α-硫辛酸在畜禽肉品质工业上的应用研究

刘建华 甘鲁飞 冯定远 左建军

α-硫辛酸（Lipoic Acid,LA）又称为 1，2-二硫戊环-3-戊酸，是1951年由Reed首次从猪肝中分离出来的广泛分布于动植物体内的一种天然产物，最初被列入维生素类。它作为三羧酸循环中α-酮酸脱氢酶的一个必需的辅酶，在线粒体能量代谢过程中发挥关键作用。鉴于硫辛酸在医疗保健上发挥的功效，近年来国际上也出现了“硫辛酸热”，人们也不断意识到硫辛酸可以极易从食物中吸收，在二氢硫辛酸脱氢酶和谷胱甘肽还原酶的催化下还原成二氢硫辛酸，可以以硫辛酸和二氢硫辛酸两种形式存在，发挥独特的生化活性。大量研究表明，硫辛酸是一种极具潜力的生物抗氧化剂，能够清除体内大量的氧反应族（ROS）和氮反应(RNS)，直接清除氧自由基等引起氧化应激的物质，而这些正是引起机体脂质氧化而导致肉品质下降的不利因素。

另外，PSE肉作为目前研究最多的肉品质问题之一，对肉品工业造成了巨大的损失。PSE肉主要是由于肌肉发生过度糖酵解造成屠宰后肌肉pH值迅速下降所引起的。近年来的生化研究发现，AMPK（AMP-activated protein kinase AMP激活蛋白激酶）在骨骼肌与心肌中糖酵解的始动起着关键的作用。一旦AMPK发生磷酸化而被激活，AMPK就启动肌肉发生糖酵解而引起肌肉pH值下降。研究报道，日粮中添加α-硫辛酸可以降低AMPK的磷酸化而抑制酶的活性，从而抑制糖酵解而防止pH值迅速下降。因而，α-硫辛酸在肉品质改善方面必然会有很好的应用潜力。

1 硫辛酸的理化特性及分布

硫辛酸为白色结晶体，是一种天然成分。天然合成的硫辛酸只有R异构体，化学合成的硫辛酸是一种由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸组成的混合体。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪类溶剂，极易溶于脂类溶剂中。其结构式见图1，分子式为C8H14O2S2，分子量为206.33。硫辛酸在动植物组织中都有少量的存在，通常与蛋白质分子中赖氨酸残基的ε氨基共价结合，以酰胺键的形式存在。硫辛酸在动物体内含量最高的是肾脏组织，其次是心脏和肝脏，每千克干物质中含量分别为（2.64±1.23）、（1.51±0.75）和（0.86±0.33）μg。

图1 硫辛酸的结构式

2 α-硫辛酸的生物学功能

2.1 作为辅酶调节机体的正常代谢

硫辛酸是线粒体内催化能量代谢几种复杂混合酶所必需的辅酶，参与三羧酸循环中α-酮酸的氧化脱羧反应，在细胞的新陈代谢、细胞内能量产生方面也起到重要的作用。研究发现，硫辛酸可以增加心肌对葡萄糖的摄取和利用，使心肌对氧的摄取能力及心肌内ATP水平恢复正常，增加心输出量。

2.2 调节氧化-抗氧化系统

当有大量游离的硫辛酸可以利用的时候，硫辛酸能够发挥抗氧化剂的作用。硫辛酸进入细胞后一部分可被还原为二氢硫辛酸，在体内以硫辛酸和二氢硫辛酸两种形式存在。硫辛酸和二氢硫辛酸二者相互补充、相互协调，清除体内的自由基和活性氧，充分发挥高效的抗氧化作用。同时研究也显示，二氢硫辛酸是一种强还原剂，可还原再生许多氧化型抗氧剂，如抗坏血酸、维生素E、谷胱甘肽(GSH)、辅酶Q等。

