全公猪肉膻味物质研究进展

孟 晓，贺稚非，李洪军

（西南大学食品科学学院，重庆400715）

肉类食品是人类不可缺少的主要食物之一，而猪肉又是我国绝大多数居民的主要肉品来源。目前我国生猪屠宰行业发展十分迅猛，截至2012年底，全国共有生猪定点屠宰企业21000家，年屠宰量2.23亿头。而我国人均猪肉消费量也从1990年的20kg/人上升到2012年40.0kg/人[1]。但公猪肉在烹调过程中散发出的“粪臭味”和“尿臊味”即公猪膻味（boar taint）严重影响人们的食欲和大众消费，因此，在公猪屠宰前必须对其进行去势以去除膻味。但是不少大规模养殖场由于生猪饲养量较大难以对商品公猪实施全面去势，限制了全公猪养殖的实施和推广。

全公猪即未去势公猪（intactmale pig）具备猪肉品质高、生长速度快、饲料报酬高、含氮化合物排放少、环境污染较小等诸多优势，全公猪较之于阉割公猪和母猪采食量少，生长速度快饲料转化率高[2]。同时，公猪不阉割去势可改善动物福利，减少动物因此而引起的应激反应及生产损失，并且全公猪还具有瘦肉率高，背膘薄的优良胴体品质和脂肪组织中脂肪含量少，不饱和脂肪酸的比例增加的营养优势，养殖全公猪的综合生产效益比饲养去势公猪高30%，具有显著的社会与经济效益[3]。因此，如何降低或完全消除公猪肉膻味正逐渐成为当前猪肉品质和育种研究领域的热点[2]。

1 膻味物质概况

未阉割公猪肉不被消费者接受的一个最主要原因是其本身存在的膻味，公猪膻味主要由沉积在公猪脂肪组织中的粪臭素（Skatole）[3]和雄烯酮（Anderostenone，5α-甾-16-烯-3α-酮）两种化合物产生。一般认为，公猪肉的粪臭味主要来源于粪臭素，而尿臊味则主要来源于雄烯酮。但是粪臭素和雄烯酮各自对公猪膻味的贡献大小，不同的研究者得到的结果存在一定差异。有研究表明，性激素对肝中降解粪臭素的酶有抑制作用，因而未阉割公猪降解血中粪臭素的能力较低[4]。据研究报道，在较轻屠宰体重（80～90kg）时，粪臭素引起膻味的作用大于雄烯酮[5]。胡彩虹等[6]的研究证实，虽然雄烯酮单独作用便可造成不良气味，粪臭素对肉味的影响更为显著。雄烯酮主要由遗传因素决定，而粪臭素主要取决于饲养因素[6]。

粪臭素又叫3-甲基吲哚，是色氨酸在大肠厌氧微生物作用下降解而产生的芳香族物质，具有极强的粪臭味道。其降解作用是酶参与的一个复杂和多种产物的过程。粪臭素在肝脏中的降解分两相进行，相Ⅰ在酶参与下的氧化反应产生具有羟基、氨基或者巯基的物质，这些物质是相Ⅱ反应的底物。现在已经鉴定的粪臭素的代谢产物主要有：UV-1，3-甲基羟吲哚（3-methyloxindole）、3-羟基-3-甲基羟吲哚（3-hydroxy-3-methyloxindole）、6-羟基-3-甲基吲哚（6-OH-3-methylindole）、2-氨基乙酰苯（2-am inoacetophenone）和5-羟基-3-甲基吲哚（6-OH-3-methylindole）[6-10]。

雄烯酮不具有激素活性，但其常常被作为一种性信息素。在睾丸间质细胞中，雄烯酮由其前体物质（孕烯醇酮和孕酮）在促黄体激素的作用下合成，同时伴有睾丸激素的生成。而促黄体激素则由丘脑下部的促性腺激素释放激素控制。同时，雄烯酮的合成也受丘脑下部的睾丸激素反馈调控。睾丸中合成的雄烯酮则通过精索静脉释放入血液中而后进入唾液腺和脂肪组织。一般唾液腺中雄烯酮的含量较高，其气味能被发情母猪识别从而发挥外激素的功能[11]。

