反芻動物肌內(nèi)脂肪及脂肪酸調(diào)控研究進展

李鶴瓊，羅海玲

（中國農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193）

隨著人們對食品安全、營養(yǎng)保健和健康消費意識的不斷提高，對肉類的外觀、物理特性、營養(yǎng)品質(zhì)和加工過程均有了更高的要求。富含肌內(nèi)脂肪（Intramuscular Fat，IMF）的大理石花紋的牛羊肉和豬肉不僅給人帶來愉悅的外觀感覺[1]，而且使人產(chǎn)生回味無窮的內(nèi)在體驗[2]。IMF 通過提高肉的嫩度、多汁性和風味來影響肉的食用品質(zhì)。但一些人認為IMF 過高，尤其是反芻動物IMF 中飽和脂肪酸（Saturated Fatty Acid，SFA）過高，會引起人體血清膽固醇和低密度脂蛋白（Low Density Lipoprotein，LDL）升高，進而誘發(fā)心血管疾病，影響人類健康[3]。牛羊肉作為主要的肉類食品之一，其富含對人體有益的脂肪酸（Fatty Acid，F(xiàn)A），尤其是n-3FA。眾所周知，n-3FA 中二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic Acid，EPA） 和 二 十 二 碳 五 烯 酸（Docosahexenoic Acid，DHA）在降低心血管疾病風險方面有重要作用，對胎兒大腦和視覺的正常發(fā)育至關(guān)重要。因此，研究反芻動物肌內(nèi)脂肪沉積和FA 形成規(guī)律，提高牛羊肉中有益于人類健康的FA，降低有害FA 對人類健康非常重要。本文主要綜述了反芻動物IMF 沉積和FA 組成規(guī)律及其與肉品質(zhì)及人類健康關(guān)系的研究進展，為后期調(diào)控IMF沉積和FA 組成提供參考。

1 反芻動物肌內(nèi)脂肪沉積及其脂肪酸組成

1.1 反芻動物肌內(nèi)脂肪的沉積規(guī)律 動物的體內(nèi)脂肪主要存在于皮下、腹部、內(nèi)臟器官周圍、肌間和肌內(nèi)，某些動物還在特定部位儲存脂肪，如綿羊的尾巴和駱駝的駝峰。本團隊前期研究表明，舍飼灘羊不同部位的脂肪沉積重量為皮下脂肪＞尾脂＞腹部脂肪＞腎脂＞心脂＞IMF，而放牧灘羊則為尾脂＞皮下脂肪＞腹脂＞腎脂＞心脂＞IMF，飼養(yǎng)方式影響了灘羊脂肪的沉積規(guī)律[4]。IMF 主要由甘油三酯和磷脂組成，由于磷脂作為細胞膜的組分其含量相對穩(wěn)定，所以IMF 含量一般取決于甘油三酯含量。動物隨著年齡增長，脂肪合成逐漸增加，而肌肉逐漸減少[5]，因此IMF 主要在動物成熟晚期沉積。在動物出生到育肥開始前，IMF 含量主要由前體脂肪細胞數(shù)量決定，而前體脂肪細胞數(shù)量受遺傳和營養(yǎng)因素影響。因此，晚熟品種比早熟品種肌肉沉積更多，而脂肪沉積更少。在育肥期，增加IMF 沉積的主要營養(yǎng)調(diào)控手段是最大限度的提供凈能，尤其是葡萄糖，促進脂肪合成[6]。在細胞水平上，可能是促進了脂肪生成的合成代謝激素（如胰島素）水平的升高，因為IMF 細胞優(yōu)先利用碳水化合物的碳架合成FA[5]。

