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魚腥味雞蛋形成機(jī)制及其影響因素的研究進(jìn)展

2013-03-24 14:13鮑延娥董曉芳佟建明翟欽輝
動物營養(yǎng)學(xué)報(bào) 2013年7期
關(guān)鍵詞:魚腥味菜籽膽堿

鮑延娥 董曉芳 佟建明 翟欽輝

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院,楊凌 712100)

1932 年,Vondell[1]首次提出了雞蛋的魚腥味問題。雞蛋的魚腥味主要來源于其中殘留的三甲胺(trimethylamine,TMA)[2]。當(dāng) 母雞代 謝 TMA的能力不能滿足機(jī)體的需要時,無法代謝轉(zhuǎn)化的TMA就會逐漸累積并沉積于發(fā)育成蛋黃的卵泡中,導(dǎo)致一種類似魚腥味的氣味從雞蛋中散發(fā)出來,形成魚腥味雞蛋[3]。當(dāng)雞蛋中TMA含量累積到 1.0~1.5 μg/g(蛋黃中 TMA 含量累積到4μg/g)時,人才能通過嗅覺識別到雞蛋的魚腥味[4]。一般魚腥味雞蛋中TMA含量至少是正常雞蛋的 10 倍(1.0 μg/g vs.0.1 μg/g)[2]。魚腥味嚴(yán)重影響雞蛋的品質(zhì)和人們的感官接受能力,本文將主要對魚腥味雞蛋的形成機(jī)制及其影響因素進(jìn)行概述。

1 魚腥味雞蛋的形成機(jī)制

TMA分子式為(CH3)3N,沸點(diǎn)為2.87℃,具有高揮發(fā)性,是一種帶有魚腥味的叔胺。研究發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生魚腥味雞蛋的蛋雞其卵巢內(nèi)不同大小的卵泡中均含有TMA[5]。正常情況下,母雞通過采食或內(nèi)源性代謝在腸道中產(chǎn)生的TMA,經(jīng)腸道吸收后通過血液循環(huán)運(yùn)送到肝臟和腎臟,在含黃素單氧化酶 3(flavin-containing monooxygenase 3,F(xiàn)MO3)的作用下氧化為無魚腥味的氧化三甲胺(trimetlylamine oxide,TMAO),通過腎濾過經(jīng)尿排出體外[6]。但某些雞種FMO3基因發(fā)生突變,可導(dǎo)致其氧化TMA的能力下降或消失,機(jī)體內(nèi)未氧化的TMA不易通過腎濾過排出,而在循環(huán)中逐漸累積,大量沉積于卵泡中,導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生[3]??梢姡~腥味雞蛋的產(chǎn)生與體內(nèi)TMA的代謝密切相關(guān)。TMA在體內(nèi)的代謝主要分為4個過程:1)TMA前體物質(zhì)的攝入。母雞通過采食攝入TMA前體物質(zhì)。膽堿是TMA的前體物質(zhì),甜菜堿、肉堿、卵磷脂以及菜籽粕中的芥子堿可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽堿[7-8]。2)TMA的合成。機(jī)體內(nèi)的TMA主要來源于腸道微生物對TMA前體物質(zhì)的降解,少量來自于膽汁、卵磷脂和腸道細(xì)胞碎片的代謝[9]。膽堿能夠通過細(xì)菌脫氨基作用水解產(chǎn)生TMA[5],但只有當(dāng)飼糧中膽堿的添加量超過了蛋雞腸道的吸收能力時,膽堿才會在十二指腸后端被腸道細(xì)菌利用[10]。甜菜堿、肉堿和卵磷脂可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽堿[7],菜籽粕中的芥子堿也能在腸道細(xì)菌的作用下水解為膽堿和芥子酸[8]。另外,細(xì)菌還原酶能將飼糧中的TMAO還原成TMA[11]。3)TMA的利用。經(jīng)腸道吸收的 TMA主要在肝臟中被 FMO3氧化為 TMAO[12],只有少量的TMA通過逐步脫甲基過程降解為更簡單的胺[9]。FMO3對TMA的氧化反應(yīng)需要經(jīng)過4步來完成,還原型輔酶Ⅱ(NADPH)首先將FMO3的結(jié)合域黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氧化為還原態(tài)FAD;還原態(tài)FAD與分子氧結(jié)合,形成黃素前氧化中間體(flavin-hydroperoxide,F(xiàn)ADDOOH);FADDOOH再與TMA結(jié)合,分子氧的一個氧原子轉(zhuǎn)移到TMA上,形成TMAO;分子氧的另一個氧原子則形成水,并釋放出還原型輔酶Ⅰ(NADP+)[13]。相關(guān)研究表明,一些細(xì)菌也能降解TMA[14],且在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了能夠氧化 TMA的 FMO3[15]。4)TMA的排泄。TMA可以通過血液輸送到呼吸氣體、汗液、唾液、尿液和腺體分泌物中[16]。對于蛋雞而言,TMA的主要去路是雞蛋和糞。

