魚腥味雞蛋形成機(jī)制及其影響因素的研究進(jìn)展

鮑延娥 董曉芳 佟建明 翟欽輝

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，楊凌 712100)

1932 年，Vondell［1］首次提出了雞蛋的魚腥味問題。雞蛋的魚腥味主要來源于其中殘留的三甲胺(trimethylamine，TMA)［2］。當(dāng) 母雞代 謝 TMA的能力不能滿足機(jī)體的需要時(shí)，無法代謝轉(zhuǎn)化的TMA就會(huì)逐漸累積并沉積于發(fā)育成蛋黃的卵泡中，導(dǎo)致一種類似魚腥味的氣味從雞蛋中散發(fā)出來，形成魚腥味雞蛋［3］。當(dāng)雞蛋中TMA含量累積到 1.0～1.5 μg/g(蛋黃中 TMA 含量累積到4μg/g)時(shí)，人才能通過嗅覺識(shí)別到雞蛋的魚腥味［4］。一般魚腥味雞蛋中TMA含量至少是正常雞蛋的 10 倍(1.0 μg/g vs.0.1 μg/g)［2］。魚腥味嚴(yán)重影響雞蛋的品質(zhì)和人們的感官接受能力，本文將主要對(duì)魚腥味雞蛋的形成機(jī)制及其影響因素進(jìn)行概述。

1 魚腥味雞蛋的形成機(jī)制

TMA分子式為(CH3)3N，沸點(diǎn)為2.87℃，具有高揮發(fā)性，是一種帶有魚腥味的叔胺。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生魚腥味雞蛋的蛋雞其卵巢內(nèi)不同大小的卵泡中均含有TMA［5］。正常情況下，母雞通過采食或內(nèi)源性代謝在腸道中產(chǎn)生的TMA，經(jīng)腸道吸收后通過血液循環(huán)運(yùn)送到肝臟和腎臟，在含黃素單氧化酶 3(flavin-containing monooxygenase 3，F(xiàn)MO3)的作用下氧化為無魚腥味的氧化三甲胺(trimetlylamine oxide，TMAO)，通過腎濾過經(jīng)尿排出體外［6］。但某些雞種FMO3基因發(fā)生突變，可導(dǎo)致其氧化TMA的能力下降或消失，機(jī)體內(nèi)未氧化的TMA不易通過腎濾過排出，而在循環(huán)中逐漸累積，大量沉積于卵泡中，導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生［3］。可見，魚腥味雞蛋的產(chǎn)生與體內(nèi)TMA的代謝密切相關(guān)。TMA在體內(nèi)的代謝主要分為4個(gè)過程:1)TMA前體物質(zhì)的攝入。母雞通過采食攝入TMA前體物質(zhì)。膽堿是TMA的前體物質(zhì)，甜菜堿、肉堿、卵磷脂以及菜籽粕中的芥子堿可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽堿［7-8］。2)TMA的合成。機(jī)體內(nèi)的TMA主要來源于腸道微生物對(duì)TMA前體物質(zhì)的降解，少量來自于膽汁、卵磷脂和腸道細(xì)胞碎片的代謝［9］。膽堿能夠通過細(xì)菌脫氨基作用水解產(chǎn)生TMA［5］，但只有當(dāng)飼糧中膽堿的添加量超過了蛋雞腸道的吸收能力時(shí)，膽堿才會(huì)在十二指腸后端被腸道細(xì)菌利用［10］。甜菜堿、肉堿和卵磷脂可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽堿［7］，菜籽粕中的芥子堿也能在腸道細(xì)菌的作用下水解為膽堿和芥子酸［8］。另外，細(xì)菌還原酶能將飼糧中的TMAO還原成TMA［11］。3)TMA的利用。經(jīng)腸道吸收的 TMA主要在肝臟中被 FMO3氧化為 TMAO［12］，只有少量的TMA通過逐步脫甲基過程降解為更簡(jiǎn)單的胺［9］。FMO3對(duì)TMA的氧化反應(yīng)需要經(jīng)過4步來完成，還原型輔酶Ⅱ(NADPH)首先將FMO3的結(jié)合域黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氧化為還原態(tài)FAD;還原態(tài)FAD與分子氧結(jié)合，形成黃素前氧化中間體(flavin-hydroperoxide，F(xiàn)ADDOOH);FADDOOH再與TMA結(jié)合，分子氧的一個(gè)氧原子轉(zhuǎn)移到TMA上，形成TMAO;分子氧的另一個(gè)氧原子則形成水，并釋放出還原型輔酶Ⅰ(NADP+)［13］。相關(guān)研究表明，一些細(xì)菌也能降解TMA［14］，且在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了能夠氧化 TMA的 FMO3［15］。4)TMA的排泄。TMA可以通過血液輸送到呼吸氣體、汗液、唾液、尿液和腺體分泌物中［16］。對(duì)于蛋雞而言，TMA的主要去路是雞蛋和糞。

