維生素E調(diào)控羊肉品質(zhì)的研究進(jìn)展

蘆 偉，高月鋒，簡路洋，王 波，羅海玲

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，動(dòng)物營養(yǎng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)肉品質(zhì)要求越來越高。鮮肉在保存銷售過程中會(huì)發(fā)生脂質(zhì)氧化和肉變色等問題，嚴(yán)重?fù)p害了銷售商的利益。而且肉類在深加工的過程中會(huì)產(chǎn)生一些有害物，損害人們的健康。畜牧業(yè)生產(chǎn)者開始尋求通過營養(yǎng)調(diào)控來解決這些問題以滿足消費(fèi)者的需求。維生素E是一種脂溶性維生素。因其對(duì)動(dòng)物的正常繁殖功能的維持起著重要作用，故又稱為生育酚。維生素E是一種天然的抗氧化劑，添加到畜禽飼料中能有效地延緩肉產(chǎn)品的脂質(zhì)氧化，在一定時(shí)間內(nèi)保證肉色。近年來，科研人員發(fā)現(xiàn)維生素E的功能不是僅僅局限于作為一種脂溶性斷鏈?zhǔn)娇寡趸瘎Ｆ鋵?duì)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因也具有一定調(diào)控作用。本文就維生素E對(duì)肉品質(zhì)的影響、抗氧化作用和對(duì)相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控作以綜述。

1 維生素E對(duì)羊肉品質(zhì)的調(diào)控作用

1.1 延緩脂質(zhì)氧化脂質(zhì)氧化會(huì)影響肉的氣味、風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價(jià)值。脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致肉產(chǎn)生異味。試驗(yàn)中，一般通過測定硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物（Thiobarbituric Acid Reactive Substances，TBARS）濃度來推知脂質(zhì)氧化程度。M.Bellés等[1]在每千克羔羊基礎(chǔ)日糧中添加1 000 mg DL-α-生育酚醋酸鹽，研究發(fā)現(xiàn)添加維生素E的肉樣在上架之前所測得的TBARS指數(shù)與對(duì)照組相比沒有顯著差異。然而，在9 d的陳列之后，相比于對(duì)照組，添加維生素E的處理組至少減少了一半的丙二醛（malondialdehyde，MDA）。這說明了維生素E可以有效地延緩脂質(zhì)氧化。n-3多不飽和脂肪酸對(duì)人體健康有利，α-亞麻酸（ALA）是二十碳五烯酸（EPA）以及二十二碳六烯酸（DHA）的前體物質(zhì)。畜牧生產(chǎn)中通常在飼料中添加含有高含量ALA的油脂以獲得富含有n-3多不飽和脂肪酸的肉產(chǎn)品。隨著n-3多不飽和脂肪酸含量上升，加劇了脂質(zhì)氧化。LauraGonzález-Calvo等[2]研究發(fā)現(xiàn)，屠宰前給羔羊飼喂500 mg/kg維生素E的飼料7～14 d，使得每千克新鮮肉中的α-生育酚含量上升到0.61～0.90 mg，從而以維生素E最經(jīng)濟(jì)的添加方式，有效地降低了TBARS的濃度，抑制高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin，MMb）的生成，延長貨架時(shí)間。有研究表明，相比于單獨(dú)添加，維生素E和有機(jī)硒同時(shí)添加到飼糧能夠更為有效地抑制脂質(zhì)氧化[3]。不僅可以通過在飼料中添加維生素E抑制肉中脂質(zhì)氧化，還可以在正常飼喂條件下屠宰前3 d肌內(nèi)注射維生素E來提高肉產(chǎn)品的脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性[4]。維生素E通過自身的抗氧化性可以有效地延緩肉產(chǎn)品的脂質(zhì)氧化，確保肉的營養(yǎng)價(jià)值，延長貨架時(shí)間。目前的研究多集中于如何最經(jīng)濟(jì)科學(xué)地在畜禽生產(chǎn)中使用維生素E，抑制脂質(zhì)氧化。

