■ 李永安 宋 飛 鄭普強 李軍亮 程開敏 李新宇*
(1.廣東粵海飼料集團(tuán)股份有限公司,廣東湛江 524000;2.華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖科學(xué)與工程研究院,廣東省水產(chǎn)健康安全養(yǎng)殖重點試驗室,廣東廣州 510631)
油脂是魚類重要能量來源,在體內(nèi)完全氧化時每克能產(chǎn)生37.66 kJ 的能量,是糖類和蛋白質(zhì)的2.25 倍[1]。此外,油脂能提供大部分水產(chǎn)動物不能自身合成的n-3和n-6系列多不飽和脂肪酸[2]。魚油(富含EPA和DHA)和豆油(18:2n-6)因其富含多不飽和脂肪酸,對魚類的機(jī)體健康和生長性能都有著積極的作用,是水產(chǎn)飼料主要的油源[3]。另一方面,相關(guān)油脂中富含PUFA 導(dǎo)致其在使用和儲存過程中極易被氧化,產(chǎn)生各種毒害物質(zhì)(醛、酮、醇和過氧化氫等)[4],從而降低油脂的營養(yǎng)價值,對動物的生長和健康造成一定影響。因此,人們通常選擇在油脂或者飼料加工過程中加入抗氧化劑以防止油脂氧化。
普遍認(rèn)為,油脂氧化會對水產(chǎn)動物造成負(fù)面影響,在飼料生產(chǎn)和儲存中應(yīng)避免發(fā)生。關(guān)于氧化油脂的研究,大部分的結(jié)果顯示飼料中使用氧化油脂(魚油為主)會抑制魚類的生長性能,并對機(jī)體造成損傷。另一方面,部分研究結(jié)果顯示使用氧化油脂對魚體的生長無影響,甚至能促進(jìn)生長。因此,有必要對油脂在飼料中的氧化過程、結(jié)果和影響進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。文章通過對飼料使用氧化油脂的研究進(jìn)行分析,探討其中結(jié)果差異的原因,并對各種魚類對氧化油脂的耐受過氧化值進(jìn)行統(tǒng)計,以期為飼料行業(yè)解決氧化油脂帶來的危害提供理論依據(jù)。
油脂的氧化受多方面因素影響,其中活性物質(zhì)發(fā)揮了關(guān)鍵作用?;钚晕镔|(zhì)包括自由基和非自由基兩類:自由基是指具有不成對電子的原子或基團(tuán),通常不穩(wěn)定且有很強的反應(yīng)性,如氧自由基[包括羥基自由基(?OH)、過氧自由基(RO2?)、烷氧基自由基(RO?)等]、氮自由基[一氧化氮(NO)和二氧化氮(?NO2)];非自由基類則是由氧或氮自由基轉(zhuǎn)化而來的,如過氧化氫(H2O2)、次氯酸(HClO)、過氧亞硝酸鹽(ONOO-)等。油脂氧化從脂肪分解成游離脂肪酸和低級脂肪酸(C≤10)開始,而后與活性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng):當(dāng)活性物質(zhì)從不飽和脂肪酸?;溨刑崛∫粋€氫原子時,就會產(chǎn)生一個以碳為中心的脂質(zhì)自由基(L?),而脂質(zhì)自由基極易與氧再次反應(yīng)形成脂質(zhì)過氧基(LOO?),脂質(zhì)過氧基則通過對附近的不飽和脂肪酸中提取一個氫原子,進(jìn)一步發(fā)生氧化連鎖反應(yīng),從而導(dǎo)致油脂的加速腐敗[5]。過程中產(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化氫(LOOH)很容易分解成脂質(zhì)烷氧基自由基(LO?),烷氧基自由基又可被轉(zhuǎn)化為二次氧化產(chǎn)物(包括丙二醛、甲酮、乙醇等)。油脂自氧化過程的機(jī)制詳見圖1。除了油脂的自氧化外,油脂的氧化也受到原料殘渣和微生物產(chǎn)生的酶類影響,這一部分稱為酶解過程。這一過程主要是將脂肪酸分解成游離脂肪酸或與其反應(yīng)生成醛、酮、醇等物質(zhì),一般與自氧化同時發(fā)生。油脂氧化還受到光照的影響,這一類稱為光氧化。