2.3 螯合金属离子，防治重金属中毒

生物体内铁、铜、汞、镉等过渡金属离子能催化过氧化氢分解产生强毒性的羟基自由基，导致组织损伤。硫辛酸和二氢硫辛酸能够螯合这些金属离子，从而抑制自由基的形成。硫辛酸能够通过某一种方式螯合或吸附金属离子，阻止它们产生自由基，降低过氧化程度，乃至起到重金属离子中毒的解毒作用。硫辛酸对砷、镉、汞的解毒特别有效。当硫辛酸与砷的比例为8：1(摩尔比)时,可以完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸能防治重金属中毒除了与其较强的螯合能力有关外，还和其超强的抗氧化能力有关。

2.4 调控基因表达

硫辛酸影响高脂膳食小鼠糖脂代谢、抗氧化相关功能基因表达。杨瑞丽等（2008）采用小鼠U430A芯片为寡核苷酸芯片,用MAPPFinder对自由基/氧化应激、糖脂代谢相关基因通路的差异表达基因进行分析，研究发现，抗氧化剂硫辛酸干预后,抗氧化酶、脂肪酸氧化通路相关基因的表达水平上调。NF-kB是一种能与免疫球蛋白K链基因的增强子kB序列特异性结合的核蛋白因子,研究表明，硫辛酸和二氢硫辛酸能够调节NF-kB的激活。并且硫辛酸能够阻止HIV复制,影响C-fos类原癌基因的表达,对自由基代谢过程中的中间产物H2O2造成的细胞DNA氧化损伤具有明显的保护作用。

2.5 α-硫辛酸的抗氧化作用

一种理想的抗氧化剂必须具备在吸收后可以在细胞或组织中转化为有活性的形式，在细胞膜和水相中均可以发挥多种抗氧化功能等作用，同时还必须是低毒性的物质。Halliwell等（1999）认为，一种真正的抗氧化剂是相对底物浓度来说，能够以低的浓度水平发挥显著的抗氧化作用。而大量研究发现，硫辛酸完全符合这些要求，因而，硫辛酸在抵抗氧化性损伤方面有着高效的潜力。硫辛酸区别于其他的抗氧化剂(如VE、VC)可溶解于脂质和水环境，在亲水和亲脂环境中都发挥作用。硫辛酸经吸收进入体内后，转运到组织中被还原成二氢硫辛酸，共同发挥抗氧化作用。

添加硫辛酸可以还原再生VE，提高体内维生素E的含量。Cakatay（2006）研究认为，硫辛酸之所以提高了VE的浓度，是因为硫辛酸提高了氧自由基的清除能力而节省VE的消耗，同时硫辛酸和二氢硫辛酸还原配对体的循环还原了VE使之循环利用而得以提高VE的水平。

3 α-硫辛酸在畜禽肉品质的研究应用

硫辛酸是一种很强的抗氧化剂，在抗氧化损伤、抗应激、抗脂质氧化等方面发挥重要的作用。关于硫辛酸的应用研究报道很多，但大多集中在人类的抗病、治疗和保健等方面的研究，而在畜牧业的研究和应用报道较少。近年来，人们也开始意识到硫辛酸在畜禽方面可以发挥很好的作用，相继有一些关于硫辛酸在动物应激、肉品质改善方面的报道。

3.1 α-硫辛酸在抗应激方面的应用

应激是引起肉品质下降的一个重要原因，这些因素包括氧化应激和环境应激，如用药不合理，饲养方式、环境温度、屠宰前应激等。当动物产生应激可直接影响其生长速度和蛋白质及脂肪的沉积,以及产生PSE肉，从而影响胴体品质。试验表明，在高温应激条件下日粮中补充硫辛酸可以显著缓解热应激对产蛋鸡机体的不利影响，提高机体对热应激的抵抗能力。硫辛酸缓解热应激原因可能是LA提高了机体的抗氧化机能、降低了机体自由基的产生、维持细胞生物膜功能的完整性、提高机体对热应激的耐受性。杨瑞丽等（2008）报道，高脂引发氧化-抗氧化系统失衡，硫辛酸通过直接清除自由基以及恢复自由基-氧化应激通路相关基因的表达水平解除氧化应激。这些研究揭示硫辛酸可以通过缓解应激而改善肉品质。