2 魚腥味雞蛋的影響因素

雞蛋魚腥味是一種代謝性疾病，受遺傳、日齡、氣候、營(yíng)養(yǎng)及其他因素的影響，其中主要受遺傳(FMO3基因型)和營(yíng)養(yǎng)因素(飼糧中TMA前體物質(zhì))的共同影響。

2.1 FMO3 基因突變

含黃素單氧化酶(FMO)，又稱微粒體功能胺氧化酶［17］，具有催化氮(N)和硫(S)氧化的功能，能夠氧化多種親核物質(zhì)，降低一些物質(zhì)的毒性和藥理活性［18］。FMO家族由 6種亞型(FMO1～FMO6)組成，其中FMO3是參與TMA代謝唯一的有效酶［12］。FMO3包含1個(gè)5＇非編碼外顯子和8個(gè)編碼外顯子，主要存在于家禽的肝臟和腎臟中，以肝臟中含量最高［3］。

Dolphin等［19］于1997年首次證實(shí)了FMO3和雞蛋魚腥味相關(guān)聯(lián)。Honkatukia等［3］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)FMO3外顯子7處即第984 bp處堿基A突變?yōu)門時(shí)，引起其編碼的第329個(gè)氨基酸由蘇氨酸(T)轉(zhuǎn)變?yōu)榻z氨酸(S)，由5個(gè)氨基酸殘基組成的高度保守序列FATGY變?yōu)镕ASGY，導(dǎo)致FMO3不能正常的將TMA氧化為TMAO。相關(guān)研究表明，F(xiàn)ATGY序列可能為FMO3的底物結(jié)合區(qū)，A/T突變導(dǎo)致FMO3與TMA無法有效地結(jié)合，酶與底物的親和力降低，反應(yīng)速度隨之變慢［20-21］。我國(guó)除了白萊航蛋雞和東鄉(xiāng)綠殼蛋雞不具有這種基因突變外，其他大部分雞種群體都帶有這種突變基因［22-23］，定性分析表明魚腥味表現(xiàn)型屬于隱性遺傳［24］。魚腥味雞蛋常見于褐殼蛋雞品系中［25］，因褐殼蛋雞基本是由洛島紅與白洛克交配而成，而洛島紅與白洛克都帶有這種突變基因，導(dǎo)致5%～10%的商品蛋雞會(huì)產(chǎn)生魚腥味雞蛋［26］。Ward［27］研究報(bào)道，褐殼蛋雞FMO3基因突變的頻率大約為20%?？梢?，F(xiàn)MO3基因突變存在著個(gè)體和品系的差異。

根據(jù)T329S突變位點(diǎn)的變化，將FMO3分為3種基因型:AA、AT和TT基因型。研究發(fā)現(xiàn)，在海蘭褐蛋雞品系中，該突變一般都偏離了哈代-溫伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium)，TT基因型所占比例較低［3，22，28-29］。一般 TT 基因型蛋雞雞蛋中TMA含量最高，AT基因型次之，AA基因型最低，但無顯著差異(P＞0.05)。當(dāng)飼糧中含有高劑量的TMA前體物質(zhì)時(shí)，各基因型蛋雞雞蛋中TMA含量才會(huì)有顯著差異(P＜0.05)，TT基因型蛋雞較敏感，雞蛋中TMA含量顯著高于AA和 AT 基因型(P ＜0.05)。Honkatukia等［3］檢測(cè)了不同基因型蛋雞FMO3 mRNA的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)各基因型無顯著差異(P＞0.05)。王晶［29］也得到類似結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)各基因型蛋雞FMO3活性也有顯著差異(P＜0.05)，AA基因型最高，TT基因型最低。

