纳米硒对肉品质的影响及其调控机理

和玉丹, 裴 迅, 邹君彪，万培伟

(1 江西生物科技职业学院, 江西 南昌 330200；2 浙江大学动物科学学院，浙江 杭州310058；3 江西兴鼎科技有限公司，江西 南昌 330115 )

近20年来，我国畜牧生产发展迅速，畜禽产品在数量上已经基本能满足国民的消费需求。然而，随着经济水平的提高，市场对畜禽产品的需求已由以数量为主转为数量和质量并重的消费格局，人们对畜禽肉产品的品质要求的提高和实际存在的肉质普遍下降形成了鲜明的对比。因此，改善畜禽肉产品的质量成为科研工作者研究的热门方向。硒(Selenium，Se)具有非常丰富的生物学功能，它不但能调节动物机体中甲状腺激素的合成，增强机体的免疫力，而且还能通过发挥自身的抗氧化功能，改善肉的颜色和pH，增强肉的系水力等。因此，动物肉品生产者会有意识地在畜禽饲料中添加硒来改善肉的品质，其最主要的添加形式就是亚硒酸钠。但是，亚硒酸钠存在毒性强和安全剂量范围窄的缺点，并且有研究显示其有促氧化的作用。作为一种新型材料微粒，纳米硒不仅具有纳米材料的表面效应，而且它在动物体内的吸收率和生物利用率均高于亚硒酸钠的，毒性亦是硒类添加剂中最低的。所以，将纳米硒应用于畜禽生产来改善肉品质具有很高的实用性。

1 纳米硒概述

与饲料添加剂中常用的硒补充剂——亚硒酸钠、硒代蛋氨酸和酵母硒不同，在纳米硒中，硒的化合价为0价，属于单质硒。根据不同的外界条件，单质硒可分为红色、灰色和黑色的元素硒，常规制备的红色元素硒颗粒粗大，易聚合形成灰色或黑色的元素硒，无生物活性。Nuttall提出了胶体状态的红色元素硒具有或在特定环境下具有生物活性的假说，但因当时无试验证据，该假说并未得到证实。而张劲松等研究发现，蛋白质能够控制红色元素硒原子的聚合，从而形成以蛋白质为核、红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的纳米粒子。这种以蛋白质为分散剂的纳米硒粒子呈红色，粒径在20 nm～60 nm之间，称为纳米硒[1]。这种纳米红色元素硒对热稳定，不会转化形成灰色或黑色的元素硒，易溶于水。相对于无机硒(硒酸盐和亚硒酸盐)与有机硒(酵母硒、硒代氨基酸和硒多糖)，纳米硒的颗粒均匀、细小，表面积大，表面原子和不饱和键多，具有高表面活性，对动物胃肠道黏膜的黏着性高，进而易被动物肠道吸收，具有较高的生物利用率[2]。在生物毒性方面，研究表明纳米硒的急性毒性显著低于亚硒酸钠的(每千克体重硒的LD50分别为113.0 mg/kg和15.7 mg/kg)，随后的短期毒性试验也进一步证明纳米硒的短期毒性显著低于亚硒酸钠的(P＜0.05)[3]。这表明纳米硒比常用的亚硒酸钠有更宽的安全剂量使用范围，因此在饲料生产中对生产工艺的要求低于亚硒酸钠的。

2 纳米硒在动物体内的吸收和转运

动物主要以两种方式吸收纳米硒，一种是以主动转运的方式通过肠壁将硒吸入体内，另一种是以被动扩散的方式吸收。在对纳米硒的吸收部位方面，单胃动物的与反刍动物的不同。用纳米75Se进行的研究表明，动物主要通过十二指肠吸收纳米硒，反刍动物对纳米硒的吸收可在整段小肠中进行，而单胃动物对纳米硒的吸收则主要发生在回肠中[4]。Wang等发现，纳米硒除了以跨细胞运输为主要的转运方式被动物吸收外还可以通过细胞旁通路被吸收，并且该研究发现纳米硒的吸收效率比硒代蛋氨酸的高1.76倍，比亚硒酸钠的高8.41倍[5]。其中的原因可能与纳米硒所具有的特殊的粒径和表面电荷有关。纳米硒被动物机体吸收后会迅速结合并进入红细胞，但较大比例的纳米硒会被释放，其余的与血浆蛋白结合，血浆中与硒结合的蛋白质主要是α和β-球蛋白。