1.2 保持肉色消費(fèi)者購買牛羊肉時(shí)，主要是依據(jù)肉色來選購。消費(fèi)者往往認(rèn)為鮮紅的肉是新鮮的高品質(zhì)肉[5]。零售商一般會(huì)打折出售顏色不鮮艷的肉。畜禽肉快速變色問題已經(jīng)給零售行業(yè)帶來巨大損失。氧合肌紅蛋白中亞鐵血紅素氧化還原穩(wěn)定性下降使得氧合肌紅蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)楦哞F肌紅蛋白，是導(dǎo)致了肉色改變的主要原因。近年，人們出于健康的考慮，更愿意食用多不飽和脂肪酸含量高的肉產(chǎn)品。畜牧生產(chǎn)中，通過添加油脂等方式以獲得滿足市場需求的畜禽肉。隨著多不飽和脂肪酸含量的提高，肉變色的問題變得更加嚴(yán)重。因此畜禽生產(chǎn)者通過在飼料中添加維生素E等抗氧化劑來保持肉色穩(wěn)定。M.Bellés等[1]研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加DL-α-生育酚醋酸鹽能夠減少肌肉中高鐵肌紅蛋白形成。放牧狀態(tài)下，牛羊可以通過采食大量青綠牧草來獲取維生素E,而在舍飼方式下，可以通過補(bǔ)飼維生素E，提高肉中維生素E的含量。有研究表明屠宰前10 d，飼喂含有DL-α-生育酚醋酸鹽的飼料，測得肌肉中α-生育酚含量與放牧的羊相似。同時(shí)，肌肉中維生素E含量越高，肉變色時(shí)間越晚[6]。有相關(guān)研究表明，相比于人工合成的α-生育酚，飼喂天然α-生育酚所生產(chǎn)的火雞肉在冷藏狀態(tài)下?lián)碛懈叩难鹾霞〖t蛋白含量和更低的高鐵肌紅蛋白含量[7]。C.G.Jose[8]等研究發(fā)現(xiàn)，每千克日糧中添加275 IU維生素E，飼喂羔羊3～4個(gè)星期，使得羔羊組織中α-生育酚含量達(dá)到3.5～4 mg/kg，能夠最大限度地穩(wěn)定肉色。維生素E作為一種綠色添加劑，在穩(wěn)定畜禽肉色方面起著關(guān)鍵的作用。對(duì)維生素E深入研究使得維生素E在肉產(chǎn)品生產(chǎn)過程中得到了更好的運(yùn)用。

1.3 影響脂肪酸組成肌內(nèi)脂肪酸含量對(duì)肉品質(zhì)至關(guān)重要。趙天章等[9]研究發(fā)現(xiàn)在每只羔羊的日糧中添加200 IU維生素E能夠顯著降低皮下脂肪的含量，但對(duì)肌內(nèi)脂肪含量沒有顯著影響。肉中脂肪酸組成是影響肉產(chǎn)品營養(yǎng)的主要因素之一。已有研究表明飼料中添加維生素E提高了多不飽和脂肪酸的含量[10]。這可能與維生素E的抗氧化性和其對(duì)脂質(zhì)代謝代謝相關(guān)基因影響有關(guān)。?.Zdanowska-S?siadek等[11]研究發(fā)現(xiàn)添加維生素能夠提高雞肉中n-3多不飽和脂肪酸含量，降低n-6/n-3的比例。但也有研究表明，添加中等劑量的維生素E沒有改變n-6/n-3的比例，僅僅提高羊肉肌肉與脂肪組織中C18:2 n-6/C18:3 n-3的比例。同時(shí)，維生素E的添加提高了肌肉與脂肪組織中C18:1 10 t的含量[12]。營養(yǎng)學(xué)上認(rèn)為，n-6/n-3的比例越低越好，反式脂肪酸不利健康。所以這一改變不利于生產(chǎn)出健康的肉產(chǎn)品。造成這一不同現(xiàn)象的原因可能是瘤胃的特殊作用。Liu Kun等[13]研究表明，給每只灘羊每天補(bǔ)充飼喂200 IU的維生素E，能夠最有效地提高多不飽和脂肪酸和共軛亞油酸（c9t11-CLA）含量，同時(shí)降低了飽和脂肪酸含量。膽固醇是生長發(fā)育的必需物質(zhì)，同時(shí)與各種疾病的發(fā)生密切相關(guān)。在豬雞飼料中添加維生素E有助于降低膽固醇含量[11，14]。但是，維生素的添加對(duì)羊肉中的膽固醇含量沒有顯著影響[15]。由此可見，維生素E對(duì)膽固醇和脂肪酸組成的影響具有不確定性，這可能與畜禽的種類、基礎(chǔ)日糧的營養(yǎng)成分、維生素E飼喂天數(shù)和維生素的飼喂劑量等因素有關(guān)。

