酵母硒抗氧化作用及其對肥育豬肉品質影響的研究進展

楊景森，王其龍，王 麗，朱 翠

（1.佛山科學技術學院生命科學與工程學院，廣東 佛山 528225；2.廣東省農業科學院動物科學研究所/畜禽育種國家重點實驗室/農業農村部華南動物營養與飼料重點實驗室/廣東省動物育種與營養公共實驗室/廣東省畜禽育種與營養研究重點實驗室，廣東 廣州 510640）

我國是全世界最大的豬肉生產國和消費國，隨著生活水平的提高，消費者對豬肉產品的質量提出更高的要求。當前商品豬肉品質質量安全存在隱患多，如易產生PSE（Pale, soft and exudative）肉和DFD（Dark, firm and dry）肉、重金屬和抗生素殘留等問題，主要從品種、營養調控及養殖環境優化等方面采取改良措施［1］。而如何從營養調控角度改善商品豬肉品質成為當前動物營養研究的重要方向。目前，營養調控主要集中在調整日糧蛋白質和能量水平、氨基酸水平及其比例，改進優化發酵飼料及各種功能性添加劑等方面，后者以抗氧化劑的應用較多［2］。

氧化應激是豬生產中面臨的普遍應激，其會降低肥育豬體的抗氧化能力，導致肥育豬生產性能下降，從而使肥育豬的肉品質下降。而硒是動物體內中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和硒蛋白的重要組成部分，起著平衡氧化還原的作用，其作為動物體必需的微量元素之一，對豬的免疫、生長和繁殖等方面都有積極效果。在肥育豬日糧中添加硒作為抗氧化劑，能有效提高肥育豬生產性能，改善肥育豬的抗氧化能力，提高豬肉品質。而硒主要以無機硒和有機硒兩種形式添加到動物飼料中，其中有機硒主要有硒代蛋氨酸、蛋白硒和酵母硒等形式。有機硒比無機硒具有更高的利用率和更低的毒性［3］，且更能提高肥育豬的生產性能，對環境也不易造成污染［4］。但需要注意的是，無論是有機硒還是無機硒，當硒添加量超過5 mg/kg時可能會對生長肥育豬造成毒性。硒在維持動物正常的肌肉功能中有重要作用，日糧中硒的缺乏會導致動物體多種肌肉營養不良癥［5］。適宜增加硒攝入量可降低機體肌病、免疫缺陷等硒缺乏癥的患病風險［6］。目前，酵母硒作為一種有機硒的優勢硒補充劑，其效果比無機硒的效果更好。國內外學者已經對酵母硒作為抗氧化劑廣泛應用于動物生產上開展了大量研究，發現酵母硒在增強抗氧化能力、改善豬肉品質、延長豬肉貨架期方面具有顯著效果，且以酵母硒與維生素E作為復合抗氧化劑的應用效果更佳。因此，本文系統綜述了酵母硒的抗氧化機理及其對肥育豬肉品質的影響。

1 硒的應用概況

1.1 無機硒

無機硒的添加形式主要有硒酸鈉、亞硒酸鈉和亞硒酸鈣，其中亞硒酸鈉為無機硒的主要添加形式。亞硒酸鈉價格便宜，來源豐富，過去常常作為無機硒源添加到動物日糧中以補充動物體所需的硒，但其安全劑量范圍小，毒性大且具有助氧化作用，給生產和應用帶來不便。此外，因其以被動擴散的方式通過腸壁吸收，所以生物利用率低，排到環境中易造成環境污染。因此一些國家已限制或禁止使用亞硒酸鈉作為動物補充劑。目前，亞硒酸鈉作為動物日糧硒補充劑已逐漸被有機硒替代，更多的是作為藥物使用，通過飼料、水或注射等方式，使用亞硝酸鈉制劑以治療動物硒缺乏癥，解決急性的硒缺乏問題。給7日齡乳豬肌肉注射0.1%亞硒酸鈉VE注射液0.15 mL/kg，斷乳時再注射一次可以有效預防仔豬白肌病、水腫病、營養性肝壞死和桑椹心［7］。

