有机硒对猪肉品质影响的研究进展
猪肉的品质受到遗传、营养、加工、储藏等多种因素的影响。研究发现,有机硒在提高猪的生产性能、改善肉品质、增强抗氧化能力上具有显著效果(蒋宗勇等,2010a、b;Vignola等,2009)。硒对动物正常肌肉功能至关重要,日粮中硒的缺乏会导致动物体多种肌肉营养不良,如猪桑葚性心脏病、羊白肌病等(Rederstorff等,2006)。日粮中添加硒可提高谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,催化减少过氧化氢,保护细胞膜,降低氧化损伤(Mateo等,2007)。与无机硒相比,有机硒的吸收和在肌肉中沉积效果更好(Chen等,2014;Lin,2014)。适当的硒摄入量可降低机体肌病、免疫缺陷、心血管疾病以及其他硒缺乏综合征的患病风险(Har-tikainen,2005)。
1有机硒的抗氧化机理
1.1清除氧自由基
氧自由基(ROS)是细胞呼吸副产物,可引起脂肪、核酸、蛋白质的氧化,是细胞破坏和死亡的主要原因(Valko等,2006)。动物机体中氧自由基主要包括超氧游离基(O2-·)过氧亚硝基(ONOO-)、单线态氧(1O2)、过氧化氢(H2O2)、羟基(·OH)等(Thannickal和Fanburg,2000)。机体本身存在抗氧化保护系统,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、GSH-Px等酶都可以在一定程度上清除氧自由基,但是当机体受到某种应激之后,机体细胞内产生的自由基水平高于细胞抗氧化防御能力,自由基不能被有效清除从而产生氧化应激(王燕等,2009)。自由基的积累会导致肌肉细胞的损伤影响畜产品的肉品质。大量研究表明,含硒化合物可以清除氧自由基。Takahashi等(2005a)通过化学发光法对硒-甲基-N-苯基硒代氨基甲酸酯、硒-甲基-N-(4-苯基)硒代氨基甲酸酯、硒-甲基-N-(4-氯苯基)硒代氨基甲酸酯、硒-苯甲基-N-苯基硒代氨基甲酸酯、硒-苯甲基-N-(4-甲苯基)硒代氨基甲酸酯、硒-苯甲基-N-(4-氯苯基)硒代氨基甲酸酯6种含硒化合物清除超氧自由基的活性进行研究,发现6种化合物都具有清除自由基的能力。Taka-hashi等(2005b)还发现硒脲化合物在氧化应激的条件下具有清除超氧自由基的活性。Laude等(2002)研究报道,硒代蛋氨酸和依布硒啉也具有清除过氧亚硝基(ONOO-)的活性。
1.2提高谷胱甘肽过氧化物酶活性
硒是GSH-Px的重要组成部分,GSH-Px可催化有机过氧化物的分解,降低氧化应激(Hardy和Hardy,2004)。机体硒水平的高低直接影响机体抗氧化能力和对疾病的抵抗力。当硒缺乏时GSH-Px的活性降低,不能有效催化体内过氧化物分解,过氧化物和脂质自由基的积累导致细胞膜产生氧化损伤。目前,已知的GSH-Px家族成员有4种,GSH-Px1是一种胞质酶,在各种类型的细胞中都有表达,被认为是哺乳动物机体中最主要的抗氧化蛋白,活性主要受到肝脏中硒地位的调节;GSH-Px2是与GSH-Px1最近的同系物,主要存在于胃肠道中;GSH-Px3是血液中浓度仅次于硒蛋白P(Se-P)的含硒蛋白质;GSH-Px4被称为磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx),可降低脂肪酸氢过氧化物(Tapiero等,2003)。Hussain等(2012)研究报道,增加日粮中硒的含量可显著提高鸡胸肌中GSH-Px的活性。Celi等(2014)也有相似报道。
