Gerald C Shurson， Brian J Kerr， Andrea R Hanson

（美國密明尼蘇達州大學，St.Paul，MN 55108，USA）

能量在豬日糧中具有重要的營養(yǎng)價值，并且是日糧組成中成本最高的部分。目前在飼料原料市場上存在許多飼用油脂混合產(chǎn)品，脂肪酸組成、能量含量、質(zhì)量、價格差異很大。Belitz等（2009）報道含有大量多不飽和脂肪酸（PUFA）的油脂對過氧化反應高度敏感，特別在生產(chǎn)、使用和存儲中，接觸熱、光、氧和過渡金屬的情況下。油脂過氧化反應引起不飽和脂肪酸減少，并導致能量值降低（Wiseman，1999），進而影響豬的健康、氧化代謝過程和生長性能（Lykkesfeldt和 Svendsen，2007）。因此，以全面、準確、有意義和規(guī)范的分析方法來量化飼料成分的油脂過氧化反應，才可以有效地評估日糧中油脂過氧化現(xiàn)象對動物生長性能和氧化代謝狀態(tài)的影響。

常用的油脂品質(zhì)測定指標包括：顏色、脂肪酸組成、游離脂肪酸（FFA）含量、不飽和度或飽和度（碘價-IV；滴定量）、皂化值和雜質(zhì)。其中雜質(zhì)包括水分、不溶物和不皂化物（MIU）。這些指標通常用于確保油脂產(chǎn)品符合驗收標準，但未涉及有關油脂過氧化和相應飼喂價值范圍的信息，或者只提供了非確定性信息。在最近的美國中西部油脂的質(zhì)量調(diào)查中，從當?shù)匾患绎暳蠌S得到的油脂，其MIU值為0.8% ～3.7%，活性氧法（AOM）值為8～332 h，IV值為66.3～84.0 g/100 g油脂，過氧化值（PV）為 0.4～7.3 mEq/kg，游離脂肪酸（FFA）的含量為5.8%～51.6%。這些結果表明，有多種組分和質(zhì)量的油脂被用于家畜和家禽，但各種油脂質(zhì)量標準與油脂的可消化性 （DE）、可代謝能（ME）和油脂利用率的相關性仍不明確。

油脂過氧化是一個復雜、動態(tài)的過程，在這個過程，多種化合物會不斷產(chǎn)生和降解。雖然已開發(fā)一些指示和預測分析方法，并用于測量各種過氧化化合物，但是還沒有一種方法能夠全面表征所有來源油脂的過氧化程度。因此，很難預測飼喂過氧化油脂對豬的生長性能和健康的潛在負面影響。雖然一些研究人員提出了日糧中導致生長性能降低的過氧化物含量最小閾值，但是沒有普遍接受的標準（Liu 等，2014a；DeRouchey 等，2004）。

1 油脂過氧化反應

油脂過氧化反應是一個復雜的過程，受多種因素影響，包括油脂飽和度、儲存溫度、氧氣、重金屬（如銅，鐵）、未解離的鹽、水和其他非油脂化合物。油脂的過氧化過程最初形成的油脂氫過氧化物不僅有可能影響到油脂的質(zhì)量，而且還形成二級和三級過氧化產(chǎn)物（醛、酮、醇、烴、揮發(fā)性有機酸和環(huán)氧化合物），對動物的生產(chǎn)性能和健康產(chǎn)生有害影響。亞麻油酸氧化過程至少產(chǎn)生19種揮發(fā)性化合物，并且這些化合物會被逐一降解。因此，最初產(chǎn)生的過氧化物和醛隨著過氧化反應的進行，最終都會被降解，所以過度氧化油脂的過氧化程度會被低估（Fitch，1993）。由于過氧化反應的復雜性，且這個過程會不斷產(chǎn)生多種化合物并被逐步降解，所以，準確定量飼料中油脂成分過氧化程度是很困難的。因此，沒有單一的方法充分表征或預測油脂過氧化程度，應使用多種方法，全面描述油脂過氧化的狀態(tài)（NRC，2012）。

2 油脂過氧化測定

評價油脂過氧化反應程度或穩(wěn)定性的方法可分為指示性的和預測性實驗。指示性實驗檢測樣品中特定的或化學性質(zhì)相近的化合物，并指示對應的過氧化反應的程度。預測性實驗評價油脂對過氧化作用的標準化誘導條件的耐受能力。