3 纳米硒对畜禽肉品质的影响

3.1 纳米硒对肉色的影响

肉色是人们对所购买的鲜肉最直接的感官评价，也是衡量畜禽肉品质好坏的重要指标，肉类产品越鲜艳越能勾起购买者的消费欲望[6]。人工肉眼观察肉色不仅费时费力，而且评价的标准不一，极易造成误差。目前肉色的评定一般通过色差仪测定的一些参数来衡量，L*值代表肉的亮色度，a*值代表肉的红色度，b*值代表肉的黄色度。肉色主要取决于肌肉中肌红蛋白(Myoglobin，Mb)的含量，而硒可在动物体内参与硒蛋白的形成，能有效防止肌红蛋白或氧合肌红蛋白氧化形成高铁肌红蛋白，从而提高肉色评分值[7]。戴五洲研究发现，当在育肥猪日粮中添加纳米硒时，随着纳米硒添加量的增加，猪背最长肌的a*值呈线性增加，b*值呈线性下降，L*值有下降的趋势，猪背最长肌中肌红蛋白含量显著升高(P＜0.001)，0.3 mg/kg纳米硒组和0.5 mg/kg纳米硒组的猪背最长肌的肌红蛋白含量相比于对照组的分别提高了31.43%和65.65%[8]。由此表明，纳米硒可以通过营养干预的手段提高猪肉的感官品质，并且其较宽的安全范围可以有利于发挥硒改善肉色的剂量效应。

3.2 纳米硒对肉pH的影响

肌肉的pH是反应肉品质的一项重要指标。研究认为，动物屠宰后肌肉会进行无氧酵解并产生乳酸，因此肌肉的pH在屠宰后会随着存放时间的延长而下降，肉品质降低[9]。闫利萍等报道硒是动物体内重要的抗氧化剂，能够提高肌细胞清除代谢产物乳酸的能力，阻止多不饱和脂肪酸过度氧化，改善肉品质[10]。林长光在比较不同硒源对育肥猪宰后猪肉pH的影响中发现，宰后45 min，纳米硒组的猪背最长肌的pH极显著高于对照组的(P＜0.01)；宰后24 h，纳米硒组的猪肉pH显著高于对照组的、亚硒酸钠组的和酵母硒组的(P＜0.05)[11]。苍白、柔软且渗水(Pale Soft Exudative，PSE)的肉是一种典型的劣质肉，近年来发生比例正呈逐年上升的趋势。PSE肉是动物屠宰后因胴体发生高速代谢导致持续高温和低pH并产生剧烈且明显的蛋白质变性引起的[12]。一般情况下，生猪屠宰后45 min肌肉pH＜6.0时，该肉可判定为PSE肉。因此，维持宰后肉的pH对减少PSE肉的产生和改善肉质有重要意义。

3.3 纳米硒对肉嫩度和滴水损失的影响

肉的嫩度是消费者评判肉质优劣及影响消费的重要因素，并且也是导致肉产品被消费者接受与否的最主要因素。肉的嫩度是指肉入口咀嚼组织状态时所感觉的印象，实验室主要以剪切力指标来反映肉的嫩度。滴水损失则是衡量肉类保持水分高低的指标，与肌肉保水力呈负相关，保水性能的高低会对肉类产品的风味、口感以及多汁性产生重要影响[13]。杨志勇对比不同硒源对鸡胸肉肉质的影响，结果显示，日粮添加0.3 mg/kg纳米硒组的试验鸡鸡胸肉剪切力显著低于对照组试验鸡的(对照组添加0.3 mg/kg亚硒酸钠，P＜0.01)[14]。大量试验证实在畜禽日粮中补充纳米硒能有效降低肌肉的滴水损失，在鹅的日粮中添加0.3 mg/kg纳米硒能显著降低鹅肉的滴水损失(P＜0.05)。在生长育肥猪的日粮中添加纳米硒，猪背最长肌的滴水损失随纳米硒添加水平的升高而明显降低[8,15]。畜禽屠宰后，由于机体稳态被破坏而导致细胞内的水分因细胞膜的损坏而大量流失，导致肉的保水能力下降。

3.4 纳米硒对肌内脂肪的影响

与多年前片面追求瘦肉率不同，人们近年来逐渐发现肌肉内含有一定数量的肌内脂肪可以提高肉的品质。肌内脂肪对肉品质的影响主要体现在嫩度、大理石纹、风味和多汁性上[16]，而大理石纹在肉质分级上更是一个直接的判定指标。Zhou等研究在日粮中添加不同水平的纳米硒对广西黄鸡肉质的影响，结果，添加纳米硒可以显著提高鸡胸肉中的肌内脂肪含量(P＜0.05)；相似的结果出现在林长光的研究中，添加0.3 mg/kg的纳米硒可以显著提高育肥猪眼肌部肌内脂肪的含量(P＜0.05)[11,17]。目前，各位学者对硒影响肌内脂肪含量的研究结果存在较大的差异，尚不能确切说明硒对肌内脂肪是否有正向作用。