2.2 日齡和氣候

雞蛋中TMA濃度隨日齡呈現(xiàn)間歇性變化。Ward［27］和 Alison［28］研究均發(fā)現(xiàn)，雞蛋中 TMA 含量每日變化差異大、不穩(wěn)定，魚腥味的產(chǎn)生具有間歇性，認(rèn)為這種間歇性可能與蛋黃的形成有關(guān)。王晶［29］報(bào)道，AT和 TT基因型蛋雞蛋黃中 TMA含量隨日齡的增加呈間歇性上升。而早期研究表明，雞蛋中TMA含量隨蛋雞日齡的增加呈現(xiàn)降低的 趨 勢(shì)［5，25，30-32］。Danicke 等［31］給 雞 飼 喂 添 加4 000 mg/kg膽堿的試驗(yàn)飼糧時(shí)，72周齡蛋雞雞蛋中TMA含量比47周齡蛋雞顯著降低(P＜0.05)。Overfield 等［25］給雞飼喂添加 9% 菜籽粕的試驗(yàn)飼糧3周后，魚腥味雞蛋的發(fā)生率從20%降低到11%，認(rèn)為這是蛋雞適應(yīng)試驗(yàn)飼糧的結(jié)果。March等［5］認(rèn)為這不僅與蛋雞對(duì)試驗(yàn)飼糧的適應(yīng)性有關(guān)，還可能與小腸和盲腸中的細(xì)菌菌群有關(guān)。此外，Miller等［30］研究發(fā)現(xiàn)，隨著蛋雞日齡的增加，雞蛋中TMA的含量逐漸下降，并且秋季和冬季產(chǎn)生魚腥味雞蛋的幾率要高于春季。

2.3 營(yíng)養(yǎng)因素

影響雞蛋魚腥味的營(yíng)養(yǎng)因素主要是飼糧中TMA前體物質(zhì)和FMO3抑制劑。

2.3.1 飼糧中TMA前體物質(zhì)

