羊肉多不飽和脂肪酸組成的影響因素及其營養(yǎng)調(diào)控

閆素梅 孟凡珠 劉樹林

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū)高校動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010018)

隨著人們健康意識的提高，消費(fèi)者對優(yōu)質(zhì)羊肉的需求與日俱增。羊肉的多不飽和脂肪酸(PUFA)組成與人類健康緊密相關(guān)，其中過高的飽和脂肪酸(SFA)和n-6 PUFA沉積會影響機(jī)體的膽固醇代謝，導(dǎo)致患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加；n-3PUFA是激活脂質(zhì)分解代謝和抑制脂肪生成的代謝轉(zhuǎn)換器，尤其是C20∶5n3和C22∶6n3具有降低血脂、減少心臟疾病的發(fā)生并降低動脈粥樣硬化的作用，防止肥胖癥發(fā)生[1]。哺乳動物體內(nèi)C20∶5n3和C22∶6n3的前體物C18∶3n3及C20∶4n6的前體物C18∶2n6均不能自身合成，而且C18∶3n3、C18∶2n6的延長和去飽和過程需要相同的酶，因此存在競爭關(guān)系[2]。體內(nèi)n-6PUFA/n-3PUFA比值(n-6/n-3)的失衡可能導(dǎo)致生理功能失調(diào)甚至產(chǎn)生疾病[3]，當(dāng)人類膳食的不飽和脂肪酸(UFA)中，n-6/n-3小于5時，可有效預(yù)防癌癥的發(fā)生[4-5]；但目前人類的多數(shù)膳食中n-6PUFA充足，n-3PUFA缺乏，n-6/n-3較高，對人體健康不利[6]。因此，提高羊肉產(chǎn)品中的n-3PUFA含量、降低n-6/n-3對改進(jìn)羊肉品質(zhì)、優(yōu)化人類膳食的PUFA組成具有重要的意義。本文主要從羊肉的PUFA組成特點(diǎn)和影響因素、提高羊肉n-3PUFA組成的營養(yǎng)措施及其調(diào)控機(jī)制等方面進(jìn)行綜述，為通過營養(yǎng)途徑優(yōu)化羊肉的PUFA組成進(jìn)而提高營養(yǎng)價(jià)值提供理論參考。

1 羊肉的PUFA組成特點(diǎn)

盡管不同種類的羊肉脂肪酸(FA)組成存在顯著差異，但其組成特點(diǎn)具有相似性，羊肉中主要的SFA、單不飽和脂肪酸(MUFA)、n-3PUFA、n-6PUFA分別是C16∶0和C18∶0、C18∶1c9、C18∶3n3、C18∶2n6，C18∶3n3的含量較高，為0.60%～2.69%(表1)。與其他動物肌肉相比，羊肉的n-6/n-3最低，C18∶3n3與n-3PUFA比例僅次于雞肉和魚肉(表2)。

2 羊肉PUFA組成的影響因素

2.1 動物因素

羊肉的PUFA組成因品種不同而異[8,14-15]，并隨著年齡的增加而降低，SFA含量及與膻味有關(guān)的FA則呈增加趨勢[16-17]。羊肉的PUFA含量因性別不同而異，但研究結(jié)果不盡相同。如蘇尼特羊羯羔的背最長肌、股二頭肌和臂三頭肌中C18∶3n3、C20∶5n3、n-3PUFA和n-3長鏈多不飽和脂肪酸(n-3LCPUFA)、n-6PUFA、n-6LCPUFA含量高于母羔[18]，De Araújo等[19]、Lind等[20]的研究也得出了相似的結(jié)果。然而，絨山羊羯羊背最長肌n-3PUFA、C20∶5n3的含量均低于母羔，而皮下脂肪組織內(nèi)的n-6/n-3則與之相反[21]。此外，羊肉的PUFA組成也存在部位的差異性[16,22]。

