维生素E调控羊肉品质的研究进展

芦 伟，高月锋，简路洋，王 波，罗海玲

（中国农业大学动物科技学院，动物营养国家重点实验室，北京 100193）

随着时代的发展，人们对肉品质要求越来越高。鲜肉在保存销售过程中会发生脂质氧化和肉变色等问题，严重损害了销售商的利益。而且肉类在深加工的过程中会产生一些有害物，损害人们的健康。畜牧业生产者开始寻求通过营养调控来解决这些问题以满足消费者的需求。维生素E是一种脂溶性维生素。因其对动物的正常繁殖功能的维持起着重要作用，故又称为生育酚。维生素E是一种天然的抗氧化剂，添加到畜禽饲料中能有效地延缓肉产品的脂质氧化，在一定时间内保证肉色。近年来，科研人员发现维生素E的功能不是仅仅局限于作为一种脂溶性断链式抗氧化剂。其对脂质代谢相关基因也具有一定调控作用。本文就维生素E对肉品质的影响、抗氧化作用和对相关基因表达的调控作以综述。

1 维生素E对羊肉品质的调控作用

1.1 延缓脂质氧化脂质氧化会影响肉的气味、风味、质地和营养价值。脂质氧化的产物会导致肉产生异味。试验中，一般通过测定硫代巴比妥酸反应产物（Thiobarbituric Acid Reactive Substances，TBARS）浓度来推知脂质氧化程度。M.Bellés等[1]在每千克羔羊基础日粮中添加1 000 mg DL-α-生育酚醋酸盐，研究发现添加维生素E的肉样在上架之前所测得的TBARS指数与对照组相比没有显著差异。然而，在9 d的陈列之后，相比于对照组，添加维生素E的处理组至少减少了一半的丙二醛（malondialdehyde，MDA）。这说明了维生素E可以有效地延缓脂质氧化。n-3多不饱和脂肪酸对人体健康有利，α-亚麻酸（ALA）是二十碳五烯酸（EPA）以及二十二碳六烯酸（DHA）的前体物质。畜牧生产中通常在饲料中添加含有高含量ALA的油脂以获得富含有n-3多不饱和脂肪酸的肉产品。随着n-3多不饱和脂肪酸含量上升，加剧了脂质氧化。LauraGonzález-Calvo等[2]研究发现，屠宰前给羔羊饲喂500 mg/kg维生素E的饲料7～14 d，使得每千克新鲜肉中的α-生育酚含量上升到0.61～0.90 mg，从而以维生素E最经济的添加方式，有效地降低了TBARS的浓度，抑制高铁肌红蛋白（metmyoglobin，MMb）的生成，延长货架时间。有研究表明，相比于单独添加，维生素E和有机硒同时添加到饲粮能够更为有效地抑制脂质氧化[3]。不仅可以通过在饲料中添加维生素E抑制肉中脂质氧化，还可以在正常饲喂条件下屠宰前3 d肌内注射维生素E来提高肉产品的脂质氧化稳定性[4]。维生素E通过自身的抗氧化性可以有效地延缓肉产品的脂质氧化，确保肉的营养价值，延长货架时间。目前的研究多集中于如何最经济科学地在畜禽生产中使用维生素E，抑制脂质氧化。

1.2 保持肉色消费者购买牛羊肉时，主要是依据肉色来选购。消费者往往认为鲜红的肉是新鲜的高品质肉[5]。零售商一般会打折出售颜色不鲜艳的肉。畜禽肉快速变色问题已经给零售行业带来巨大损失。氧合肌红蛋白中亚铁血红素氧化还原稳定性下降使得氧合肌红蛋白转变为高铁肌红蛋白，是导致了肉色改变的主要原因。近年，人们出于健康的考虑，更愿意食用多不饱和脂肪酸含量高的肉产品。畜牧生产中，通过添加油脂等方式以获得满足市场需求的畜禽肉。随着多不饱和脂肪酸含量的提高，肉变色的问题变得更加严重。因此畜禽生产者通过在饲料中添加维生素E等抗氧化剂来保持肉色稳定。M.Bellés等[1]研究发现饲粮中添加DL-α-生育酚醋酸盐能够减少肌肉中高铁肌红蛋白形成。放牧状态下，牛羊可以通过采食大量青绿牧草来获取维生素E,而在舍饲方式下，可以通过补饲维生素E，提高肉中维生素E的含量。有研究表明屠宰前10 d，饲喂含有DL-α-生育酚醋酸盐的饲料，测得肌肉中α-生育酚含量与放牧的羊相似。同时，肌肉中维生素E含量越高，肉变色时间越晚[6]。有相关研究表明，相比于人工合成的α-生育酚，饲喂天然α-生育酚所生产的火鸡肉在冷藏状态下拥有更高的氧合肌红蛋白含量和更低的高铁肌红蛋白含量[7]。C.G.Jose[8]等研究发现，每千克日粮中添加275 IU维生素E，饲喂羔羊3～4个星期，使得羔羊组织中α-生育酚含量达到3.5～4 mg/kg，能够最大限度地稳定肉色。维生素E作为一种绿色添加剂，在稳定畜禽肉色方面起着关键的作用。对维生素E深入研究使得维生素E在肉产品生产过程中得到了更好的运用。

