脂質代謝對雞肉風味的影響及相關調控因子

黃泰來 金 睿 溫建崇 曹滿湖

(湖南農業大學動物科學技術學院，湖南畜禽安全生產協同創新中心，長沙 410128)

雞肉是我國僅次于豬肉的第二大肉類消費品。風味是人們選擇雞肉產品的重要因素，它主要由動物體內風味前體物質的種類和含量決定，并在宰后通過熱處理產生揮發性芳香氣體和非揮發性滋味物質而得以體現。脂質是影響肉品質的重要因素，與風味有著密切的聯系[1]。因此，本文綜述了雞肉風味形成的前體物質、脂質與雞肉風味的關系及相關調控因子以及功能性成分對脂質代謝和雞肉風味的影響，為深入理解雞肉風味的形成提供理論參考，為改善雞肉風味的研究提供方向。

1 風味前體物質

雞肉風味包括肉的滋味和肉的香氣，均來源于生肉中的風味前體物質。風味前體物質可分為水溶性風味前體物質和脂質。水溶性風味前體物質包括游離糖、無機鹽、游離氨基酸、肽、核糖、核苷酸、硫胺素等，是形成鮮、甜、苦、咸、酸5種基本味道的因素，是主要的滋味呈味物質[2]。脂質主要以皮下脂肪、肌間脂肪和肌內脂肪(intramuscular fat，IMF)3種形式存在，皮下脂肪和肌間脂肪對肉品風味形成的作用較小[3]，而IMF中由于富含大量不飽和脂肪酸的磷脂，如油酸、亞麻酸和花生四烯酸等，對風味的形成具有重要作用，是不同物種間油脂衍生的揮發性氣體成分差異的主要原因[4]。Mottram等[3]將有磷脂的肉制品與脫脂肉制品進行比較，結果顯示前者的風味物質指標均高于后者，這說明磷脂也是風味形成的主要物質。風味前體物質的種類和含量決定了雞肉最后的風味，品種是影響風味的因素之一。吳瓊等[5]對5個不同品種的雉雞肌肉營養成分進行分析表明，不同雉雞肌肉常規營養成分、膽固醇、肌苷酸、氨基酸和脂肪酸組成基本一致，但含量有一定差異。除此之外，如性別、日齡、飼料、老化和烹飪條件等都會影響風味形成[6]。

2 脂質對風味的影響

脂質是重要的風味前體物質，其對雞肉風味的影響主要集中在揮發性風味化合物上，體現為雞肉的香氣。風味化合物可由美拉德反應、硫胺素降解、脂質氧化降解以及脂質氧化與美拉德反應互作共同產生[7]，脂質對雞肉風味的影響主要通過后2種方式。滕迪克等[8]認為，脂肪氧化降解產生的香味物質可能是形成不同品種肉類特殊風味的原因。研究表明，絕大部分的揮發性風味化合物來自脂質氧化降解，尤其是不飽和脂肪酸氧化降解產生了許多風味化合物[9]。除此之外，脂肪酸可以與美拉德反應中的中間化合物反應，形成具有較低氣味閾值的風味化合物，提升對風味的潛在影響，而來源于美拉德反應和硫胺素降解產生的揮發性風味化合物僅占一小部分[10-12]。Madruga等[13]也有類似發現，在煮熟的山羊肉中測定到136種化合物，其中有98種(包括27種醛、25種烴、19種酮、16種醇、5種羧酸和6種呋喃)是由脂質氧化形成的，38種是通過美拉德反應形成的揮發性化合物(包括雜環氧、氮、含硫化合物及非雜環化合物)。

2.1 脂質氧化對風味的影響

雞胸肉中富含單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，兩者分別占總脂肪酸比例的31.86%～34.66%和24.50%～31.22%，且在多不飽和脂肪酸中，亞油酸含量極其豐富[14]。經過脂質氧化降解，可以生成數百種的揮發性化合物，包括烴、醛、醇、酮、酯以及一些含氧雜環化合物等[14]。相關研究表明，醛在肉的香氣中起著至關重要的作用，不飽和脂肪酸氧化生成多種醛，如己醛、戊醛、壬醛、庚醛、辛醛、(E)-2-辛烯醛、(Z)-2-癸烯醛、(E)-2-癸烯醛、(E)-2-癸烯醛和(E)-2-己烯醛等[13]。在雞肉的風味化合物中，亞油酸氧化產生的己醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛是最豐富的醛類，其中(E,E)-2,4-癸二烯醛與油炸香味和脂肪香味有關，由于氣味閾值更低，被認為對風味的影響作用更大，與脂質氧化產物γ-十二內酯共同作為雞肉風味的特征成分[15]。肉在烹調中的快速反應可以產生令人滿意的味道，但是也會在過氧化或長期儲存中產生一些不良的風味。雞肉中較高水平的不飽和脂肪酸，使得雞肉比紅肉更容易因脂質氧化而產生異味[16]。由于氣味閾值低，含硫、含氮的雜環化合物即使在低濃度的條件下也會對雞肉香味造成顯著的負面影響[2]。此外，α-生育酚的缺乏會致使雞肉產生不良氣味，例如“過加熱異味”，從而影響整體風味[17]。