表1 羊肉的FA組成Table 1 FA composition of mutton[7] g/100 g

表2 不同動物肌肉中FA的組成(占總脂肪酸的百分比)Table 2 Composition of FA in muscle of different animals(percentage of total fatty acids) %

續(xù)表2脂肪酸FA羊肉Mutton[8]牛肉Beef[9]豬肉Pork[10]雞肉Chicken[11]魚肉Fish[12]驢肉Donkey[13]C18∶2n66.603.305.9521.2616.1721.50C18∶3n60.100.06——1.820.07C20∶2n6—0.07——1.460.44C20∶3n60.10——0.642.300.33C20∶4n60.100.030.557.362.670.11飽和脂肪酸SFA34.3742.5448.7937.8629.3339.51n-3多不飽和脂肪酸n-3PUFA4.820.841.285.256.331.63n-6多不飽和脂肪酸n-6PUFA8.843.406.5029.2622.9619.13n-6多不飽和脂肪酸/n-3多不飽和脂肪酸n-6PUFA/n-3PUFA1.834.255.085.573.5710.47

2.2 飼養(yǎng)方式

自然放牧飼養(yǎng)模式下的羊肉n-3PUFA含量高于放牧補(bǔ)飼及舍飼模式，這是由于天然牧草富含C20∶5n3和C22∶6n3的前體物C18∶3n3，放牧羊可攝取更多的C18∶3n3。Scerra等[23]的研究得出，與自然放牧相比，舍飼降低了意大利美利奴羔羊肉的PUFA含量，尤其是n-3PUFA含量；自然放牧組的灘羊羊肉n-3PUFA組成和含量都優(yōu)于舍飼羊肉[24]；與放牧補(bǔ)飼組相比，自然放牧組呼倫貝爾羔羊肉和絨山羊羔羊肉中有更多的n-3LCPUFA沉積[8,25]。

2.3 飼糧精粗比

國內(nèi)外的多數(shù)研究結(jié)果顯示，提高飼糧的精粗比，增加了羊肉的n-6PUFA含量，降低了n-3PUFA含量，引起n-6/n-3增加。Santos-silva等[26]研究發(fā)現(xiàn)，高精料育肥的羊肉中n-6/n-3顯著高于放牧羊。盧盛勇等[27]研究也發(fā)現(xiàn)，精粗比為6∶4組的貴州白山羊羊肉中C18∶3n3含量低于精粗比為3∶7、4∶6和5∶5組，周力等[28]針對高原型藏公羊的研究也得出了相似的結(jié)果。高精料飼糧引起的羊肉n-3PUFA含量降低與其飼糧能量水平的增加有關(guān)。Wang等[29]研究發(fā)現(xiàn)，分別給湖羊飼喂5種不同能量水平的飼糧，背最長肌中C18∶1t9、C18∶3n3、n-3PUFA的比例隨飼糧能量水平的升高而降低，n-6/n-3與之相反。然而，Jiao等[30]的研究表明，在低蛋白質(zhì)(7%)條件下，隨著飼糧能量水平由8.33 MJ/kg增加到11.57 MJ/kg，藏羊背最長肌中的n-3PUFA含量增加，n-6/n-3降低；但當(dāng)飼糧能量水平由8.33 MJ/kg增加到9.33 MJ/kg時，小尾寒羊肌肉的n-3PUFA含量與n-6/n-3的變化規(guī)律與藏羊相似，當(dāng)能量水平進(jìn)一步增加到10.45和11.57 MJ/kg時，上述指標(biāo)反而呈相反規(guī)律變化，這說明羊肉的n-3PUFA組成不僅與品種有關(guān)，還與飼糧的能量水平高低有關(guān)。目前相關(guān)的研究報(bào)道甚少，確切的原因需要進(jìn)一步探討。

