α-硫辛酸在畜禽肉品質(zhì)工業(yè)上的應(yīng)用研究

劉建華 甘魯飛 馮定遠(yuǎn) 左建軍

α-硫辛酸（Lipoic Acid,LA）又稱為 1，2-二硫戊環(huán)-3-戊酸，是1951年由Reed首次從豬肝中分離出來(lái)的廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)的一種天然產(chǎn)物，最初被列入維生素類。它作為三羧酸循環(huán)中α-酮酸脫氫酶的一個(gè)必需的輔酶，在線粒體能量代謝過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。鑒于硫辛酸在醫(yī)療保健上發(fā)揮的功效，近年來(lái)國(guó)際上也出現(xiàn)了“硫辛酸熱”，人們也不斷意識(shí)到硫辛酸可以極易從食物中吸收，在二氫硫辛酸脫氫酶和谷胱甘肽還原酶的催化下還原成二氫硫辛酸，可以以硫辛酸和二氫硫辛酸兩種形式存在，發(fā)揮獨(dú)特的生化活性。大量研究表明，硫辛酸是一種極具潛力的生物抗氧化劑，能夠清除體內(nèi)大量的氧反應(yīng)族（ROS）和氮反應(yīng)(RNS)，直接清除氧自由基等引起氧化應(yīng)激的物質(zhì)，而這些正是引起機(jī)體脂質(zhì)氧化而導(dǎo)致肉品質(zhì)下降的不利因素。

另外，PSE肉作為目前研究最多的肉品質(zhì)問(wèn)題之一，對(duì)肉品工業(yè)造成了巨大的損失。PSE肉主要是由于肌肉發(fā)生過(guò)度糖酵解造成屠宰后肌肉pH值迅速下降所引起的。近年來(lái)的生化研究發(fā)現(xiàn)，AMPK（AMP-activated protein kinase AMP激活蛋白激酶）在骨骼肌與心肌中糖酵解的始動(dòng)起著關(guān)鍵的作用。一旦AMPK發(fā)生磷酸化而被激活，AMPK就啟動(dòng)肌肉發(fā)生糖酵解而引起肌肉pH值下降。研究報(bào)道，日糧中添加α-硫辛酸可以降低AMPK的磷酸化而抑制酶的活性，從而抑制糖酵解而防止pH值迅速下降。因而，α-硫辛酸在肉品質(zhì)改善方面必然會(huì)有很好的應(yīng)用潛力。

1 硫辛酸的理化特性及分布

硫辛酸為白色結(jié)晶體，是一種天然成分。天然合成的硫辛酸只有R異構(gòu)體，化學(xué)合成的硫辛酸是一種由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸組成的混合體。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪類溶劑，極易溶于脂類溶劑中。其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1，分子式為C8H14O2S2，分子量為206.33。硫辛酸在動(dòng)植物組織中都有少量的存在，通常與蛋白質(zhì)分子中賴氨酸殘基的ε氨基共價(jià)結(jié)合，以酰胺鍵的形式存在。硫辛酸在動(dòng)物體內(nèi)含量最高的是腎臟組織，其次是心臟和肝臟，每千克干物質(zhì)中含量分別為（2.64±1.23）、（1.51±0.75）和（0.86±0.33）μg。

圖1 硫辛酸的結(jié)構(gòu)式

2 α-硫辛酸的生物學(xué)功能

2.1 作為輔酶調(diào)節(jié)機(jī)體的正常代謝

硫辛酸是線粒體內(nèi)催化能量代謝幾種復(fù)雜混合酶所必需的輔酶，參與三羧酸循環(huán)中α-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)，在細(xì)胞的新陳代謝、細(xì)胞內(nèi)能量產(chǎn)生方面也起到重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸可以增加心肌對(duì)葡萄糖的攝取和利用，使心肌對(duì)氧的攝取能力及心肌內(nèi)ATP水平恢復(fù)正常，增加心輸出量。

