猪肉氧化与营养调控

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1、猪 肉 氧 化 与 营 养 调 控林映才马现永蒋宗勇林映才, 广东省农业科学院畜牧研究所,5 1 0 6 4 0, 广州市天河区五山大丰一街1号。马现永、 蒋宗勇, 单位及通讯地址同第一作者。收稿日期:2 0 0 8 - 0 6 - 1 7国家“9 7 3计划” 畜禽肉品质性状形成的营养代谢与调控机理 (2 0 0 4 C B 1 1 7 5 0 0)猪肉是人类食物中蛋白质和脂肪的主要来源。 据综合统计数据显示, 世界各国猪肉产量和需求量都在上升, 猪肉消费总量将显著增加。然而人们通过各种手段使得猪肉产量大幅度提高的同时, 猪肉品质却在不断下降, 给养猪业、 肉类食品加工业、 批发和零售商业以

2、及广大消费者的切身利益造成了巨大的损失。 引起猪肉品质下降的因素有许多, 包括猪的品种、 性别、年龄、 应激、 营养水平等。经研究发现, 氧化应激是引起猪机体抗氧化能力下降、 猪肉品质变差、 货架期缩短的主要原因之一。 本文仅对近年来氧化对猪肉品质影响及通过抗氧化剂调控猪肉品质的最新研究进展做一综述。1猪肉的氧化当猪受到诱发氧化应激的因素作用后, 机体细胞内产生的自由基水平高于细胞抗氧化能力时, 过多的自由基不能被有效清除, 产生氧化应激。氧化应激不仅使猪的生产性能下降(D e R o u c h e y等,1 9 9 9) 、 活体肌肉组织受到氧化损伤(G r i t z等,1 9 9 4)

3、 , 还会影响宰后猪肉品质。概括起来, 氧化应激导致肌肉组织氧化损伤的根本原因是:脂肪氧化 ( 包括胆固醇氧化)( B u c k l e y等 ,1 9 9 5;S m i t h,1 9 8 5;C o m p o r t i等 ,1 9 8 7 );蛋白质变性( 包括酶变性失活) ( 朱钦龙,1 9 9 9;L i u等,2 0 0 0) ;金属离子的氧化和促氧化( K a n n e r等,1 9 9 2;D e c k e r等,1 9 9 3 );D N A损伤等( 高斌等,2 0 0 2) 。 大量研究表明(M e r c i e r等,1 9 9 8、2 0 0 4;V e n

4、 t a n a s等,2 0 0 6) ,脂肪氧化的同时伴随着蛋白质氧化, 两种反应相互促进, 高度相关(V i l j a n e n等,2 0 0 4) 。而高浓度的金属离子的存在会加速脂质氧化(M o r r i s s e y等,1 9 9 8;M a t t i e等,2 0 0 4) 。1 . 1肉色的变化肌肉的色素主要由肌红蛋白( 约占7 0 % 8 0 %) 和血红蛋白( 约占2 0 % 3 0 %) 组成决定, 肌肉颜色主要受肌红蛋白的氧化程度和血红素铁的氧化状态的影响( 陈润生,1 9 9 5) , 其次受光线的影响。色素的氧化与肌肉中脂质的氧化呈正相关( F a u s

5、 t m a n等,1 9 8 9 ), 这是由于在脂质发生氧化的过程中产生的自由基直接充当了肌肉色素发生氧化的激发剂或( 和) 间接地破坏了色素还原酶系统( L i u等, 1 9 9 5 )。猪被屠宰后, 在自由基作用下, 血红素铁从亚铁(F e2 +) 氧化为正铁(F e3 +) 产生褐色(S a t o h等,1 9 8 1;Wa l l a c e等,1 9 8 2) , 脂质过氧化物的增加也会加速鲜红色的氧合血红蛋白氧化为棕色的高铁血红蛋白(S c h a e f e r等,1 9 9 5) , 因而肉色变为暗褐色。一般用肉眼观察到肉色变为暗褐色时, 已有6 0 %以上的肌红蛋白转

6、化成了高铁肌红蛋白( 王辉耀,1 9 9 8) 。P S E肉的氧合肌红蛋白的氧化率大约是正常猪肉的2倍。此外,P S E肉细胞间质存在大量自由水, 是造成肉色苍白的主要原因( 陈代文,2 0 0 2) 。B a r -b u t ( 1 9 9 7 )研究表明, 滴水损失与肉色亮度(L *) 呈正相关关系。肌肉氧化使滴水损失增加, 而滴水损失增加会使肉色变得更差, 因为肌肉表面水分渗出多, 肌肉收缩, 光线被肌肉吸收的少而反射的多, 而使肌肉呈苍白色(徐子伟,2 0 0 1 )。1 . 2肌肉滴水损失动物屠宰后, 机体氧化还原系统失衡, 产生过量的活性氧(r e a c t i v eo x

