反刍动物肌内脂肪及脂肪酸调控研究进展

李鹤琼，罗海玲

（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193）

随着人们对食品安全、营养保健和健康消费意识的不断提高，对肉类的外观、物理特性、营养品质和加工过程均有了更高的要求。富含肌内脂肪（Intramuscular Fat，IMF）的大理石花纹的牛羊肉和猪肉不仅给人带来愉悦的外观感觉[1]，而且使人产生回味无穷的内在体验[2]。IMF 通过提高肉的嫩度、多汁性和风味来影响肉的食用品质。但一些人认为IMF 过高，尤其是反刍动物IMF 中饱和脂肪酸（Saturated Fatty Acid，SFA）过高，会引起人体血清胆固醇和低密度脂蛋白（Low Density Lipoprotein，LDL）升高，进而诱发心血管疾病，影响人类健康[3]。牛羊肉作为主要的肉类食品之一，其富含对人体有益的脂肪酸（Fatty Acid，FA），尤其是n-3FA。众所周知，n-3FA 中二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic Acid，EPA） 和 二 十 二 碳 五 烯 酸（Docosahexenoic Acid，DHA）在降低心血管疾病风险方面有重要作用，对胎儿大脑和视觉的正常发育至关重要。因此，研究反刍动物肌内脂肪沉积和FA 形成规律，提高牛羊肉中有益于人类健康的FA，降低有害FA 对人类健康非常重要。本文主要综述了反刍动物IMF 沉积和FA 组成规律及其与肉品质及人类健康关系的研究进展，为后期调控IMF沉积和FA 组成提供参考。

1 反刍动物肌内脂肪沉积及其脂肪酸组成

1.1 反刍动物肌内脂肪的沉积规律 动物的体内脂肪主要存在于皮下、腹部、内脏器官周围、肌间和肌内，某些动物还在特定部位储存脂肪，如绵羊的尾巴和骆驼的驼峰。本团队前期研究表明，舍饲滩羊不同部位的脂肪沉积重量为皮下脂肪＞尾脂＞腹部脂肪＞肾脂＞心脂＞IMF，而放牧滩羊则为尾脂＞皮下脂肪＞腹脂＞肾脂＞心脂＞IMF，饲养方式影响了滩羊脂肪的沉积规律[4]。IMF 主要由甘油三酯和磷脂组成，由于磷脂作为细胞膜的组分其含量相对稳定，所以IMF 含量一般取决于甘油三酯含量。动物随着年龄增长，脂肪合成逐渐增加，而肌肉逐渐减少[5]，因此IMF 主要在动物成熟晚期沉积。在动物出生到育肥开始前，IMF 含量主要由前体脂肪细胞数量决定，而前体脂肪细胞数量受遗传和营养因素影响。因此，晚熟品种比早熟品种肌肉沉积更多，而脂肪沉积更少。在育肥期，增加IMF 沉积的主要营养调控手段是最大限度的提供净能，尤其是葡萄糖，促进脂肪合成[6]。在细胞水平上，可能是促进了脂肪生成的合成代谢激素（如胰岛素）水平的升高，因为IMF 细胞优先利用碳水化合物的碳架合成FA[5]。

