矿物元素影响畜禽肉质的研究进展

矿物元素影响畜禽肉质的研究进展吕林1，罗绪刚2，计成1（1.中国农业大学动物科技学院，北京100094；2．中国农业科学院畜牧研究所，北京100094）摘要：肉质调控已成为当前研究热点。已知，影响肉质的因素很多，矿物元素是影响肉品质的重要因素之一。本文综述了钙、镁、硒、铬、铜、铁、锌、锰元素对肉质的作用效果及其主要作用机理，提出了今后的研究和发展方向。关键词：矿物元素；肉质中图分类号：S816.71；5879．2文献标识码：A随着人们生活水平的提高和畜禽产品的丰富，畜禽肉质的问题日益引起人们的关注。人们不仅要求肉品安全、营养丰富，而且要有较好的口味和感观性状。广义的肉质概念是指肉的感观品质、深加工品质、营养价值和卫生质量。其中感观品质是肉对人的视觉、嗅觉、味觉和触觉等感觉器官的刺激，即给人的综合感受，最受消费者关注，且与其它三方面的品质密切相关，为狭义的肉质概念（张克英等，2002）。通常用肌肉pH值、肉色、系水力、嫩度、肌间脂肪含量、硫代巴比妥酸反应物值、风味评分等指标来量化评定肉品质量（李绍玉，1999）。在规模化饲养体系中，畜禽主要通过配合饲粮维持生长和生产，饲粮中营养物质的水平决定着肉品中营养素的含量。因此，营养在肉质的调控上起重要作用，很多养分参与控制肉质变化的生化代谢过程。矿物元素是畜禽不可缺少的营养元素，对畜禽肉质有着重要的影响。本文主要就矿物质中见的钙、镁、硒、铬、铜、铁、锌、锰元素对畜禽肉品质的影响进行综述。1矿物元素与畜禽肉品质1．1钙一些研究表明，在动物肌肉中注射钙，可加速肌肉的嫩化过程，提高肌肉的嫩度。Carpenter等（1997）对羔羊的研究表明，屠宰后立即对腰肉进行电刺激，可增加腰肉的剪切力，而24小时后再在此腰肉中注射CaCl2可使腰肉剪切力显著下降。Clare等（1997）发现，屠宰后24小时在新鲜羊肉中注射200mMCaCI2，剂量为鲜肉重量的5％，可明显提高羊肉的嫩度和风味强度评分。但CaCI2的注射浓度过高，就会对肉风味产生不利影响。Wheeler等（1991）报道，宰后24小时在牛肉中分别注射浓度为175、200、250mMCaCl2，注射剂量均为5％（占鲜肉重），均可提高牛肉的嫩度；注射175mM或200mMCaCl2对牛肉风味无显著影响；但注射250mMCaCl2可降低牛肉的风味强度评分，并使异味评分提高。他认为，提高牛肉嫩度并减少异味的CaCl2的最佳注射浓度和剂量分别为:200mM和5％（占鲜肉重）。现在普遍认为，钙主要是通过一类钙依赖蛋白酶而发挥对肉的嫩化作用（田刚和余冰，2001）。钙依赖蛋白酶是一类巯基内切酶，它的主要作用是减少细胞的骨架。此酶有两种存在形式，一种是µ-Calpain（激活该酶所需的钙离子浓度较低），另一种是m-Calpain（激活该酶所需的钙离子浓度较高）。由于屠宰后肌肉很难达到那么高的钙离子浓度，所以大多数学者认为µ-Calpain在肉嫩化中起重要作用。钙依赖蛋白酶的活性越大，肉的嫩度也就越大。另外，在肉中还存在一种Calpain抑制蛋白-Calpastain，CalPastain的含量和活性与肉的嫩度呈负相关。Duckett等（2001）报道，在宰前3～6小时给牛灌服钙胶（一种含丙酸钙的胶状物质），可以提高背最长肌（LM）的Ca含量和Calpain的活性，而不影响Calpastain的活性，加速肉的成熟速度，提高肉的嫩度。Koohmaraie等（1991）研究发现，宰后在牛动脉中输入0．3MCaCl2，剂量为活重的10％，可显著降低Calpastain的活性，使牛肉嫩度增加。此外，也有研究表明，肌肉注射CaCl2也对肉色和蒸煮损失有一定影响。Koohmaraie等（1991）报道，将饲喂β-肾上腺素能兴奋剂的羔羊屠宰后，在其动脉内注射0．3MCaCl2，剂量占活重的10％，可改善肌肉的颜色。但Clare等（1997）报道，宰后24小时在羊肉中注射200mMCaCl2，剂量占鲜肉重的10％，可破坏肉色的一致性，增加肉褪色和褐变的可能性。