2 相關(guān)調(diào)控機(jī)理

2.1 維生素E的抗氧化作用

2.1.1 自由基的生成及其危害 自由基是指能夠獨(dú)立存在，含有未成對(duì)電子的原子、原子團(tuán)、分子或離子。機(jī)體內(nèi)自由基主要是活性氧自由基（ROS）、活性氮自由基（RNS）及脂質(zhì)自由基和脂質(zhì)過氧化物（LPO），其中ROS占體內(nèi)自由基的95%以上且對(duì)細(xì)胞膜損害作用最大。氧不僅參與ROS的形成，也參與其他自由基的形成[16]，所以氧在自由基的生成過程起關(guān)鍵性作用。在細(xì)胞中，線粒體是產(chǎn)生過氧化物的主要場所。微粒體、過氧化物酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的細(xì)胞色素P-450（cytochrome P-450）也會(huì)產(chǎn)生ROS。線粒體中存在著電子傳遞鏈，為機(jī)體提供ATP。在能量傳遞的過程中，一部分電子提前“泄露”給氧氣 ，導(dǎo)致最多1%～3%的電子“泄露”產(chǎn)生了過氧化物[17]。

自由基處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，會(huì)通過與鄰近分子發(fā)生反應(yīng)釋放能量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，例如在細(xì)胞膜上，自由基會(huì)與蛋白質(zhì)和磷脂中的多不飽和脂肪酸發(fā)生反應(yīng)[18]。如果細(xì)胞中ROS濃度過高，會(huì)造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的損傷[19]。脂質(zhì)與自由基反應(yīng)的優(yōu)先級(jí)依次為多不飽和脂肪酸＞膽固醇＞單多不飽和脂肪酸＞飽和脂肪酸。由此可見，細(xì)胞膜上多不飽和脂肪酸最易受到自由基的攻擊，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，造成脂質(zhì)過氧化。同時(shí)，自由基也會(huì)引起不飽和脂肪酸從順式脂肪酸異構(gòu)化為反式脂肪酸，從而提高反式脂肪酸含量[20]。此外，蛋白質(zhì)的功能性基團(tuán)還會(huì)與多不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物和?；苌锂a(chǎn)惰性產(chǎn)物。當(dāng)細(xì)胞中自由基濃度過高時(shí)，自由基會(huì)對(duì)DNA、蛋白質(zhì)和多不飽和脂肪酸進(jìn)行氧化。多不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)物也會(huì)與DNA和蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但適宜濃度的自由基對(duì)機(jī)體維持生物學(xué)功能具有一定的積極作用。

2.1.2 維生素E的抗氧化性及與其他物質(zhì)的相互作用維生素E是體內(nèi)重要的脂溶性抗氧化劑。不僅能清除自由基，還能對(duì)由非自由基氧化劑引起的氧化反應(yīng)有預(yù)防作用。ROS極易與細(xì)胞膜上多不飽和脂肪酸反應(yīng)，產(chǎn)生脂質(zhì)過氧自由基，脂質(zhì)過氧自由基會(huì)導(dǎo)致更多的自由基產(chǎn)生，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，嚴(yán)重地破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能。維生素E可以通過貢獻(xiàn)酚羥基上的氫原子去清除自由基。同時(shí)產(chǎn)生了非自由基產(chǎn)物和維生素E自由基，從而有效地防止這一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。因此，維生素E被也稱為斷鏈型抗氧化劑[21]。相關(guān)研究表明，維生素E只能夠清除過氧自由基，無法有效地清除羥自由基、烷氧基自由基、二氧化氮自由基、含硫自由基。與自由基一樣，非自由基氧化劑也能攻擊細(xì)胞膜和巰基氧化還原路徑。一個(gè)自由基能氧化多個(gè)目標(biāo)分子，而一個(gè)非自由基氧化劑只能氧化一個(gè)目標(biāo)分子。對(duì)于單線態(tài)氧、臭氧和次氯酸鹽等非自由基氧化物，維生素E抗氧方式有所不同。α-生育酚主要通過物理猝滅清除單線態(tài)氧生成生育酚氫過氧化二烯酮、生育醌和醌環(huán)氧化物。相比于自由引起的脂質(zhì)過氧化，單線態(tài)氧氧化的主要目標(biāo)是那些沒有雙烯丙基氫的不飽和復(fù)合物，例如油酸、鯊烯和膽固醇。此外，臭氧能與烯烴發(fā)生反應(yīng)生成自由基，次氯酸和蛋白質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物也能生成自由基[22]。而α-生育酚能夠有效清除這些自由基。