圖1 油脂自氧化過程機(jī)制
水分含量是油脂氧化發(fā)生的一個關(guān)鍵因素。過高的水分極易使油脂發(fā)生水解,產(chǎn)生游離脂肪酸,而當(dāng)游離脂肪酸達(dá)到一定比例時,就會加速其他脂肪的水解[6]。同樣,紫外線也會導(dǎo)致游離脂肪酸的生成,同時也會促使氧氣轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)[7]。此外,氧化過程也受金屬離子(Cu+、Fe2+、Zn2+等)的催化影響。Sutton等[8]研究發(fā)現(xiàn),鐵和銅均可催化油脂過氧化,且鐵對于油脂氧化的催化效果要優(yōu)于銅,但兩者在相同過氧化值下的抑制效果是否相同還有待研究。通過生產(chǎn)實踐跟蹤發(fā)現(xiàn),常溫下通常需要幾個月才會發(fā)生油脂氧化,而在高溫條件下幾天就會酸敗,說明溫度對油脂氧化也有極其大的影響。同時,原料殘渣和水分含量都會導(dǎo)致油脂中微生物的滋生,油脂本身也含有少量的油脂氧化酶,微生物生長繁殖過程中也會產(chǎn)生大量氧化油脂的酶類,加速油脂的變質(zhì)[9]。因此,生產(chǎn)上對于油脂的儲存要求是在陰涼避光處。
油脂的氧化程度一般由以下幾個標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評價(見表1):①過氧化值(POV),指油脂氧化過程中產(chǎn)生過氧化物的含量,但氧化后期過氧化物部分會被分解二級產(chǎn)物。②茴香胺值(p-AV),表示油脂氧化過程中產(chǎn)生二級產(chǎn)物(醛、酮、醌等)的總量,但這些物質(zhì)在加熱過程中則會被分解從而影響最后數(shù)值。③總氧化值(TOTOX;TOTOX=2POV+p-AV),基于過氧化值和茴香胺值計算所得,可相對客觀體現(xiàn)油脂的氧化程度。④酸價(AV),是油脂中游離脂肪酸含量的標(biāo)志,在一定程度上可以作為判斷油脂質(zhì)量的參考指標(biāo)。油脂氧化是一個多步驟過程,由分解成游離脂肪酸開始,到氧化后產(chǎn)生氫過氧化物結(jié)束。因此,酸價在氧化過程中變化緩慢,如油脂氧化程度很高,但游離脂肪酸極少,酸價不高;另一方面,酸價高只能說明油脂中游離脂肪酸多,氧化程度不一定高。⑤碘值(IV),利用碘和雙鍵的加成反應(yīng)檢測油脂中不飽和程度的高低,能在一定程度上反映油脂的氧化程度。⑥硫代巴比妥酸值(TBARS)或丙二醛(MDA)含量,丙二醛作為不飽和脂肪酸過氧化的降解二級產(chǎn)物中的主要醛類物質(zhì),在實際生產(chǎn)上多用來評估油脂的氧化程度。但是,不同種類的油脂氧化產(chǎn)生的丙二醛含量差異較大,例如植物油氧化后產(chǎn)生的丙二醛含量遠(yuǎn)小于動物油[10]。在科學(xué)研究中,研究者大多不用丙二醛作為油脂氧化指標(biāo)。硫代巴比妥酸也能與飽和醛、單烯醛和甘油醛反應(yīng),因此并不能特異檢測丙二醛的含量。⑦揮發(fā)性物質(zhì)含量,主要檢測油脂二級氧化后產(chǎn)生易揮發(fā)的醛類化合物(如丙醛、己醛等)。
表1 評價油脂氧化程度的指標(biāo)
油脂的氧化將導(dǎo)致其成分發(fā)生變化。研究表明,8種植物油(棕櫚油、花生油、山茶油、菜籽油、葵花油、玉米油、紫蘇油和大豆油)在30 d的加速氧化過程中,其酸價變化并不明顯;除紫蘇油和菜籽油外,其余6 種植物油的過氧化值在30 d 后檢測均顯著高于初始值;紫蘇油、菜籽油和大豆油產(chǎn)生的丙二醛較其余植物油高;8種植物油在氧化過程中,生育酚都有不同程度的降低[11]。王永慶等[10]的研究中發(fā)現(xiàn),植物油氧化后其主要脂肪酸(飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸)的相對含量并無變化。