7、 y g e ns p e c i e s,R O S) , 这些活性分子会攻击肌细胞膜和亚细胞膜中的不饱和脂肪酸, 发生过氧化反应生成脂质过氧化物, 使细胞膜的结构和功能受到破坏, 细胞内液释出, 导致肌肉表面有较多的水分, 滴水损失增多( 陈代文等,2 0 0 2) 。近年来, 胆固醇氧化产物(C O P s) 倍受人们的关注, 它通过抑制胆固醇的吸收和生物合成来破坏胆固醇的生物功能(L u n d等,1 9 9 4) 。C O P s插入质膜后严重影响膜物理性质和膜功能(V e r h a g e n等,1 9 9 6) , 与其受体结合进入细胞核影响D N A的功能,C O P s经代

8、谢活化成为自由基或具有自由基性质的代谢中间产物, 导致活性氧在体内蓄积而引起更多的氧化反应(凤志慧等,1 9 9 9 )。C O P s在刚屠宰的猪肉中含量极少,熟化后的猪肉中随着脂肪不断氧化,C O P s含量提高1 0 0倍以上(M o n -饲料工业 2 0 0 8年第2 9卷第1 6期专 家 论 坛1林映才等: 猪肉氧化与营养调控a h a n等,1 9 9 2;P i e等,1 9 9 1;H u r等,2 0 0 7) ,严重破坏细胞膜导致胞内液流出, 肌肉滴水损失增多。而脂肪氧化的程度决定于刚屠宰的猪肉的质量、 抗氧化剂的添加量等。 此外, 细胞膜结合酶如N a+- K+- A

9、T P酶的氧化, 加速了细胞汁液外流( K r a m e r等,1 9 8 4;N a k a y a等,1 9 8 7;F r e e m a n等,1 9 8 2 ), 导致滴水损失增加。1 . 3风味的变化肉的风味下降主要是脱风味物质含量提高, 具有风味属性的物质含量下降。 含硫化合物和羰基化合物对风味影响较大( D r u m m等,1 9 9 1;M o o t t r a m等,1 9 9 4 ),如谷胱甘肽、 肌苷酸、 胱氨酸和葡萄糖等代谢产生含硫化合物, 但在氧化条件下主要生成吲哚和呋喃类物质, 影响风味的形成(T a i等,1 9 9 7) 。脂肪氧化后形成醛、 酮和酚类物

10、质等具有不良气味( M o t t r a m,1 9 9 4 )。其中, 醛类对肉的风味损失具有主要作用, 因为它在脂肪氧化过程中形成率高且其风味差。此外, 脂肪的其它降解产物, 如亚油酸、 花生四烯酸开始氧化成9 -氢过氧化物、1 1 -氢过氧化物, 进一步形成壬烯等也会影响肉的风味。1 . 4 p H值的变化肌肉中糖原与磷酸肌酸是能量的主要来源, 其浓度决定p H值下降的程度( B e n d a l l , 1 9 5 1 ), 猪宰前受到应激, 糖原与磷酸肌酸分解加快, 提供能量, 同时产生H+和热能, 因而肌肉p H值下降。而肌肉p H值下降与肌肉易氧化有很大关系 (J u n c

11、 h e r等,2 0 0 1 )。H u f f等(2 0 0 5) 报道, 由于氧和肌红蛋白的自动氧化是酸催化发生的反应,肌肉p H值降低加速了氧和肌红蛋白的自动氧化,进一步提高脂肪和其它蛋白质的氧化, 降低肉色稳定性,由此可认为p H值是肌肉氧化和肉色稳定的主要因素。L o n e r g a n等(2 0 0 1) 发现, 杜洛克系猪背最长肌的p H值较低,而肌肉呈苍白色。与肌肉酸度相关的基因有氟烷(H A L) 基因、 酸肉基因(R N)等, 目前通过对基因标记方法进行选育, 提高肉质( 曾勇庆等,2 0 0 6) 。 抑制糖原降解的关键酶有糖原乙酸化酶、 磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶(