1.2 反刍动物肌内脂肪的脂肪酸组成 反刍动物IMF中，SFA 占45%～48%，单不饱和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acid，MUFA）占35%～45%，多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acid，PUFA）占5%。肌肉中主要是中链和长链脂肪酸（C12～C22），短链脂肪酸（C4～C10）浓度较低。FA 组成受饲料类型、消化系统功能和动物体FA 合成过程的影响[7]，由于反刍动物瘤胃微生物的氢化作用，导致反刍动物IMF 中SFA 含量高于单胃动物，PUFA 与SFA 的比值（P/S）低于单胃 动 物[8-9]。SFA 中 的C16:0 和C18:0 以 及MUFA 中 的C18:1n-9 约占总脂肪酸的80%，而PUFA 中主要是亚油酸（18:2n-6）和α-亚麻酸（18:3n-3），亚油酸和亚麻酸约占总脂肪酸的2%。谷物和粗饲料中富含18:2n-6 和18:3n-3，但18:3n-3 被氢化的比例约为85%～100%，高于18:2n-6（70%～95%）[10]。牛羊肌肉中的PUFA，如花生四烯酸（20:4n-6）、EPA、二十二碳六烯酸（Docosapentaenoic Acid，DPA）和DHA 等，是18:2n-6和18:3n-3 在△5 和△6 去饱和酶和碳链延长酶作用下形成的。与单胃动物相比，反刍动物肌肉中18:2n-6 含量更低，C20:4n-6 合成量也更低，进而导致n-6/n-3 比值更低，n-6/n-3 越低越有利于人体健康。但反11- 十八碳一烯酸（Trans Vaccenic Acid，TVA）是18:2n-6 生物氢化形成的主要反式脂肪酸之一，这种FA 在硬脂酰CoA 去饱和酶作用下转化为共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid，CLA，18:2 cis-9，trans-11），CLA 在清除体内自由基、增强人体抗氧化和免疫能力、调节血液胆固醇和甘油三酯水平、防止动脉粥样硬化、促进蛋白合成等方面具有重要作用。在硬脂酰CoA 去饱和酶作用下硬脂酸（18:0）形成油酸（C18:1n-9）。因此，牛羊肉IMF 始终含有较高的油酸和18:1 的顺式和反式异构体。本团队前期研究结果表明，舍饲组滩羊肌肉中SFA 含量尤其是C10 FA 显著高于2、4、8、12 h放牧组[4]。C6～C10 FA 尤其是这些FA 的支链形式是造成羊肉膻味的主要物质，从FA 组成的角度证明了C10 FA 含量高是舍饲羊膻味浓的主要原因之一[4]。

1.3 脂肪酸转运、合成及脂质分解的调控 基因主要通过调控脂肪摄取、合成和分解过程对IMF 沉积进行调控。据报道，脂肪酸结合蛋白和脂肪酸易位酶是调控FA 转运过程主要候选基因，而6- 磷酸葡萄糖脱氢酶、二酰基甘油酰基转移酶1、脂肪酸合成酶、乙酰CoA 羧化酶和硬脂酰CoA 去饱和酶等是调控FA 合成的主要候选基因，激素敏感脂酶和脂蛋白酯酶则是对脂质分解具有重要调控作用的候选基因[11]。调控上述基因的表达则有望调控IMF 沉积。

2 IMF 及其FA 组成对肉品质和人类健康的影响

2.1 IMF 及其FA 组成对肉品质的影响

2.1.1 嫩度和多汁性 嫩度一般指肉在切割时所需的剪切力。由于IMF 主要位于肌周（纤维束周围的鞘），少部分位于肌肉的肌内膜（肌原纤维周围）[12]，因而夹杂在肌周结缔组织中的IMF 削弱了胶原纤维之间的交联，减少了破坏结缔组织所需的力量[13]，可以提高肉的嫩度。食用时，肉的多汁性取决于肉中水分含量和咀嚼时分泌的唾液[14]，而IMF 可以刺激唾液分泌[15]，因此IMF 可以增加肉的多汁性。

2.1.2 风味和色泽 IMF 中所含的脂溶性成分及其降解物（如醛、醇和酮类）均可提高肉的风味[14]。烹饪时，IMF 所含的不饱和脂肪酸（Unsaturated Fatty Acid，UFA）氧化产生挥发性化合物[16]。由n-9FA 的降解可产生己醛、庚烯醇、癸醛、辛醛、庚醛和壬醛，n-3FA氧化生成1-戊烯-3-醇和丙醛，n-6FA 降解形成己醛、戊醛戊基呋喃、戊醇、己醇、1- 辛醇、2- 辛醇[17]。醛类（戊醛、己醛、己醛、庚醛、壬醛、辛醛、辛醛）也是肉烹饪过程中产生风味的主要物质，其中己醛约占醛总量的90%，它是油酸、亚油酸和花生四烯酸及其他醛类的降解产物[18]。

肌肉由红色变为棕色是由于肉中氧合肌红蛋白氧化形成高铁肌红蛋白，这种反应通常伴随着IMF 的酸败，IMF 所含的UFA 越高越容易酸败。IMF 的颜色受FA 饱和程度及其异构化程度的影响。FA 饱和度高则IMF 熔点就高，但瘤胃微生物加氢形成的反式FA 的熔点很低[12]。育肥初期，SFA/UFA 比例较高，当动物体内脂肪超过一定水平后，SFA/UFA 比例下降[19]。因此，对于充分育肥的牛，油酸和棕榈酸之比增加，脂肪组织变软。