維生素E與其他物質(zhì)相互作用可以歸納為兩類——協(xié)同作用和拮抗作用。協(xié)同作用就是兩種或兩種以上物質(zhì)共同作用效果大于它們單獨(dú)作用效果之和。當(dāng)維生素E與過氧自由基反應(yīng)生成維生素E自由基?？箟难嵬ㄟ^貢獻(xiàn)氫原子給維生素E自由基再生維生素E，以穩(wěn)定組織中維生素E含量。當(dāng)生育酚自由基處于高濃度時(shí)，會(huì)與含有低濃度過氧自由基的脂質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成生育酚和脂質(zhì)氧化物，使得生育酚抗氧化作用減弱?？箟难崮軌蛴行У胤乐惯@一過程[23]。硒、維生素E和維生素C都是細(xì)胞中抗氧化網(wǎng)的組成物質(zhì)。硒以硒代半胱氨酸殘基的形式存在于硒蛋白中，是硫氧還蛋白還原酶（Thioredoxin reductases，TRs）的酶功能關(guān)鍵成分。TRs不僅在維生素E自由基再生為維生素E的過程中起重要作用，還可以將脫氫抗壞血酸還原為抗壞血酸。已有研究表明給缺硒的豚鼠再飼喂缺維生素E的食物[24]，或者給缺維生素C的豚鼠飼喂維生素E缺乏飼料。這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致豚鼠死亡。由此可見，維生素E的抗氧化性與維生素C和硒密切相關(guān)。類胡蘿卜素與維生素之間也存在協(xié)同作用。生育酚能夠再生類胡蘿卜素，同時(shí)類胡蘿卜素也能再生生育酚[25]。還有，磷脂酰肌醇和槲皮素能協(xié)同生育酚減少脂質(zhì)氧化[26-27]。維生素E與迷迭香酸、咖啡酸和富含有多酚的植物提取物之間存在一定的拮抗作用[34]。目前抗氧化劑之間的拮抗作用還沒有得到詳細(xì)的研究。

2.2 維生素E對(duì)脂類代謝相關(guān)基因的調(diào)控

2.2.1 通過PPARs調(diào)節(jié)脂類代謝 近年來，過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）在脂類代謝中的作用已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。PPARs有3個(gè)亞型，分別為PPARα、PPARβ和PPARγ。且三個(gè)亞型在機(jī)體內(nèi)的分布是不均勻的，PPARα在肝臟組織中含量最高，PPARβ和PPARγ分別在腸和脂肪組織中有較高含量。已有相關(guān)研究表明PPARs調(diào)控了與脂類代謝相關(guān)的基因。L.González-Calvo等[28]報(bào)道發(fā)現(xiàn)對(duì)羔羊飼料添加維生素E，可以提高PPARα基因表達(dá)量，而Yin Zhang等[29]發(fā)現(xiàn)給武昌魚飼喂含維生素E日糧降低了肝臟中PPARα、PPARβ和PPARγ的表達(dá)。Fang等[30]表明棕櫚油中生育三烯酚對(duì)于PPARs具有調(diào)節(jié)作用，且不同形式的維生素E能夠激活不同的PPARs亞型。PPARα和PPARγ在脂蛋白脂酶（LPL）和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（FATP）的表達(dá)過程中起著調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)脂肪酸穿過細(xì)胞膜；脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，酯酰輔酶A合酶（ACS）和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶在PPARα和PPARγ的調(diào)節(jié)作用下對(duì)脂肪酸進(jìn)行活化和進(jìn)一步的轉(zhuǎn)運(yùn)合成[31]。PPARs有促進(jìn)脂肪酸氧化的作用，有研究表明PPARs表達(dá)量增加有助于脂肪酸氧化[32]。維生素E可以通過激活PPARs提高胰島素的敏感性從而影響糖代謝和脂代謝，造成脂肪沉淀量的變化[30]。當(dāng)機(jī)體處于饑渴狀態(tài)時(shí)，PPARα被激活表達(dá)，促進(jìn)脂肪酸分解代謝為機(jī)體提供能量，在正常情況下，通過激活PPARγ調(diào)節(jié)脂肪酸和相關(guān)脂質(zhì)的合成，同時(shí)PPARβ能夠確保運(yùn)動(dòng)的肌肉獲得足夠的能量[33]。維生素E可能通過PPARs來影響脂肪酸合成與分解過程，從而對(duì)脂肪沉積起到一定的作用。維生素E的抗氧化性能夠防止長鏈多不飽和脂肪酸的自由基氧化。而長鏈多不飽和脂肪酸對(duì)于PPARs具有重要的調(diào)節(jié)作用。所以維生素E也有可能通過保護(hù)細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)的長鏈多不飽和脂肪酸，從而調(diào)控PPARs來影響脂類代謝相關(guān)基因的表達(dá)[34]。由此可見，維生素可能通過直接或者間接的方式影響PPARs的功能，但維生素E對(duì)PPARs調(diào)控機(jī)制仍不清楚。目前關(guān)于PPARs的研究多集中于脂類代謝與炎癥及兩者之間關(guān)系的研究，而營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)PPARs調(diào)控作用與畜禽脂肪沉積之間的關(guān)系卻沒有過多的研究。今后應(yīng)對(duì)這兩方面的問題進(jìn)行相關(guān)研究。