氧化條件對不同魚油氧化的影響各異。光氧化對鱈魚肝油化學(xué)特性的影響遠(yuǎn)大于其對鳳尾魚油,而熱氧化條件對兩種魚肝油有相似的影響;對于鱈魚肝油而言,相同時間內(nèi)光氧化對其化學(xué)特征的影響遠(yuǎn)高于熱氧化;對于鳀魚油,熱氧化對其化學(xué)特征的影響遠(yuǎn)高于光氧化。由此可見,即使在同等氧化條件下,不同油脂的氧化結(jié)果有所不同;該實驗還發(fā)現(xiàn),魚油被高度氧化后,其過氧化值、茴香胺值、總氧化值、揮發(fā)物含量明顯增加,并且會消耗自身存在的生育酚而加速變質(zhì),結(jié)果見表2[12]。與此同時,其長鏈不飽和脂肪酸會經(jīng)過二次氧化產(chǎn)生各種揮發(fā)物(醇、醛、酮),但魚油中主要脂肪酸種類(飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸)的相對含量在氧化過程中并沒有變化。
油脂氧化會產(chǎn)生大量的氫過氧化物和二次氧化產(chǎn)物,會對魚類的生長和健康產(chǎn)生不利影響。機(jī)體內(nèi)含有大量非酶抗氧化物質(zhì)或抗氧化酶以抵抗油脂氧化,大致分為以下幾大類:①抗氧化酶類,包括谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)等,具有將體內(nèi)形成過氧化物轉(zhuǎn)換為毒害較低或無害的物質(zhì)的功效;②維生素類,如維生素A(VA)、維生素E(VE)、維生素C(VC)和類胡蘿卜素等,本身具有抗氧化性或具體調(diào)節(jié)相關(guān)抗氧化機(jī)制功能;③礦物質(zhì)類,如鐵、銅、鋅、錳、硒等,以上元素作為輔酶因子或酶組成部分,也在機(jī)體抗氧化體系中扮演重要角色。
動物體內(nèi)的抗氧化作用機(jī)理詳見圖2,主要可分為清除活性物質(zhì)和阻斷氧化連鎖反應(yīng)。油脂氧化過程是活性物質(zhì)與不飽和脂肪酸雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)的過程,因此活性物質(zhì)清除是抗氧化的重要方法之一。例如,在SOD、GSH 和CAT等催化下,機(jī)體可以通過清除活性物質(zhì)在初期阻斷油脂氧化的發(fā)生。氧自由基則在SOD、CAT和GSH 的作用下還原成水和氧氣。很多抗氧化物質(zhì)(如蝦青素)能向自由基提供電子或吸引自由基的未配對電子,有效地猝滅氧化性極強的單線態(tài)活性氧以及體內(nèi)其他自由基。NO 是一自由基氣體,在體內(nèi)極不穩(wěn)定,但該物質(zhì)在體內(nèi)可以與氧合血紅蛋白快速反應(yīng),生成穩(wěn)定產(chǎn)物NO3-(硝酸根)[13]。同時,NO 也與GSH 反應(yīng)生成相對穩(wěn)定的亞硝基硫醇[14]。油脂氧化會在LOO?形成后發(fā)生連鎖反應(yīng),指數(shù)增加油脂氧化的速度,而VE 可以通過與LOO?反應(yīng)生成LOOH中斷該連鎖反應(yīng),阻斷油脂氧化。VC可以還原維生素E 自由基(VE?)為VE,間接協(xié)助阻斷油脂的氧化。VE?和VC?都不是反應(yīng)性物質(zhì)[15],可被GSH 重新轉(zhuǎn)化為VE 和VC。GSH 在機(jī)體抗氧化體系中扮演重要角色,參與多條反應(yīng)路徑。GSH 在與自由基反應(yīng)后則會生成GS?(氧化自由基),但兩個GS?可以反應(yīng)生成氧化谷胱甘肽(GS-SG),并經(jīng)過NADPH 依賴性谷胱甘肽還原酶(GSH-R)還原成GSH[16]。