2.1 指示性實驗 各種各樣的指示性實驗可以用來量化油脂過氧化反應所產(chǎn)生的化合物，但每個方法都有優(yōu)點和缺點，使用之前需認真考慮。衡量飼料中脂肪和油脂的過氧化反應程度的通用指標為PV、硫代巴比妥酸反應物濃度（TBARS）和 4-甲氧基苯胺值（AnV）。 然而，其他的指標已偶爾被用于評估油脂過氧化作用程度，例如，共軛二烯、TOTOX值、總羰基、己醛值、環(huán)氧乙烷值、三?；视投畚锖途酆衔?、總不可溶物，以及用于測量特定的過氧化作用所產(chǎn)生的化合物，如2，4-癸二烯醛 （DDE）和4-羥基壬（HNE）。 不過， 通過PV （Danowskd-Oziewicz和Karpińska-Tymoszczyk，2005）、TBARS （Liu 等 ，2014b）、AnV、共軛二烯法（Seppanen，2005）、總羰基化合物法 （Danowskd-Oziewicz和 Karpińska-Tymoszczyk，2005）和己醛法測定的過氧化反應所產(chǎn)生的化合物，在過氧化作用過程的不同階段都會降解，這使得結果難以解釋，甚至可能會被檢測結果誤導。所測得的化合物和實驗的局限性見表 1（Hanson，2014）。

其他更主觀的非特異性指標，包括脂肪酸分布的改變、碘價的降低（IV）、油脂樣品重量增加是由于氧與油脂的氫鍵結合，游離脂肪酸含量的增加 （Wanasundara 和 Shahidi，1994；Johnson 和Kummerou，1957）。而在實際情況下這些方法使用是有限的，因為它們需要從最初的油脂組分的數(shù)據(jù)來確定過氧化過程中所發(fā)生的變化的幅度。

2.2 預測性實驗 預測性實驗可評價油脂對過氧化反應的標準化誘導條件的耐受能力。常規(guī)使用的預測性的測試包括：活性氧測定法（AOM）、石油醚穩(wěn)定性指標（OSI）和氧彈法（OBM）。AOM分析時間較長，特別是對相對穩(wěn)定的油脂，修改實驗步驟會使實驗室間的對比困難（Jebe等，1993）。OSI與AOM相比，它允許同時分析多個樣品，與AOM的分析結果有良好的相關性 （Laubli和Bruttel，1986）。Gearhart等 （1957） 報道 OBM 與AOM和OSI相比，無需提取樣品中油脂進行檢測，是一種更快捷的檢測方法。與AOM的分析結果有良好相關性（r=0.89），但檢測比較穩(wěn)定的樣品也耗時間（Pohle 等，1963）。

表1 化合物測定和指示性檢測法的局限性

3 時間、溫度和脂類來源對過氧化反應化合物生成的影響

用玉米油、菜籽油、家禽脂肪和牛油，驗證油脂組成和過氧化條件對過氧化化合物濃度的影響。實驗條件：在95℃下加熱72 h（慢過氧化；SO），在 185 ℃下加熱 7 h（快速過氧化；RO），實驗用12 L/min的恒定氣流進行研究。樣品過氧化產(chǎn)物 （PV、AnV、TBARS、 己醛、DDE、HNE、PUFA和FFA）見表2。實驗結果表明：油脂中游離脂肪酸增加，所有來源的油脂在加熱后PUFA含量降低。但是不同來源的油脂變化的幅度不同。例如：在RO條件下，PUFA含量在玉米油（降低9%）和牛油（降低35%）中均降低?？赡苡捎谟衩子团c其他來源的油脂相比，初始PUFA含量較大，因此變化的幅度顯著。值得注意的是，油脂PV在SO條件下大幅上升，但RO條件下上升的幅度較小。這一發(fā)現(xiàn)可能表明高溫會（如185℃）加速過氧化物的分解。在SO條件下濃度變化幅度大于RO的化合物還有：TBARS、己醛和DDE，可能預示著有降解反應發(fā)生。然而，在整個加熱過程中PV、TBARS、巴比妥和DDE濃度沒有監(jiān)控。在RO與SO條件下，每種油脂化合物的變化幅度都有差異。例如，在SO條件下，玉米油相對于新鮮玉米油己醛的含量增加了390倍，而牛油在類似的條件下，僅增加了30倍。這表明PUFA的含量影響過氧化化合物的濃度。植物油中，在RO條件下濃度變化幅度大于SO的化合物有AnV和HNE。牛油或家禽類油脂則相反。這些結果表明，在HNE和AnV的測定中，油脂組分和過氧化條件之間存在交互作用，以及油脂的脂肪酸組成不同會導致油脂過氧化化合物的測量值不同，此外，加熱的時間和溫度的高低也會導致結果不同。