Weeler等（1993）发现，宰后30分钟注射175mMCaCl2，剂量为鲜肉重的10％，牛瘦肉颜色比未注射组稍深。但宰后24小时肌肉注射175mMCaCl2。则不影响肉的颜色。注射CaCl2对肉色产生的不同影响可能是由注射浓度、注射时间、注射部位、动物种类不同所造成的。此外，Wheeler等（1991）认为，宰后在牛股二头肌中注射0．3MCa－Cl2，剂量占鲜肉重的10％，肌肉煮熟需要的时间延长，且蒸煮损失增加。Morua（1999）的研究表明，宰后24小时在牛肉背最长肌背侧肌肉内注射200或300mMCaCl2，剂量占鲜肉重的10％，可增加鲜牛肉的蒸发损失，但不影响滴水损失。1．2镁1．2.1镁与脂质过氧化脂质氧化是肉变质变味的重要原因之一。脂质氧化会减少肉中不饱和脂肪酸、脂溶性维生素及色素的含量，并产生有毒复合物，如过氧化氢和醛类（Morrissey等，1994）。近年来的研究表明，镁与脂质过氧化关系密切，有对抗自由基过氧化损伤的作用。Guther等（1992）的研究表明，大鼠缺镁时，组织中的脂质过氧化（LPO）程度增加。1995年他又发现，当培养液中镁离子浓度降低时，肝细胞丙二醛（MDA）的产量增加。张桂梅（2001）研究发现，在玉米-豆粕型肉鸡饲料中添加0．1％～0．2％镁（氨基酸镁）可显著降低腿肉的TBARS值。研究表明镁的抗脂质氧化可能存在4种机制：（1）镁可能通过影响细胞膜的功能而发挥作用。细胞膜表面有许多镁和钙离子结合位点，因此，镁可能起稳定脂质双层结构的作用。当镁缺乏时，细胞膜上的镁离子结合位点易被铁离子占据，细胞膜上形成错位铁（Schaick,1992），就会发生膜功能的紊乱，提高自由基产生的催化反应速度（Matkovics等，1997）；（2）可能是由于镁对体内抗氧化物质的影响。有研究发现，镁是红细胞中谷胱甘肽合成及其生物合成所需ATP的辅助因子，缺镁可影响谷跳甘肽的合成。此外镁还可维持谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性（时安云和徐海，1996；Shivakumar等，1997）；（3）镁可能作为钙的拮抗剂，减少由于细胞内钙超载而导致的氧自由基的产生；（4）镁还可能通过维持线粒体的完整性而影响自由基的产生。Heaton等（1984）报道，缺镁可使线粒体趋于膨大，并且导致部分的氧化磷酸化解偶联。1．2．2镁与PSE肉PSE肉颜色苍白，质地柔软，有大量水分渗出，是一种劣质猪肉。其形成原因是屠宰应激使敏感猪高度兴奋和狂躁，胴体糖原酵解加强，产生过量乳酸，使肌肉PH大幅下降，导致肌肉变性。许多研究发现，镁可减轻应激对猪的影响，降低PSE肉的发生率。Dsouza等（1998）报道，在宰前5天期间向饲粮中添加1.3或2.3g／kg镁（天冬氨酸镁），降低了血浆中的去甲肾上腺素浓度以及宰后5分钟和40分钟肌肉内的乳酸浓度，提高了肌肉的pH值，减少了肌肉的滴水损失，减少了PSE肉的发生。Schaefer等（1993）在宰前5天每天给每头猪饲喂20g镁（天冬氨酸镁），可显著提高猪肉的红值；饲喂40g镁，可显著降低猪肉的滴水损失。Apple等（2000）对生长肥育猪的试验结果表明，在饲粮中添加1.25％的镁（云母镁），可显著增加屠宰后背最长肌的红值，并使胴体产肉率提高。此外，在家禽上也有相关报道。在热应激环境中给蛋鸡注射40mg天冬氨酸镁，能显著减轻热应激引起的体重损失（Dongoghue等，1990）。屠宰前，在火鸡饮水中添加24g／gal天冬氨酸镁，可增加肌肉的红值，改善了肉品质，减少了热应激期间PSE肉的发生率（Froning，1984）。在改善畜禽肉质方面有机镁与无机镁是否同样有效，目前还存在争议。Dsouza等（1999）在宰前5天公猪饲粮中添加3.2g镁／头·日，镁源分别为天冬氨酸镁、硫酸镁和氯化镁。结果表明，3种镁源在降低猪肉滴水损失和减少PSE肉发生率方面同样有效。