2.4 冷應(yīng)激與熱應(yīng)激

目前關(guān)于冷應(yīng)激與熱應(yīng)激對肉羊生理指標(biāo)、肌肉理化特性和生產(chǎn)性能影響的研究較多，但對羊肉PUFA組成的影響及其機(jī)理研究極其有限，需要深入探討。Chauhan等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，為期1周的熱應(yīng)激顯著增加了羊肉中C18∶2n6和n-6PUFA的含量，但對C18∶3n3、C20∶5n3和C22∶6n3等n-3PUFA含量及n-6/n-3無顯著的影響。汪驍軒等[32]的研究表明，冷應(yīng)激增加了阿勒泰羊與雜交羊胸部脂肪中脂肪酸合成酶與脂蛋白脂酶的基因表達(dá)，對FA代謝和脂肪沉積產(chǎn)生了影響，但對羊肉FA組成產(chǎn)生的影響需進(jìn)一步探討。

3 羊肉PUFA組成的營養(yǎng)調(diào)控措施及其作用機(jī)制

天然放牧條件下生產(chǎn)的羊肉n-6/n-3低，且富含益于人體健康的n-3PUFA[33]，備受人們青睞，然而，受產(chǎn)肉效率低、草原生態(tài)環(huán)境惡化和草場載畜力急劇下降的限制，使得產(chǎn)肉效率高、育肥周期短的舍飼育肥成為了主要的羊肉生產(chǎn)方式，但由此也引起了羊肉中C18∶3n3、C20∶5n3和C22∶6n3等n-3PUFA含量的下降和n-6/n-3的增加[25]，降低了羊肉品質(zhì)。因此，如何通過營養(yǎng)措施優(yōu)化舍飼羊肉的PUFA組成是肉羊營養(yǎng)研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。體組織中沉積的PUFA來源于血液和組織自身合成2部分，飼糧的C18∶3n3經(jīng)過瘤胃、腸道代謝吸收入血，運(yùn)送至體組織和肝臟進(jìn)行合成和轉(zhuǎn)化；運(yùn)送至肝臟合成的C20∶5n3和C22∶6n3等n-3PUFA可再次分泌入血運(yùn)送到體組織進(jìn)行轉(zhuǎn)化和沉積[7,25,34]。因此，舍飼飼糧的C18∶3n3含量低于天然牧草是引起舍飼羊肉n-3PUFA含量低于放牧羊肉的主要原因之一。而且，飼糧中的C18∶3n3因在瘤胃中發(fā)生氫化作用以及在機(jī)體代謝過程中發(fā)生的脂質(zhì)過氧化，不僅會降低其在組織中的沉積效率，還會導(dǎo)致C20∶5n3和C22∶6n3的合成減弱，因此如何提高肉羊?qū)18∶3n3的攝取量、增加C18∶3n3的過瘤胃保護(hù)、降低其脂質(zhì)過氧化是增加羊肉n-3PUFA含量和優(yōu)化PUFA組成的主要營養(yǎng)措施。

3.1 飼喂富含C18∶3n3的全粗料飼糧

在舍飼育肥條件下選擇性地飼喂富含C18∶3n3的全粗料飼糧，增加C18∶3n3攝取量是優(yōu)化羊肉n-3PUFA組成的主要營養(yǎng)措施之一。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂全粗料飼糧的加勒比山羊雖然其產(chǎn)肉效率較補(bǔ)飼精飼料組降低，但肌內(nèi)n-3PUFA的沉積增加[35]。與放牧補(bǔ)飼和全混合日糧舍飼相比，絨山羊采食富含C18∶3n3的全粗料飼糧，肌肉和脂肪組織中C20∶5n3和C18∶3n3等n-3PUFA的含量增加，SFA的含量與n-6/n-3降低；其影響機(jī)制是采食全粗料飼糧的肉羊增加了C18∶3n3的進(jìn)食量與過瘤胃保護(hù)后進(jìn)入小腸的量，進(jìn)而增加了吸收入血的C18∶3n3量；并上調(diào)了肌肉與脂肪組織中與n-3PUFA合成、延長、去飽和相關(guān)的酶和轉(zhuǎn)錄因子的mRNA表達(dá)，如肝X受體α、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、脂肪酸去飽和酶1(FADS1)、FADS2、長鏈脂肪酸延長酶5(ELOVL5)、ELOVL2、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(SLC27A4)、?；o酶A氧化酶1(ACOX1)、L-雙功能蛋白和固醇載體蛋白2(SCP2)等[34]，促進(jìn)了n-3PUFA在體組織的轉(zhuǎn)化與沉積。

