限与未来方向
1. **检测灵敏度限制**
对于<50 μg/kg级别的痕量成分（如香茅醇），需采用LC-MS/MS联用技术提高检测下限。

2. **代谢通量建模需求**
建议构建基于动态系统的代谢网络模型，整合 ruminal fluid pH（5.8-6.2）、CYP酶活性（CYP3A28表达量0.15-0.23 pmol/mg蛋白）等参数，量化不同处理下萜烯生物转化率。

3. **动物福利考量**
需补充研究植物纤维含量（HEMP组CF达14.4%）对反刍动物瘤胃发酵的影响，建议增加 ruminal pH、挥发性脂肪酸组成等参数监测。

该研究为功能性乳制品开发提供了重要理论依据，证实了通过精准植物营养调控实现乳品质量升级的可行性。未来研究可结合代谢组学与感官评价，建立基于萜烯谱的乳制品品质分级标准，推动产业向精准营养方向发展。