1.2 有機硒

有機硒主要有硒代蛋氨酸、蛋白硒和酵母硒等形式。酵母硒是利用酵母開發出來的一種有機硒源，其生產原理是通過選擇特異性高硫需求量的酵母菌種作為載體，在發酵過程中提供富含無機硒的培養基，因硫和硒的化學相似性，將硒富集在生長酵母的細胞蛋白結構內而生產出來的，其本質是替代硫元素［8］。酵母硒內硒主要存在形式是硒代蛋氨酸（70%）、硒代半胱氨酸（20%）和胱氨酸硒等。相對于無機硒，酵母硒具有安全、穩定、易吸收、有效且少污染等優勢，動物體對酵母硒的吸收率是無機硒的20倍，在滿足動物對硒的生理需求后，還可以在動物體內儲存，避免短期內缺硒［9］。

目前，酵母硒作為飼料添加劑在畜禽生產中的應用非常廣泛。大量研究表明，由于酵母硒具有很強的抗氧化功能，使其在公豬、母豬、仔豬及肥育豬上的應用具有顯著作用，能提高生產性能、繁殖力、肉品質及增強免疫力、抗病力和抗應激能力［10］。隨著無機硒制劑在養豬業中逐漸被禁止使用，以酵母硒為代表的有機硒在豬生產中的應用將越來越廣泛［9］。

1.3 硒的代謝機理

有機硒比無機硒的抗氧化效果更好，其原因在于它們具有不同的吸收、運輸和代謝途徑［11］。從圖1可知，無機硒在腸腔內以亞硒酸鹽（SeO32-）和硒酸鹽（SeO42-）形式存在，然后以被動擴散形式在小腸內被吸收，SeO42-在細胞內進一步被降解為SeO32-，再與還原性的谷胱甘肽（GSH）反應生成谷胱甘肽硒代三硫化物（Gs-Se-SG），僅有很少量能最終通過轉硒作用降解為硒化物（HSe-）與血漿蛋白結合后運輸到肝臟參與硒蛋白的合成，而無機硒代謝中大部分HSe-可經甲基化途徑進行代謝成甲基硒（MSe），進而轉化為硒糖，因此大多數未能用于合成硒蛋白的硒最后經肺呼吸排出或以糞尿排泄物排出［12］。

圖1 硒的代謝途徑Fig. 1 Routes of selenium metabolism

而有機硒在腸腔內以硒代蛋氨酸（SeMet）和硒代半胱氨酸（SeCys）形式存在，因有機硒具有含硫氨基酸的相似性質，可替代含硫氨基酸以氨基酸的形式被主動吸收，SeMet可轉化為SeCys，隨后SeCys通過轉硒作用降解為HSe-，HSe-在ATP參與下合成硒代磷脂（SePhp），繼而形成硒代半胱氨酰-tRNASec（SelenocysteyltRNASec），因此有機硒代謝中大部分硒可進入肝臟中參與硒蛋白的合成，增加了組織內總硒的貯存量，并為機體提供一個硒庫，進而發揮其較強的抗氧化作用［13-14］。近年研究也表明，在動物的飼糧中添加有機硒，相比添加無機硒，動物體內沉積的硒含量高［15-16］。

2 酵母硒的抗氧化作用

2.1 提高抗氧化酶的活性，降低丙二醛的含量

一旦機體出現應激或疾病，自由基就會過量產生，與生物膜中的不飽和脂類進行反應，從而誘發脂質過氧化，對生物系統產生嚴重損害。硒作為GSH-Px的重要組成部分，能通過GSH-Px催化有機過氧化物的分解，利用谷胱甘肽（GSH）將氫過氧化物還原成羥基脂酸（ROH），從而阻止自由基產生的脂質過氧化反應，降低氧化應激［17］。當機體缺乏硒時，GSH-Px的活性降低，使得機體不能有效催化過氧化物分解，引起過氧化物和脂質自由基的積累，最終導致氧化損傷［18］。