表2 常規(guī)保存油脂（OL）、緩慢氧化（SO）油脂、快速氧化（RO）油脂過氧化反應的指示性檢測1

由表3可知，用指示實驗和預測實驗分析了4種油脂中各種組分與各種過氧化反應產(chǎn)物測量值的相關性，發(fā)現(xiàn)各組分均有3度過氧化程度（Liu等，1997）。然而，由于油脂來源潛在復雜性和過氧化反應測定方法的局限性，應謹慎解釋這些數(shù)據(jù)，即使一些相關性在各種成分和過氧化反應的測定中都顯著存在，所以不能以顯著相關性推斷因果關系。例如，水分、不溶物、MIU與OSI呈正相關 （相關性分別為r=0.81、0.78、0.70）。 然而，動物脂肪很有可能含有更高的OSI，是因為動物脂肪含有較少的不飽和脂肪酸，而不是因為其含有更多水分和不溶物 （表2）。過氧化物值、TBARS、己醛、DDE 呈正相關（r=0.75、0.76、0.61）；AnV 與 HNE（r=0.67）和 AOM（r=0.53）呈正相關，但與OSI負相關 （r=-0.57）；TBARS與AOM趨于正相關（r=0.51）；己醛與 DDN 呈正相關（r=0.94），并與 AOM 趨于正相關 （r=0. 570.10）；DDN與HNE（r=0.49）和 AOM（r=0.65）呈正相關；HNE 與AOM呈正相關 （r=0.66）；AOM與OSI呈負相關（r=-0.58）。幾個關鍵的過氧化數(shù)據(jù)之間相關性的缺失，可能是由于過氧化反應過程會同時產(chǎn)生一級、二級和三級氧化產(chǎn)物，這三種氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生和降解速率根據(jù)氧化階段的不同而變化（Young等，2001）。

研究結果表明，準確測量過氧化油脂的量可能需要確定油脂在一定時間間隔內(nèi)的油脂氧化程度，并使用一個以上的檢測方法檢測。高PV、AnV，以及 TBARS、己醛、DDE 和 HNE，伴隨著高濃度AOM和低濃度OSI，表明油脂過氧化的水平高。如果油脂已經(jīng)被中度過氧化，且大多數(shù)已形成的氫過氧化物的沒有被分解，那么用PV作為油脂的最主要評判指標是經(jīng)濟且可行的。但是，如果油脂已高度過氧化，大多數(shù)已形成的氫過氧化物已經(jīng)被分解成二級或三級過氧化物，那么TBARS和AnV則更加精確和實用。油脂的脂肪酸組成和油脂所處的過氧化條件（例如：存儲、處理的溫度和時間）對指示性檢測方法的選擇十分重要。

4 油脂過氧化對能量和膳食營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

Inour等（1984）和 Engberg 等（1996）報道飼喂過氧化脂肪可以降低肉仔雞的能量消化率。Nielson等（1985）研究表明，初級和次級過氧化產(chǎn)物與氨基酸和油脂反應時，會降低蛋白質(zhì)和脂類在胃腸道中消化率。有研究表明，用過氧化油脂飼喂豬，會有不同反應。這可能由于評估油脂的指示性檢測方法的精確度不一致。往飼料中添加白色潤滑脂，隨著白色潤滑脂酸敗增加（PV=105 mEq/kg，等同于飼料的PV=6.3mEq/kg），動物采食量下降，但脂肪酸的消化率沒有影響。斷奶仔豬飼喂過氧化魚油，會導致干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪的消化率和代謝能降低（Yuan等，2007）。相反，玉米油、菜籽油、家禽脂肪和牛脂無論經(jīng)過緩慢或迅速過氧化，飼喂給斷奶仔豬后，消化能和代謝能都沒有變化，干物質(zhì)、總能、粗脂肪、氮、碳及硫的表觀消化率也不受影響（Liu等，2014）。

