納米硒對(duì)肉品質(zhì)的影響及其調(diào)控機(jī)理

和玉丹, 裴 迅, 鄒君彪，萬(wàn)培偉

(1 江西生物科技職業(yè)學(xué)院, 江西 南昌 330200；2 浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州310058；3 江西興鼎科技有限公司，江西 南昌 330115 )

近20年來(lái)，我國(guó)畜牧生產(chǎn)發(fā)展迅速，畜禽產(chǎn)品在數(shù)量上已經(jīng)基本能滿(mǎn)足國(guó)民的消費(fèi)需求。然而，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，市場(chǎng)對(duì)畜禽產(chǎn)品的需求已由以數(shù)量為主轉(zhuǎn)為數(shù)量和質(zhì)量并重的消費(fèi)格局，人們對(duì)畜禽肉產(chǎn)品的品質(zhì)要求的提高和實(shí)際存在的肉質(zhì)普遍下降形成了鮮明的對(duì)比。因此，改善畜禽肉產(chǎn)品的質(zhì)量成為科研工作者研究的熱門(mén)方向。硒(Selenium，Se)具有非常豐富的生物學(xué)功能，它不但能調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體中甲狀腺激素的合成，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，而且還能通過(guò)發(fā)揮自身的抗氧化功能，改善肉的顏色和pH，增強(qiáng)肉的系水力等。因此，動(dòng)物肉品生產(chǎn)者會(huì)有意識(shí)地在畜禽飼料中添加硒來(lái)改善肉的品質(zhì)，其最主要的添加形式就是亞硒酸鈉。但是，亞硒酸鈉存在毒性強(qiáng)和安全劑量范圍窄的缺點(diǎn)，并且有研究顯示其有促氧化的作用。作為一種新型材料微粒，納米硒不僅具有納米材料的表面效應(yīng)，而且它在動(dòng)物體內(nèi)的吸收率和生物利用率均高于亞硒酸鈉的，毒性亦是硒類(lèi)添加劑中最低的。所以，將納米硒應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)來(lái)改善肉品質(zhì)具有很高的實(shí)用性。

1 納米硒概述

與飼料添加劑中常用的硒補(bǔ)充劑——亞硒酸鈉、硒代蛋氨酸和酵母硒不同，在納米硒中，硒的化合價(jià)為0價(jià)，屬于單質(zhì)硒。根據(jù)不同的外界條件，單質(zhì)硒可分為紅色、灰色和黑色的元素硒，常規(guī)制備的紅色元素硒顆粒粗大，易聚合形成灰色或黑色的元素硒，無(wú)生物活性。Nuttall提出了膠體狀態(tài)的紅色元素硒具有或在特定環(huán)境下具有生物活性的假說(shuō)，但因當(dāng)時(shí)無(wú)試驗(yàn)證據(jù)，該假說(shuō)并未得到證實(shí)。而張勁松等研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)能夠控制紅色元素硒原子的聚合，從而形成以蛋白質(zhì)為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質(zhì)為分散劑的納米粒子。這種以蛋白質(zhì)為分散劑的納米硒粒子呈紅色，粒徑在20 nm～60 nm之間，稱(chēng)為納米硒[1]。這種納米紅色元素硒對(duì)熱穩(wěn)定，不會(huì)轉(zhuǎn)化形成灰色或黑色的元素硒，易溶于水。相對(duì)于無(wú)機(jī)硒(硒酸鹽和亞硒酸鹽)與有機(jī)硒(酵母硒、硒代氨基酸和硒多糖)，納米硒的顆粒均勻、細(xì)小，表面積大，表面原子和不飽和鍵多，具有高表面活性，對(duì)動(dòng)物胃腸道黏膜的黏著性高，進(jìn)而易被動(dòng)物腸道吸收，具有較高的生物利用率[2]。在生物毒性方面，研究表明納米硒的急性毒性顯著低于亞硒酸鈉的(每千克體重硒的LD50分別為113.0 mg/kg和15.7 mg/kg)，隨后的短期毒性試驗(yàn)也進(jìn)一步證明納米硒的短期毒性顯著低于亞硒酸鈉的(P＜0.05)[3]。這表明納米硒比常用的亞硒酸鈉有更寬的安全劑量使用范圍，因此在飼料生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)工藝的要求低于亞硒酸鈉的。

2 納米硒在動(dòng)物體內(nèi)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)