2.2 脂質氧化與美拉德反應相互作用對風味的影響

脂質氧化降解產生的醛類物質或磷脂中極性基團上的氨基可以與美拉德反應相互作用。一方面，通過減少由美拉德反應產生的含硫化合物，改善肉的風味；另一方面，與美拉德反應共同生成揮發性化合物，如醇類、烷基呋喃類等物質，從而影響肉的風味[18]。由于脂質參與美拉德反應共同生成的產物種類和含量都比較少，且不顯著影響整體氣味模型的變化，因此，認為減少美拉德反應產生的含硫化合物是整個互作反應影響肉風味的有效方式，對于富含不飽和脂肪酸的雞肉而言，互作反應影響尤其顯著。

3 家禽脂質的合成與調控

3.1 家禽脂質沉積的基本過程

家禽的脂質合成與哺乳動物不同，家禽的肝外組織合成脂肪酸很有限，肝臟是脂肪酸從頭合成的主要器官，家禽脂質沉積是一個脂質合成、轉運和分解3者結合的動態過程。葡萄糖首先在肝臟分解為乙酰輔酶A，在乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase，ACC)、脂肪合成酶(fatty acid synthetase，FAS)和二酯酰甘油酰基轉移酶(diacylglycerol acyltransferase，DGAT)等酶以及供氫體還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的作用下再轉化為甘油三酯(triglyceride，TG)或膽固醇，其中蘋果酸酶(malic enzyme，ME)可通過蘋果酸-丙酮酸循環促進NADPH的合成，是家禽肝臟脂質合成能量供應的主要來源[19]。在血液中，膽固醇和TG由極低密度脂蛋白(very low density lipoprotein，VLDL)攜帶運輸至脂肪組織，在毛細血管內皮上VLDL攜帶的TG經脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase，LPL)水解成脂肪酸和甘油，并在脂肪細胞中重新酯化后儲存或利用[20]。TG在脂肪細胞的分解受3種酶調控，依次為甘油三酯脂肪酶(adipose triglyceride lipase，ATGL)、激素敏感脂酶(hormone-sensitive lipase，HSL)和單酰甘油脂酶(monoacylglycerol lipase，MGL)。其中ATGL是近年研究發現的TG水解限速酶，HSL主要水解來自TG中1′和3′位置的酯鍵，并由MGL完成最后一步水解，生成甘油和脂肪酸，以上過程詳見圖1。

ACC：乙酰輔酶A羧化酶 acetyl-CoA carboxylase；FAS：脂肪酸合成酶 fatty acid synthetase；NADPH：還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate；ME：蘋果酸酶 malic enzyme；NADP+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 oxidized form of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate；DGAT：二酰基甘油酰基轉移酶 acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase；VLDL：極低密度脂蛋白 very low density lipoprotein；LPL：脂蛋白脂酶 lipoprotein lipase；FA；脂肪酸 fatty acid；TG：甘油三酯 triglyceride；ATGL：甘油三酯脂肪酶 adipose triglyceride lipase；DG：二酰甘油 diacylglycerol；HSL：激素敏感脂酶 hormone-sensitive lipase；MG：單酰甘油 monoacylglycerol；MGL：單酰甘油脂酶 monoacylglycerol lipase。

3.2 家禽脂質代謝研究進展

IMF含量是確定肉質的重要特征，對肉的嫩度、水分含量和味道具有積極作用。腹部脂肪的過多沉積會對飼料效率和胴體質量產生負面影響，因此，在不增加動物整體脂肪沉積的前提下，提高IMF的比例對風味或肉品質都具有重要意義。IMF與皮下脂肪在代謝中存在不同的調控機制，其中IMF與皮下脂肪的合成前體和調控脂肪酸合成的酶活性均存在差異，但其間的沉積差異尚未有系統的研究結果[21]。現有研究中，通過全基因組關聯分析、基因多態性分析、京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG)通路富集分析和組學(轉錄組學、表觀基因組學、蛋白質組學和代謝組學)等方法[22-23]，篩選了一些與脂質代謝有關的調控因子，如腺苷單磷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activated receptors，PPARs)、脂肪酸結合蛋白(fatty acid binding proteins，FABPs)、脂滴包被蛋白1(perilipin 1，PLIN1)等，這些調控因子在雞脂肪代謝的調控上起著關鍵作用。