1.3 影响脂肪酸组成肌内脂肪酸含量对肉品质至关重要。赵天章等[9]研究发现在每只羔羊的日粮中添加200 IU维生素E能够显著降低皮下脂肪的含量，但对肌内脂肪含量没有显著影响。肉中脂肪酸组成是影响肉产品营养的主要因素之一。已有研究表明饲料中添加维生素E提高了多不饱和脂肪酸的含量[10]。这可能与维生素E的抗氧化性和其对脂质代谢代谢相关基因影响有关。Ż.Zdanowska-Sąsiadek等[11]研究发现添加维生素能够提高鸡肉中n-3多不饱和脂肪酸含量，降低n-6/n-3的比例。但也有研究表明，添加中等剂量的维生素E没有改变n-6/n-3的比例，仅仅提高羊肉肌肉与脂肪组织中C18:2 n-6/C18:3 n-3的比例。同时，维生素E的添加提高了肌肉与脂肪组织中C18:1 10 t的含量[12]。营养学上认为，n-6/n-3的比例越低越好，反式脂肪酸不利健康。所以这一改变不利于生产出健康的肉产品。造成这一不同现象的原因可能是瘤胃的特殊作用。Liu Kun等[13]研究表明，给每只滩羊每天补充饲喂200 IU的维生素E，能够最有效地提高多不饱和脂肪酸和共轭亚油酸（c9t11-CLA）含量，同时降低了饱和脂肪酸含量。胆固醇是生长发育的必需物质，同时与各种疾病的发生密切相关。在猪鸡饲料中添加维生素E有助于降低胆固醇含量[11，14]。但是，维生素的添加对羊肉中的胆固醇含量没有显著影响[15]。由此可见，维生素E对胆固醇和脂肪酸组成的影响具有不确定性，这可能与畜禽的种类、基础日粮的营养成分、维生素E饲喂天数和维生素的饲喂剂量等因素有关。

2 相关调控机理

2.1 维生素E的抗氧化作用

2.1.1 自由基的生成及其危害 自由基是指能够独立存在，含有未成对电子的原子、原子团、分子或离子。机体内自由基主要是活性氧自由基（ROS）、活性氮自由基（RNS）及脂质自由基和脂质过氧化物（LPO），其中ROS占体内自由基的95%以上且对细胞膜损害作用最大。氧不仅参与ROS的形成，也参与其他自由基的形成[16]，所以氧在自由基的生成过程起关键性作用。在细胞中，线粒体是产生过氧化物的主要场所。微粒体、过氧化物酶体和内质网上的细胞色素P-450（cytochrome P-450）也会产生ROS。线粒体中存在着电子传递链，为机体提供ATP。在能量传递的过程中，一部分电子提前“泄露”给氧气 ，导致最多1%～3%的电子“泄露”产生了过氧化物[17]。

自由基处于不稳定的状态，会通过与邻近分子发生反应释放能量达到稳定状态，例如在细胞膜上，自由基会与蛋白质和磷脂中的多不饱和脂肪酸发生反应[18]。如果细胞中ROS浓度过高，会造成细胞结构、核酸、蛋白质和脂质的损伤[19]。脂质与自由基反应的优先级依次为多不饱和脂肪酸＞胆固醇＞单多不饱和脂肪酸＞饱和脂肪酸。由此可见，细胞膜上多不饱和脂肪酸最易受到自由基的攻击，发生链式反应，造成脂质过氧化。同时，自由基也会引起不饱和脂肪酸从顺式脂肪酸异构化为反式脂肪酸，从而提高反式脂肪酸含量[20]。此外，蛋白质的功能性基团还会与多不饱和脂肪酸的氧化产物和酰基衍生物产惰性产物。当细胞中自由基浓度过高时，自由基会对DNA、蛋白质和多不饱和脂肪酸进行氧化。多不饱和脂肪酸氧化产物也会与DNA和蛋白质发生反应。但适宜浓度的自由基对机体维持生物学功能具有一定的积极作用。