動(dòng)物主要以?xún)煞N方式吸收納米硒，一種是以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式通過(guò)腸壁將硒吸入體內(nèi)，另一種是以被動(dòng)擴(kuò)散的方式吸收。在對(duì)納米硒的吸收部位方面，單胃動(dòng)物的與反芻動(dòng)物的不同。用納米75Se進(jìn)行的研究表明，動(dòng)物主要通過(guò)十二指腸吸收納米硒，反芻動(dòng)物對(duì)納米硒的吸收可在整段小腸中進(jìn)行，而單胃動(dòng)物對(duì)納米硒的吸收則主要發(fā)生在回腸中[4]。Wang等發(fā)現(xiàn)，納米硒除了以跨細(xì)胞運(yùn)輸為主要的轉(zhuǎn)運(yùn)方式被動(dòng)物吸收外還可以通過(guò)細(xì)胞旁通路被吸收，并且該研究發(fā)現(xiàn)納米硒的吸收效率比硒代蛋氨酸的高1.76倍，比亞硒酸鈉的高8.41倍[5]。其中的原因可能與納米硒所具有的特殊的粒徑和表面電荷有關(guān)。納米硒被動(dòng)物機(jī)體吸收后會(huì)迅速結(jié)合并進(jìn)入紅細(xì)胞，但較大比例的納米硒會(huì)被釋放，其余的與血漿蛋白結(jié)合，血漿中與硒結(jié)合的蛋白質(zhì)主要是α和β-球蛋白。

3 納米硒對(duì)畜禽肉品質(zhì)的影響

3.1 納米硒對(duì)肉色的影響

肉色是人們對(duì)所購(gòu)買(mǎi)的鮮肉最直接的感官評(píng)價(jià)，也是衡量畜禽肉品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，肉類(lèi)產(chǎn)品越鮮艷越能勾起購(gòu)買(mǎi)者的消費(fèi)欲望[6]。人工肉眼觀察肉色不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不一，極易造成誤差。目前肉色的評(píng)定一般通過(guò)色差儀測(cè)定的一些參數(shù)來(lái)衡量，L*值代表肉的亮色度，a*值代表肉的紅色度，b*值代表肉的黃色度。肉色主要取決于肌肉中肌紅蛋白(Myoglobin，Mb)的含量，而硒可在動(dòng)物體內(nèi)參與硒蛋白的形成，能有效防止肌紅蛋白或氧合肌紅蛋白氧化形成高鐵肌紅蛋白，從而提高肉色評(píng)分值[7]。戴五洲研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在育肥豬日糧中添加納米硒時(shí)，隨著納米硒添加量的增加，豬背最長(zhǎng)肌的a*值呈線(xiàn)性增加，b*值呈線(xiàn)性下降，L*值有下降的趨勢(shì)，豬背最長(zhǎng)肌中肌紅蛋白含量顯著升高(P＜0.001)，0.3 mg/kg納米硒組和0.5 mg/kg納米硒組的豬背最長(zhǎng)肌的肌紅蛋白含量相比于對(duì)照組的分別提高了31.43%和65.65%[8]。由此表明，納米硒可以通過(guò)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)的手段提高豬肉的感官品質(zhì)，并且其較寬的安全范圍可以有利于發(fā)揮硒改善肉色的劑量效應(yīng)。

3.2 納米硒對(duì)肉pH的影響

肌肉的pH是反應(yīng)肉品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。研究認(rèn)為，動(dòng)物屠宰后肌肉會(huì)進(jìn)行無(wú)氧酵解并產(chǎn)生乳酸，因此肌肉的pH在屠宰后會(huì)隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，肉品質(zhì)降低[9]。閆利萍等報(bào)道硒是動(dòng)物體內(nèi)重要的抗氧化劑，能夠提高肌細(xì)胞清除代謝產(chǎn)物乳酸的能力，阻止多不飽和脂肪酸過(guò)度氧化，改善肉品質(zhì)[10]。林長(zhǎng)光在比較不同硒源對(duì)育肥豬宰后豬肉pH的影響中發(fā)現(xiàn)，宰后45 min，納米硒組的豬背最長(zhǎng)肌的pH極顯著高于對(duì)照組的(P＜0.01)；宰后24 h，納米硒組的豬肉pH顯著高于對(duì)照組的、亞硒酸鈉組的和酵母硒組的(P＜0.05)[11]。蒼白、柔軟且滲水(Pale Soft Exudative，PSE)的肉是一種典型的劣質(zhì)肉，近年來(lái)發(fā)生比例正呈逐年上升的趨勢(shì)。PSE肉是動(dòng)物屠宰后因胴體發(fā)生高速代謝導(dǎo)致持續(xù)高溫和低pH并產(chǎn)生劇烈且明顯的蛋白質(zhì)變性引起的[12]。一般情況下，生豬屠宰后45 min肌肉pH＜6.0時(shí)，該肉可判定為PSE肉。因此，維持宰后肉的pH對(duì)減少PSE肉的產(chǎn)生和改善肉質(zhì)有重要意義。