研究報道，在肉雞日糧中添加酵母硒可以顯著提高肉雞的抗氧化能力［19］。此外，硒還可以通過提高超氧化物歧化酶（T- SOD）和過氧化氫酶（CAT）的活性，從而提高血液中總抗氧化能力（T-AOC），降低丙二醛（MDA）水平。羅文有等［20］研究證明了這一點，其發現在肥育豬日糧中添加0.3 mg/kg酵母硒，有提高豬肉抗氧化性的效果，可以使血清中GSH-Px極顯著提高，T- SOD和CAT的活性顯著提高，T-AOC水平顯著提高，MDA水平顯著降低。酵母硒相比無機硒，可以更好地提高血清的T-SOD活力，降低MDA水平［21］。最新研究報道，同時添加0.2 mg/kg亞硒酸鈉和0.3 mg/kg富硒酵母，發現肥育豬的背最長肌具有更高的GSH濃度，且顯著提高了GSH-Px、T-AOC和T-SOD活性，并顯著降低血清和背最長肌中的MDA濃度［3］。

2.2 增加體內硒蛋白的沉積

酵母硒的抗氧化效果比無機硒好，其原因在于酵母硒能使動物體沉積更多的硒。研究證實，與亞硒酸鈉組相比，日糧中添加相同水平（0.3 mg/kg）的酵母硒可顯著提高生長肥育豬中背最長肌硒的沉積量［22］。與添加無機硒或蛋氨酸硒相比，添加酵母硒的豬肌肉纖維不易受到氧化應激影響［23］。連續飼喂8周酵母硒日糧可明顯改善生長肥育豬的肌肉抗氧化能力［24］。國外研究也表明，酵母硒改善肉質效果是通過增加肌肉中硒的含量，從而提高GSH-Px活性，達到提高抗氧化力的目的［23，25］。

2.3 與維生素E協同作用防止過氧化損害

維生素E和硒在防止過氧化損害方面具有互補作用，維生素E定位于細胞膜上，可消除細胞膜上的自由基，而GSH-Px作用于細胞液內，兩者共同保護細胞膜的完整性，維生素E是防止過氧化物生成的第一道防線，含硒的GSH-Px起第二道防線的作用。硒可以減少保護細胞膜所需的維生素E的量，提高維生E的吸收利用率；另一方面維生素E又可以維持體內硒活性，減少機體硒損失。兩者在抗氧化上有相似作用而又不能互相代替。因此，在生產實踐中，當飼料中添加硒時，應同時添加維生素E。研究表明，在飼糧中同時添加硒和維生素E可緩解肉雞氧化應激的影響［26］，降低育肥豬MDA的趨勢［27］，但不能顯著提高母豬的抗氧化性能［28］。

3 酵母硒調控肥育豬肉品質的研究應用

肌肉品質指在由肌肉轉化為食用肉的過程中，肌肉原有的各種理化特征與消費和流通有關的品質特性（如肉色、系水力、pH值和風味等）。中國豬肌肉品質測定技術規范（NY/T 821-2004）對豬肌肉品質的判定以肉色、pH值和系水力為主要依據?！袄硐氲呢i肉”通常為淡紅色，肉質結實，無過多肉汁。研究表明，酵母硒作為抗氧化劑能有效改善肥育豬的肉色、pH值及系水力。

3.1 改善肉色

肌肉顏色深淺取決于肌肉色素含量。肌肉色素主要由肌紅蛋白和血紅蛋白以及微量有色代謝物組成。其中，肌紅蛋白分為還原型肌紅蛋白（紫紅）、氧合肌紅蛋白（鮮紅）、高鐵肌紅蛋白（褐色）3種存在形式，其含量及狀態對肉色的深淺及變化起決定作用。肉色本身不會對肉的口感、滋味和營養成分產生影響，但肉色是肌肉的生理學、生物化學和微生物變化的外部表現，剛屠宰時的豬肉呈暗紅色，肌紅蛋白會隨著時間延長轉化成高鐵肌紅蛋白，肌肉顏色會變成暗褐色。

