維生素與微量元素抗氧化作用的研究進展

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007-4-24 17:00:49 中國食品科技網 維生素與微量元素不僅是動物體所必需的營養成分，而且許多維生素與微量元素在動物體內還具有很強的抗氧化作用，如脂溶性維生素A、E，水溶性維生素C，微量元素硒、銅、鋅、錳等。這些維生素與微量元素在動物體內通過抗氧化作用的發揮，不僅大大提高了畜禽的生產性能，同時通過提高動物活體和屠宰後胴體的抗氧化水平，從而提高了肉品的質量。　　1維生素與微量元素的抗氧化作用　　動物體內的抗氧化劑主要有兩大類：（1）清除抗氧化劑（Preventive）包括超氧化物歧化酶（SOD）、谷光甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶，這些酶主要清除細胞水相中已經存在的過氧化物;（2）斷鏈抗氧化劑（Chain-breaking　　Antioxidants）包括VE、VC、和β—胡蘿蔔素，主要作用是阻斷脂肪氧化的反應鏈。其中VE定位於細胞膜，它作為斷鏈抗氧化劑，可以阻斷細胞膜中過氧化物的形成，是體內抗氧化的第一道防線；微量元素Se是谷光甘肽過氧化物酶的組成成分，可以清除細胞內已形成的過氧化物，是體內抗氧化的第二道防線；脂肪酶、肽酶、蛋白酶是動物體內抗氧化的第三道防線，它們可以去除和修復分子中的損壞部分。　　1.1維生素的抗氧化作用　　1.1.1VEVE通過中和過氧化反應鏈形成的遊離基和阻止自由基的生成使氧化鏈中斷，從而防止細胞膜中的脂質的氧化和由此產生的一系列損害。　　VE主要通過下列反應阻斷氧化鏈反應，生成的生育酚自由基則可通過抗壞血酸自由基得到再生：SODO2-（氧自由基）—→H2O2—→H2O+O2Fe2+，Cu+O2-—→OH-(氫氧自由基)OH-多不飽和脂肪酸—→ROOH（脂氫過氧化物）+H+ROOH—→ROO-（過氧化自由基）α-T（α-生育酚）+ROO-—→ROOH+α-T-（α-生育酚自由基）α-T-+AH（抗壞血酸）—→α-T+A-（抗壞血酸自由基）α-T-在攻擊鄰近脂肪酸側鏈時作用要較其它自由基弱得多，而且它可以被VC轉化為生育酚，所以α-T-對鄰近脂肪酸的破壞性很小。　　1.1.2VC　　VC廣泛被認為是重要的抗氧化劑，其功能是參與膠原合成，生成激素，它能控制食物亞硝胺的致癌作用，VC主要作用是協助α—生育酚抑制脂質過氧化，途徑是：TH-+VC—→TH+VC-；VC本身也能有效阻斷自由基引起的連鎖反應，從而起到消除自由基的作用。在無細胞體系中，VC是氧自由基的一種有效清除劑，並能保護機體免受氧化劑和自由基中介的傷害，這是由於VC有還原鐵的能力，此反應又催化H2O2的分解產生OH-，較高的VC可清除自由基，首先形成抗壞血酸自由基，然後變為脫氫抗壞血酸，從而完成其抗氧化作用。　　1.1.3VA、β-胡蘿蔔素、類胡蘿蔔素及番茄紅素　　1.1.3.1VA　　在營養學中，視黃醇、視黃醛與視黃酸都是VA的活化形式，它們的生理功能就是VA的營養作用，因此許多學者沒有將它們看成為抗氧化劑，但是實際上在體內　　VA仍能發揮抗氧化劑作用，早在1932年Managhasm和Schmillt　　就觀察到VA可抑制亞油酸的氧化。近30年有較多的報告指出VA具有抗氧化作用，如Samoksyn等報告，視黃酸能抑制肝微粒的脂質過氧化。　　1.1.3.2β-胡蘿蔔素β--胡蘿蔔素與降低癌症及心血管病有關，體外試驗有抗氧化作用，但體內尚需進一步證實。　　1.1.3.3類胡蘿蔔素　　類胡蘿蔔素可與脂質過氧化自由基LOO-結合成LOO—類胡蘿蔔素自由基，從而使脂質過氧化鏈式反應得到終止，且類胡蘿蔔素清除LOO-的效能較VA高5倍。　　1.1.3.4　　番茄紅素番茄紅素是近幾年國際上最新發現的一種更強有力的抗氧化劑，它如同β—胡蘿蔔素屬胡蘿蔔素類物質。在大多數水果和蔬菜中可以找到，是一種天然的生物色素，由於它具有獨特的化學結構，所以可以清除自由基，尤其是氧自由基。據報道，番茄紅素提高機體免疫機能的作用比VE強100倍。　　1.2微量元素的抗氧化作用　　1.2.1　　硒（Se）抗氧化作用是Se的生化作用基礎，硒的抗氧化作用可分為酶的和非酶的兩類，前者主要是通過谷光甘肽過氧化物酶進行的。20世紀80年代發現了哺乳動物中第二硒酶—磷脂過氧化氫谷光甘肽過氧化物酶（PLGSH-Px），GSH-Px和PLGSH-Px可催化機體代謝過程中產生的過氧化物變為無毒產物，從而抑制膜磷脂過氧化而發揮保護作用。