維生素E調控羊肉品質的研究進展

蘆 偉，高月鋒，簡路洋，王 波，羅海玲

（中國農業大學動物科技學院，動物營養國家重點實驗室，北京 100193）

隨著時代的發展，人們對肉品質要求越來越高。鮮肉在保存銷售過程中會發生脂質氧化和肉變色等問題，嚴重損害了銷售商的利益。而且肉類在深加工的過程中會產生一些有害物，損害人們的健康。畜牧業生產者開始尋求通過營養調控來解決這些問題以滿足消費者的需求。維生素E是一種脂溶性維生素。因其對動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品的脂質氧化，在一定時間內保證肉色。近年來，科研人員發現維生素E的功能不是僅僅局限于作為一種脂溶性斷鏈式抗氧化劑。其對脂質代謝相關基因也具有一定調控作用。本文就維生素E對肉品質的影響、抗氧化作用和對相關基因表達的調控作以綜述。

1 維生素E對羊肉品質的調控作用

1.1 延緩脂質氧化脂質氧化會影響肉的氣味、風味、質地和營養價值。脂質氧化的產物會導致肉產生異味。試驗中，一般通過測定硫代巴比妥酸反應產物（Thiobarbituric Acid Reactive Substances，TBARS）濃度來推知脂質氧化程度。M.Bellés等[1]在每千克羔羊基礎日糧中添加1 000 mg DL-α-生育酚醋酸鹽，研究發現添加維生素E的肉樣在上架之前所測得的TBARS指數與對照組相比沒有顯著差異。然而，在9 d的陳列之后，相比于對照組，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氧化。n-3多不飽和脂肪酸對人體健康有利，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。畜牧生產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品。隨著n-3多不飽和脂肪酸含量上升，加劇了脂質氧化。LauraGonzález-Calvo等[2]研究發現，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最經濟的添加方式，有效地降低了TBARS的濃度，抑制高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin，MMb）的生成，延長貨架時間。有研究表明，相比于單獨添加，維生素E和有機硒同時添加到飼糧能夠更為有效地抑制脂質氧化[3]。不僅可以通過在飼料中添加維生素E抑制肉中脂質氧化，還可以在正常飼喂條件下屠宰前3 d肌內注射維生素E來提高肉產品的脂質氧化穩定性[4]。維生素E通過自身的抗氧化性可以有效地延緩肉產品的脂質氧化，確保肉的營養價值，延長貨架時間。目前的研究多集中于如何最經濟科學地在畜禽生產中使用維生素E，抑制脂質氧化。

1.2 保持肉色消費者購買牛羊肉時，主要是依據肉色來選購。消費者往往認為鮮紅的肉是新鮮的高品質肉[5]。零售商一般會打折出售顏色不鮮艷的肉。畜禽肉快速變色問題已經給零售行業帶來巨大損失。氧合肌紅蛋白中亞鐵血紅素氧化還原穩定性下降使得氧合肌紅蛋白轉變為高鐵肌紅蛋白，是導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品。畜牧生產中，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重。因此畜禽生產者通過在飼料中添加維生素E等抗氧化劑來保持肉色穩定。M.Bellés等[1]研究發現飼糧中添加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，肌肉中維生素E含量越高，肉變色時間越晚[6]。有相關研究表明，相比于人工合成的α-生育酚，飼喂天然α-生育酚所生產的火雞肉在冷藏狀態下擁有更高的氧合肌紅蛋白含量和更低的高鐵肌紅蛋白含量[7]。C.G.Jose[8]等研究發現，每千克日糧中添加275 IU維生素E，飼喂羔羊3～4個星期，使得羔羊組織中α-生育酚含量達到3.5～4 mg/kg，能夠最大限度地穩定肉色。維生素E作為一種綠色添加劑，在穩定畜禽肉色方面起著關鍵的作用。對維生素E深入研究使得維生素E在肉產品生產過程中得到了更好的運用。

