腸道微生物對(duì)豬肌內(nèi)脂肪的影響

■李仲玄 胡 聰 胡慶勇 斯大勇張日俊

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)飼料生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

消費(fèi)者對(duì)豬肉品質(zhì)的要求越來越高，影響豬肉品質(zhì)的因素有很多，包括肌纖維直徑、肉色、系水力及肌內(nèi)脂肪（intramuscular fat,IMF）含量等，其中，IMF是影響豬肉品質(zhì)的關(guān)鍵因素，它對(duì)肌肉組織的感官品質(zhì)、食用品質(zhì)、加工儲(chǔ)藏性能等均有重要影響。盡管豬脂肪沉積主要與宿主的遺傳背景、食物及能量的攝入和消耗有關(guān)，但近年的研究證明，腸道微生物可作為環(huán)境因子調(diào)控機(jī)體脂肪代謝。探究腸道微生物對(duì)機(jī)體脂肪代謝調(diào)控的影響可為微生物調(diào)控IMF提供研究思路，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

1 肌內(nèi)脂肪概述

肉品質(zhì)主要以肉色、pH值、系水力、IMF及嫩度（剪切力）等指標(biāo)作為客觀考察依據(jù)。IMF是沉積在肌束和肌纖維之間的脂肪，對(duì)豬肉的多汁性、柔嫩度、滋味、適口性和系水力等存在相關(guān)關(guān)系，是影響豬肉品質(zhì)的重要因素之一。這主要是因?yàn)镮MF富含磷脂，而磷脂是肉類風(fēng)味成分形成的重要前體物質(zhì)，且其中的脂肪酸組成對(duì)肉品質(zhì)也有重要的影響[1]。此外，肌內(nèi)脂肪本身有多汁感和爽滑感，可以改善肉的嫩度。豬軀體組織中，脂肪組織是發(fā)育最晚的組織，而IMF則是脂肪組織中發(fā)育最晚的。脂肪組織由脂肪細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞、微血管內(nèi)皮細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)等組成，動(dòng)物體皮下脂肪厚度與IMF含量則取決于體內(nèi)脂肪合成代謝與分解代謝的動(dòng)態(tài)平衡，受到脂肪的合成、分解及脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)等方面的調(diào)控。

IMF均勻分布于肌肉組織，與肌肉中的膜蛋白質(zhì)緊密結(jié)合在一起，其含量取決于脂肪的前體細(xì)胞（多小室脂肪細(xì)胞）的數(shù)量與脂肪合成蓄積的能力。IMF的主要成分為磷脂（60%～70%），組成磷脂的脂肪酸主要是C∶16和C∶18脂肪酸，其含量達(dá)到98.5%，其他脂肪酸的含量很少。IMF中飽和脂肪酸含量約占40%～50%，最常見的軟脂酸（16∶0）與硬脂酸（18∶0），不飽和脂肪酸中含量最多的是油酸（18∶1）占40%～50%。此外，還有亞油酸（18∶2）、亞麻酸（18∶3）、花生四烯酸（20∶4）及不飽和度更高的脂肪酸，這幾種脂肪酸含量在5%以下。豬主要在肝臟中合成脂肪酸，利用血液中的葡萄糖，通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生乙酰輔酶A，進(jìn)入長鏈脂肪酸的合成。豬合成脂肪的部位主要在脂肪組織中，其合成受相關(guān)酶活性的直接調(diào)控，因此，任何影響脂肪酸或脂肪代謝相關(guān)酶的活性或者含量的因素都會(huì)影響脂肪的合成[2-3]。機(jī)體脂肪可在激素敏感酯酶（hormone sensitive lipase,HSL）、二酰甘油酯酶（diacyl glyceroesterase）和單酰甘油酯酶（monyl glyceresterase）的作用下水解為游離脂肪酸和甘油，由于HSL的水解活性遠(yuǎn)小于另外兩種酶，HSL成為脂肪水解過程的限速酶，也是影響動(dòng)物脂肪含量的關(guān)鍵酶之一[4-5]。HSL的活性受到級(jí)聯(lián)反應(yīng)機(jī)制調(diào)控，其中重要的調(diào)控因子是cAMP。cAMP作為第二信使激活細(xì)胞內(nèi)cAMP-依賴性蛋白激酶，活化HSL，調(diào)控脂肪的分解。