1.3金属螯合机制
金属调控活性氧的产生被认为是许多疾病产生的主要原因。由于含硒类化合物在抗氧化防御系统中的重要作用,有学者研究了含硒类抗氧化剂和酶类的金属结合特性。结果发现这些酶的活性部位都含有硒-金属配位,例如,甲酸脱氢酶含有硒代半胱氨酸-钼配位,氢化酶含有硒-镍配位。研究表明,金属离子与抗氧化剂的配位结合是抗氧化剂活性的关键(Erin等,2009)。硒代蛋氨酸、硒代胱氨酸、甲基硒代胱氨酸等可以防止铜调节的DNA损伤,硒代胱胺、3,3-硒代二丙酸、甲基-硒代半胱氨酸可以抑制铁调节的DNA损伤(Battin等,2011)。这些化合物的抗氧活性都是由于金属配位,不同于GSH-Px的抗氧化机制。同时有研究发现,二氧化硒可以抑制铁调节的DNA损伤,硒酸钠和硒化钠对DNA损伤没有影响,亚硒酸钠既没有抗氧化活性也没有促氧化活性(Ramoutar和Brumaghim,2007)。与有机硒一样,无机硒抑制DNA损伤的抗氧化活性也是通过金属配位机制。
2有机硒对猪肉品质的影响
评价肉品质的指标主要包括肌肉pH值、肌肉颜色、滴水损失、肌内脂肪含量、胴体品质。有机硒作为抗氧化剂对肉品质影响主要体现在以下几个方面。
2.1pH值 pH是判断肉质正常与否的依据,也是反映猪屠宰后肌糖原降解速度的重要指标。屠宰后肌肉中的糖原发酵产生乳酸,乳酸的积累和ATP水解产生大量H+导致肌肉pH值降低(Ram-mouz等,2004)。如果肌肉pH值下降速度过快则会导致PSE肉的产生。蒋宗勇等(2010a)在生长肥育猪日粮中分别添加0、0.15、0.30mg/kg硒代蛋氨酸硒和0.30mg/kg亚硒酸钠硒,发现添加硒代蛋氨酸和亚硒酸钠组背最长肌宰后12hpH值显著高于对照组。郭新怀等(2008)在体重为20kg的杂交野猪日粮中分别添加0.3mg/kg亚硒酸钠硒和酵母硒,结果表明添加酵母硒组生长育肥猪90kg体重时背最长肌初始pH值和最终pH值均显著高于亚硒酸钠组。Li(2011)报道,在仔猪日粮添加0.3mg/kg酵母硒可以显著提高背最长肌的pH值。李苏新和许宗运(2008)在60kg育肥猪日粮中联合添加维生素E和酵母硒也得到了相同的结果。
2.2肉色 肉的颜色主要受肌红蛋白含量和状态影响,刚屠宰时猪肉呈暗红色,肌红蛋白会随着时间延长转变成高铁肌红蛋白,肉色变成暗褐色(田莹和边连全,2014)。Zhan等(2007)报道,与亚硒酸钠相比,肥育猪日粮中添加硒代蛋氨酸,可以显著提高背最长肌宰后45min、8h和16h的红度。罗文有等(2013)在肥育猪基础日粮中添加0.3mg/kg硒水平的酵母硒可显著改善肉色。尹兆正等(2005)报道,在40kg育肥猪日粮中分别添加0.15、0.20mg/kg硒水平的硒代蛋氨酸,与对照组相比,肌肉红色色度分别提高5.50%、3.24%。蒋宗勇等(2010a)也有相似报道,认为有机硒相对于无机硒更有能力维持肌肉的稳定性。有机硒改善肉色的原因,一方面延缓氧合肌红蛋白(Fe2+)的氧化,另一方面促进肌红蛋白的合成。