2.2 調(diào)節(jié)氧化-抗氧化系統(tǒng)

當(dāng)有大量游離的硫辛酸可以利用的時(shí)候，硫辛酸能夠發(fā)揮抗氧化劑的作用。硫辛酸進(jìn)入細(xì)胞后一部分可被還原為二氫硫辛酸，在體內(nèi)以硫辛酸和二氫硫辛酸兩種形式存在。硫辛酸和二氫硫辛酸二者相互補(bǔ)充、相互協(xié)調(diào)，清除體內(nèi)的自由基和活性氧，充分發(fā)揮高效的抗氧化作用。同時(shí)研究也顯示，二氫硫辛酸是一種強(qiáng)還原劑，可還原再生許多氧化型抗氧劑，如抗壞血酸、維生素E、谷胱甘肽(GSH)、輔酶Q等。

2.3 螯合金屬離子，防治重金屬中毒

生物體內(nèi)鐵、銅、汞、鎘等過(guò)渡金屬離子能催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生強(qiáng)毒性的羥基自由基，導(dǎo)致組織損傷。硫辛酸和二氫硫辛酸能夠螯合這些金屬離子，從而抑制自由基的形成。硫辛酸能夠通過(guò)某一種方式螯合或吸附金屬離子，阻止它們產(chǎn)生自由基，降低過(guò)氧化程度，乃至起到重金屬離子中毒的解毒作用。硫辛酸對(duì)砷、鎘、汞的解毒特別有效。當(dāng)硫辛酸與砷的比例為8：1(摩爾比)時(shí),可以完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸能防治重金屬中毒除了與其較強(qiáng)的螯合能力有關(guān)外，還和其超強(qiáng)的抗氧化能力有關(guān)。

2.4 調(diào)控基因表達(dá)

硫辛酸影響高脂膳食小鼠糖脂代謝、抗氧化相關(guān)功能基因表達(dá)。楊瑞麗等（2008）采用小鼠U430A芯片為寡核苷酸芯片,用MAPPFinder對(duì)自由基/氧化應(yīng)激、糖脂代謝相關(guān)基因通路的差異表達(dá)基因進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑硫辛酸干預(yù)后,抗氧化酶、脂肪酸氧化通路相關(guān)基因的表達(dá)水平上調(diào)。NF-kB是一種能與免疫球蛋白K鏈基因的增強(qiáng)子kB序列特異性結(jié)合的核蛋白因子,研究表明，硫辛酸和二氫硫辛酸能夠調(diào)節(jié)NF-kB的激活。并且硫辛酸能夠阻止HIV復(fù)制,影響C-fos類原癌基因的表達(dá),對(duì)自由基代謝過(guò)程中的中間產(chǎn)物H2O2造成的細(xì)胞DNA氧化損傷具有明顯的保護(hù)作用。

2.5 α-硫辛酸的抗氧化作用

一種理想的抗氧化劑必須具備在吸收后可以在細(xì)胞或組織中轉(zhuǎn)化為有活性的形式，在細(xì)胞膜和水相中均可以發(fā)揮多種抗氧化功能等作用，同時(shí)還必須是低毒性的物質(zhì)。Halliwell等（1999）認(rèn)為，一種真正的抗氧化劑是相對(duì)底物濃度來(lái)說(shuō)，能夠以低的濃度水平發(fā)揮顯著的抗氧化作用。而大量研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸完全符合這些要求，因而，硫辛酸在抵抗氧化性損傷方面有著高效的潛力。硫辛酸區(qū)別于其他的抗氧化劑(如VE、VC)可溶解于脂質(zhì)和水環(huán)境，在親水和親脂環(huán)境中都發(fā)揮作用。硫辛酸經(jīng)吸收進(jìn)入體內(nèi)后，轉(zhuǎn)運(yùn)到組織中被還原成二氫硫辛酸，共同發(fā)揮抗氧化作用。