2 膻味物质的国内外研究进展

国外对全公猪膻味物质的研究比较全面，其中包括膻味物质在猪体内的代谢、影响膻味物质含量的因素、膻味物质的毒性、膻味物质的检测方法、膻味物质的降解以及可降解粪臭素微生物关键基因表达等方面都有研究。Zamaratskaia等[12]通过研究发现，全公猪的脂肪组织里粪臭素的含量与其肝脏中的细胞色素P4502E1和P4502A6的含量有密切关系。一般来说，随着全公猪肝脏中的上述两种细胞色素的增加，相应的其脂肪组织里的粪臭素含量就会随之减少。Lanthier等[13]在2007年发表的文章中再次证实了上述观点。Terner等[14]通过研究也认为上述两种细胞色素在粪臭素的体内代谢过程中扮演了十分重要的角色，同时，作者进一步表明在实验猪的肝细胞色素中P4502E1要比P4502A6的活性更强。Sinclair等[15]研究发现粪臭素的含量主要与饮食、饲养环境、猪的处理以及性别年龄和基因等有关。Zamaratskaia等[16]研究全公猪青春期体内的粪臭素和雄烯酮的含量时发现这两者含量的多少与全公猪青春期的性腺生成障碍激素和生殖器官的大小这两个因素有一定联系。当青春期的全公猪体重小于565g，其尿道球部腺的长度小于90mm时，其体内的粪臭素含量较低。Pauly等[17]研究发现不同的阉割方法、饲养条件以及饲料配方多会对猪肉品质和其粪臭素含量有所影响。Roger等[18]在研究中提到粪臭素对大鼠的肺部切片有一定毒性作用。M iller等[19]研究发现一定量的粪臭素会诱导造成小型马的短暂嗅觉黏膜伤害。Weems等[20]通过研究发现粪臭素能够破坏大量的DNA分子并且使其发生突变，从而有可能会导致肺部致癌物的产生。Hansen-Møller[21]详细报道了高效液相色谱法测定粪臭素的方法，Chen等[22]在2007年发表的一篇文章中借鉴Hansen-Møller的方法并加以修改。Vestergaard等[23]介绍了应用一种基于离子流动性光谱测定法的“电子鼻”检测全公猪体内的雄烯酮和粪臭素，该方法对两者的检出范围分别为0.09～0.88μg/g脂肪和0.01～0.26μg/g脂肪。

目前，国外也采用了各种方法来降低公猪肉的粪臭素水平。首先，可以通过改变全公猪的日粮组成而调节粪臭素在肠道内的生成。Hawe[24]和Knarreborg等[25]用添加甜菜渣的饲料喂养全公猪，经过一段时间后检测实验公猪的粪便或者血液中的粪臭素含量，发现其含量有明显降低的趋势。Hansen等[26]通过研究发现在喂养公猪的饲料中添加菊苣也具有降低其体内粪臭素含量的作用。但是，有关这些物质影响粪臭素水平的机理尚不完全清楚；其次，也可以采用遗传学手段选育或者构建膻味物质水平低的猪。Sinclair等[15]通过研究发现羟基类固醇磺基转移酶是潜在的能够降低雄烯酮的基因，但进一步的研究仍要继续。Squires等[27]发明了三种能够表明猪体内代谢膻味物质能力的基因标记酶。Moe等[28]研究获得一系列存在于雄烯酮代谢途径中的关键基因。因此，对上述各种与膻味物质的代谢相关的关键基因进行进一步的研究将有助于低膻味物质含量的猪品种的选育；再者，采用免疫去势的方法也是代替物理方法对公猪进行去势的一个新技术。免疫去势是指用促性腺激素释放激素（gonadotropin releasing hormone，GnRH）或改变结构的GnRH（含类似物），将其与人的分子载体蛋白结合，然后用于免疫动物，以产生抗GnRH抗体，抗体与体内内源性的GnRH结合使内源性的GnRH失活，从而减少其对垂体的作用程度，以达到降低促黄体素（luteinizing hormone，LH）和促卵泡素（folliele stimulating hormone，FSH）水平的目的，进而使动物的性腺退化，睾丸类固醇激素分泌减少，最终减少公猪体内的膻味物质[29-30]。Morales等[29]的研究发现注射过GnRH抗体的未去势公猪体内的膻味物质含量要明显低于采用物理方法直接去势的实验公猪。相同的结果在Yuan等[30]的研究中也得到了证实。另外，也可以考虑采用不同的加工方法处理公猪肉以减少膻味物质对公猪肉风味的影响。Lunde等[31]在研究中提到用腌泡汁可以有效降低全公猪肉里的粪臭素含量。Stolzenbach等[32]在2009年发表的一篇文章中提到用发酵和烟熏的方法可以掩蔽公猪的膻味。