1.2 反芻動物肌內(nèi)脂肪的脂肪酸組成 反芻動物IMF中，SFA 占45%～48%，單不飽和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acid，MUFA）占35%～45%，多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acid，PUFA）占5%。肌肉中主要是中鏈和長鏈脂肪酸（C12～C22），短鏈脂肪酸（C4～C10）濃度較低。FA 組成受飼料類型、消化系統(tǒng)功能和動物體FA 合成過程的影響[7]，由于反芻動物瘤胃微生物的氫化作用，導致反芻動物IMF 中SFA 含量高于單胃動物，PUFA 與SFA 的比值（P/S）低于單胃 動 物[8-9]。SFA 中 的C16:0 和C18:0 以 及MUFA 中 的C18:1n-9 約占總脂肪酸的80%，而PUFA 中主要是亞油酸（18:2n-6）和α-亞麻酸（18:3n-3），亞油酸和亞麻酸約占總脂肪酸的2%。谷物和粗飼料中富含18:2n-6 和18:3n-3，但18:3n-3 被氫化的比例約為85%～100%，高于18:2n-6（70%～95%）[10]。牛羊肌肉中的PUFA，如花生四烯酸（20:4n-6）、EPA、二十二碳六烯酸（Docosapentaenoic Acid，DPA）和DHA 等，是18:2n-6和18:3n-3 在△5 和△6 去飽和酶和碳鏈延長酶作用下形成的。與單胃動物相比，反芻動物肌肉中18:2n-6 含量更低，C20:4n-6 合成量也更低，進而導致n-6/n-3 比值更低，n-6/n-3 越低越有利于人體健康。但反11- 十八碳一烯酸（Trans Vaccenic Acid，TVA）是18:2n-6 生物氫化形成的主要反式脂肪酸之一，這種FA 在硬脂酰CoA 去飽和酶作用下轉(zhuǎn)化為共軛亞油酸（Conjugated Linoleic Acid，CLA，18:2 cis-9，trans-11），CLA 在清除體內(nèi)自由基、增強人體抗氧化和免疫能力、調(diào)節(jié)血液膽固醇和甘油三酯水平、防止動脈粥樣硬化、促進蛋白合成等方面具有重要作用。在硬脂酰CoA 去飽和酶作用下硬脂酸（18:0）形成油酸（C18:1n-9）。因此，牛羊肉IMF 始終含有較高的油酸和18:1 的順式和反式異構(gòu)體。本團隊前期研究結(jié)果表明，舍飼組灘羊肌肉中SFA 含量尤其是C10 FA 顯著高于2、4、8、12 h放牧組[4]。C6～C10 FA 尤其是這些FA 的支鏈形式是造成羊肉膻味的主要物質(zhì)，從FA 組成的角度證明了C10 FA 含量高是舍飼羊膻味濃的主要原因之一[4]。

1.3 脂肪酸轉(zhuǎn)運、合成及脂質(zhì)分解的調(diào)控 基因主要通過調(diào)控脂肪攝取、合成和分解過程對IMF 沉積進行調(diào)控。據(jù)報道，脂肪酸結(jié)合蛋白和脂肪酸易位酶是調(diào)控FA 轉(zhuǎn)運過程主要候選基因，而6- 磷酸葡萄糖脫氫酶、二?；视王；D(zhuǎn)移酶1、脂肪酸合成酶、乙酰CoA 羧化酶和硬脂酰CoA 去飽和酶等是調(diào)控FA 合成的主要候選基因，激素敏感脂酶和脂蛋白酯酶則是對脂質(zhì)分解具有重要調(diào)控作用的候選基因[11]。調(diào)控上述基因的表達則有望調(diào)控IMF 沉積。

2 IMF 及其FA 組成對肉品質(zhì)和人類健康的影響

2.1 IMF 及其FA 組成對肉品質(zhì)的影響

2.1.1 嫩度和多汁性 嫩度一般指肉在切割時所需的剪切力。由于IMF 主要位于肌周（纖維束周圍的鞘），少部分位于肌肉的肌內(nèi)膜（肌原纖維周圍）[12]，因而夾雜在肌周結(jié)締組織中的IMF 削弱了膠原纖維之間的交聯(lián)，減少了破壞結(jié)締組織所需的力量[13]，可以提高肉的嫩度。食用時，肉的多汁性取決于肉中水分含量和咀嚼時分泌的唾液[14]，而IMF 可以刺激唾液分泌[15]，因此IMF 可以增加肉的多汁性。