硒作為GSH-Px的重要組成部分，可促進清除自由基，有效防止肌紅蛋白或氧合肌紅蛋白氧化成高鐵肌紅蛋白，加深肌肉紅度，改善肉色。研究報道，酵母硒可以更好地改善豬背最長肌的顏色和系水力［21］，當添加量為 0.3 mg/kg時，肥育豬背最長肌的肉色顯著提高4.39%［20］。研究還發現，同時添加酵母硒和維生素E時對改善豬肉的肉色有協同效應。例如，在日糧中添加0.3 mg/kg酵母硒和25 IU/kg維生素E，結果表明，肥育豬背最長肌的肉色極顯著提高了16.46%［29］。而李蘇新等［30］研究表明，添加相同水平（0.3 mg/kg）的酵母硒比無機硒能更好地提高肥育豬的背最長肌肉色，且當同時添加酵母硒和維生素E比單獨使用酵母硒對提高肉色效果更好。國外學者研究也發現，在日糧中分別添加0.3 mg/kg富硒酵母與0.3 mg/kg亞硒酸鈉，發現富硒酵母組比亞硒酸鈉組顯著提高了第1天和第7天肥育豬背最長肌的紅度a*值和黃度b*值［31］，這與肉雞上應用酵母硒改善肉色的結果一致［28］。最新的研究結果也證實這一點，在日糧中添加0.2 mg/kg亞硒酸鈉+0.3 mg/kg富硒酵母，結果生長肥育豬宰后45 min和24 h背最長肌的紅度a*值比單獨使用亞硒酸鈉時更高［3］。以上研究結果表明，與無機硒相比，在日糧里添加0.3 mg/kg的酵母硒可有效改善肥育豬的肉色，且與維生素E或無機硒聯合使用時效果更佳。

3.2 提高pH值

pH值是判斷肉質正常與否的依據，是反映豬屠宰后肌糖原降解速度的重要指標。豬屠宰后肌肉中的糖原發酵產生乳酸，乳酸積累和ATP水解釋放出的H+會導致肌肉pH值下降。較低的pH值會使肌紅蛋白縮水從而導致肌肉蛋白束縛水分的能力降低。豬停止呼吸后45 min內測定，記為pH1；豬停止呼吸后24 h測定，記為pH24。豬屠宰后會因快速糖酵解導致pH值下降、蛋白質變性速度過快而產生PSE肉（pH1≤5.8）。而豬在屠宰前因長時間的刺激，肌糖原耗竭而幾乎不產生乳酸，宰后肌肉pH值保持較高值，蛋白質變性程度低，失水少，表面滲水少，則會形成DFD肉（pH24＞6.4）。有研究報道，在生長育肥豬日糧中添加酵母硒能通過提高肌細胞清除乳酸的能力，延緩pH值降低的時間，從而減少豬肉PSE肉的發生，且豬肉味道較好［32］。Li等［24］研究也表明，酵母硒可提高肉雞胸肌的pH1，且與無機硒相比，酵母硒提高pH1的效果更好。李蘇新等［26］在肥育豬的屠宰試驗中得到了相似的研究結果，添加相同水平（0.3 mg/kg）的酵母硒比無機硒能更好地提高肥育豬背最長肌的pH1和pH24，此外還發現同時添加酵母硒和維生素E比單獨使用酵母硒對提高pH值效果更好。

3.3 降低系水力

離體肌肉在特定條件下（如切碎、冷凍、貯存等），在一定時間內肌肉保持其原有水分的能力，常用滴水損失法和壓力法測定。其中滴水損失作為衡量肌肉系水力的重要指標，是指不施加任何外力、只在重力作用下，蛋白質系統的液體損失量。壓力法常用系水力、失水率和系水率來表示。研究表明，日糧中添加酵母硒可以提高肌肉pH值從而增加肌肉蛋白與水的結合能力，同時添加酵母硒還可以提高硒的沉積量，通過保護細胞膜的完整性最終提高肌肉的系水力［35］。與無機硒相比，在日糧里添加0.3 mg/kg的酵母硒可有效改善肥育豬肉的系水力，且與維生素E或無機硒聯合使用時效果更佳（表1）。此外，Jiang等［36］研究表明，在豬日糧中添加亞麻油替代大豆油，結合酵母硒可改變脂肪酸組成，有較低的ω6:ω3比值，從而顯著降低滴水損失（58%～74%）。酵母硒降低豬肉滴水損失的能力與其提高Sepw1基因mRNA水平有關；在硒缺乏日糧中補充酵母硒，Sepw1基因的mRNA水平極顯著提高，肌肉滴水損失顯著降低，且滴水損失與Sepw1基因的mRNA水平呈明顯負相關［33］。