5 飼喂過氧化脂肪對豬和肉雞生長性能的影響

豬和家禽飼料中過氧化油脂的最大添加量沒有普遍接受的標準。一般建議使用PV值作為衡量過氧化物的閾值濃度的指標。

Hanson（2014）驗證了豬（n=16）和肉雞（n=26）飼喂含過氧化油脂后的生長性能，并對數(shù)據(jù)進行了總結。通過檢測日糧中的TBARS和PV值、ADG、ADFI、G：F， 以及血液中維生素E和TBARS物的濃度，試驗對等熱量的日糧中添加不同來源的脂肪進行了評估。研究表明，相對于飼喂養(yǎng)正常油脂的對照組，飼喂過氧化油脂后ADG為88.8%±12.5%（范圍 49.8% ～104.6%），ADFI為 92.5%±9.0%（范圍 67.8% ～109.8%），和 G：F為 95.7%±7.2%（范圍為70.4%～106.3%）。平均日采食量（7.5%）和日增重（11.2%）的變化幅度，表明飼喂過氧化油脂，熱量的攝取通過日增重減少體現(xiàn)。豬的日增重與日糧中TBARS含量呈負相關 （r=-0.63），但不是PV。喂過氧化油脂豬和肉雞，相對于對照組，血清維生素 E 含量為（53.7±26.3）%（范圍15.2% ～105.8%） 和TBARS為119.7%±23.3%（范圍97.0%～174.8%），這表明包含過氧化脂肪的日糧會改變氧化代謝的過程。從歷史上看，PV已被用來評估油脂過氧化程度，但TBARS可用于預測油脂過氧化物對豬生長性能的影響。

6 飼喂過氧化油脂對動物氧化代謝狀態(tài)的影響

研究證明，喂養(yǎng)過氧化油脂的豬（Boler，2012）、 肉雞 （Tavarez等，2011 和 Takahashi等，1999）和老鼠（Liu 等，1995）與對照組相比，體內(nèi)抗氧化代謝狀態(tài)降低。盡管如此，很難將特定的過氧化指標和組分與生理變化聯(lián)系起來，因為特定的衡量標準和指標可以完全概括豬的氧化代謝狀態(tài)，但一些指標已普遍應用。

氧化代謝狀態(tài)的特征是通過TBARS和血清、肝及其他組織中抗氧化劑濃度來表征。肉雞飼喂過氧化植物油，使得日糧中PV為17.6 meq/k，血漿會有較高濃度的TBARS和較低濃度的α-生育酚。對于豬而言，喂過氧化玉米油，使得日糧中PV為9 meq/k，會升高血漿TBARS的濃度，并降低血漿和肝臟中α-生育酚濃度 （Fernandez-Duenas，2009）。然而，血漿中TBARS不足，可能會導致膳食的不充分氧化 （使用PV作為油和飼料中過氧化反應的指標），并有可能使飼料中過氧化物濃度存在一個閾值，超過這個閾值則會引起豬的氧化代謝應激。

Juberg等（2006）認為肝臟大小與體重的關系可以作為毒副反應的生物指標。有研究結果表明，飼喂含有過氧化油脂的日糧會導致動物肝臟增大（Eder等，1999；Huang 等，1988），該變化可能是動物體合成更多線粒體酶以減輕過氧化物毒性的影響（Huang等，1988）。然而，這樣的變化對動物的營養(yǎng)物質(zhì)代謝、生長性能和動物健康的現(xiàn)實意義尚不清楚。