添加硫辛酸可以還原再生VE，提高體內(nèi)維生素E的含量。Cakatay（2006）研究認(rèn)為，硫辛酸之所以提高了VE的濃度，是因?yàn)榱蛐了崽岣吡搜踝杂苫那宄芰Χ?jié)省VE的消耗，同時(shí)硫辛酸和二氫硫辛酸還原配對(duì)體的循環(huán)還原了VE使之循環(huán)利用而得以提高VE的水平。

3 α-硫辛酸在畜禽肉品質(zhì)的研究應(yīng)用

硫辛酸是一種很強(qiáng)的抗氧化劑，在抗氧化損傷、抗應(yīng)激、抗脂質(zhì)氧化等方面發(fā)揮重要的作用。關(guān)于硫辛酸的應(yīng)用研究報(bào)道很多，但大多集中在人類的抗病、治療和保健等方面的研究，而在畜牧業(yè)的研究和應(yīng)用報(bào)道較少。近年來(lái)，人們也開(kāi)始意識(shí)到硫辛酸在畜禽方面可以發(fā)揮很好的作用，相繼有一些關(guān)于硫辛酸在動(dòng)物應(yīng)激、肉品質(zhì)改善方面的報(bào)道。

3.1 α-硫辛酸在抗應(yīng)激方面的應(yīng)用

應(yīng)激是引起肉品質(zhì)下降的一個(gè)重要原因，這些因素包括氧化應(yīng)激和環(huán)境應(yīng)激，如用藥不合理，飼養(yǎng)方式、環(huán)境溫度、屠宰前應(yīng)激等。當(dāng)動(dòng)物產(chǎn)生應(yīng)激可直接影響其生長(zhǎng)速度和蛋白質(zhì)及脂肪的沉積,以及產(chǎn)生PSE肉，從而影響胴體品質(zhì)。試驗(yàn)表明，在高溫應(yīng)激條件下日糧中補(bǔ)充硫辛酸可以顯著緩解熱應(yīng)激對(duì)產(chǎn)蛋雞機(jī)體的不利影響，提高機(jī)體對(duì)熱應(yīng)激的抵抗能力。硫辛酸緩解熱應(yīng)激原因可能是LA提高了機(jī)體的抗氧化機(jī)能、降低了機(jī)體自由基的產(chǎn)生、維持細(xì)胞生物膜功能的完整性、提高機(jī)體對(duì)熱應(yīng)激的耐受性。楊瑞麗等（2008）報(bào)道，高脂引發(fā)氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡，硫辛酸通過(guò)直接清除自由基以及恢復(fù)自由基-氧化應(yīng)激通路相關(guān)基因的表達(dá)水平解除氧化應(yīng)激。這些研究揭示硫辛酸可以通過(guò)緩解應(yīng)激而改善肉品質(zhì)。

3.2 α-硫辛酸在PSE肉改善上的應(yīng)用

PSE肉主要是在高的胴體溫度時(shí)，由于快速或過(guò)度糖酵解導(dǎo)致肌肉乳酸積累而造成pH值迅速下降引起的。應(yīng)激與肉品質(zhì)是有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性的，動(dòng)物產(chǎn)生應(yīng)激后會(huì)加速pH值的下降促進(jìn)PSE肉的發(fā)生。因而，減少應(yīng)激、抑制糖酵解、防止pH值快速下降是解決PSE肉發(fā)生的關(guān)鍵，大量研究表明，硫辛酸不僅可以消除自由基等造成的應(yīng)激，還可以下調(diào)AMPK的活性而防止pH值迅速下降達(dá)到改善肉質(zhì)的效果。