2 魚腥味雞蛋的影響因素

雞蛋魚腥味是一種代謝性疾病,受遺傳、日齡、氣候、營養(yǎng)及其他因素的影響,其中主要受遺傳(FMO3基因型)和營養(yǎng)因素(飼糧中TMA前體物質(zhì))的共同影響。

2.1 FMO3 基因突變

含黃素單氧化酶(FMO),又稱微粒體功能胺氧化酶[17],具有催化氮(N)和硫(S)氧化的功能,能夠氧化多種親核物質(zhì),降低一些物質(zhì)的毒性和藥理活性[18]。FMO家族由 6種亞型(FMO1~FMO6)組成,其中FMO3是參與TMA代謝唯一的有效酶[12]。FMO3包含1個5'非編碼外顯子和8個編碼外顯子,主要存在于家禽的肝臟和腎臟中,以肝臟中含量最高[3]。

Dolphin等[19]于1997年首次證實(shí)了FMO3和雞蛋魚腥味相關(guān)聯(lián)。Honkatukia等[3]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)FMO3外顯子7處即第984 bp處堿基A突變?yōu)門時,引起其編碼的第329個氨基酸由蘇氨酸(T)轉(zhuǎn)變?yōu)榻z氨酸(S),由5個氨基酸殘基組成的高度保守序列FATGY變?yōu)镕ASGY,導(dǎo)致FMO3不能正常的將TMA氧化為TMAO。相關(guān)研究表明,F(xiàn)ATGY序列可能為FMO3的底物結(jié)合區(qū),A/T突變導(dǎo)致FMO3與TMA無法有效地結(jié)合,酶與底物的親和力降低,反應(yīng)速度隨之變慢[20-21]。我國除了白萊航蛋雞和東鄉(xiāng)綠殼蛋雞不具有這種基因突變外,其他大部分雞種群體都帶有這種突變基因[22-23],定性分析表明魚腥味表現(xiàn)型屬于隱性遺傳[24]。魚腥味雞蛋常見于褐殼蛋雞品系中[25],因褐殼蛋雞基本是由洛島紅與白洛克交配而成,而洛島紅與白洛克都帶有這種突變基因,導(dǎo)致5%~10%的商品蛋雞會產(chǎn)生魚腥味雞蛋[26]。Ward[27]研究報(bào)道,褐殼蛋雞FMO3基因突變的頻率大約為20%??梢姡現(xiàn)MO3基因突變存在著個體和品系的差異。