2.1.2 風味和色澤 IMF 中所含的脂溶性成分及其降解物（如醛、醇和酮類）均可提高肉的風味[14]。烹飪時，IMF 所含的不飽和脂肪酸（Unsaturated Fatty Acid，UFA）氧化產(chǎn)生揮發(fā)性化合物[16]。由n-9FA 的降解可產(chǎn)生己醛、庚烯醇、癸醛、辛醛、庚醛和壬醛，n-3FA氧化生成1-戊烯-3-醇和丙醛，n-6FA 降解形成己醛、戊醛戊基呋喃、戊醇、己醇、1- 辛醇、2- 辛醇[17]。醛類（戊醛、己醛、己醛、庚醛、壬醛、辛醛、辛醛）也是肉烹飪過程中產(chǎn)生風味的主要物質(zhì)，其中己醛約占醛總量的90%，它是油酸、亞油酸和花生四烯酸及其他醛類的降解產(chǎn)物[18]。

肌肉由紅色變?yōu)樽厣怯捎谌庵醒鹾霞〖t蛋白氧化形成高鐵肌紅蛋白，這種反應通常伴隨著IMF 的酸敗，IMF 所含的UFA 越高越容易酸敗。IMF 的顏色受FA 飽和程度及其異構(gòu)化程度的影響。FA 飽和度高則IMF 熔點就高，但瘤胃微生物加氫形成的反式FA 的熔點很低[12]。育肥初期，SFA/UFA 比例較高，當動物體內(nèi)脂肪超過一定水平后，SFA/UFA 比例下降[19]。因此，對于充分育肥的牛，油酸和棕櫚酸之比增加，脂肪組織變軟。

2.1.3 氧化穩(wěn)定性 肌肉FA 組成會影響肉的氧化穩(wěn)定性，不飽和程度越高越容易被氧化，尤其是磷脂中的PUFA 更容易被氧化分解。脂質(zhì)氧化產(chǎn)物可以促進色素的氧化[20]。維生素E 是重要的抗氧化劑，可以保護PUFA 不被氧化，延長肉的保質(zhì)期[21]。Warren 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，放牧組肉中與氧肌紅蛋白相關(guān)的亮紅色被保留的時間較谷物飼養(yǎng)組更長，盡管2 個組的UFA 總濃度相似，但放牧組的n-3FA 濃度較高而谷物飼養(yǎng)組n-6FA水平升高，且牧場中天然存在的抗氧化劑可能會使放牧動物組織中維生素E 水平升高，從而有助于降低脂質(zhì)氧化，更好地保持顏色。

2.2 IMF 及其FA 組成對人類健康的影響 SFA 通過提高血液膽固醇水平引起心血管疾病和肥胖癥，但不是所有SFA 都會引起壞膽固醇（LDL）的增加。據(jù)報道，最不受歡迎的FA 是肉豆蔻酸（C14:0），僅占肉中總脂肪酸的3%[23]，而反芻動物IMF 中主要的SFA 是棕櫚酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0），其占總脂肪酸的50% 以上[24]。棕櫚酸可以生成少量的膽固醇，而硬脂酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為油酸（C18:1n-9），油酸可以降低人體血液中LDL 濃度，被認為是一種“健康”脂肪[25]，因而反芻動物組織中較高含量的棕櫚酸和硬脂酸具有積極的健康作用。同時高濃度油酸不僅可降低LDL，但又不降低有益膽固醇（高密度脂蛋白），可預防冠心病[3]。流行病學研究表明，n-3FA 可以抗癌，而高濃度的n-6FA會促進癌癥發(fā)生[26]。n-3 FA 具有抑制淋巴細胞增殖、抗體生成、粘附分子細胞因子表達、激活自然殺傷細胞（Natural Killer Cell，NK）等作用，而n-6 FA 具有抑制和刺激免疫應答的雙重作用[27]。反芻動物n-6/n-3 比值越低對人體更有益。反芻動物脂肪含有的特殊脂肪酸（如DHA、EPA 和CLA）在預防心血管疾病和減少動脈粥樣硬化等方面有重要效果。