4 纳米硒影响肉品质的作用机制

脂质氧化作用会促进肉的脱色或提高滴水，这不但会影响肉的品质，还会对肉品行业造成巨大的经济损失。研究认为，自由基攻击肌肉中的多不饱和脂肪引起的脂质过氧化作用是肉冷藏过程中导致其变质的主要原因之一[18]。纳米硒改善肉品质的最主要原因在于它能够通过增强动物机体的抗氧化能力来阻止脂质过氧化过程中产生的恶化反应[19]。硒首先是通过各种含硒蛋白质及含硒酶发挥抗氧化作用的，谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione Peroxidase，GSH-Px)是最早被发现和证实的含硒酶，硒的抗氧化作用主要通过该酶发挥作用。GSH-Px强大的催化能力主要归功于催化位点上的硒代半胱氨酸(Selenocysteine，Sec)；与其他金属元素不同，人体内的硒是以Sec的形式插入到蛋白质中的，在GSH-Px合成途径中的硒代半胱氨酰-tRNA[Ser]Sec 作为转运Sec的载体完成Sec的插入，其过程需要一个顺式作用元件和多个反式作用因子的共同作用，另有五种蛋白质参与其表达的调控，整个过程目前仍不十分清楚[20]。硒进入细胞后参与合成GSH-Px，GSH-Px可以与维生素E发挥协同作用.维生素E是动物机体抗氧化的第一道防线，它定位于细胞膜上，可阻断膜上已形成的过氧化物；而硒则是动物机体抗氧化的第二道防线，通过谷胱甘肽过氧化物酶清除胞内的过氧化物。二者能发挥协同作用，维持机体的氧化还原平衡，从而对改善肉品质起到积极效果。

肉的颜色改变主要与肌肉中的色素物质——肌红蛋白的自然氧化紧密相关。肌红蛋白由珠蛋白和血红素组成，血红素含有一个以还原态Fe2+或氧化态Fe3+形式存在的铁离子。肌红蛋白本身呈紫红色，与氧结合后生成氧合肌红蛋白，颜色转为鲜红色，这种颜色表明肉是新鲜的。Mb和氧合Mb均可被氧化为高铁肌红蛋白，表现为褐色，表明肉放置了较长的时间[21]。然而，硒可有效减少组织中氧自由基的含量，阻止Fe2+氧化为Fe3+，从而维持肉的红色度(a*值)。动物宰后，肌肉中的糖原会因缺氧而进行无氧酵解并产生乳酸；随着屠宰后时间的延长，肌肉的pH不断下降，肌肉pH迅速降低时容易产生PSE肉，降低肉的品质，而硒能通过提高肌细胞清除代谢产物乳酸的能力，延缓pH降低的时间，但目前其促进乳酸清除的方式尚不清楚[22]。肌肉系水力会影响肉的风味、色泽、营养成分及嫩度等。pH被认为是影响肌肉系水力的一个重要因素，因为较低的pH会使肌红蛋白缩水从而降低肌肉蛋白束缚水分的能力，同时脂质氧化作用可能也会导致肌肉细胞膜完整性受到破坏，通透性增加，影响细胞膜的稳定性，从而增加肉的渗出性损失，使肌肉的滴水损失增加；而硒能通过保护细胞膜免受氧化损伤而维持它的完整性，最终提高肌肉的系水力[23]。此外，脂质氧化作用也会通过降低肌原纤维的保水能力，导致肌肉中汁液损失量的增多，最终也会增加肌肉的滴水损失[24]。因此，在动物日粮中补硒，通过它的抗氧化作用抑制肌肉的脂质氧化，对提高肌肉的系水力有显著效果。

5 结论与展望

在畜禽日粮中添加纳米硒可有效延长畜禽肉产品的货架期，改善肉的感官和营养品质。然而，在动物生产中，目前使用最多的硒产品依旧是亚硒酸钠。纳米硒虽然具有毒性低和良好的改善肉质的功能，由于其生产工艺高、研究应用相对较少以及人们对纳米硒的认识不足等原因，现阶段我们要将其在生产中推广应用较为困难。此外，纳米硒对改善畜禽肉质的研究也比较少，同时在不同动物上的作用效果差别较大，因此纳米硒的最佳添加剂量和具体的改善肉质的机制还需要进一步研究。相对于常规的硒类添加剂，纳米硒具有一定的营养优势，在改善畜禽肉质、减少PSE肉发生率以及在生产富硒肉产品上也具有较大的应用推广价值。

参考文献：(24篇，略)