氧化应激及抗氧化剂对牛奶和肉品质的影响

2021-04-13毛家真张艳芳杨金勇俞佳妃崔艳军

饲料博览 2021年3期

毛家真，张艳芳，杨金勇，高慧，俞佳妃，崔艳军，王翀*

（1.浙江农林大学集贤学院，动物科技学院动物医学院/浙江省畜禽绿色生态健康养殖应用技术研究重点实验室/动物健康互联网检测技术浙江省工程实验室，杭州 311300；2.浙江省畜牧技术推广与种畜禽监测总站，杭州 310021）

氧化应激（Oxidative stress，OS）是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润、蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用，并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。氧化应激[1]会导致器官系统代谢紊乱，不仅会影响动物的健康状况，还会影响最终产品如牛奶或肉类的质量。然而，在适当的营养和环境条件下，氧化应激可以增强机体抗氧化能力，维持母畜在应激状态下的生理稳态，而不会损害母体的健康。近年来的研究热点集中在加强奶牛生产特殊时期的抗氧化能力，以抵消许多疾病的影响，如酮病、低钙血症、乳房炎[2]。

饲料组成不同会影响牛奶或肉类的营养成分，饲料质量也会影响牲畜体内的新陈代谢，从而影响合成牛奶或肉类成分所需的能量和营养的有效性[3]。在饲料中添加抗氧化剂有增进牛体健康的作用，而且能提高最终产品（牛奶或肉类）的品质[4]。因此，饲料中补充抗氧化剂不仅有益于动物的健康，也会提高最终动物产品的质量，增加生产的价值。

1 氧化应激的危害

1.1 氧化应激对消化道结构功能的影响

动物的消化道黏膜极易受外界影响，产生大量活性氧（ROS），从而发生氧化损伤，上皮细胞通透性增加，从而影响机体健康。并且非蛋白质巯基含量在动物肠黏膜中含量较高，巯基又易与活性氧发生反应，导致蛋白质变性、组织受损。另外，活性氧还可以与组织中的多不饱和脂肪酸结合，发生脂质过氧化，进而损伤肠黏膜，导致肠绒毛变短、隐窝变浅等。肠黏膜一旦受损，会导致病原菌入侵概率增大、促炎症因子浓度增加、消化道疾病发病率升高等[5]。氧化应激除了影响动物肠道黏膜的完整性外，也会导致消化酶分泌量减少，造成动物消化不良、生长受阻、产肉量下降等现象。动物肠道在氧化应激下菌群平衡被打破，有益菌减少，有害菌增加。有害菌的增加会使得巨噬细胞释放的活性氧数量大大增加，可使酶类或非酶类物质还原并产生反应性更高的活性氧。活性氧的增加导致体内氧化还原反应平衡被打破，在细胞的分裂、调亡、自噬等过程中也会产生负面影响，从而影响动物健康。另外，活性氧可作为信号因子参与到动物机体的代谢中，影响多种信号通路并引起相关基因和蛋白质的表达。

1.2 氧化应激对牛奶、肉品质的影响

氧化应激会导致奶牛乳房炎，间接导致产奶量降低、乳营养下降、乳汁中细菌菌落数超标等现象[6]。同时，也会导致脂肪氧化、肉色变深、肉类货架期缩短，且会影响肉的嫩度和口感等。

虽然机体中存在相应的抗氧化系统，见（表1[7]），可以保护机体免受侵害，但同样也会引起动物产品的品质改变。

表1 哺乳动物细胞中发现的抗氧化系统

一般情况下，液态奶保质期比较短，并且牛奶的味道极易受到外界因素影响而产生变化。氧化应激可影响牛奶的味道，出现硬纸板味、金属味和油脂味。

机体氧化应激严重时，即使是刚挤出的牛奶也会闻到异味。牛奶、发酵牛奶、乳清和酪蛋白能水解出具有抗氧化作用的物质，能够抑制脂质过氧化和过氧化氢/超氧自由基的生成。膳食补充剂（维生素E、维生素C、胡萝卜素和微量元素）已被证明有助于减少乳房感染，并从脂肪、蛋白质和体细胞计数等方面提高其生产质量，对胃肠道和其他组织有有益的影响。史建民等[8]通过连续4 d 皮下注射4.64 mg 褪黑素可以显著降低牛奶中体细胞数，这种作用效果对于体细胞数在30×104～100×104mL-1的高产奶牛效果更明显。