研究表明,油脂氧化產(chǎn)生的腐敗氣味和有毒物質(zhì)會影響?zhàn)B殖魚類的食欲和消化性能,導(dǎo)致生長性能下降[17]。飼料油脂氧化對生長和飼料利用的危害性已經(jīng)在多個物種中被證實,如拉氏鱥(Rhynchocypris lagowski)[18]、南亞野鯪(Labeo rohitaHamilton, 1822)[19]、北極紅點鮭(Salvelinus alpinus)[20]、斑點叉尾鮰(Ictalurus punctatus)[21]等。隨著氧化油脂添加量的升高,雜交石斑魚(♀ Epi-nephelus fuscoguttatus×♂ Epinephelus lanceolatus)生長性能受到了明顯抑制,飼料系數(shù)則表現(xiàn)為升高[22]。氧化油脂顯著降低羅非魚(Oreochromis niloticus)生長性能和消化酶活性[3]。也有研究表明,氧化油脂并不會影響虹鱒(Oncorhynchus mykiss)[23-24]、塞內(nèi)加爾鰨魚苗(Solea senegalensis)[25]、庸鰈(Hippoglossus hippoglossus)[26]的生長性能。長吻鮠(Leiocassis longirostris)[27]和 施 氏 鱘(Acipenser schrenckii)[28]生長性能雖然也不受飼料氧化油脂的影響,但其體色隨著油脂的氧化程度而變暗。研究發(fā)現(xiàn),氧化油脂短期對大西洋鱈魚(Gadus morhuaLinnaeus,1758)生長無顯著影響,但該實驗整體的死亡率過高,可能會影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[29]。飼料添加氧化油脂對加州鱸(Micropterus salmoides)生長反而有促進(jìn)作用[30-31]。由此可見,飼料添加氧化油脂對生長和飼料利用的影響在不同實驗和魚類中有一定差異。
通過比較相關(guān)試驗的配方(見表3)也發(fā)現(xiàn),不同實驗料中的VC和VE含量差異較大,可能是影響實驗結(jié)果的重要因素之一。部分試驗飼料添加了大量的VC和VE,從而將油脂氧化產(chǎn)物消耗后仍有剩余,可能導(dǎo)致油脂氧化作用不明顯。另一方面,不同物種對油脂氧化的敏感性也存在一定差異。氧化油脂會抑制大菱鲆(Scophthalmus maximus)和庸鰈的生長,而對金頭鯛(Sparus aurata)的生長起到促進(jìn)作用[32]。此外,大部分實驗均以過氧化值為單一指標(biāo)評價飼料氧化程度,該方法是否足夠準(zhǔn)確客觀也需要進(jìn)一步確定。關(guān)于油脂氧化對魚類影響的相關(guān)實驗的設(shè)計條件存在較大差異,油脂氧化對魚類的影響需要一個標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評估。
油脂氧化產(chǎn)生的自由基會攻擊魚體的免疫和抗氧化系統(tǒng)。因此,飼料油脂氧化對魚體的免疫和抗氧化能力都會造成一定影響。研究發(fā)現(xiàn),飼料中添加氧化油脂對虹鱒(初重46.9 g)的生長性能無影響,但增加了血清中丙二醛含量,對其抗氧化能力造成負(fù)面影響[23]。另一項研究發(fā)現(xiàn),氧化油脂對虹鱒(初重62 g)的生長性能和抗氧化能力無顯著影響[24]。以上兩個研究結(jié)果差異可能受飼料過氧化值、VC 和VE 水平差異的影響,同時也有可能受實驗魚規(guī)格不同而影響,生長后期的魚對氧化應(yīng)激的承受能力可能更高。飼料添加氧化油脂反而引起加州鱸抗氧化酶活性的升高,可能是因為脂質(zhì)過氧化自由基激發(fā)了加州鱸的抗氧化防御體系,引起了抗氧化酶活性的上升[30]。高氧化油脂能激活塞內(nèi)加爾鰨魚苗的抗氧化防御體系[25]。以上結(jié)果說明,飼料中油脂氧化后產(chǎn)生的自由基會攻擊魚體的抗氧化防御體系,激發(fā)酶活性的升高,但機(jī)體防御體系不足以解決自由基時,就會造成機(jī)體油脂氧化產(chǎn)物丙二醛的積累,導(dǎo)致機(jī)體受到氧化損傷,降低機(jī)體抗氧化能力。在飼料中添加氧化油脂不會對魚類的死亡率造成影響,僅發(fā)現(xiàn)大西洋鱈魚的研究中整體死亡率過半,但對照組與試驗組并未有差異[29]。飼料中的氧化油脂會降低魚類免疫力[33]。飼料氧化魚油水平增加減少了雜交石斑魚腸道菌群的多樣性,并改變了腸道菌群的結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步影響健康[22]。