3.4 影響肌內脂肪含量

肌內脂肪是指肌肉組織內所含的脂肪，是合成風味物質的前體物質，也是重要的豬肉品質衡量指標之一。富含適量肌內脂肪對口感、多汁性、嫩度和滋味等都有良好作用。通常以背最長肌為代表，采用鮮樣浸提法作為準確有效的測定豬肉肌內脂肪的經典方法［37］。此外，大理石紋是小肌束間脂肪結締組織分布形成的紋理，反映了肌內脂肪的分布狀況。因為大理石紋深度與肌內脂肪成正相關，可根據大理石紋粗略估計出肌內脂肪含量的檔次。研究報道，單獨添加硒對肌肉中的粗脂肪含量沒有影響［38］，而且在肥育豬日糧中添加酵母硒對肌內脂肪影響差異也不顯著［20，35］。但是戴晉軍等［29］在肥育豬飼料中添加0.3 mg/kg酵母硒和25 IU/kg維生素E能顯著提高肌內脂肪含量，極顯著提高背最長肌的大理石評分21.43%。

3.5 提高嫩度

肉的嫩度是指肉易切割的程度，嫩度的口感主要以咬開、咀嚼的難易度和咀嚼后的殘渣量描述。通常用肌肉嫩度計測定肉樣時的剪切力的大小來客觀表示肌肉的嫩度，其數值越小，肉越嫩。研究發現，在畜禽日糧中添加酵母硒可降低肉質的剪切力。Li 等［24］發現日糧中添加0.3 mg/kg酵母硒比添加相同劑量的無機硒，能更有效地降低肉仔雞胸肌的剪切力。張永翠等［39］在羊飼養試驗中也得到了相同結論。趙晨等［40］報道在斷奶仔豬日糧中添加0.15 g/kg酵母硒可顯著降低背最長肌的剪切力，提高仔豬肌肉的嫩度。當也有研究發現，酵母硒對育肥豬的背最長肌嫩度影響差異不顯著［20,35］。由此推測酵母硒對豬肉嫩度的影響與其所處的生長階段有關，但是其機理仍有待進一步研究。

表1 酵母硒對肥育豬肉滴水損失的影響Table 1 Effect of supplementation with yeast selenium on drip loss of finishing pigs

4 展望

硒作為一種重要的微量元素， 在豬生長發育與繁殖育種中發揮著不可替代的作用。酵母硒作為有機硒源，在機體維持正常生命活動過程中發揮著重要作用，尤其是在抗氧化和改善肉品質方面作用突出。相對于無機硒而言，酵母硒具有安全、穩定、易吸收和毒性低等特點。研究表明，在肥育豬日糧中添加0.1～0.3 mg/kg酵母硒可提高機體抗氧化力，顯著減少肥育豬肌肉滴水損失，提高豬肉pH值，改善肉色，從而達到改善肉質的效果，有助于延長豬肉貨架期。此外，維生素E與硒在抗氧化作用與改善肉質方面具有互補作用和組合效應。隨著現代生物技術、分子營養技術等不斷提高以及人們對富硒豬肉需求量的增加，開發安全高效的酵母硒產品及研究其應用機理成為未來研究的重要方向，特別是有關酵母硒的最佳劑量、使用方法、作用機理及其與其他添加劑的協同作用還有待深入研究，以期最大限度發揮酵母硒在改善豬肉品質及延長豬肉貨架期方面的調控作用，這將為酵母硒在養豬生產中得到更廣泛的應用提供寶貴的科學依據。