非酶硒化合物的抗氧化作用可歸納為以下幾個方面：（1）清除脂質過氧化自由基的中間產物；（2）分解脂質過氧化物；（3）修復水化自由基（OH-、H-等）引起硫化合的分子損傷；（4）在水化自由基破壞生命物質前將其清除或轉化為穩定化合物；（5）催化巰基化合物作為保護劑的反應。在抗氧化作用中Se和VE具有協同作用，VE結合於生物膜上，保護膜免受自由基進攻與過氧化損傷，特別是保護細胞和細胞器的膜，如線粒體、微粒體、溶酶體的膜。從而穩定細胞結構和維持其功能。硒的抗氧化作用還表現在清除體內自由基的作用。在氧存在的情況下，自由基可作為引發劑（initiator）激發氧化作用，使細胞內外多種成分被氧化，使細胞及亞細胞功能受損，DNA、RNA酶活性異常，並干擾核酸、蛋白質、粘多糖酶的合成作用，直接影響細胞分裂、生長發育、繁殖和遺傳。因此自由基已成了誘發許多疾病的重要因子，而硒可通過GSH-Px在輔酶Π、β—磷酸葡萄糖酶等配合下使自由基（HOO-、O2-、R-、ROO-）被清除轉化，從而保護細胞的生理功能。　　1.2.2　　銅、鋅、錳銅、鋅、錳不僅是動物體所需的必需微量元素，而且它們還是SOD的組成部分。SOD屬於金屬酶，其理化性質不僅取決於蛋白質部分，而且還取決於結合到活性部分的金屬離子。按照結合的不同的金屬離子，生物體中的SOD有Cu，Zn-SOD，Mn-SOD等，這些酶都可催化O2-轉化為H2O2和O2而完成　　SOD的抗氧化作用。哺乳動物細胞內有Mn-SOD,其活性部位在線粒體，而Cu，Zn-SOD主要活性部位在細胞漿中O2-在SOD作用下產生H2O，而過氧化氫酶又將H2O2—→H2O+O2，故起聯合抗氧化作用。另外有研究證實，銅對Cu，Zn—SOD的活性非常重要。如果體內缺銅，SOD的活性將顯著下降，也將使體內的抗氧化能力受到嚴重影響，所以古人認為含銅的礦物葯具有營養保健作用，也可能與其中含銅、鋅等金屬直接誘導體內MT（金屬硫蛋白）合成，提高SOD活性，清除體內自由基有關。　　2維生素與微量元素抗氧化劑在動物生產中的應用　　2.1　　在提高生產性能方面的應用正常機體細胞代謝是一個需氧過程，但需氧代謝和其它細胞活動的產物自由基帶有高反應性的氧原子可導致多種畜禽疾病，如肺高壓綜合症，腦軟化，營養性肌萎縮和滲出性素質等。這些都嚴重危害著畜禽的健康，並給養殖業帶來巨大的損失。日糧中添加VE、VC及硒等這類抗氧化劑可有效地預防這些疾病的發生，同時還可以提高動物的免疫水平，提高動物對飼料的吸收率，從而提高動物的生產性能。　　2.2在肉品生產上的應用　　2.2.1　　硒在肉品保鮮上的應用許多肉品特別是牛肉在銷售前需進行低溫弔掛熟化，以提高肉品的嫩度和風味，但在熟化及貯存過程中，肉品很容易氧化酸敗，產生醛、酮和醇類等物質，影響上市肉品的品質，甚至危害人體健康，飼料中添加合成的抗氧化劑，如BHA，BHT可以提高牛肉的抗氧化能力，但隨著保健意識的增強，越來越多的人反對肉品中含有合成的化學藥物。VE和微量元素硒是兩種天然的抗氧化劑，在體內相互協同，發揮抗氧化作用，因而二者在肉品保鮮方面的應用前景倍受人們的重視，研究表明，補飼高水平的VE可提高組織α—生育酚含量而明顯抑制貯存過程中肉品的脂質氧化，較長時間保持消費者喜歡的新鮮色澤，肉品的貨架期的到延長，也有研究表明，提高日糧硒水平可顯著增強組織中GSH—Px的活力，明顯降低雞肉的TBARS值和滴水損失（P<0.05）進而提高雞肉的氧化穩定性。　　2.2.2　　VE在雞皮膚著色上的聯合應用飼料中的類胡蘿蔔素在肉雞皮膚上的沉積，使皮膚脂肪變黃，深受消費者的喜愛，但類胡蘿蔔素容易氧化失去著色能力，作為脂溶性抗氧化劑的VE對類胡蘿蔔素有一定的保護作用。董澤敏（1997）報道，VE對保護日糧葉黃素，提高腳掌皮膚和血清葉黃素含量均有顯著作用。　　3維生素與微量元素抗氧化劑在生產應用中應注意的問題　　3.1　　天染維生素的穩定性很差，在飼料加工、貯藏及配合飼料貯存過程中，維生素均會受到很大損傷，因此應注意VE、VC、類胡蘿蔔素的活性保持，如可採用包被　　VC，如VC---磷酸脂，α—生育酚醋酸脂，常見的包被型VC有脂肪包被型和纖維包被型兩種，VC—磷酸脂非常穩定，而且具有完全的VC的生理活性，利用率與晶體型VC相同。另外也可採用埋植法。　　3.2　　微量元素硒、銅、鋅、錳添加時需充分考慮到動物的營養需要量，不能盲目追求抗氧化作用而過量添加引起動物中毒，另外要充分考慮到各種元素的拮抗作用，如砷、銀、汞、鐵、鋅、銅、鉛、鍺、硫、磷對硒拮抗。因此隨著畜禽業的不斷發展，以及人們對肉產品要求的不斷提高，維生素和微量元素抗氧化劑必然在畜禽生產中應用越來越廣泛。
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