1.3 影響脂肪酸組成肌內脂肪酸含量對肉品質至關重要。趙天章等[9]研究發現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，但對肌內脂肪含量沒有顯著影響。肉中脂肪酸組成是影響肉產品營養的主要因素之一。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的抗氧化性和其對脂質代謝代謝相關基因影響有關。?.Zdanowska-S?siadek等[11]研究發現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，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]。營養學上認為，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出健康的肉產品。造成這一不同現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，同時降低了飽和脂肪酸含量。膽固醇是生長發育的必需物質，同時與各種疾病的發生密切相關。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、基礎日糧的營養成分、維生素E飼喂天數和維生素的飼喂劑量等因素有關。

2 相關調控機理

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 自由基是指能夠獨立存在，含有未成對電子的原子、原子團、分子或離子。機體內自由基主要是活性氧自由基（ROS）、活性氮自由基（RNS）及脂質自由基和脂質過氧化物（LPO），其中ROS占體內自由基的95%以上且對細胞膜損害作用最大。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鍵性作用。在細胞中，線粒體是產生過氧化物的主要場所。微粒體、過氧化物酶體和內質網上的細胞色素P-450（cytochrome P-450）也會產生ROS。線粒體中存在著電子傳遞鏈，為機體提供ATP。在能量傳遞的過程中，一部分電子提前“泄露”給氧氣 ，導致最多1%～3%的電子“泄露”產生了過氧化物[17]。

自由基處于不穩定的狀態，會通過與鄰近分子發生反應釋放能量達到穩定狀態，例如在細胞膜上，自由基會與蛋白質和磷脂中的多不飽和脂肪酸發生反應[18]。如果細胞中ROS濃度過高，會造成細胞結構、核酸、蛋白質和脂質的損傷[19]。脂質與自由基反應的優先級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，細胞膜上多不飽和脂肪酸最易受到自由基的攻擊，發生鏈式反應，造成脂質過氧化。同時，自由基也會引起不飽和脂肪酸從順式脂肪酸異構化為反式脂肪酸，從而提高反式脂肪酸含量[20]。此外，蛋白質的功能性基團還會與多不飽和脂肪酸的氧化產物和酰基衍生物產惰性產物。當細胞中自由基濃度過高時，自由基會對DNA、蛋白質和多不飽和脂肪酸進行氧化。多不飽和脂肪酸氧化產物也會與DNA和蛋白質發生反應。但適宜濃度的自由基對機體維持生物學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的相互作用維生素E是體內重要的脂溶性抗氧化劑。不僅能清除自由基，還能對由非自由基氧化劑引起的氧化反應有預防作用。ROS極易與細胞膜上多不飽和脂肪酸反應，產生脂質過氧自由基，脂質過氧自由基會導致更多的自由基產生，形成鏈式反應，嚴重地破壞細胞膜的結構與功能。維生素E可以通過貢獻酚羥基上的氫原子去清除自由基。同時產生了非自由基產物和維生素E自由基，從而有效地防止這一鏈式反應。因此，維生素E被也稱為斷鏈型抗氧化劑[21]。相關研究表明，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胞膜和巰基氧化還原路徑。一個自由基能氧化多個目標分子，而一個非自由基氧化劑只能氧化一個目標分子。對于單線態氧、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氧生成生育酚氫過氧化二烯酮、生育醌和醌環氧化物。相比于自由引起的脂質過氧化，單線態氧氧化的主要目標是那些沒有雙烯丙基氫的不飽和復合物，例如油酸、鯊烯和膽固醇。此外，臭氧能與烯烴發生反應生成自由基，次氯酸和蛋白質的反應產物也能生成自由基[22]。而α-生育酚能夠有效清除這些自由基。

維生素E與其他物質相互作用可以歸納為兩類——協同作用和拮抗作用。協同作用就是兩種或兩種以上物質共同作用效果大于它們單獨作用效果之和。當維生素E與過氧自由基反應生成維生素E自由基。抗壞血酸通過貢獻氫原子給維生素E自由基再生維生素E，以穩定組織中維生素E含量。當生育酚自由基處于高濃度時，會與含有低濃度過氧自由基的脂質發生反應，生成生育酚和脂質氧化物，使得生育酚抗氧化作用減弱。抗壞血酸能夠有效地防止這一過程[23]。硒、維生素E和維生素C都是細胞中抗氧化網的組成物質。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。這兩種情況都會導致豚鼠死亡。由此可見，維生素E的抗氧化性與維生素C和硒密切相關。類胡蘿卜素與維生素之間也存在協同作用。生育酚能夠再生類胡蘿卜素，同時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同生育酚減少脂質氧化[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的研究。