2.1.3 氧化稳定性 肌肉FA 组成会影响肉的氧化稳定性，不饱和程度越高越容易被氧化，尤其是磷脂中的PUFA 更容易被氧化分解。脂质氧化产物可以促进色素的氧化[20]。维生素E 是重要的抗氧化剂，可以保护PUFA 不被氧化，延长肉的保质期[21]。Warren 等[22]研究发现，放牧组肉中与氧肌红蛋白相关的亮红色被保留的时间较谷物饲养组更长，尽管2 个组的UFA 总浓度相似，但放牧组的n-3FA 浓度较高而谷物饲养组n-6FA水平升高，且牧场中天然存在的抗氧化剂可能会使放牧动物组织中维生素E 水平升高，从而有助于降低脂质氧化，更好地保持颜色。

2.2 IMF 及其FA 组成对人类健康的影响 SFA 通过提高血液胆固醇水平引起心血管疾病和肥胖症，但不是所有SFA 都会引起坏胆固醇（LDL）的增加。据报道，最不受欢迎的FA 是肉豆蔻酸（C14:0），仅占肉中总脂肪酸的3%[23]，而反刍动物IMF 中主要的SFA 是棕榈酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0），其占总脂肪酸的50% 以上[24]。棕榈酸可以生成少量的胆固醇，而硬脂酸在体内转化为油酸（C18:1n-9），油酸可以降低人体血液中LDL 浓度，被认为是一种“健康”脂肪[25]，因而反刍动物组织中较高含量的棕榈酸和硬脂酸具有积极的健康作用。同时高浓度油酸不仅可降低LDL，但又不降低有益胆固醇（高密度脂蛋白），可预防冠心病[3]。流行病学研究表明，n-3FA 可以抗癌，而高浓度的n-6FA会促进癌症发生[26]。n-3 FA 具有抑制淋巴细胞增殖、抗体生成、粘附分子细胞因子表达、激活自然杀伤细胞（Natural Killer Cell，NK）等作用，而n-6 FA 具有抑制和刺激免疫应答的双重作用[27]。反刍动物n-6/n-3 比值越低对人体更有益。反刍动物脂肪含有的特殊脂肪酸（如DHA、EPA 和CLA）在预防心血管疾病和减少动脉粥样硬化等方面有重要效果。

3 肌内脂肪沉积及其脂肪酸组成的调控措施

3.1 遗传调控 了解品种间的肉类FA 谱遗传差异和遗传参数对采用遗传措施调控IMF 沉积及其FA 组成至关重要。因此，评估肉类FA 谱遗传力、基因和表型之间的关系非常关键。在不同生产系统中，纯种牛和杂交牛FA 组成的差异已经得到广泛评估[28-29]。肉类FA 谱的遗传力估计值在不同品种间存在差异。此外，比较不同品种中的估计值时，FA 去饱和相关的酶活性的差异会影响估计值[30]。

3.2 日粮组成和饲草种类 日粮中脂质的含量、日粮体积及其来源是影响肉中脂质含量和质量的主要因素[31-32]。精料中18:2n-6 含量丰富，而牧草青贮饲料18:3n-3 含量较高[33]。给反刍动物饲喂饲草或放牧可显著增加总脂肪酸中的CLA 含量，尤其是cis-9、trans-11 含量，比高精料日粮条件下高2～3 倍[34-35]。Pelegrini 等[36]研究了放牧和舍饲条件下绵羊的FA 组成，发现在放牧条件下PUFA 含量高，这种变化决定了放牧或集约化养殖条件下肉的风味完全不同。与饲草相比，饲喂精料增加了牛肉中SFA 绝对含量，降低了n-3FA 的绝对含量[34]。日粮中不同的棉籽添加水平影响肉中FA 组成，尽管对SFA 影响不显著，但添加棉籽后降低了支链FA 和顺式MUFA 含量[37]。不同饲草种类也会影响IMF 中FA 组成，红三叶草中的多酚氧化酶能抑制脂肪分解，使瘤胃发酵类型和生物氢化方式与黑麦草不同，从而使肌肉中18:2n-6 和18:3n-3 浓度显著增加[38]。在中国半荒漠草场，限时放牧4 h 羔羊以采食羊草为主，其中羊草中高比例的亚麻酸是改善肉中FA 沉积的直接原因[39]。