3.2.1 脂質代謝相關調控因子

3.2.1.1 AMPK

AMPK以一種異源三聚體復合物的形式在細胞中廣泛存在，調控動物能量、脂質和蛋白質代謝并維持其穩態。在生物體脂質代謝過程中，AMPK通過直接磷酸化脂質代謝相關酶以及轉錄因子來調控機體的脂質合成或分解。固醇調節元件結合蛋白(sterol regulatory element binding proteins，SREBPs)是機體調控脂質合成的重要核轉錄因子，SREBP-1c主要通過如ACC1、FAS、硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-CoA desaturase 1，SCD1)等下游脂質合成相關基因的表達來調控脂質代謝，ACC和FAS是脂肪酸合成的關鍵酶，SCD1是單不飽和脂肪酸合成的限速酶，可催化棕櫚酸酯和硬脂酸酯轉化為相應的不飽和脂肪酸(C16∶1和C18∶1)，進一步用于膽固醇和磷脂的合成；SREBP-2主要參與膽固醇代謝，其中3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase，HMGCR)是膽固醇合成的限速酶。AMPK一方面可直接磷酸化SREBP-1c的Ser372位點或SREBP-2，通過使該蛋白水解或抑制其核轉位過程導致脂質合成相關的靶基因表達受阻，從而下調脂肪酸和膽固醇的合成[24]；另一方面，AMPK磷酸化抑制ACC2的活性，通過降低丙二酰輔酶A的合成從而提高其介導的肉堿棕櫚酰轉移酶1(carnitine palmityl transferase 1，CPT1)的活性，促進脂肪酸的氧化[25]。AMPK還可作用于HMGCR的Ser871位點，磷酸化抑制其活性從而起到抑制膽固醇合成的作用[26]。此外，AMPK還可以通過提高過氧化物體增殖體激活受體共激活因子-1α(peroxisome proliferators activated receptor-γ co-activator-1α，PGC-1α)蛋白的表達水平來改善脂肪酸β氧化。PGC-1α是真核生物控制能量穩態的重要調節劑，現研究證明其在線粒體生物發生、葡萄糖和脂肪酸代謝等過程發揮重要作用[27]。以上有關AMPK對家禽脂質代謝的調控機制詳見圖2。胡慶美[28]研究發現，重組脂聯素通過激活雞成肌細胞中AMPK/ACC/CPT1信號通路，使成肌細胞對脂肪酸和葡萄糖的攝入增加，脂質氧化利用加強，在細胞內起降脂作用，并在一定程度上增加了PGC-1α/β蛋白的表達水平。Gan等[29]在雞脂肪細胞上也有一致的結果。近期研究表明，干擾PGC-1β蛋白及mRNA的表達，降低了PPARγ、SREBP-1c和FAS的mRNA表達水平以及PPARγ、SREBP-1c和脂肪型脂肪酸結合蛋白(A-FABP)的蛋白表達水平，說明PGC-1β介導調控了雞前脂肪細胞的分化和脂質沉積[30]。在哺乳動物中也有類似發現，通過在豬飼糧中添加額外亮氨酸可以抑制AMPK通路來加強骨骼肌中脂質合成能力，從而增加骨骼肌中IMF的積累以及單不飽和脂肪酸的合成[25]。Xiao等[31]在小鼠體內外試驗發現，過表達胰島素樣生長因子結合蛋白5(insulin like growth factor binding protein 5，IGFBP5)抗體通過激活AMPK通路有效抑制了肝脂質積累和胰島素抵抗，伴隨著SREBP-1c介導的與脂肪生成相關的FAS和ACC1基因表達的下調[32]，上調了脂肪酸氧化相關基因如PPARα、CPT1A和酯酰輔酶A氧化酶1(acyl-coenzyme A oxidase 1，ACOX1)的表達，從而減少了HepG2細胞內脂滴，并促進了葡萄糖攝取和糖原生成。