2.2 維生素E對脂類代謝相關基因的調控

2.2.1 通過PPARs調節脂類代謝 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引起了廣泛的關注。PPARs有3個亞型，分別為PPARα、PPARβ和PPARγ。且三個亞型在機體內的分布是不均勻的，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。已有相關研究表明PPARs調控了與脂類代謝相關的基因。L.González-Calvo等[28]報道發現對羔羊飼料添加維生素E，可以提高PPARα基因表達量，而Yin Zhang等[29]發現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。Fang等[30]表明棕櫚油中生育三烯酚對于PPARs具有調節作用，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）和脂肪酸轉運蛋白（FATP）的表達過程中起著調節作用，促進脂肪酸穿過細胞膜；脂肪酸進入細胞后，酯酰輔酶A合酶（ACS）和肉堿棕櫚酰轉移酶在PPARα和PPARγ的調節作用下對脂肪酸進行活化和進一步的轉運合成[31]。PPARs有促進脂肪酸氧化的作用，有研究表明PPARs表達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]。當機體處于饑渴狀態時，PPARα被激活表達，促進脂肪酸分解代謝為機體提供能量，在正常情況下，通過激活PPARγ調節脂肪酸和相關脂質的合成，同時PPARβ能夠確保運動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于PPARs具有重要的調節作用。所以維生素E也有可能通過保護細胞膜和細胞內的長鏈多不飽和脂肪酸，從而調控PPARs來影響脂類代謝相關基因的表達[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PPARs調控機制仍不清楚。目前關于PPARs的研究多集中于脂類代謝與炎癥及兩者之間關系的研究，而營養物質對PPARs調控作用與畜禽脂肪沉積之間的關系卻沒有過多的研究。今后應對這兩方面的問題進行相關研究。

2.2.2 通過CD36清道夫受體調控脂類代謝 脂肪酸轉運蛋白（CD36）是一種跨膜糖蛋白。作為清道夫受體，CD36在脂肪的攝取轉運與脂類代謝過程中起著重要的作用，在脂肪細胞的分化過程起一定的促進作用。在脂肪細胞、心肌細胞和骨骼肌細胞中，CD36都有促進脂肪酸攝取轉運的功能[35]。Chris T.Coburn等[36]研究發現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%；同時發現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等的試驗中，通過轉基因技術使得小鼠的CD36基因過表達，發現CD36基因過度表達能夠將降低血清中的脂肪酸、甘油三酯和膽固醇含量，同時提高血糖與胰島素含量；相比于對照組，轉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，轉基因小鼠的比目魚肌擁有更強的脂肪酸氧化能力[37]。機體的營養狀況影響CD36對于脂類代謝的作用[38]。有研究表明，α-生育酚能夠降低CD36基因的表達量，Nesrin Kartal等發現將添加維生素E的日糧飼喂兔子，能夠抑制組織中CD36基因的表達[39-40]。由此可見，飼料中添加維生素E可以影響脂質的消耗和積累。Valerie Christiaens等在體內和體外實驗證明了CD36促進脂肪細胞的分化[41]。

小鼠體內試驗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，SR-BI、SR-AI、SR-AII與LDL-R等清道夫受體對于脂類代謝均有一定影響[42]。

3 小結

維生素E能夠有效延緩脂質氧化和保持肉色，確保羊肉產品的質量。目前的研究已經從單一的效果研究轉變為如何經濟有效地使用維生素E。維生素E對肉成分也有一定影響，主要體現在改變脂肪酸組成。維生素E對脂類代謝相關基因調節作用與脂肪酸組成存在一定關系，但具體的作用機制尚不完全清楚。需要通過體外試驗去進一步地探索維生素E對脂肪酸的影響機制。