2 抗氧化剂对牛奶和肉品质的影响

2.1 抗氧化剂会影响牛奶中氧化风味的形成

乳制品的抗氧化活性也在发酵乳中被发现。不同的研究已经证实了乳酸菌具有释放某些氧化还原活性化合物的能力。然而，这些化合物都没有被分离和表征，其表征特性（见表2）作为新型天然膳食抗氧化剂和新型功能性食品被开发。S.Y.Kim等[9]以罗勒籽胶作为脂肪代替物提高了低脂酸奶和脱脂酸奶的质量，抗氧化活性显著提高。

表2 发酵牛乳的抗氧化活性

牛奶中脂肪酸的分布是氧化异味[10]形成的主要因素，一些抗氧化剂可增加牛对病原体的感染性，特别是当牛奶中含有大量的多不饱和脂肪酸（PUFA）时，抗氧化剂的添加会使牛更易被病原体感染，影响牛奶风味。因此可通过在奶牛日粮中添加某些含油种子或瘤胃保护油增加多不饱和脂肪酸的浓度。例如海藻糖能抑制氧化应激，使得生产的牛奶具有低脂质过氧化和高抗氧化特性。又或通过维生素E的补充，可以减少体细胞数和蛋白质水解酶、纤溶酶的活性以及稳定牛奶的氧化活性。

2.2 抗氧化剂能抑制肉类的氧化

影响肉类感官品质的主要因素是嫩度、色泽和风味。其中风味由味道和气味组成；肉的颜色取决于不同的色素物质，如血红蛋白、肌红蛋白、pH和色素物质的化学状态。氧化反应表现为红色的肌红蛋白转化为棕色的肌红蛋白[11]，同时组织膜中不饱和脂肪酸降解产生腐臭气味。脂质氧化是发生在食品和生物膜上的自催化过程，产生的醛类是牛肉产生异味的主要原因[12]。在家畜饮食中或屠宰前于饲料中添加天然抗氧化剂，对脂类稳定性起积极影响从而影响肉的品质，可提高肉类的保质期和质量。

3 抗氧化剂的选择与应用

3.1 维生素作为抗氧化剂可防止肉类氧化

维生素E作为营养补充剂同样具有抗氧化的作用，是最常用的脂溶性自由基清除剂，可防止肌肉的滴水损失[13]。维生素E具有防止肌红蛋白氧化为高铁血红蛋白作用，能够稳定和改善肉的颜色。在饲料中添加维生素C 可以有效缓解肉的红色素变质。朱原等[14]将鸡暴露于高温下，饲料中添加多酚类物质和维生素等抗氧化剂，可以有效改善禽类肉的品质。

3.2 植物提取物作为抗氧化剂可防止肉类氧化

许多草药、香料及其提取物添加到各类饲料中，能够改善饲料特性并延长保质期[15]。植物提取物作用的机制通常是清除自由基活性、过渡金属螯合活性、淬灭单线态氧能力。日粮中添加牛至、迷迭香和鼠尾草精油可以延缓肉类在冷藏和冷冻期间的脂质氧化。吕雯雯等[16]研究发现，迷迭香抗氧化剂可使猪肉中有害微生物生长速度减缓，防止脂质氧化，延缓肉的变质时间，并可使猪肉的颜色保持新鲜的状态；与对照组相比，添加迷迭香抗氧化剂的猪肉货架期可增加4 d。植物提取物作为一种天然抗氧化剂，具有较好的安全性和功能性，消费者的接受度较高，也是今后的研发热点。