2 腸道微生物概述及其對(duì)脂肪沉積的影響

2.1 腸道微生物及其與動(dòng)物脂肪沉積的相互影響

腸道中微生物區(qū)系是微生物群體及其宿主經(jīng)過的相互作用而自然選擇的結(jié)果。消化道微生物區(qū)系可看做宿主的一個(gè)器官，能消耗、儲(chǔ)蓄并分配能量，介導(dǎo)機(jī)體生理生化途徑。微生物可降解食物中宿主自身無法消化的營養(yǎng)成分，如果膠、纖維素、半纖維素和抗性淀粉等，產(chǎn)生單糖、短鏈脂肪酸等利于宿主吸收的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)于宿主的生理活動(dòng)具有重要意義。豬腸道中的厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）細(xì)菌占腸道細(xì)菌的90%以上，其中革蘭氏陽性的厚壁菌門占人腸道細(xì)菌的60%～66%[6]，占豬腸道細(xì)菌的80%以上[7]，革蘭氏陰性的擬桿菌門占豬結(jié)腸中總細(xì)菌的2.4%～12.5%[7]。

盡管脂肪沉積主要與宿主的遺傳背景、食物及能量的攝入和消耗有關(guān)，但近年的研究證明腸道微生物與機(jī)體脂肪沉積之間可相互影響。B?ckhed等（2004）將正常鼠腸道中微生物或多形擬桿菌移植到無菌鼠上，在采食量沒有增加的情況下，無菌鼠的脂肪沉積增加了[8]。此外，機(jī)體脂肪沉積對(duì)腸道微生物也有影響，脂肪沉積不同，腸道微生物也不同。Ley（2006）比較了肥胖人群與瘦人糞便中腸道微生物的組成，發(fā)現(xiàn)肥胖人群糞便中厚壁菌門顯著高于瘦人組，而擬桿菌門則低于瘦人組。這些結(jié)果表明腸道微生物與機(jī)體脂肪沉積相互影響[9]。

2.2 微生物對(duì)豬肌內(nèi)脂肪的影響及其作用機(jī)制

孫建廣等（2010）的研究表明，添加金霉素后會(huì)增加豬肌內(nèi)脂肪的含量，而飼喂乳酸桿菌則有降低育肥豬肌內(nèi)脂肪含量的趨勢[10]。何葉如（2003）的結(jié)果表明，含乳酸桿菌的復(fù)合菌制劑可顯著提高生長育肥豬的肌內(nèi)脂肪含量[11]。在育肥豬日糧中添加1%的德氏乳桿菌有降低背最長肌肌內(nèi)脂肪含量的趨勢，但顯著增加了背最長肌中風(fēng)味氨基酸含量[12]。馬廣等(2014)的研究表明，復(fù)合菌固態(tài)發(fā)酵全價(jià)飼料能顯著提高生長豬背最長肌肌內(nèi)脂肪的含量[13]。關(guān)于微生物對(duì)動(dòng)物肌內(nèi)脂肪影響的研究結(jié)果并不統(tǒng)一，可能與試驗(yàn)動(dòng)物生長階段、添加菌種及取樣部位不同有關(guān)。

研究者認(rèn)為微生物影響機(jī)體脂肪沉積的機(jī)制主要有以下幾種：①降解宿主難以消化的多糖，生成單糖和短鏈脂肪酸，可刺激肝臟脂肪的合成；②發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs，直接調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)或作為信號(hào)分子，調(diào)控機(jī)體代謝；③微生物直接促進(jìn)了機(jī)體對(duì)脂肪酸的吸收。