2.2.2 通過CD36清道夫受體調(diào)控脂類代謝 脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CD36）是一種跨膜糖蛋白。作為清道夫受體，CD36在脂肪的攝取轉(zhuǎn)運(yùn)與脂類代謝過程中起著重要的作用，在脂肪細(xì)胞的分化過程起一定的促進(jìn)作用。在脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞中，CD36都有促進(jìn)脂肪酸攝取轉(zhuǎn)運(yùn)的功能[35]。Chris T.Coburn等[36]研究發(fā)現(xiàn)CD36基因敲除小鼠脂肪組織LCFA（長鏈脂肪酸）攝取量降低了60%～70%，心肌降低了50%～80%，骨骼肌降低40%～75%；同時(shí)發(fā)現(xiàn)基因敲除小鼠血清中的脂肪酸、甘油三酯和膽固醇含量提高。在Azeddine Ibrahimi等的試驗(yàn)中，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)使得小鼠的CD36基因過表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD36基因過度表達(dá)能夠?qū)⒔档脱逯械闹舅帷⒏视腿ズ湍懝檀己?，同時(shí)提高血糖與胰島素含量；相比于對(duì)照組，轉(zhuǎn)基因小鼠的體重略有下降，體脂含量更低；在受到刺激和緊縮的情況下，轉(zhuǎn)基因小鼠的比目魚肌擁有更強(qiáng)的脂肪酸氧化能力[37]。機(jī)體的營養(yǎng)狀況影響CD36對(duì)于脂類代謝的作用[38]。有研究表明，α-生育酚能夠降低CD36基因的表達(dá)量，Nesrin Kartal等發(fā)現(xiàn)將添加維生素E的日糧飼喂兔子，能夠抑制組織中CD36基因的表達(dá)[39-40]。由此可見，飼料中添加維生素E可以影響脂質(zhì)的消耗和積累。Valerie Christiaens等在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證明了CD36促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化[41]。

小鼠體內(nèi)試驗(yàn)也表明飼喂含維生素E的日糧可以影響編碼清道夫受體B型（SR-BI）、清道夫受體A型（SR-AI，SR-AII）與低密度脂蛋白受體（LDL-R）的基因表達(dá)，SR-BI、SR-AI、SR-AII與LDL-R等清道夫受體對(duì)于脂類代謝均有一定影響[42]。

3 小結(jié)

維生素E能夠有效延緩脂質(zhì)氧化和保持肉色，確保羊肉產(chǎn)品的質(zhì)量。目前的研究已經(jīng)從單一的效果研究轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾谓?jīng)濟(jì)有效地使用維生素E。維生素E對(duì)肉成分也有一定影響，主要體現(xiàn)在改變脂肪酸組成。維生素E對(duì)脂類代謝相關(guān)基因調(diào)節(jié)作用與脂肪酸組成存在一定關(guān)系，但具體的作用機(jī)制尚不完全清楚。需要通過體外試驗(yàn)去進(jìn)一步地探索維生素E對(duì)脂肪酸的影響機(jī)制。