AMPK中文名為AMP激活蛋白激酶，在細(xì)胞內(nèi)是一個(gè)能量因子，主要調(diào)節(jié)脂類和葡萄糖代謝。AMPK在骨骼肌和心肌中起始糖酵解起關(guān)鍵的作用，對(duì)屠宰后肌肉最終pH值起決定作用。其作用機(jī)制是AMPK可以激活磷酸果糖激酶和抑制糖原合酶與激活糖原磷酸化酶而影響糖酵解。AMPK的活性受AMP/ATP的調(diào)節(jié)，當(dāng)AMP/ATP比例升高時(shí)會(huì)引起AMPK磷酸化而激活A(yù)MPK，一旦AMPK激活,會(huì)引起糖酵解導(dǎo)致pH值下降。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸降低了大鼠下丘腦AMPK的活性。因而可假設(shè)硫辛酸也很有可能影響骨骼肌和心肌AMPK的活性。Shen等（2005）研究報(bào)道，日糧中添加硫辛酸降低了屠宰后肌肉中AMPK的活性。Shen等(2005)研究報(bào)道，在日糧中添加0.5%硫辛酸下調(diào)了AMPK的磷酸化，顯著降低了肌肉糖酵解的能力，提高了屠宰后肌肉20 min和24 h的pH值，同時(shí)認(rèn)為添加硫辛酸是一個(gè)減少PSE肉發(fā)生的一個(gè)很有效的途徑。Berg等(2003)研究也表明，在屠宰前5 d開(kāi)始每天添加600 mg的硫辛酸顯著提高豬背最長(zhǎng)肌45 min后的pH值，同時(shí)也降低了肌肉的滴水損失。因而，硫辛酸可能通過(guò)抑制AMPK活性而抑制糖酵解的起始和過(guò)程，最終抑制pH值迅速下降達(dá)到改善PSE肉的效果，但還需進(jìn)一步研究。

3.3 α-硫辛酸在風(fēng)味、色澤、質(zhì)地等方面的應(yīng)用研究

肉品脂質(zhì)氧化是造成肉品質(zhì)量下降的主要原因之一,并且能直接引起肉質(zhì)指標(biāo)(如風(fēng)味、色澤、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等)的改變。解決肉品脂質(zhì)氧化是提高肉品質(zhì)的一個(gè)重要要素。大量研究表明，硫辛酸在抗氧化、防止脂質(zhì)氧化方面有顯著效果。在小鼠日糧中添加10 mg/kg硫辛酸比對(duì)照組顯著降低了脂質(zhì)氧化的水平。Chang-Hun Chin等(2008)研究表明，在小鼠日糧中添加一定量硫辛酸通過(guò)提高體內(nèi)VE和GSH水平，提高SOD和GPX活性進(jìn)而抑制骨骼肌的脂質(zhì)過(guò)氧化。硫辛酸作為一種抗氧化劑在抑制ROS誘導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化中起著很重要的作用。添加硫辛酸對(duì)飼喂高脂日糧大鼠的血脂水平有明顯的調(diào)節(jié)作用，可有效抑制脂質(zhì)過(guò)氧化。由此可知，雖然還沒(méi)有對(duì)硫辛酸在此方面的研究報(bào)道，但可以肯定的是，硫辛酸可以通過(guò)抑制脂質(zhì)氧化而達(dá)到改善肉質(zhì)（肉色、系水力、風(fēng)味、質(zhì)地等）的目的，但仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)

肉質(zhì)是一個(gè)非常復(fù)雜的概念，影響肉質(zhì)的因素很多，隨著人們生活水平的提高和對(duì)健康的關(guān)心，肉質(zhì)已成為人們討論的一個(gè)熱門話題。α-硫辛酸作為一種綠色添加劑，在畜禽肉品質(zhì)中應(yīng)用必然有著很大的潛力。然而，也存在一些問(wèn)題，比如，硫辛酸可通過(guò)抑制動(dòng)物采食量和增加能量消耗而引起一定程度的體重減輕，其在體內(nèi)代謝動(dòng)力學(xué)還不明確，針對(duì)硫辛酸在體內(nèi)發(fā)揮抗氧化作用的機(jī)制也存在分歧等。只有解決這些問(wèn)題，才能更好地發(fā)揮硫辛酸在畜禽業(yè)中的應(yīng)用。

31篇，刊略，需者可函索）