3 肌內(nèi)脂肪沉積及其脂肪酸組成的調(diào)控措施

3.1 遺傳調(diào)控 了解品種間的肉類FA 譜遺傳差異和遺傳參數(shù)對采用遺傳措施調(diào)控IMF 沉積及其FA 組成至關(guān)重要。因此，評估肉類FA 譜遺傳力、基因和表型之間的關(guān)系非常關(guān)鍵。在不同生產(chǎn)系統(tǒng)中，純種牛和雜交牛FA 組成的差異已經(jīng)得到廣泛評估[28-29]。肉類FA 譜的遺傳力估計值在不同品種間存在差異。此外，比較不同品種中的估計值時，F(xiàn)A 去飽和相關(guān)的酶活性的差異會影響估計值[30]。

3.2 日糧組成和飼草種類 日糧中脂質(zhì)的含量、日糧體積及其來源是影響肉中脂質(zhì)含量和質(zhì)量的主要因素[31-32]。精料中18:2n-6 含量豐富，而牧草青貯飼料18:3n-3 含量較高[33]。給反芻動物飼喂飼草或放牧可顯著增加總脂肪酸中的CLA 含量，尤其是cis-9、trans-11 含量，比高精料日糧條件下高2～3 倍[34-35]。Pelegrini 等[36]研究了放牧和舍飼條件下綿羊的FA 組成，發(fā)現(xiàn)在放牧條件下PUFA 含量高，這種變化決定了放牧或集約化養(yǎng)殖條件下肉的風味完全不同。與飼草相比，飼喂精料增加了牛肉中SFA 絕對含量，降低了n-3FA 的絕對含量[34]。日糧中不同的棉籽添加水平影響肉中FA 組成，盡管對SFA 影響不顯著，但添加棉籽后降低了支鏈FA 和順式MUFA 含量[37]。不同飼草種類也會影響IMF 中FA 組成，紅三葉草中的多酚氧化酶能抑制脂肪分解，使瘤胃發(fā)酵類型和生物氫化方式與黑麥草不同，從而使肌肉中18:2n-6 和18:3n-3 濃度顯著增加[38]。在中國半荒漠草場，限時放牧4 h 羔羊以采食羊草為主，其中羊草中高比例的亞麻酸是改善肉中FA 沉積的直接原因[39]。

3.3 飼喂富含多不飽和脂肪酸原料和補充過瘤胃多不飽和脂肪酸 研究表明，綿羊日糧中添加魚油、菜籽油或大豆油后，肌肉SFA 含量降低，而PUFA 尤其是n-3FA含量升高[40]。日糧中添加富含DHA 的單細胞藻類增加了DHA 和總n-3FA 含量，改善了PUFA/SFA 及n-6/n-3的比例[41]。Nute 等[42]研究發(fā)現(xiàn)，羔羊羊腿肉中18:2n-6從添加魚油組的11.5%升高到瘤胃保護脂肪組的33.7%，18:3n-3 從添加魚油和海藻類復合組的1.4% 升高到添加亞麻籽組的6.9%，22:6n-3 從瘤胃保護脂肪組的0.6%升高到瘤胃保護脂肪組和海藻類復合組的5.35%。另外，亞麻籽經(jīng)過甲醛處理可阻止n-3FA 在瘤胃被氫化，增加n-3FA 在反芻動物組織的沉積。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂大豆、亞麻籽和葵花籽后，肌肉磷脂中18:3n-3 濃度由12.7 mg/100 g 升高至16.0 mg/100 g，長鏈n-3FA 略微增加[43]。然而，添加去飽和脂肪后，磷脂中18:2n-6濃度增加了1 倍，這些結(jié)果說明18:2n-6 沉積效率比18:3n-3 更高。日糧添加2.4%魚油、葵花油及混合油脂均提高了羔羊背最長肌中PUFA 含量，魚油組C20-22 n-3FA 含量增加，降低了n-6/n-3，同時添加油脂促進了羔羊機體CLA 合成，臀肌中IMF 的沉積增加[44]。油脂可以通過影響綿羊瘤胃內(nèi)氫化菌群數(shù)量及FA 代謝途徑進而調(diào)控肌肉FA 組成，例如2.4%油脂降低了綿羊瘤胃內(nèi)蛋白溶解梭菌數(shù)量，而瘤胃內(nèi)C18:0 濃度與蛋白溶解梭菌數(shù)量正相關(guān)，因此推測綿羊瘤胃內(nèi)蛋白溶解梭菌是主導將18 碳UFA 酸氫化為硬脂酸的優(yōu)勢菌群之一[45]。