雖然飼料添加氧化油脂對魚類的生長影響在不同實驗中有一定差別,但對于組織的氧化壓力卻是隨著氧化程度增加而普遍明顯增加。對南亞野鯪[19]的研究表明,油脂氧化程度的增加降低了肝臟和肌肉中VE 的含量,并增加了肝臟的氧化壓力,從而影響組織健康。例如,對石斑魚研究表明,氧化魚油會導(dǎo)致肝臟中的營養(yǎng)成分、氧化應(yīng)激、炎癥、形態(tài)異常和轉(zhuǎn)錄組的改變[34]。類似的結(jié)果在北極紅點鮭[20]、羅非魚[28]、虹鱒[24]中被發(fā)現(xiàn)。雖然氧化油脂對庸鰈[26]的生長性能無影響,但高水平的過氧化值則會影響肝臟和肌肉的丙二醛含量。研究也發(fā)現(xiàn),高氧化程度的油脂會使魚體肝組織出現(xiàn)脂肪空泡和核偏移[30],并引起肝臟中炎癥細(xì)胞增多[28]。此外,油脂氧化同時會顯著影響魚體腸道的杯狀細(xì)胞數(shù)量、絨毛長度和肌肉厚度[21],對消化吸收能力產(chǎn)生影響。最新研究表明,氧化魚油導(dǎo)致雜交石斑魚脾臟氧化應(yīng)激,導(dǎo)致脾臟組織損傷[35]。由此可見,油脂氧化會損害魚類多個組織器官。
研究表明,氧化油脂可通過調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路而影響機(jī)體。實驗發(fā)現(xiàn)氧化油脂通過影響Keap1-Nrf2-ARE信號通路,對拉氏鱥生長性能和抗氧化能力起到顯著的負(fù)面影響[18]。短期添加氧化油脂會影響羅氏沼蝦(Macrobrachium rosenbergii)IMD 和Toll 信 號通路,導(dǎo)致其抗氧化能力降低,體內(nèi)丙二醛含量升高,從而降低了羅氏沼蝦的生長性能[36]。氧化油脂對魚體的脂質(zhì)代謝也會產(chǎn)生負(fù)面影響[21,37]。由此可見,氧化油脂對魚類的影響是多方面的:一方面是氧化油脂產(chǎn)生的過氧化自由基通過影響抗氧化系統(tǒng)信號通路(Keap1-Nrf2-ARE 信號通路),影響魚類抗氧化能力,對組織造成氧化壓力,從而影響生長;另一方面則是通過魚體內(nèi)丙二醛的蓄積,激活免疫系統(tǒng)信號通路(IMD/Toll 信號通路),對生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響。此外,油脂氧化后變質(zhì)將影響魚體對脂肪代謝的相關(guān)基因表達(dá),導(dǎo)致魚體血脂和膽固醇異常,從而影響魚體健康。
氨基酸作為抗氧化酶合成的物質(zhì),對油脂氧化也有一定的抑制作用。一些功能性氨基酸(精氨酸、組氨酸、脯氨酸、?;撬岬龋┖托‰模ㄈ绻入赘孰模┮驯蛔C實具有抗氧化功能。?;撬嶙鳛橐环N非蛋白氨基酸,具有廣泛的生理功能,包括滲透調(diào)節(jié)、抗氧化和抗炎功能[38-39]。?;撬峥赏ㄟ^促進(jìn)脂質(zhì)代謝的轉(zhuǎn)錄因子而減少肝臟中的脂質(zhì)沉積,同時影響Nrf2-Keap1信號通路緩解氧化油脂誘導(dǎo)的肝臟氧化損傷[21]。此外,由谷氨酸、半胱氨酸以及甘氨酸組成的谷胱甘肽,不僅能協(xié)助機(jī)體維持正常的免疫功能,本身也具有強抗氧化能力。作為一種特殊氨基酸,L-肉堿通過改變拉氏鱥脂肪合成代謝相關(guān)基因表達(dá)量來影響肝臟和肌肉中脂肪酸含量,從而緩解氧化油脂帶來的影響[40]。氨基酸作為抗氧化功能物質(zhì),已有較系統(tǒng)的總結(jié)[41]。