腸道屏障功能改變是衡量氧化代謝狀態(tài)的另一個指標。腸上皮細胞中含有相對高濃度的多不飽和脂肪酸，能有效增強腸上皮屏障的天然抗性，從而提高其完整性（Willemsen等，2008），但是長鏈多不飽和脂肪酸易受過氧化（Tappel，1962）。腸上皮細胞膜中的多不飽和脂肪酸被過氧化可導致細胞損傷，導致膜的正常結構和功能受到干擾從而損害上皮的屏障功能（Lauridsen等，1999）。日糧中過氧化的油脂可引起腸細胞的氧化代謝應激（Ringseis等，2007）。組織學證據(jù)表明，肉仔雞飼喂含過氧化油脂的日糧會降低腸細胞的半衰期（Dibner等，1996）。然而，當用含有10%過氧化玉米油、菜籽油、牛油和家禽脂肪的日糧飼喂幼豬后，腸屏障功能沒有受到影響（Liu等，2014d）。

飼喂熱氧化的油脂后，鼠 （Koch等，2008；SulzleA 等，2004）和豬（Luci等，2007）會改變體內(nèi)油脂代謝，通過上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）某些靶基因的表達，如?；o酶A氧化酶、過氧化氫酶和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1。PPARα轉(zhuǎn)錄因子在許多方面控制脂肪酸氧化代謝，包括脂肪酸的跨膜攝取、脂肪酸的活化、脂肪酸細胞內(nèi)運輸、脂肪酸氧化、生酮作用、甘油三酯存儲和脂解作用（Cabrero等，2001）。最近的研究結果表明，飼喂熱氧化油脂增加了豬肝臟中PPARα的活性，表明脂肪酸代謝已經(jīng)改變。

7 抗氧化劑在含過氧化脂肪日糧中的作用

抗氧化化學和應用是一個復雜的領域。已經(jīng)有學者評估飼料添加抗氧化劑 （例如丁基化羥基茴香醚、丁基羥基甲苯、生育酚和乙氧喹啉）對家畜和家禽的影響，但其對動物的生理性能的影響不盡相同。肉雞飼喂過氧化家禽脂肪后，與飼喂正常家禽脂肪的對照組相比，脂肪飼料轉(zhuǎn)化率降低。日糧添加乙氧喹啉能提高飼料轉(zhuǎn)化率，但是與日糧中油脂的過氧化水平無關。同樣，飼喂含干酒糟（含有可溶物或過氧化玉米油）的日糧時，補充抗氧化劑能改善豬的生長性能 （Harrell等，2010）。而其他相關研究證明，當日糧中出現(xiàn)氧化應激時，補充抗氧化劑對動物生長性能沒有影響（Song等，2013；Anjum 等，2002）。 基于這些不一致的反應，目前還不清楚是否有必要在動物飼料中使用抗氧化劑，以保持最佳的營養(yǎng)價值，或者在豬日糧中添加抗氧化劑以降低油脂氧化代謝的應激。

8 結論

油脂過氧化是生多種化合物產(chǎn)的動態(tài)過程。這些化合物在動物的健康、氧化代謝狀態(tài)、生長性能方面可產(chǎn)生有害作用?？梢燥@著降低日糧中能量和營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率并提高動物性食品的生產(chǎn)成本。但最大的問題是不能精確檢測油脂過氧化的程度，并且不能確定過氧化程度與動物健康和生長性能的關系，只有解決這個問題才能優(yōu)化能量和養(yǎng)分在動物飼料中的利用率。目前，對于測定油脂過氧化沒有公認的分析標準。動物營養(yǎng)學家認為過氧化值和硫代巴比妥酸反應物濃度是飼料中脂肪和油過氧化程度的可靠指標。然而，研究表明，使用PV或硫代巴比妥酸反應物濃度作為單一指標，并不能充分表征油脂過氧化程度，因為其涉及到動物的生產(chǎn)性能，并可能產(chǎn)生誤導性的結果。針對油脂的脂肪酸組成和油脂過氧化的條件（例如：存儲條件、處理溫度、持續(xù)時間），選擇不同的指示性檢測方法很關鍵。所以用不同的油脂過氧化檢測方法測量油脂氧化不同階段的化合物，可以對飼料中油脂的過氧化物質(zhì)含量進行更精確的評估，并確定動物日糧中能使動物生長性能受損的過氧化合物濃度的最小閾值。雖然含有過氧化油脂的日糧中添加抗氧化劑可提高動物的生產(chǎn)性能，但是抗氧化劑的種類和過氧化反應的條件也需要確認。

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