3.4 抗氧化劑 維生素E 作為一種高效抗氧化劑，能夠有效清除體內(nèi)自由基，防止脂質(zhì)過氧化，尤其是保護細胞膜上的PUFA 不被氧化。綿羊日糧中添加維生素E能顯著降低綿羊背最長肌和臀中肌的SFA 含量，提高MUFA 含量，并顯著提高背最長肌中c9t11-CLA 含量[46]。番茄紅素（Lycopene，LP）主要存在于成熟的番茄中，是目前發(fā)現(xiàn)的最強抗氧化劑之一，其淬滅單線態(tài)氧速率常數(shù)是維生素E 的100 倍，日糧中添加LP 后，巴美肉羊背最長肌IMF 以及SFA 含量降低，PUFA 含量升高[47]。但是研究發(fā)現(xiàn)其他的自由基清除劑（如沒食子酸和維生素E）可以降低LP 的抗氧化能力，且維生素E 的抑制效果最強[48]。苜蓿皂苷是從苜蓿中提取的一種次生代謝產(chǎn)物，可以調(diào)節(jié)脂類代謝，降低膽固醇含量，也具有抗氧化能力。日糧中添加苜蓿皂苷能夠降低背最長肌IMF 含量，同時提高n-3FA 及EPA 的含量[49]。

3.5 干擾瘤胃微生物氫化作用和強化組織脫飽和酶活性反芻動物瘤胃微生物對飼料中補充的UFA 的生物氫化作用，限制了UFA 向反芻動物肉中轉(zhuǎn)化的效率。因此，采取措施（如添加過瘤胃脂肪或干擾瘤胃微生物氫化）改善反芻動物IMF 中FA 組成十分必要。例如微量元素銅能夠通過干擾瘤胃生物氫化作用以及組織脫飽和酶活性而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[50]。研究發(fā)現(xiàn)，日糧補充20 mg 銅（以硫酸銅形式）增加了瘤胃C18:3 的產(chǎn)量[51]。另外，也可以利用新型的生物學技術(shù)手段進行調(diào)控瘤胃氫化過程，如采取措施提高組織脫飽和酶活性，增加UFA 含量[52]，調(diào)控羊肉FA 的組成，從而提高羊肉品質(zhì)。

4 展 望

鑒于IMF 及其FA 組成對肉品質(zhì)的影響以及對人類健康產(chǎn)生的巨大影響，亟待深入研究調(diào)控IMF 沉積以及其FA 組成的措施，可以重點考慮從以下幾方面入手：一是研究富含PUFA 原料的粒度大小對IMF 及其FA 組成的影響；二是研究富含n-3 型PUFA 的油脂促進反芻動物肌肉中肌內(nèi)脂肪沉積的具體信號通路；三是研發(fā)高效過瘤胃的適合于人體健康的UFA 添加劑；四是研究調(diào)控小腸、肝臟和肌肉組織脫氫酶活性增強FA 去飽和作用?；谝陨细鞣矫娴难芯颗c開發(fā)，期望獲得富含有利于人類健康的IMF 及FA 組成的功能性牛羊肉。