2.1.2 维生素E的抗氧化性及与其他物质的相互作用维生素E是体内重要的脂溶性抗氧化剂。不仅能清除自由基，还能对由非自由基氧化剂引起的氧化反应有预防作用。ROS极易与细胞膜上多不饱和脂肪酸反应，产生脂质过氧自由基，脂质过氧自由基会导致更多的自由基产生，形成链式反应，严重地破坏细胞膜的结构与功能。维生素E可以通过贡献酚羟基上的氢原子去清除自由基。同时产生了非自由基产物和维生素E自由基，从而有效地防止这一链式反应。因此，维生素E被也称为断链型抗氧化剂[21]。相关研究表明，维生素E只能够清除过氧自由基，无法有效地清除羟自由基、烷氧基自由基、二氧化氮自由基、含硫自由基。与自由基一样，非自由基氧化剂也能攻击细胞膜和巯基氧化还原路径。一个自由基能氧化多个目标分子，而一个非自由基氧化剂只能氧化一个目标分子。对于单线态氧、臭氧和次氯酸盐等非自由基氧化物，维生素E抗氧方式有所不同。α-生育酚主要通过物理猝灭清除单线态氧生成生育酚氢过氧化二烯酮、生育醌和醌环氧化物。相比于自由引起的脂质过氧化，单线态氧氧化的主要目标是那些没有双烯丙基氢的不饱和复合物，例如油酸、鲨烯和胆固醇。此外，臭氧能与烯烃发生反应生成自由基，次氯酸和蛋白质的反应产物也能生成自由基[22]。而α-生育酚能够有效清除这些自由基。

维生素E与其他物质相互作用可以归纳为两类——协同作用和拮抗作用。协同作用就是两种或两种以上物质共同作用效果大于它们单独作用效果之和。当维生素E与过氧自由基反应生成维生素E自由基。抗坏血酸通过贡献氢原子给维生素E自由基再生维生素E，以稳定组织中维生素E含量。当生育酚自由基处于高浓度时，会与含有低浓度过氧自由基的脂质发生反应，生成生育酚和脂质氧化物，使得生育酚抗氧化作用减弱。抗坏血酸能够有效地防止这一过程[23]。硒、维生素E和维生素C都是细胞中抗氧化网的组成物质。硒以硒代半胱氨酸残基的形式存在于硒蛋白中，是硫氧还蛋白还原酶（Thioredoxin reductases，TRs）的酶功能关键成分。TRs不仅在维生素E自由基再生为维生素E的过程中起重要作用，还可以将脱氢抗坏血酸还原为抗坏血酸。已有研究表明给缺硒的豚鼠再饲喂缺维生素E的食物[24]，或者给缺维生素C的豚鼠饲喂维生素E缺乏饲料。这两种情况都会导致豚鼠死亡。由此可见，维生素E的抗氧化性与维生素C和硒密切相关。类胡萝卜素与维生素之间也存在协同作用。生育酚能够再生类胡萝卜素，同时类胡萝卜素也能再生生育酚[25]。还有，磷脂酰肌醇和槲皮素能协同生育酚减少脂质氧化[26-27]。维生素E与迷迭香酸、咖啡酸和富含有多酚的植物提取物之间存在一定的拮抗作用[34]。目前抗氧化剂之间的拮抗作用还没有得到详细的研究。