AMPK：腺苷酸活化蛋白激酶 AMP-activated protein kinase；PGC-1α：過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α peroxisome proliferators activated receptor-γ co-activator-1α；ACC1/2：乙酰輔酶A羧化酶1/2 acetyl-CoA carboxylase 1/2；CPT1：肉堿棕櫚酰轉移酶1 carnitine palmityl transferase 1；SREBP-1c：固醇調節元件結合蛋白-1c sterol regulatory element binding protein-1c；FAS：脂肪酸合成酶 fatty acid synthetase；SCD1：硬脂酰輔酶A去飽和酶1 stearoyl-CoA desaturase 1；SREBP-2：固醇調節元件結合蛋白-2 sterol regulatory element binding protein-2；HMGCR：3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase。

3.2.1.2 PPARs

PPARs控制包括脂質代謝許多細胞內的代謝過程，屬于配體誘導核受體，具有PPARα、PPARβ/δ、PPARγ 3種亞型。PPARα基因與脂肪酸氧化有關，可通過上調乙酰輔酶A氧化酶表達、促進脂肪酸水解以及脂肪酸去飽和作用參與脂肪酸的氧化[33]。在肉雞中，PPARα相對基因表達水平與肝組織的脂肪含量呈負相關[34]。PPARβ/δ可促進能量的消耗，非激活狀態下的PPARβ/δ可通過競爭過氧化物酶體增殖劑激活受體反應元件(peroxisome proliferator responsive element，PPRE)抑制PPARα和PPARγ靶基因表達。與PPARα和PPARβ/δ作用相反，PPARγ基因可調控前脂肪細胞分化以及細胞中脂肪的沉積。在脂肪組織中，PPARγ主要負責調節脂肪酸的儲存和釋放，其表達可誘導脂肪代謝相關基因A-FABP或載脂蛋白B(apolipoprotein B，Apo-B)的表達。在小鼠的PPARγ基因敲除試驗中，試驗組小鼠體脂肪含量顯著低于對照組[35]。此外，Chen等[36]對五華雞的研究表明，PPARγ基因的高水平表達與雌性五華雞的高IMF含量相關，推測PPARγ基因可能是雌性雞IMF選擇的候選基因。

3.2.1.3 FABPs

FABPs是一類與長鏈脂肪酸溶解度及轉運相關的胞內蛋白質，與長鏈脂肪酸之間具有高親和力，是組織中脂質積累的良好標志物。研究表明，A-FABP基因是IMF沉積的一個候選基因，可促進肌肉脂肪細胞分化過程中TG的積累，主要在脂肪組織中表達[37]。A-FABP可與磷酸化的HSL相互作用，通過使細胞中游離脂肪酸釋放從而激活負反饋機制或影響脂滴表面復合物的形成抑制脂質水解作用，A-FABP的減少則加強了脂質水解作用[38]。有報道指出，A-FABP基因可能通過PPARγ途徑影響雞的脂質代謝，過表達可加強脂質沉積并使上皮型脂肪酸結合蛋白(E-FABP)基因表達水平急劇下降，說明A-FABP與E-FABP基因之間存在補償性機制，但其中機理尚未明確[39]。在雞的研究中，通過實時熒光定量PCR技術發現，A-FABP的mRNA表達水平與IMF含量存在顯著正相關[40]，心型脂肪酸結合蛋白(H-FABP)的mRNA表達水平與IMF含量呈顯著負相關[41]。此外，FABP基因的多態性可能是動物肉脂性狀分子改良的不錯方向，相關報道認為肝臟型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)的基因多態性與雞腹部脂肪含量及占比有關，該基因可作為控制雞腹脂性狀的候選基因或與控制該性狀的主基因連鎖[42]。

3.2.1.4 PLIN1

PLIN1和PPARγ基因分別是脂肪分解的主效基因和脂肪代謝協同因子，PLIN1基因屬于PPARγ信號通路，PPARγ位于PLIN1的上游，對PLIN1基因的表達具有調控作用。PLIN1是定位于脂滴表面的高度磷酸化蛋白，正常狀態下PLIN1可以充當屏障，阻止脂肪細胞中ATGL接近從而抑制脂解作用[43]，而在被激活的情況下，例如在兒茶酚胺的刺激下，通過蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)磷酸化PLIN1可以間接激活ATGL并促進脂解[44-45]。在脂肪細胞分化中，PPARγ可能與其結合位點PPRE結合形成復合物，通過局部DNA脫甲基作用，增強PLIN1基因的表達[46-47]。脂肪形成過程中，PLIN1可以正調控SREBP-1c，使FAS和ACC基因的表達上調，從而導致TG積累促進脂滴形成[48]。此外，細胞死亡DNA片段45類效應因子(cell death-inducing DNA fragmentation factor 45-like effectors，CIDEs)是一種參與脂滴融合和生長相關的酶，與PLIN共同定位在脂滴上，其表達可增加細胞內TG含量[49]。值得注意的是，有研究表明，通過激活PPARγ信號通路，PLIN1可與CIDE互相協同作用，促進脂滴形成[50-51]；較高水平的PLIN1和CIDE表達共同促進了雞肉中較高水平的脂肪積累[18,52]。研究也發現，PLIN1基因作為調節多個物種IMF含量的候選基因，其表達水平與IMF含量呈正相關[50,53]。