12、 S c h e f f l e r等,2 0 0 7 ),调控这些酶的活性有助于维持正常p H值, 稳定肉色。目前更多的研究是通过宰前限饲碳水化合物控制糖原在肌肉中的沉积,减少糖原降解,维持肌肉p H值(L a u r i d s e n等,1 9 9 9 )。1 . 5嫩度的变化肌肉的嫩度与肌肉中的N O浓度及蛋白降解酶的氧化(o x i d a t i o n) 有关, 氧化能可逆地抑制活体内及宰后肌肉中c a l p a i n( 蛋白质降解酶) 及其它蛋白质水解酶的活性(G u t t m a n n等,1 9 9 8;R o w e等,2 0 0 4) , 降低肌肉嫩度。在正常状态

13、下, 骨骼肌细胞内N O可作为抗氧化剂, 在氧化应激状态下,N O聚集与其它自由基反应生成过氧化亚硝酸盐(O N O O-) , 其降解产物与细胞膜高度反应, 提高肌肉嫩度, 但是造成风味下降, 货架期缩短; 另一方面,N O抑制C a - A T P酶活性, 对嫩度也产生影响 (C o o k,1 9 9 8;B e c k m a n等,1 9 9 0;H a r e ,2 0 0 3) 。2引起猪肉肉质氧化的因素2 . 1饲料2 . 1 . 1饲料中多不饱和脂肪酸的浓度饲料中的多不饱和脂肪酸是引起饲料氧化的主要因素, 当猪摄入含有已氧化的饲料成分后, 会加剧体内的氧化应激程度, 因而肉质

14、受到影响。Wa r n a n t s等(1 9 9 6) 、Wo o d等(1 9 9 7) 研究表明, 猪饲料中添加高浓度的多不饱和脂肪酸,猪肉货架期大大缩短。H a n s e n等(2 0 0 0) 研究也表明, 多不饱和脂肪酸含量高, 肌肉易氧化, 产生劣质肉。 由于不饱和脂肪酸具有自动氧化的特性, 在光、 热、 氧气和金属离子的作用下, 生成的烷自由基(R ) 与氧结合后可产生更为活泼的烷过氧自由基(R O O),并进一步对其它脂肪分子进行氧化,尤其是当铜、 锌、 铁等金属离子含量较高时,可发挥催化作用,使饲料更易氧化变质。B r y h n i a等(2 0 0 2) 研究认为,

15、 饲料中添加高浓度的多不饱和脂肪酸还会导致肌肉的苦味,可能是多不饱和脂肪酸氧化,产生T B A R S值较高,发生酸败。L e s k a n i c h等(1 9 9 7) 报道, 饲料中添加2 0g / k g葡萄籽油和1 0g / k g鱼油,肌肉的氧化稳定状态较低,产生不良的风味。L i u等(1 9 9 7) 研究表明, 在猪饲料中添加氧化大豆油(1 5g / 1 0 0g饲料) , 与添加新鲜的大豆油(1 5g / 1 0 0g饲料) 相比, 不仅体重、 采食量、 饲料效率均显著下降,血清中胆固醇含量显著升高, 组织中的维生素E水平显著下降,T B A R S值显著升高, 间接会影

16、响肉质。2 . 1 . 2饲料中脂肪酸的类型大量研究报道,饲料中的脂肪酸类型不影响肉质。M i l l e r等(1 9 9 0) 发现, 猪饲料中添加不同类型的脂肪酸( 动物油脂和葵花籽油) 对肌肉滴水损失、 嫩度、大理石样花纹没有影响。S c h e e d e r等(2 0 0 0) 研究表明,在生长肥育猪饲料中添加7 %猪油、4 . 9 5 %橄榄油或3 . 1 7 %豆油对p H值、 肉色、 大理石样花纹并没有影响。N u e r n b e r g等(2 0 0 5) 比较在猪饲料中添加橄榄油专 家 论 坛2和亚麻籽油的效果发现, 肌内脂肪含量和大理石样花纹的差异不显著。T e y e等( 2 0 0 6 )研究表明, 猪饲料中添加棕榈油和豆油对肉质指标无影响。M i t c h a o t h a i等(2 0 0 7) 的研究结果表明, 猪饲料中添加牛至油与葵花籽油并不影响肉质,但是改变组织的脂肪酸组成, 添加牛至油, 背最长肌中饱和脂肪酸的含量与单不饱和脂肪酸的含量高, 而添加葵花籽油则多不饱和脂肪酸的含量高。K a j a等(2 0 0