許多維生素均有抑制自由基產(chǎn)生的作用,對氧化油脂帶來的危害也有緩解作用。VC 和VE 的添加均能改善真鯛飼喂氧化油脂帶來的危害[42-43]。同樣的結(jié)果在南亞野鯪[19]、虹鱒[23]、庸鰈[26]和大西洋鱈魚[29]中均有發(fā)現(xiàn)。飼料中的VE 能通過與脂質(zhì)自由基反應(yīng),清除自由基,抑制油脂繼續(xù)氧化。另一方面,飼料中缺乏VE 則會降低肝臟中過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化氫酶和谷胱甘肽還原酶的活性[44]。除了VE 和VC外,VA、VK2和煙酸也具有抑制自由基產(chǎn)生的作用。其中,類胡蘿卜素是一種較為有效的抗氧化劑,包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和γ-胡蘿卜素、蝦青素等[45]。其中,葉黃素、玉米黃質(zhì)、β胡蘿卜素的抗氧化活力是VE的10倍,而蝦青素抗氧化活性是VE的100倍[46]。β-胡蘿卜素能夠與過氧自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定的自由基,從而抑制過氧自由基的鏈傳播反應(yīng)。同時,作為NADP+/NADPH,NAD+/NADH 和FAD/FADH2組成部分的煙酰胺和核黃素在抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[45,47]。
礦物質(zhì)的抗氧化能力主要是通過影響酶的活性來進(jìn)行,這在營養(yǎng)學(xué)和生物化學(xué)中被廣泛證實。鎂作為葡萄糖-6-磷酸脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的輔助因子,參與了戊糖循環(huán)催化NADPH+生成NADPH。因此,提高鎂離子的濃度能夠降低人體外單核細(xì)胞中GS-SG 和MDA 的含量[48],飼料中補充鎂能夠提升草魚體內(nèi)谷胱甘肽的含量,提高草魚的抗氧化能力[49]??寡趸窼OD 按含有不同金屬輔基而分為三大類,分別為Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD。銅、鋅和錳分別是Cu-SOD、Zn-SOD 和Mn-SOD 酶中不可或缺的金屬離子。金屬離子作為酶類中的輔助因子,其在飼料中含量高低會影響相應(yīng)酶活性。因此,飼料中缺乏這些礦物質(zhì)會顯著降低Cu-SOD、Zn-SOD 和Mn-SOD 的活性,并引發(fā)過氧化物損失和線粒體紊亂[45]。飼料中補充適量銅和鋅能提高魚體的抗氧化能力[50]。硒作為相關(guān)酶的必要輔助因子,在機(jī)體抗氧化能力中發(fā)揮著重要作用。該物質(zhì)不僅能顯著提升機(jī)體谷胱甘肽過氧化氫酶的活性[50],也能減少過量的脂質(zhì)在肌肉中沉積[51]。如在中國首次發(fā)現(xiàn)的克山病病因就是土壤中缺乏硒,顯著降低谷胱甘肽過氧化物酶90%的活性[52],從而影響了機(jī)體正常健康。
在生產(chǎn)上,人們?yōu)榱艘种朴椭趸鶗谟椭蝻暳现刑砑雍铣苫蛱崛〉奶烊豢寡趸瘎﹣硪种朴椭难趸?。眾多抗氧化物質(zhì)根據(jù)作用機(jī)理可分為三類:清除活性物質(zhì)、阻斷連鎖反應(yīng)和間接抗氧化劑。常用化學(xué)合成抗氧化劑包括乙氧基喹啉(EQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)、沒食子酸丙酯(PG)和特丁基對苯二酚(TBHQ)等。這些抗氧化劑主要通過提供氫離子與過氧自由基反應(yīng)來阻斷氧化的鏈增長反應(yīng),從而終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。