3.2 添加富含C18∶3n3的亞麻油

亞麻油富含C20∶5n3、C22∶6n3的前體C18∶3n3，含量高達(dá)50%。亞麻油可增加牛羊肉中C18∶3n3、C20∶5n3、C22∶6n3等n-3PUFA的含量，降低C20∶4n6、n-6 PUFA含量和n-6/n-3[36]；Miltko等[37]及課題組前期研究也得出了類似的結(jié)果[38-40]；其調(diào)節(jié)機(jī)制是亞麻油增加了肉羊?qū)18∶3n3的攝取量與血液吸收的量，上調(diào)了肝臟內(nèi)參與n-3LCPUFA合成的部分脂類代謝相關(guān)酶活性及其基因FADS1、ELOVL2、ELOVL5、SLC27A4、肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1β(CPT1β)的表達(dá)，增加了肝臟合成分泌入血的n-3LCPUFA，促進(jìn)了肌肉和脂肪組織對n-3LCPUFA的吸收。將瘤胃宏基因組、腸道微生物多樣性、代謝組學(xué)、肝臟與肌肉的轉(zhuǎn)錄組學(xué)等結(jié)果進(jìn)行多組學(xué)聯(lián)合分析進(jìn)一步得出，亞麻油改變了主要長鏈UFA氫化的瘤胃細(xì)菌屬豐度和氫化途徑，通過降低羊瘤胃中擬桿菌屬_sp_CAG_1060(Bacteroides_sp_CAG_1060)、另枝菌屬_sp_CAG_831(Alistipes_sp_CAG_831)和Flexilinea_flocculi的相對豐度和糖酵解代謝中酶1.2.7.11(2-氧戊二酸氧化還原酶亞單位)的活性，降低了C18∶3n3的氫化和脂質(zhì)過氧化，促進(jìn)了其過瘤胃保護(hù)效果；通過下調(diào)小腸中有害菌抗口臭致病菌屬(Solobacterium)、醋腸菌屬(Acetitomaculum)和假支桿菌屬(Pseudoramibacter)的相對豐度，促進(jìn)吸收入血的C18∶3n3；通過增加血液中的關(guān)鍵差異代謝物甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的濃度促進(jìn)C18∶3n3和C20∶5n3在小腸的吸收，通過上調(diào)谷胱甘肽代謝通路減少其脂質(zhì)過氧化，增加血液中C18∶3n3、n-3PUFA和n-3LCPUFA的含量；通過LEPR/AMPK/SREBP1-L信號軸調(diào)節(jié)肝臟內(nèi)C20∶5n3的合成；PPAR信號通路是亞麻油促進(jìn)背最長肌組織中C18∶3n3的轉(zhuǎn)運(yùn)和沉積的關(guān)鍵代謝通路[7,41]。