TMA前體物質(zhì)主要包括膽堿、甜菜堿、肉堿、卵磷脂、菜籽粕、芥子堿和TMAO等。魚腥味雞蛋的產(chǎn)生與飼糧中TMA前體物質(zhì)的添加水平密切相關(guān)。Alison［28］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中雙低菜籽粕的添加量低于4%時(shí)，蛋雞不會(huì)產(chǎn)生魚腥味雞蛋。而Overfield等［25］在飼糧中添加3%的菜籽粕，蛋雞在5 d內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生魚腥味雞蛋;從飼糧中去掉菜籽粕后，蛋雞則不再產(chǎn)生魚腥味雞蛋。Ward等［24］研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加0、6%、12%、18%和24%的菜籽粕，TT基因型蛋雞蛋黃中TMA含量與飼糧中菜籽粕水平(12% ～24%)呈線性相關(guān);與菜籽粕相比，飼糧中添加等量(550～2 200 mg/kg)的膽堿不會(huì)導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生。王晶［29］指出，高劑量(2 960 mg/kg)膽堿會(huì)顯著增加蛋黃中的TMA含量(P＜0.05)，試驗(yàn)第21天和第42天2 960 mg/kg膽堿組蛋黃中TMA含量分別為370 mg/kg膽堿組的2.86和3.07倍，并發(fā)現(xiàn)添加2 960 mg/kg膽堿時(shí)，各基因型蛋雞FMO3 mRNA表達(dá)量顯著下降(P＜0.05)，TT基因型甚至降低了54.29%，F(xiàn)MO3活性平均降低了33.99%，說明膽堿不僅能夠產(chǎn)生TMA，還能通過抑制FMO3基因的表達(dá)及其活性來參與TMA的代謝。Danicke等［31］在飼糧中分別添加0、500、1 000 和4 000 mg/kg的膽堿，添加量低于1 000 mg/kg時(shí)，蛋黃中TMA含量隨膽堿添加量的增加而呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì);當(dāng)添加量達(dá)到4 000 mg/kg時(shí)，蛋黃中TMA含量顯著升高(P ＜0.05)。Kretzschmar等［32］給羅曼褐殼蛋雞飼喂含4 000 mg/kg膽堿的飼糧，TT基因型蛋雞蛋黃中TMA含量顯著升高(P＜0.05)，AT基因型有所上升，但2個(gè)基因型間差異不顯著(P ＞0.05)。Honkatukia等［3］指出，在 6 000 mg/kg膽堿處理下，AT和TT基因型蛋雞蛋黃中三甲胺 -氮(TMA-N)含量較高，為 5.6 ～23.4 μg/g，相當(dāng)于蛋黃中TMA含量為23.6～98.7μg/g。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，低劑量添加膽堿不會(huì)導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生，但高劑量膽堿的添加則會(huì)增加雞蛋中TMA含量，使其帶有魚腥味。魚粉中含有不同水平的 TMA以及 TMAO。Pearson等［33］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加含100 mg/kg TMAO的魚粉，6 d內(nèi)便可檢測(cè)到魚腥味雞蛋。Fenwick等［34］在飼糧中添加含500 mg/kg TMAO的魚粉，雞蛋中TMA含量上升1.10 μg/g。Lowis等［35］研究表明，飼糧中添加肉堿和卵磷脂均顯著增加大鼠盲腸中TMA含量(P ＜0.05)。然而，Zhang 等［36］研究發(fā)現(xiàn)，與膽堿和TMAO相比，等量的甜菜堿、肉堿和卵磷脂不會(huì)顯著增加人尿中TMA含量(P＞0.05)。

2.3.2 飼糧中FMO3抑制劑

飼糧中除了含有TMA的一些前體物質(zhì)，還有一些能夠抑制FMO3活性的成分。菜籽粕中含有多種FMO3抑制劑，如致甲狀腺腫素可以降低FMO3活性，5-乙烯基 -2-惡唑啉硫酮能與TMA競(jìng)爭(zhēng)FMO3活性中心，單寧則以非競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制抑制FMO3活性，但不同種類的單寧是否具有不同的抑制機(jī)制目前尚不清楚［37-39］。另外，Mc-Gee［40］研究表明，菜籽粕中硫代葡萄糖酸鹽對(duì)FMO3活性的抑制作用與雞蛋魚腥味的形成相關(guān)。然而，Kretzschmar等［32］指出硫代葡萄糖酸鹽不是FMO3的抑制劑，影響雞蛋中TMA-N含量的并不是硫代葡萄糖酸鹽，而是芥子堿，但在飼糧中大量添加芥子堿并沒有發(fā)現(xiàn)其對(duì)FMO3有強(qiáng)烈的抑制作用。而另有相關(guān)研究表明，芥子堿對(duì)FMO3有一定的抑制作用［41-42］。