3.2 α-硫辛酸在PSE肉改善上的应用

PSE肉主要是在高的胴体温度时，由于快速或过度糖酵解导致肌肉乳酸积累而造成pH值迅速下降引起的。应激与肉品质是有很强的关联性的，动物产生应激后会加速pH值的下降促进PSE肉的发生。因而，减少应激、抑制糖酵解、防止pH值快速下降是解决PSE肉发生的关键，大量研究表明，硫辛酸不仅可以消除自由基等造成的应激，还可以下调AMPK的活性而防止pH值迅速下降达到改善肉质的效果。

AMPK中文名为AMP激活蛋白激酶，在细胞内是一个能量因子，主要调节脂类和葡萄糖代谢。AMPK在骨骼肌和心肌中起始糖酵解起关键的作用，对屠宰后肌肉最终pH值起决定作用。其作用机制是AMPK可以激活磷酸果糖激酶和抑制糖原合酶与激活糖原磷酸化酶而影响糖酵解。AMPK的活性受AMP/ATP的调节，当AMP/ATP比例升高时会引起AMPK磷酸化而激活AMPK，一旦AMPK激活,会引起糖酵解导致pH值下降。研究发现，硫辛酸降低了大鼠下丘脑AMPK的活性。因而可假设硫辛酸也很有可能影响骨骼肌和心肌AMPK的活性。Shen等（2005）研究报道，日粮中添加硫辛酸降低了屠宰后肌肉中AMPK的活性。Shen等(2005)研究报道，在日粮中添加0.5%硫辛酸下调了AMPK的磷酸化，显著降低了肌肉糖酵解的能力，提高了屠宰后肌肉20 min和24 h的pH值，同时认为添加硫辛酸是一个减少PSE肉发生的一个很有效的途径。Berg等(2003)研究也表明，在屠宰前5 d开始每天添加600 mg的硫辛酸显著提高猪背最长肌45 min后的pH值，同时也降低了肌肉的滴水损失。因而，硫辛酸可能通过抑制AMPK活性而抑制糖酵解的起始和过程，最终抑制pH值迅速下降达到改善PSE肉的效果，但还需进一步研究。

3.3 α-硫辛酸在风味、色泽、质地等方面的应用研究

肉品脂质氧化是造成肉品质量下降的主要原因之一,并且能直接引起肉质指标(如风味、色泽、质地和营养价值等)的改变。解决肉品脂质氧化是提高肉品质的一个重要要素。大量研究表明，硫辛酸在抗氧化、防止脂质氧化方面有显著效果。在小鼠日粮中添加10 mg/kg硫辛酸比对照组显著降低了脂质氧化的水平。Chang-Hun Chin等(2008)研究表明，在小鼠日粮中添加一定量硫辛酸通过提高体内VE和GSH水平，提高SOD和GPX活性进而抑制骨骼肌的脂质过氧化。硫辛酸作为一种抗氧化剂在抑制ROS诱导的脂质过氧化中起着很重要的作用。添加硫辛酸对饲喂高脂日粮大鼠的血脂水平有明显的调节作用，可有效抑制脂质过氧化。由此可知，虽然还没有对硫辛酸在此方面的研究报道，但可以肯定的是，硫辛酸可以通过抑制脂质氧化而达到改善肉质（肉色、系水力、风味、质地等）的目的，但仍需进一步研究。

4 结语

肉质是一个非常复杂的概念，影响肉质的因素很多，随着人们生活水平的提高和对健康的关心，肉质已成为人们讨论的一个热门话题。α-硫辛酸作为一种绿色添加剂，在畜禽肉品质中应用必然有着很大的潜力。然而，也存在一些问题，比如，硫辛酸可通过抑制动物采食量和增加能量消耗而引起一定程度的体重减轻，其在体内代谢动力学还不明确，针对硫辛酸在体内发挥抗氧化作用的机制也存在分歧等。只有解决这些问题，才能更好地发挥硫辛酸在畜禽业中的应用。

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