3.3 納米硒對(duì)肉嫩度和滴水損失的影響

肉的嫩度是消費(fèi)者評(píng)判肉質(zhì)優(yōu)劣及影響消費(fèi)的重要因素，并且也是導(dǎo)致肉產(chǎn)品被消費(fèi)者接受與否的最主要因素。肉的嫩度是指肉入口咀嚼組織狀態(tài)時(shí)所感覺(jué)的印象，實(shí)驗(yàn)室主要以剪切力指標(biāo)來(lái)反映肉的嫩度。滴水損失則是衡量肉類(lèi)保持水分高低的指標(biāo)，與肌肉保水力呈負(fù)相關(guān)，保水性能的高低會(huì)對(duì)肉類(lèi)產(chǎn)品的風(fēng)味、口感以及多汁性產(chǎn)生重要影響[13]。楊志勇對(duì)比不同硒源對(duì)雞胸肉肉質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，日糧添加0.3 mg/kg納米硒組的試驗(yàn)雞雞胸肉剪切力顯著低于對(duì)照組試驗(yàn)雞的(對(duì)照組添加0.3 mg/kg亞硒酸鈉，P＜0.01)[14]。大量試驗(yàn)證實(shí)在畜禽日糧中補(bǔ)充納米硒能有效降低肌肉的滴水損失，在鵝的日糧中添加0.3 mg/kg納米硒能顯著降低鵝肉的滴水損失(P＜0.05)。在生長(zhǎng)育肥豬的日糧中添加納米硒，豬背最長(zhǎng)肌的滴水損失隨納米硒添加水平的升高而明顯降低[8,15]。畜禽屠宰后，由于機(jī)體穩(wěn)態(tài)被破壞而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的水分因細(xì)胞膜的損壞而大量流失，導(dǎo)致肉的保水能力下降。

3.4 納米硒對(duì)肌內(nèi)脂肪的影響

與多年前片面追求瘦肉率不同，人們近年來(lái)逐漸發(fā)現(xiàn)肌肉內(nèi)含有一定數(shù)量的肌內(nèi)脂肪可以提高肉的品質(zhì)。肌內(nèi)脂肪對(duì)肉品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在嫩度、大理石紋、風(fēng)味和多汁性上[16]，而大理石紋在肉質(zhì)分級(jí)上更是一個(gè)直接的判定指標(biāo)。Zhou等研究在日糧中添加不同水平的納米硒對(duì)廣西黃雞肉質(zhì)的影響，結(jié)果，添加納米硒可以顯著提高雞胸肉中的肌內(nèi)脂肪含量(P＜0.05)；相似的結(jié)果出現(xiàn)在林長(zhǎng)光的研究中，添加0.3 mg/kg的納米硒可以顯著提高育肥豬眼肌部肌內(nèi)脂肪的含量(P＜0.05)[11,17]。目前，各位學(xué)者對(duì)硒影響肌內(nèi)脂肪含量的研究結(jié)果存在較大的差異，尚不能確切說(shuō)明硒對(duì)肌內(nèi)脂肪是否有正向作用。

4 納米硒影響肉品質(zhì)的作用機(jī)制

脂質(zhì)氧化作用會(huì)促進(jìn)肉的脫色或提高滴水，這不但會(huì)影響肉的品質(zhì)，還會(huì)對(duì)肉品行業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。研究認(rèn)為，自由基攻擊肌肉中的多不飽和脂肪引起的脂質(zhì)過(guò)氧化作用是肉冷藏過(guò)程中導(dǎo)致其變質(zhì)的主要原因之一[18]。納米硒改善肉品質(zhì)的最主要原因在于它能夠通過(guò)增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力來(lái)阻止脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的惡化反應(yīng)[19]。硒首先是通過(guò)各種含硒蛋白質(zhì)及含硒酶發(fā)揮抗氧化作用的，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(Glutathione Peroxidase，GSH-Px)是最早被發(fā)現(xiàn)和證實(shí)的含硒酶，硒的抗氧化作用主要通過(guò)該酶發(fā)揮作用。GSH-Px強(qiáng)大的催化能力主要?dú)w功于催化位點(diǎn)上的硒代半胱氨酸(Selenocysteine，Sec)；與其他金屬元素不同，人體內(nèi)的硒是以Sec的形式插入到蛋白質(zhì)中的，在GSH-Px合成途徑中的硒代半胱氨酰-tRNA[Ser]Sec 作為轉(zhuǎn)運(yùn)Sec的載體完成Sec的插入，其過(guò)程需要一個(gè)順式作用元件和多個(gè)反式作用因子的共同作用，另有五種蛋白質(zhì)參與其表達(dá)的調(diào)控，整個(gè)過(guò)程目前仍不十分清楚[20]。硒進(jìn)入細(xì)胞后參與合成GSH-Px，GSH-Px可以與維生素E發(fā)揮協(xié)同作用.維生素E是動(dòng)物機(jī)體抗氧化的第一道防線(xiàn)，它定位于細(xì)胞膜上，可阻斷膜上已形成的過(guò)氧化物；而硒則是動(dòng)物機(jī)體抗氧化的第二道防線(xiàn)，通過(guò)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶清除胞內(nèi)的過(guò)氧化物。二者能發(fā)揮協(xié)同作用，維持機(jī)體的氧化還原平衡，從而對(duì)改善肉品質(zhì)起到積極效果。