2.4 腸道微生物

March等［5］試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各基因型蛋雞小腸和盲腸中均含有TMA，并且盲腸中TMA含量要高于小腸;飼糧中添加膽堿，盲腸中TMA含量增加明顯，小腸中則變化較小。Danicke等［31］指出，當(dāng)膽堿添加量達(dá)到4 000 mg/kg時(shí)，蛋黃和盲腸食糜中TMA含量均顯著升高(P＜0.05)，二者呈現(xiàn)線性相關(guān)。王晶［29］研究發(fā)現(xiàn)，2 960 mg/kg膽堿組蛋雞蛋黃和盲腸中TMA含量均顯著高于370 mg/kg膽堿組(P＜0.05)，蛋黃中 TMA含量與盲腸中TMA含量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。Pearson等［43］在飼糧中添加10%的菜籽粕，對(duì)照組蛋黃中TMA含量為5.20μg/g，而試驗(yàn)組(切除盲腸)蛋黃中TMA含量?jī)H為0.06μg/g。試驗(yàn)組和對(duì)照組蛋雞分別注射TMA(14C)，試驗(yàn)組蛋雞每天吸收的TMA為6 mg/kg BW，而對(duì)照組為13 mg/kg BW。試驗(yàn)組與對(duì)照組血漿中TMA含量分別為 212、443 ng/mL，半衰期分別為 63、97 min。而且，飼糧中沒有TMA前體物質(zhì)時(shí)也有魚腥味雞蛋的產(chǎn)生，進(jìn)一步說明盲腸微生物在發(fā)酵食糜產(chǎn)生TMA的過程中起到重要作用。Zentek等［44］對(duì)TMA的產(chǎn)生也有類似的結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)蛋雞經(jīng)口攝入廣譜抗生素后，腸道微生物代謝活性和雞蛋中TMA含量均顯著降低(P＜0.05)。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加新霉素或四環(huán)素可以降低雞蛋魚腥味，推測(cè)革蘭氏陽性菌在TMA的形成過程中起到重要作用，TMA的形成與腸道特殊的微生物菌群相關(guān)，但具體的菌種目前還無法確 定［4］。 然 而，Kretzschmar 等［32］用 低 膽 堿(500 mg/kg)飼糧替代高膽堿(4 000 mg/kg)飼糧飼喂蛋雞4周，雞蛋中TMA含量顯著下降(P＜0.05)，認(rèn)為雞蛋中 TMA含量的上升與飼糧中TMA前體物質(zhì)有關(guān)，而與蛋雞腸道微生物菌群無關(guān)。

2.5 其他影響因素

芳香烴受體激動(dòng)劑、共軛亞油酸、炎性細(xì)胞因子等因素可以通過影響FMO3 mRNA的表達(dá)來影響TMA的代謝。早期研究表明，一些芳香烴受體激動(dòng)劑如 2，3，7，8- 四氯二苯并 -p-二(TCDD)［45］、3- 甲 基 膽 蒽 (3MC)和 苯 并 芘(BaP)［46］能夠促進(jìn) FMO3 mRNA 的表達(dá)，而 c-9，t-11和t-10，c-12共軛亞油酸則會(huì)抑制其表達(dá)［47］;炎性細(xì)胞因子能夠降低肝臟FMO3活性，但抗壞血酸鹽和二硫蘇糖醇(DTT)可以恢復(fù)其活性［48］。此外，Borbas等［49］在鏈脲霉素(STZ)誘導(dǎo)小鼠糖尿病的研究中發(fā)現(xiàn)，胰島素能夠抑制肝臟FMO3 mRNA的表達(dá)，降低FMO3活性，且血糖水平與FMO3 mRNA表達(dá)水平呈極顯著相關(guān)(P＜0.01)，推測(cè)在胰島素缺乏狀態(tài)下，血糖水平可能是機(jī)體調(diào)節(jié)FMO3 mRNA表達(dá)的信號(hào)分子。

3 小結(jié)

我國(guó)目前蛋雞養(yǎng)殖規(guī)模處于世界第一［22］，其中褐殼蛋雞的比例很高。當(dāng)飼糧中添加菜籽油、菜籽粕、魚粉或高劑量膽堿時(shí)，極易誘發(fā)褐殼蛋雞產(chǎn)生魚腥味雞蛋。2004年，德國(guó)羅曼公司將FMO3 T239S突變位點(diǎn)用于魚腥味雞蛋的選擇，并于2006年將該突變基因從父母代雞中剔除。但該基因的剔除對(duì)蛋雞有無影響尚無報(bào)道，F(xiàn)MO3作用于TMA的具體機(jī)制以及TMA前體物質(zhì)在蛋雞體內(nèi)的代謝如何影響其mRNA表達(dá)還不明確，對(duì)此仍需展開深入研究。目前，關(guān)于魚腥味雞蛋的研究多集中于FMO3基因型、TMA前體物質(zhì)及其相互作用對(duì)雞蛋中TMA含量的影響，但盲腸微生物是否影響TMA的形成及其機(jī)制以及隨著蛋雞日齡的增加雞蛋中TMA含量下降的機(jī)制尚沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)，有待于進(jìn)一步研究。

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