3.3 添加富含C18∶3n3的亞麻籽

C18∶3n3容易氧化，且在瘤胃內(nèi)易于被微生物大量氫化，因此反芻動物飼糧中直接添加富含C18∶3n3的油脂，會降低C18∶3n3的過瘤胃效果及其在肌肉和脂肪等體組織內(nèi)的沉積效率和n-3LCPUFA的合成[40,42-43]；過多的n-3PUFA會增加氧化應(yīng)激的易感性[44]，而氧化應(yīng)激可引起肝臟內(nèi)FADS5和FADS6等LCPUFA合成酶的基因表達(dá)下調(diào)，抑制了肝臟及體組織內(nèi)LCPUFA的合成與沉積[45]。因此，減緩動物因攝取富含PUFA飼糧引起的氧化應(yīng)激可優(yōu)化體組織的PUFA組成。研究表明，飼糧中添加亞麻籽可以上調(diào)湖羊睪丸組織的抗氧化能力，使谷胱甘肽過氧化物酶4和銅鋅超氧化物歧化酶的基因表達(dá)量增加[46]。飼糧中添加熱處理的亞麻籽比添加生亞麻籽更易促進(jìn)肉羊體組織內(nèi)C18∶3n3及n-3LCPUFA的沉積，原因是熱亞麻籽起到了抑制脂質(zhì)過氧化的作用，增加了過瘤胃保護(hù)效果[38]。亞麻油和亞麻籽在飼糧中提供相同量的C18∶3n3，但亞麻籽對C18∶3n3和n-3PUFA在絨山羊體組織沉積的促進(jìn)效果優(yōu)于亞麻油，且只有亞麻籽能促進(jìn)C22∶6n3的沉積[39-40]。通過對添加亞麻油和亞麻籽的肉羊體內(nèi)代謝進(jìn)行比較研究，并利用多組學(xué)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合分析闡明了其影響機(jī)制：1)亞麻籽通過增加瘤胃內(nèi)C18∶2n6的氫化，降低C18∶3n3的氫化，對C18∶3n3起到了過瘤胃保護(hù)效果[40]；通過降低C18∶3n3氫化參與菌的相對豐度，增加C20∶5n3、C20∶4n6和C22∶6n3氫化參與菌瘤胃球菌屬_sp_CAG_177(Ruminococcus_sp_CAG_177)、瘤胃球菌屬_sp_CAG_488(Ruminococcus_sp_CAG_488) 和瘤胃球菌屬_sp_CAG_563(Ruminococcus_sp_CAG_563) 的相對豐度，增加了C18∶3n3的過瘤胃保護(hù)[7]；2)亞麻籽通過上調(diào)小腸中有益菌糞桿菌真核菌屬群(Eubacterium_coprostanoligenes_group)的定植，促進(jìn)了C18∶3n3的吸收入血[41]；亞麻籽通過PPAR信號通路上調(diào)了肌肉中參與n-3PUFA轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)因子PPARα、脂肪酸結(jié)合蛋白5和脂肪酸移位酶的基因表達(dá)量，增加了C18∶3n3和C22∶6n3的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收[7]；3)亞麻籽通過上調(diào)肝臟中CPT1β的表達(dá)，增加了經(jīng)肝臟合成分泌入血的C22∶6n3等n-3LCPUFA，并促進(jìn)了體組織內(nèi)參與n-3LCPUFA合成相關(guān)酶與轉(zhuǎn)錄因子的基因表達(dá)，促進(jìn)了肌肉和脂肪組織內(nèi)n-3LCPUFA的沉積[7,39]；4)亞麻籽通過AMPK/PPARα信號通路促進(jìn)UFA生物合成通路中與C22∶6n3的合成相關(guān)基因的表達(dá)，如超長鏈3-氧?；o酶A還原酶、ACOX1、超長鏈羥脂酰CoA脫水酶1(HACD1)、HACD2和SCP2的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了C22∶6n3的合成[7]。