研究表明,EQ 的添加量小于150 mg/kg 較為安全,但添加量為300 mg/kg 時抗氧化保護(hù)能力最強[53]。在水產(chǎn)飼料的生產(chǎn)中,人們常添加EQ 或二丁基羥基甲苯(BHT)用以防止飼料氧化,但其劑量需要嚴(yán)格把控。EQ 本身具有一定副作用。此外,該物質(zhì)是對氨基苯乙醚和丙酮在催化劑的存在下加熱脫水縮合制得,對氨基苯乙醚是一種劇毒物質(zhì)。因此,對氨基苯乙醚殘留量過高的EQ是禁止在動物飼料中添加使用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),EQ在機(jī)體內(nèi)會被代謝成脫甲基-EQ、醌亞胺-EQ和EQ二聚體(EQDM),其中EQDM的半衰期遠(yuǎn)高于EQ本身,因此在機(jī)體內(nèi)的含量會遠(yuǎn)高于EQ的添加量[54-55]。研究也發(fā)現(xiàn),魚類禁食期間并不能將體內(nèi)殘留的EQ及其代謝物完全排出體內(nèi),存在較高安全風(fēng)險[55]。同樣的,BHT以對甲酚、異丁醇為原料,以濃硫酸作為催化劑,氧化鋁作為脫水劑而合成,其過多攝入對于動物而言具有毒性作用。因此,合成抗氧化劑的添加量需被謹(jǐn)慎評估。
相比于合成的抗氧化劑,植物中存在的抗氧化劑安全性更高、抗氧化能力強、副作用更少。研究表明,植物中提取的化合物(包括酚類、多酚類的化合物),如類黃酮和兒茶素,都具有很強的抗氧化活性,能夠有效清除自由基[15,56]。添加茶多酚和茶多酚棕櫚酸酯組成的復(fù)合抗氧化劑能夠很好的保護(hù)南極磷蝦油不被氧化[57],同時茶多酚有增強紅細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激能力[58],并且能夠有效清除超氧化物和羥基自由基[59]。同樣的,在飼料中補充茶多酚能夠提高魚體的抗氧化能力,并且降低血清中丙二醛的濃度[60]。另一方面,植物中的酚類化合物雖然有抗氧化的功能,但也會與氨基酸(如蛋氨酸)相結(jié)合,影響魚類對蛋白質(zhì)的吸收利用,降低生長性能。因此,在飼料中補充酚類化合物時需要注意其與其他營養(yǎng)物質(zhì)的相互影響。
綜上所述,氧化油脂會產(chǎn)生大量的脂質(zhì)過氧化自由基和醛、酮、醇等有毒有害物質(zhì),對魚體的抗氧化防御系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和營養(yǎng)代謝系統(tǒng)造成一定的影響。油脂氧化也對魚類機(jī)體肝臟、肌肉、腸道等組織器官造成氧化壓力,引起損傷或影響品質(zhì)。此外,油脂氧化也影響腸道上皮細(xì)胞杯狀細(xì)胞數(shù)目、絨毛長度和肌層厚度,從而影響魚體對營養(yǎng)素的消化吸收,導(dǎo)致魚體生長受阻。大量研究表明,飼料中補充VC、VE 或其他抗氧化劑均能改善油脂氧化帶來的危害。合成的抗氧化劑由于會在魚體積累聚集且部分化合物對人體有害,需要謹(jǐn)慎評估其添加量。未來需要進(jìn)一步大力探索和開發(fā)可代謝、安全性高、抗氧化效率高的天然抗氧化劑。雖然油脂氧化在魚類中進(jìn)行了大量研究,但仍然缺乏一套標(biāo)準(zhǔn)研究方法和條件,導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)相互參考和對比性不強;油脂的眾多氧化評價指標(biāo)會隨著油脂種類和氧化條件和程度不同而發(fā)生改變,需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的研究方法及評價條件用以氧化油脂的相關(guān)研究。此外,有關(guān)油脂氧化對魚類所造成相關(guān)影響的機(jī)理仍然了解較少,需要進(jìn)一步探索。