微生物發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs對(duì)于豬等雜食性動(dòng)物提供了額外的能量[14]，長期影響能量攝入會(huì)造成脂肪沉積的差異[9]。而不同的SCFAs對(duì)脂質(zhì)代謝的作用可能不同：結(jié)腸細(xì)胞首先消耗丁酸，從而抑制葡萄糖氧化[15]，減少丙酮酸鹽的動(dòng)員[16]。多數(shù)研究認(rèn)為，乙酸可促進(jìn)脂肪酸和膽固醇的合成[17]，而丙酸則抑制肝臟中乙酸生成膽固醇和脂肪[18]。Turnbaugh等（2006）研究證明，無菌鼠接種肥胖（ob/ob）或瘦（+/+）鼠的盲腸微生物后，接種ob/ob微生物的鼠在2周內(nèi)的體脂明顯高于接種+/+微生物的鼠，生化指標(biāo)分析證實(shí)ob/ob鼠盲腸中有更高的發(fā)酵終產(chǎn)物：丁酸和乙酸，且ob/ob鼠糞中能量殘留明顯較瘦鼠更低。進(jìn)一步的分析表明，肥胖鼠與ob/ob鼠腸道微生物中厚壁菌門/擬桿菌門的比例更高，而ob/ob（高厚壁菌門/擬桿菌門比例）的微生物DNA中富含一些編碼裂解多糖起始酶的環(huán)境基因標(biāo)記（environmental gene tags,EGTs），它們涉及淀粉/蔗糖代謝、半乳糖代謝等途徑，能裂解前場未能消化的日糧多糖，為機(jī)體提供能量[19]。微生物發(fā)酵產(chǎn)生的SCFA可調(diào)控脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá)。Vanhout?vin等（2009）研究了丁酸對(duì)基因轉(zhuǎn)錄水平的影響，結(jié)果表明，丁酸上調(diào)了編碼檸檬酸合酶（citrate syn?thase，CS）、琥珀酸脫氫酶（succinate dehydrogenase，SDHD）、肉堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶1（carnitine palmity-CoA transferase1,CPT1）及線粒體呼吸鏈5類復(fù)合體中部分基因的轉(zhuǎn)錄水平[20]。丁酸對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控與其對(duì)組蛋白去乙?；福╤istone deacetylation,HDACs）的抑制作用有關(guān)。組蛋白去乙?；?，DNA更緊的纏繞在組蛋白上，轉(zhuǎn)錄因子不易結(jié)合DNA，從而造成基因表達(dá)的下調(diào)，丁酸抑制HDACs后，組蛋白乙?；潭仍黾?，基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)。此外，SCFAs可以作為信號(hào)分子激活G蛋白偶聯(lián)受體41（G-proteincoupled receptor 41，GPR41）抑制cAMP的產(chǎn)生、激活GPR43（FFAR2）調(diào)控腸道中胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide，GLP-1）的分泌從而調(diào)控脂肪組織中的脂肪合成與分解[21-23]。Semova等（2012）的研究表明，在微生物存在的情況下，宿主對(duì)日糧中脂肪酸的吸收率提高，增加了腸上皮細(xì)胞中脂肪小滴的數(shù)量和體積，并增加了肝臟中脂肪的沉積[24]。Lin等（2017）的研究表明，營養(yǎng)豐富和營養(yǎng)缺乏的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌對(duì)宿主脂肪沉積的影響不同，其中營養(yǎng)缺乏培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌會(huì)促進(jìn)機(jī)體脂肪的沉積，這種現(xiàn)象可能是通過調(diào)控線粒體功能來實(shí)現(xiàn)的[25]，說明除了微生物本身的功能外，腸道微生物可以作為環(huán)境因子影響機(jī)體脂肪沉積。

3 總結(jié)

IMF作為影響豬肉品質(zhì)的重要因素，其含量對(duì)豬肉質(zhì)量具有重要意義。近年研究表明，除了日糧營養(yǎng)、動(dòng)物品種及飼養(yǎng)環(huán)境等影響因素，腸道微生物對(duì)調(diào)控機(jī)體脂肪沉積也具有重要意義。雖然探討腸道微生物與IMF之間關(guān)系的研究目前仍較少，但我們也可從微生物調(diào)控機(jī)體脂肪代謝的規(guī)律中得到啟發(fā)，在生產(chǎn)中合理利用微生物實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。