3.4 棕櫚油與富含C18∶3n3的油脂混合添加

棕櫚油富含C18∶1c9，有限的研究指出，棕櫚油與亞麻油等不同油脂的混合添加有利于優(yōu)化產(chǎn)品的FA組成。如山羊飼糧中以棕櫚油替代飼糧中20%的菜籽油，引起羊肉中的C16∶0、C14∶0和C18∶2n6含量降低，C18∶1c9、C18∶3n3和C20∶5n3含量增加[47]。體外研究指出，棕櫚油替代亞麻油的1/3可顯著提高亞麻油的抗氧化能力[48]；利用富含C18∶1c9的油脂部分替換亞麻油，降低了C18∶3n3在瘤胃內(nèi)的氫化[49]，這些可能是棕櫚油與其他油脂混合添加可優(yōu)化產(chǎn)品PUFA組成的主要原因。課題組前期研究結(jié)果顯示，絨山羊飼糧中以6∶4的比例添加亞麻油與棕櫚油，可增加瘤胃內(nèi)與脂類代謝相關(guān)的酶活性，減少瘤胃氫化菌的數(shù)量，增加瘤胃中C18∶3n3的含量，但進(jìn)一步增加混合油組中亞麻油的比例時，瘤胃內(nèi)C18∶3n3含量會逐漸降低[50-51]。Wang等[52]進(jìn)一步比較研究發(fā)現(xiàn)，利用棕櫚油替代飼糧中亞麻油的1/3，與單獨(dú)添加亞麻油相比更易促進(jìn)絨山羊體內(nèi)C18∶3n3、C20∶5n3、C22∶6n3、n-3PUFA和n-3LCPUFA的沉積，其機(jī)制是：棕櫚油富含的C18∶1c9增加了瘤胃內(nèi)C18∶1c9氫化參與菌琥珀酸弧菌屬(Succinivibrio)、琥珀酸弧菌科UCG-002(Succinivibrionaceae UCG-002)和未分類的擬桿菌科(unclassified_f_ Bacteroidetes)的相對豐度；降低了C18∶3n3氫化參與菌假丁酸弧菌屬(Pseudobutyrivibrio)的相對豐度，即棕櫚油部分替代亞麻油后，通過改變瘤胃菌群結(jié)構(gòu)增加C18∶1c9的氫化，降低C18∶3n3的氫化及組織內(nèi)C18∶3n3的氧化，進(jìn)而對C18∶3n3起到了過瘤胃保護(hù)效果；通過提高肝臟、肌肉等體組織內(nèi)與n-3LCPUFA合成相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子與酶的活性和基因表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)C18∶3n3與n-3LCPUFA的吸收及其在體內(nèi)的沉積。此外，Muío等[53]研究表明，富含n-3PUFA的羔羊飼糧中補(bǔ)飼維生素E，其羊肉具有較低水平的脂質(zhì)氧化且有更穩(wěn)定的n-3PUFA比例。隨著波爾山羊飼糧維生素E添加水平的升高，肉中C18∶1c9、C18∶3n3含量有增加趨勢[54]。

綜上所述，飼喂富含C18∶3n3的全粗料飼糧與油脂增加C18∶3n3供給、添加全油料籽實(shí)和保護(hù)劑降低C18∶3n3的脂質(zhì)過氧化、增加C18∶3n3過瘤胃保護(hù)是優(yōu)化羊肉中PUFA組成的主要途徑，其調(diào)控機(jī)制主要與降低C18∶3n3的瘤胃氫化、減少其脂質(zhì)過氧化、促進(jìn)其吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和合成有關(guān)，并解析得到了與這些調(diào)節(jié)過程有關(guān)的標(biāo)志代謝物、信號通路和瘤胃氫化菌。今后還需進(jìn)一步挖掘瘤胃氫化菌的功能、揭示C18∶3n3作為前體物促進(jìn)n-3LCPUFA合成的分子調(diào)控機(jī)制，挖掘新的C18∶3n3保護(hù)劑，并從PUFA的氧化與抗氧化途徑進(jìn)一步探究其對體組織n-3PUFA沉積的營養(yǎng)調(diào)控機(jī)制，為通過營養(yǎng)調(diào)控手段優(yōu)化羊肉的PUFA組成提供新思路。

4 小 結(jié)

本文主要從增加飼糧C18∶3n3供給、降低C18∶3n3的脂質(zhì)過氧化、增加C18∶3n3過瘤胃保護(hù)的角度總結(jié)了提高羊肉PUFA組成的營養(yǎng)措施及其調(diào)控機(jī)制，為優(yōu)化羊肉的PUFA組成提供了理論依據(jù)。進(jìn)一步還需從PUFA的瘤胃氫化、氧化與抗氧化途徑深入探討其對體組織n-3PUFA沉積的調(diào)控機(jī)制，揭示其代謝路徑，為通過營養(yǎng)措施優(yōu)化羊肉PUFA組成提供新的視角。