2.3系水力 系水力是指肌肉保持其原有水分的能力,是评定肉品质的重要指标,常用失水率和滴水损失来衡量。滴水损失越小,对维持肌肉的多汁性和嫩度越有利,同时也能获得更大的经济效益。目前对日粮中添加有机硒降低肌肉滴水损失的报道也比较多。Zhan等(2007)研究报道,在育肥猪日粮中添加0.30mg/kg硒代蛋氨酸硒,与硒缺乏组相比显著降低肌肉的滴水损失。蒋宗勇(2010a)在育肥猪基础日粮中分别添加0(对照组)、0.15、0.30mg/kg的硒代蛋氨酸硒,结果显示,试验组比对照组0~12h肌肉滴水损失分别降低21.00%和19.00%,0~24h肌肉滴水损失分别降低14.49%和14.49%。戴晋军等(2011)报道,在85kg育肥猪日粮中添加0.30mg/kg酵母硒和25IU/kg的维生素E,肌肉24h的滴水损失降低41.2%。Li等(2011)试验发现,在硒缺乏日粮中补充酵母硒可以显著降低肌肉滴水损失。大量相关研究也表明日粮中添加有机硒可以有效改善肌肉的滴水损失(边连全等,2011;何宏超和李彪,2010)。肌肉滴水损失受到肌肉pH值、氧化稳定性的影响(Huff-Lonergan和Lonergan,2005)。日粮中添加有机硒可以提高肌肉pH值从而增加肌肉蛋白与水的结合能力,降低滴水损失;硒可以提高肌肉GSH-Px1的活性,增加肌肉细胞的抗氧化稳定性从而减缓肌肉细胞氧化受损,减少细胞滴水损失(Pehrson,1993)。然而有研究认为添加有机硒对肌肉滴水损失没有显著影响(Vignola等,2009;Skˇrivanov觃等,2007)。这种差异可能是由于猪的日龄、健康状况、基础日粮中硒含量等原因造成的。
3有机硒对猪肌肉中硒含量的影响
大量研究证实,相对于无机硒(亚硒酸钠、硒酸钠),有机硒(酵母硒、硒代蛋氨酸等)具有更髙的吸收利用率,能更大程度上提高生长肥育猪肌肉组织中硒的沉积量。王宇萍和杨鹏标(2013)研究报道,在母猪日粮中分别添加0.3mg/kg亚硒酸钠硒,0.2、0.5mg/kg酵母硒,结果发现酵母硒组母猪初乳、常乳和仔猪组织(肌肉、肝脏、肾脏、血浆)中硒的含量显著高于亚硒酸钠组。林长光(2013)研究不同来源和水平硒对肥育猪组织中硒沉积的的影响,结果发现日粮中无机硒(亚硒酸钠)的含量由0.1mg/kg提高到0.70mg/kg,肥育猪腿肌和背最长肌中硒含量无显著变化,而日粮中有机硒(酵母硒)的水平提高到0.3mg/kg时可显著提高腿肌、背最长肌、肝脏和肾脏中硒含量。Mateo等(2007)报道日粮中添加0.3mg/kg的酵母硒,生长肥育猪背最长肌硒的含量显著高于添加相同水平亚硒酸钠组。蒋宗勇等(2010b)研究发现,肥育猪日粮中添加0.3mg/kg硒水平的硒代蛋氨酸组背最长肌、肝脏、血浆中硒的含量显著高于添加相同水平的亚硒酸钠组。肌肉组织中硒含量的增加可能是由于两个原因,一是通过提高GSH-Px的活性和硒蛋白mRNA的水平增加硒蛋白的表达,另一个原因是日粮中硒代蛋氨酸进入机体后随机的替代组织中的蛋氨酸从而提高组织中硒的浓度(Vignola等,2009;Finley,2006)。
4小结
日粮中添加有机硒可提高动物机体抗氧化力,改善肉品质,增加肌肉中硒的沉积。随着研究的不断深入以及对富硒产品需求量的增加,有机硒将在养猪生产中得到更广泛的应用。
(广东省农业科学院动物科学研究所,畜禽育种国家重点实验室,农业部华南动物营养与饲料重点实验室,
广东省动物育种与营养公共实验室,广东省畜禽育种与营养研究重点实验室,温晓鹿,杨雪芬*,郑春田,胡友军,王丽,马现永,高开国,胡胜兰)
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