3.3 饲喂富含多不饱和脂肪酸原料和补充过瘤胃多不饱和脂肪酸 研究表明，绵羊日粮中添加鱼油、菜籽油或大豆油后，肌肉SFA 含量降低，而PUFA 尤其是n-3FA含量升高[40]。日粮中添加富含DHA 的单细胞藻类增加了DHA 和总n-3FA 含量，改善了PUFA/SFA 及n-6/n-3的比例[41]。Nute 等[42]研究发现，羔羊羊腿肉中18:2n-6从添加鱼油组的11.5%升高到瘤胃保护脂肪组的33.7%，18:3n-3 从添加鱼油和海藻类复合组的1.4% 升高到添加亚麻籽组的6.9%，22:6n-3 从瘤胃保护脂肪组的0.6%升高到瘤胃保护脂肪组和海藻类复合组的5.35%。另外，亚麻籽经过甲醛处理可阻止n-3FA 在瘤胃被氢化，增加n-3FA 在反刍动物组织的沉积。研究发现，饲喂大豆、亚麻籽和葵花籽后，肌肉磷脂中18:3n-3 浓度由12.7 mg/100 g 升高至16.0 mg/100 g，长链n-3FA 略微增加[43]。然而，添加去饱和脂肪后，磷脂中18:2n-6浓度增加了1 倍，这些结果说明18:2n-6 沉积效率比18:3n-3 更高。日粮添加2.4%鱼油、葵花油及混合油脂均提高了羔羊背最长肌中PUFA 含量，鱼油组C20-22 n-3FA 含量增加，降低了n-6/n-3，同时添加油脂促进了羔羊机体CLA 合成，臀肌中IMF 的沉积增加[44]。油脂可以通过影响绵羊瘤胃内氢化菌群数量及FA 代谢途径进而调控肌肉FA 组成，例如2.4%油脂降低了绵羊瘤胃内蛋白溶解梭菌数量，而瘤胃内C18:0 浓度与蛋白溶解梭菌数量正相关，因此推测绵羊瘤胃内蛋白溶解梭菌是主导将18 碳UFA 酸氢化为硬脂酸的优势菌群之一[45]。

3.4 抗氧化剂 维生素E 作为一种高效抗氧化剂，能够有效清除体内自由基，防止脂质过氧化，尤其是保护细胞膜上的PUFA 不被氧化。绵羊日粮中添加维生素E能显著降低绵羊背最长肌和臀中肌的SFA 含量，提高MUFA 含量，并显著提高背最长肌中c9t11-CLA 含量[46]。番茄红素（Lycopene，LP）主要存在于成熟的番茄中，是目前发现的最强抗氧化剂之一，其淬灭单线态氧速率常数是维生素E 的100 倍，日粮中添加LP 后，巴美肉羊背最长肌IMF 以及SFA 含量降低，PUFA 含量升高[47]。但是研究发现其他的自由基清除剂（如没食子酸和维生素E）可以降低LP 的抗氧化能力，且维生素E 的抑制效果最强[48]。苜蓿皂苷是从苜蓿中提取的一种次生代谢产物，可以调节脂类代谢，降低胆固醇含量，也具有抗氧化能力。日粮中添加苜蓿皂苷能够降低背最长肌IMF 含量，同时提高n-3FA 及EPA 的含量[49]。

3.5 干扰瘤胃微生物氢化作用和强化组织脱饱和酶活性反刍动物瘤胃微生物对饲料中补充的UFA 的生物氢化作用，限制了UFA 向反刍动物肉中转化的效率。因此，采取措施（如添加过瘤胃脂肪或干扰瘤胃微生物氢化）改善反刍动物IMF 中FA 组成十分必要。例如微量元素铜能够通过干扰瘤胃生物氢化作用以及组织脱饱和酶活性而调节脂质代谢[50]。研究发现，日粮补充20 mg 铜（以硫酸铜形式）增加了瘤胃C18:3 的产量[51]。另外，也可以利用新型的生物学技术手段进行调控瘤胃氢化过程，如采取措施提高组织脱饱和酶活性，增加UFA 含量[52]，调控羊肉FA 的组成，从而提高羊肉品质。

4 展 望

鉴于IMF 及其FA 组成对肉品质的影响以及对人类健康产生的巨大影响，亟待深入研究调控IMF 沉积以及其FA 组成的措施，可以重点考虑从以下几方面入手：一是研究富含PUFA 原料的粒度大小对IMF 及其FA 组成的影响；二是研究富含n-3 型PUFA 的油脂促进反刍动物肌肉中肌内脂肪沉积的具体信号通路；三是研发高效过瘤胃的适合于人体健康的UFA 添加剂；四是研究调控小肠、肝脏和肌肉组织脱氢酶活性增强FA 去饱和作用。基于以上各方面的研究与开发，期望获得富含有利于人类健康的IMF 及FA 组成的功能性牛羊肉。