国内对全公猪膻味物质的研究较少，其中大部分文献主要集中在对粪臭素检测方法的报道和综述性文献。郑君杰[33]、丁玲玲[34]、李家胜[35]分别报道了高效液相色谱法检测粪臭素的方法。而针对雄烯酮的报道甚少，谢光华等[36]在1989年发表的一篇甾类化合物的高效液相色谱痕量分析的文章曾提到过对雄烯酮的检测。李凤等[37]对膻味物质——粪臭素的I相代谢产物的分离和分析方法进行了综述。

3 关于膻味物质生物降解的思考

从上述国内外对全公猪膻味物质的降解技术研究的文献中不难看出，目前，在加工方面降低全公猪的膻味物质主要从以下几个方面来考虑：一是利用香辛料掩蔽吲哚、粪臭素等物质，但此法去除较为困难，例如天然芳香油、香料等芳香物质；二是利用高新技术降解膻味物质，例如超高压、辐射、酶降解等技术；三是利用微生物发酵掩蔽膻味物质[38]，有报道称在瑞士发酵香肠中发酵产生的香气可以有效的掩蔽膻味物质[39]；四是利用烟熏技术掩蔽膻味物质，研究发现液态烟熏剂可以有效地掩蔽公猪的膻味[32]。但综合看来，多数应用于膻味物质降解的方法和技术都着重于对其进行掩蔽处理，而不是从本质上对膻味物质进行降解。再者，如果利用超高压、辐射等处理手段对含有膻味物质的公猪肉进行降解，可能会造成肉制品原有品质的改变，从而可能会影响其食用品质。

目前，国内外关于采用生物手段对膻味物质进行降解的研究较少，其中有很大一部分集中在对于膻味物质——粪臭素的降解研究上。Kohda等[40]在其研究中发现一种从猪的粪便中获得的梭菌能够降解粪臭素，当粪臭素浓度为0.05%（w/v）时，该种菌株能够在4周的时间内使其降解率达到32.18%。Yin等[41]在研究中提到从一种木材中分离出的绿脓假单胞菌可以在3d的时间内将浓度为2.5mmol/L的粪臭素完全降解，但是随着粪臭素浓度的增加，其降解所需的时间会略有延长。Gu[42]在研究中发现一种产甲烷的细菌能够在36d的时间内将浓度为1～1.5μmol/L的粪臭素完全降解。从上述研究中不难看出，对于利用生物方法降解膻味物质的研究都没有涉及到对其降解机理的研究，如果不能够了解微生物降解膻味物质的机理，那就无法将该种方法继续深入下去，因此，在后续的科学研究中应该突出这一方面的内容。

因此，如果应用一定的生物技术手段，例如在一定环境中筛选出具有转化降解膻味物质的菌株，进一步应用高级分子生物学和基因工程技术，来确认在这些菌株中产生脱毒作用的基因，得到这些基因后，让其在微生物中克隆和表达，构建基因工程菌，从而工业化大规模生产具有转化降解膻味物质的生物制品。但是，这项技术也存在一些正待解决的问题。首先，从一定环境中筛选出来的菌株转化膻味物质的效率不高，虽然可采用一些特定的诱变手段提高其转化率，但诱变后的菌株是否具有一定安全性还有待研究；其次，应用生物技术降解膻味物质产生的副产物是否还会具有毒性目前也还未有定论，也需要做进一步的研究；再者，将得到的具有降解作用的基因进行克隆后做成基因工程菌的安全性还需要今后进行更仔细的研究。但可以确定的是，在未来应用生物技术降解食物和饲料中的膻味物质一定会具有十分广阔的市场前景。

5 结论

中国大部分公猪在屠宰前是要经过阉割的，外科手术的阉割对猪来说是痛苦的，不仅违反了动物福利，而且猪在紧张和痛苦的条件下会产生对人体不利的应激物质。因此，随着时代的发展，外科的阉割在世界范围内将会被禁止，禁止外科的阉割是世界发展的趋势。如果不采用一个科学有效的解决措施，将不利于生猪产业健康可持续的发展。而本综述中提到的全公猪膻味物质的生物降解则可以免去动物手术，既降低养殖成本又能够改善动物福利，更加有利于公猪的规模化养殖，而且能够完全保留全公猪优良的生产性能和肉品质量。考虑到利用公猪生产猪肉的优点，只要能有效地解决公猪的膻味这个难题，公猪肉将会被广大消费者所接受，利用公猪生产猪肉将具有广阔的发展前景。因此，今后对全公猪膻味物质相关各方面的研究必将促进中国养猪产业的一次变革，产生良好的社会和经济效益。

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