2.2 维生素E对脂类代谢相关基因的调控

2.2.1 通过PPARs调节脂类代谢 近年来，过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）在脂类代谢中的作用已经引起了广泛的关注。PPARs有3个亚型，分别为PPARα、PPARβ和PPARγ。且三个亚型在机体内的分布是不均匀的，PPARα在肝脏组织中含量最高，PPARβ和PPARγ分别在肠和脂肪组织中有较高含量。已有相关研究表明PPARs调控了与脂类代谢相关的基因。L.González-Calvo等[28]报道发现对羔羊饲料添加维生素E，可以提高PPARα基因表达量，而Yin Zhang等[29]发现给武昌鱼饲喂含维生素E日粮降低了肝脏中PPARα、PPARβ和PPARγ的表达。Fang等[30]表明棕榈油中生育三烯酚对于PPARs具有调节作用，且不同形式的维生素E能够激活不同的PPARs亚型。PPARα和PPARγ在脂蛋白脂酶（LPL）和脂肪酸转运蛋白（FATP）的表达过程中起着调节作用，促进脂肪酸穿过细胞膜；脂肪酸进入细胞后，酯酰辅酶A合酶（ACS）和肉碱棕榈酰转移酶在PPARα和PPARγ的调节作用下对脂肪酸进行活化和进一步的转运合成[31]。PPARs有促进脂肪酸氧化的作用，有研究表明PPARs表达量增加有助于脂肪酸氧化[32]。维生素E可以通过激活PPARs提高胰岛素的敏感性从而影响糖代谢和脂代谢，造成脂肪沉淀量的变化[30]。当机体处于饥渴状态时，PPARα被激活表达，促进脂肪酸分解代谢为机体提供能量，在正常情况下，通过激活PPARγ调节脂肪酸和相关脂质的合成，同时PPARβ能够确保运动的肌肉获得足够的能量[33]。维生素E可能通过PPARs来影响脂肪酸合成与分解过程，从而对脂肪沉积起到一定的作用。维生素E的抗氧化性能够防止长链多不饱和脂肪酸的自由基氧化。而长链多不饱和脂肪酸对于PPARs具有重要的调节作用。所以维生素E也有可能通过保护细胞膜和细胞内的长链多不饱和脂肪酸，从而调控PPARs来影响脂类代谢相关基因的表达[34]。由此可见，维生素可能通过直接或者间接的方式影响PPARs的功能，但维生素E对PPARs调控机制仍不清楚。目前关于PPARs的研究多集中于脂类代谢与炎症及两者之间关系的研究，而营养物质对PPARs调控作用与畜禽脂肪沉积之间的关系却没有过多的研究。今后应对这两方面的问题进行相关研究。

2.2.2 通过CD36清道夫受体调控脂类代谢 脂肪酸转运蛋白（CD36）是一种跨膜糖蛋白。作为清道夫受体，CD36在脂肪的摄取转运与脂类代谢过程中起着重要的作用，在脂肪细胞的分化过程起一定的促进作用。在脂肪细胞、心肌细胞和骨骼肌细胞中，CD36都有促进脂肪酸摄取转运的功能[35]。Chris T.Coburn等[36]研究发现CD36基因敲除小鼠脂肪组织LCFA（长链脂肪酸）摄取量降低了60%～70%，心肌降低了50%～80%，骨骼肌降低40%～75%；同时发现基因敲除小鼠血清中的脂肪酸、甘油三酯和胆固醇含量提高。在Azeddine Ibrahimi等的试验中，通过转基因技术使得小鼠的CD36基因过表达，发现CD36基因过度表达能够将降低血清中的脂肪酸、甘油三酯和胆固醇含量，同时提高血糖与胰岛素含量；相比于对照组，转基因小鼠的体重略有下降，体脂含量更低；在受到刺激和紧缩的情况下，转基因小鼠的比目鱼肌拥有更强的脂肪酸氧化能力[37]。机体的营养状况影响CD36对于脂类代谢的作用[38]。有研究表明，α-生育酚能够降低CD36基因的表达量，Nesrin Kartal等发现将添加维生素E的日粮饲喂兔子，能够抑制组织中CD36基因的表达[39-40]。由此可见，饲料中添加维生素E可以影响脂质的消耗和积累。Valerie Christiaens等在体内和体外实验证明了CD36促进脂肪细胞的分化[41]。

小鼠体内试验也表明饲喂含维生素E的日粮可以影响编码清道夫受体B型（SR-BI）、清道夫受体A型（SR-AI，SR-AII）与低密度脂蛋白受体（LDL-R）的基因表达，SR-BI、SR-AI、SR-AII与LDL-R等清道夫受体对于脂类代谢均有一定影响[42]。

3 小结

维生素E能够有效延缓脂质氧化和保持肉色，确保羊肉产品的质量。目前的研究已经从单一的效果研究转变为如何经济有效地使用维生素E。维生素E对肉成分也有一定影响，主要体现在改变脂肪酸组成。维生素E对脂类代谢相关基因调节作用与脂肪酸组成存在一定关系，但具体的作用机制尚不完全清楚。需要通过体外试验去进一步地探索维生素E对脂肪酸的影响机制。