綜上所述，AMPK是糖脂代謝的重要因子，抑制脂肪合成并促進脂肪的分解；PPARs不同亞型在脂質代謝中作用不同，PPARα和PPARβ/δ促進能量消耗，而PPARγ促進脂質合成與沉積；FABPs是機體中重要的脂肪酸轉運蛋白，不同種類在機體表達具有組織特異性；PLIN1則與脂肪細胞脂滴形成和擴大密切相關；其中PPARγ、A-FABP、PLIN1等基因的表達水平都與雞肉IMF含量呈正相關，L-FABP基因多態性與雞腹部脂肪含量相關。目前對家禽脂質代謝的研究取得了一些進展，但由于IMF與皮下脂肪細胞外部環境不同，受不同外部條件調控，不同基因分別在其中表達的作用大小差異以及不同的機制尚不明確，有待進一步的研究發現。

4 功能性成分對脂質代謝的影響

為了能從飼糧水平調控雞肉的品質和風味，近年來，家禽肉品質研究者對某些功能性成分對肉雞脂質代謝和風味的影響做了部分研究。研究發現，飼糧中添加丙酮酸肌酸可減少肉雞肝臟和血清中TG含量及血清中低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)含量，并促進肝臟中PPARα和CPT1的mRNA表達，通過促進脂肪酸的β氧化，顯著降低了腹脂沉積[54]。飼糧中添加葛藤黃酮提取物可提高肉雞血清中高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、胰高血糖素和甲狀腺素含量，降低血清中TG含量和肝臟中FAS和ACC酶活性，并增加腹脂中HSL活性，從而抑制脂肪合成，促進脂肪分解[55]。胡忠澤等[56]報道，添加350 mg/kg姜黃素可顯著降低42日齡淮南王雞的腹脂率、皮下脂肪和肌間脂肪寬度，分別降低34.48%、23.65%和27.35%。Shen等[57]報道，添加0.1%～0.5%竹葉提取物可顯著降低肉雞腹部脂肪含量，其中伴隨著血清中TG和LDL-C含量的下降，通過降低肝臟中HMGCR的mRNA表達水平從而抑制膽固醇合成，改善膽固醇代謝。Jin等[58]報道，飼糧中添加7.5和15.0 mg/kg鹽酸吡格列酮可顯著降低黃羽雞血清中TG含量，并隨添加量的增加線性提高了雞肉中IMF和多不飽和脂肪酸含量，雞肉品質和風味得到改善。Wan等[59]研究表明，飼糧中添加100 mg/kg番茄紅素降低了肉雞腹部脂肪沉積和血脂含量，該作用可能是通過激活AMPK信號通路，從而下調了肝臟FAS和ACC活性使脂肪酸的生物合成受到抑制來實現的。此外，煙酸[60]、葉酸[61]和硫磺酸[62]等功能性成分也被證明對機體脂質代謝具有調控作用。

5 小 結

在家禽脂肪代謝過程中，AMPK、PPARs、FABPs和PLIN1等調控因子通過調控線粒體生物合成、脂肪酸轉運、脂肪細胞增殖分化以及調控脂質合成與分解相關的酶等途徑影響IMF和皮下脂肪的相對含量。同時，脂質作為重要的風味前體物質，在熱反應中主要通過脂質氧化以及脂質氧化與美拉德反應的互作最后造成雞肉風味上的差異。在實際應用中，可在飼糧中添加相關功能性物質或富含該成分的植物來調節家禽脂質代謝，但由于雞脂肪沉積具有組織差異性，其中IMF有助于雞肉特異性風味產生，皮下脂肪的過量沉積造成飼料資源的浪費且影響雞肉風味品質。因此，進一步探究相關基因在家禽不同部位調控脂質代謝之間的差異以及某些功能性物質對信號傳導途徑的影響和熱反應中風味物質轉化機理，將對改善雞肉風味具有重要意義。