但Dsouza等（2000）又发现，在宰前5天母猪饲粮中添加1.6或3.2g镁／日·头（镁源分别在天冬氨酸镁和硫酸镁），天冬氨酸镁和硫酸镁均可显著降低肌肉滴水损失和苍白度。在降低肌肉滴水损失方面，有机和无机镁组无显著差异，但天冬氨酸镁组肌肉苍白度显著低于硫酸镁组。在减少PSE肉发生率方面天冬氨酸镁组优于硫酸镁组。此外，张桂梅（2001）通过两个试验来研究氧化镁和蛋白盐形式镁对肉仔鸡肉品质的影响，结果发现，在0～42日龄饲粮中添加0.2％的镁（蛋白盐形式镁）可显著增加肉鸡腿肉的亮值，降低腿肉的TBARS值，但蛋白盐形式镁组和氧化镁组肉的TBARS值在一个试验中无显著差异，而在另一个试验中蛋白盐形式镁组的TBARS值显著低于氧化镁组。以上试验结果的差异可能是由动物的性别、品种、饲粮组成不同引起的。可见，有机镁在改善畜禽肉质方面是否优于无机镁，还有待进一步研究。镁减少PSE肉发生的生化作用机理为:动物遇到应激时，应激信号通过脑中枢刺激促肾上腺皮质激素（ACTH）的产生，从而促进肾上腺素和去甲肾上腺素（合称儿茶酚胺类激素）的释放，儿茶酚胺类激素可促进细胞内。cAMP的合成和糖酵解。镁能抑制ACTH从脑垂体的释放，抑制肾上腺素从肾上腺髓质的释放，减少糖原损耗（Halpern等，1986）。饲粮中添加镁还可引起动物细胞内镁含量升高，骶骨细胞质的网状组织中镁浓度的升高可抑制突触传递，进而抑制肌肉收缩（Sigel，1990）。高水平的镁也可与钙竞争结合肌钙蛋白，使肌钙蛋白结合的钙量减少，导致肌钙蛋白活性降低，进而抑制了肌肉收缩，降低了PSE肉的发生率（Fry等，1996）。但也有镁对肉质负面影响的报道。Apple等（2000）发现，饲粮中添加0．9％的未风化云母镁，可降低羊肉肌间脂肪含量，使羊背最长肌剪切力升高。关于这方面的研究报道还较少，需做更多的研究加以证实。1．3硒硒是动物必需的微量元素，是体内磷脂过氧化氢谷胱甘肽过氧化物酶（PHGPX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH－PX）的重要组成成分，能清除细胞内形成的过氧化物。维生素E位于细胞膜内侧，可阻断膜上已形成的过氧化物。两者相互补充和协作，共同维护细胞内氧化还原体系的平衡。有研究表明，饲粮中添加硒可增强机体抗氧化能力，有效保护了贮存过程中的肉品质量。Homma等（1993）的研究表明，补硒可大大降低体内脂质过氧化产物--丙二醛的含量，显著提高谷胱甘肽过氧化酶的活性，并使机体自由基水平下降，细胞损伤减轻。Edens（1997）报道，在肉仔鸡饲粮中添加0．3mg／kg的硒（酵母硒），比添加同样水平的无机硒（亚硒酸钠）更能有效提高产肉量和降低鸡肉的滴水损失。Munon（1996）发现，在猪饲粮中添加0．lmg／kg硒（酵母硒）能够显著降低猪背最长肌滴水损失。黄素珍等（1998）关于肉鸡的试验结果表明，在饲粮中添加100mg／kg维生素E或0．5mg／kg硒，或二者合用，可提高鸡胴体在冷藏期间抵抗自由基进攻的能力，延缓肉质氧化和脂肪酸败，有效延长了肉质的保险期，但以维生素E和硒联用较好。但也有研究表明，动物饲粮中亚硒酸钠添加水平过高时，硒则具有氧化增强剂作用（Seko等，1989），而有机硒，如蛋氨酸硒、酵母硒则不具有这一特性（Spallholz，1994）。Downs等（2000）在肉鸡饲粮中添加亚硒酸钠和酵母硒，发现亚硒酸钠使胸肉的滴水损失增加，而酵母硒则有可能减少胸肉的滴水损失。Mahan等（1999）也发现，在生长肥育猪饲粮中添加0.05～0.3mg／kg硒（亚硒酸钠），随着硒添加水平的增加，腰肉滴水损失增加，肌肉颜色苍白度增加；而添加酵母硒时则不影响腰肉滴水损失和亮值。他认为这一结果表明，有机硒进入体内后，合并入肌肉蛋白中，因此可能不会影响肌肉品质。Munoz等（1997）报道，有机硒能防止PSE肉的形成及由于亚硒酸钠的氧化源作用而导致的货架寿命降低的趋势。由此可见，在改善肉品质方面，有机硒的作用好于无机硒。另外，有研究发现，饲粮中添加硒也可改善肉质的其它一些性状。