肉的顏色改變主要與肌肉中的色素物質(zhì)——肌紅蛋白的自然氧化緊密相關(guān)。肌紅蛋白由珠蛋白和血紅素組成，血紅素含有一個(gè)以還原態(tài)Fe2+或氧化態(tài)Fe3+形式存在的鐵離子。肌紅蛋白本身呈紫紅色，與氧結(jié)合后生成氧合肌紅蛋白，顏色轉(zhuǎn)為鮮紅色，這種顏色表明肉是新鮮的。Mb和氧合Mb均可被氧化為高鐵肌紅蛋白，表現(xiàn)為褐色，表明肉放置了較長(zhǎng)的時(shí)間[21]。然而，硒可有效減少組織中氧自由基的含量，阻止Fe2+氧化為Fe3+，從而維持肉的紅色度(a*值)。動(dòng)物宰后，肌肉中的糖原會(huì)因缺氧而進(jìn)行無(wú)氧酵解并產(chǎn)生乳酸；隨著屠宰后時(shí)間的延長(zhǎng)，肌肉的pH不斷下降，肌肉pH迅速降低時(shí)容易產(chǎn)生PSE肉，降低肉的品質(zhì)，而硒能通過(guò)提高肌細(xì)胞清除代謝產(chǎn)物乳酸的能力，延緩pH降低的時(shí)間，但目前其促進(jìn)乳酸清除的方式尚不清楚[22]。肌肉系水力會(huì)影響肉的風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)成分及嫩度等。pH被認(rèn)為是影響肌肉系水力的一個(gè)重要因素，因?yàn)檩^低的pH會(huì)使肌紅蛋白縮水從而降低肌肉蛋白束縛水分的能力，同時(shí)脂質(zhì)氧化作用可能也會(huì)導(dǎo)致肌肉細(xì)胞膜完整性受到破壞，通透性增加，影響細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而增加肉的滲出性損失，使肌肉的滴水損失增加；而硒能通過(guò)保護(hù)細(xì)胞膜免受氧化損傷而維持它的完整性，最終提高肌肉的系水力[23]。此外，脂質(zhì)氧化作用也會(huì)通過(guò)降低肌原纖維的保水能力，導(dǎo)致肌肉中汁液損失量的增多，最終也會(huì)增加肌肉的滴水損失[24]。因此，在動(dòng)物日糧中補(bǔ)硒，通過(guò)它的抗氧化作用抑制肌肉的脂質(zhì)氧化，對(duì)提高肌肉的系水力有顯著效果。

5 結(jié)論與展望

在畜禽日糧中添加納米硒可有效延長(zhǎng)畜禽肉產(chǎn)品的貨架期，改善肉的感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。然而，在動(dòng)物生產(chǎn)中，目前使用最多的硒產(chǎn)品依舊是亞硒酸鈉。納米硒雖然具有毒性低和良好的改善肉質(zhì)的功能，由于其生產(chǎn)工藝高、研究應(yīng)用相對(duì)較少以及人們對(duì)納米硒的認(rèn)識(shí)不足等原因，現(xiàn)階段我們要將其在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用較為困難。此外，納米硒對(duì)改善畜禽肉質(zhì)的研究也比較少，同時(shí)在不同動(dòng)物上的作用效果差別較大，因此納米硒的最佳添加劑量和具體的改善肉質(zhì)的機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。相對(duì)于常規(guī)的硒類(lèi)添加劑，納米硒具有一定的營(yíng)養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，在改善畜禽肉質(zhì)、減少PSE肉發(fā)生率以及在生產(chǎn)富硒肉產(chǎn)品上也具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：(24篇，略)