根據(jù)T329S突變位點(diǎn)的變化,將FMO3分為3種基因型:AA、AT和TT基因型。研究發(fā)現(xiàn),在海蘭褐蛋雞品系中,該突變一般都偏離了哈代-溫伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium),TT基因型所占比例較低[3,22,28-29]。一般 TT 基因型蛋雞雞蛋中TMA含量最高,AT基因型次之,AA基因型最低,但無顯著差異(P>0.05)。當(dāng)飼糧中含有高劑量的TMA前體物質(zhì)時,各基因型蛋雞雞蛋中TMA含量才會有顯著差異(P<0.05),TT基因型蛋雞較敏感,雞蛋中TMA含量顯著高于AA和 AT 基因型(P <0.05)。Honkatukia等[3]檢測了不同基因型蛋雞FMO3 mRNA的表達(dá)量,發(fā)現(xiàn)各基因型無顯著差異(P>0.05)。王晶[29]也得到類似結(jié)論,并發(fā)現(xiàn)各基因型蛋雞FMO3活性也有顯著差異(P<0.05),AA基因型最高,TT基因型最低。

2.2 日齡和氣候

雞蛋中TMA濃度隨日齡呈現(xiàn)間歇性變化。Ward[27]和 Alison[28]研究均發(fā)現(xiàn),雞蛋中 TMA 含量每日變化差異大、不穩(wěn)定,魚腥味的產(chǎn)生具有間歇性,認(rèn)為這種間歇性可能與蛋黃的形成有關(guān)。王晶[29]報(bào)道,AT和 TT基因型蛋雞蛋黃中 TMA含量隨日齡的增加呈間歇性上升。而早期研究表明,雞蛋中TMA含量隨蛋雞日齡的增加呈現(xiàn)降低的 趨 勢[5,25,30-32]。Danicke 等[31]給 雞 飼 喂 添 加4 000 mg/kg膽堿的試驗(yàn)飼糧時,72周齡蛋雞雞蛋中TMA含量比47周齡蛋雞顯著降低(P<0.05)。Overfield 等[25]給雞飼喂添加 9% 菜籽粕的試驗(yàn)飼糧3周后,魚腥味雞蛋的發(fā)生率從20%降低到11%,認(rèn)為這是蛋雞適應(yīng)試驗(yàn)飼糧的結(jié)果。March等[5]認(rèn)為這不僅與蛋雞對試驗(yàn)飼糧的適應(yīng)性有關(guān),還可能與小腸和盲腸中的細(xì)菌菌群有關(guān)。此外,Miller等[30]研究發(fā)現(xiàn),隨著蛋雞日齡的增加,雞蛋中TMA的含量逐漸下降,并且秋季和冬季產(chǎn)生魚腥味雞蛋的幾率要高于春季。

2.3 營養(yǎng)因素

影響雞蛋魚腥味的營養(yǎng)因素主要是飼糧中TMA前體物質(zhì)和FMO3抑制劑。

2.3.1 飼糧中TMA前體物質(zhì)

TMA前體物質(zhì)主要包括膽堿、甜菜堿、肉堿、卵磷脂、菜籽粕、芥子堿和TMAO等。魚腥味雞蛋的產(chǎn)生與飼糧中TMA前體物質(zhì)的添加水平密切相關(guān)。Alison[28]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中雙低菜籽粕的添加量低于4%時,蛋雞不會產(chǎn)生魚腥味雞蛋。而Overfield等[25]在飼糧中添加3%的菜籽粕,蛋雞在5 d內(nèi)便會產(chǎn)生魚腥味雞蛋;從飼糧中去掉菜籽粕后,蛋雞則不再產(chǎn)生魚腥味雞蛋。Ward等[24]研究發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加0、6%、12%、18%和24%的菜籽粕,TT基因型蛋雞蛋黃中TMA含量與飼糧中菜籽粕水平(12% ~24%)呈線性相關(guān);與菜籽粕相比,飼糧中添加等量(550~2 200 mg/kg)的膽堿不會導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生。王晶[29]指出,高劑量(2 960 mg/kg)膽堿會顯著增加蛋黃中的TMA含量(P<0.05),試驗(yàn)第21天和第42天2 960 mg/kg膽堿組蛋黃中TMA含量分別為370 mg/kg膽堿組的2.86和3.07倍,并發(fā)現(xiàn)添加2 960 mg/kg膽堿時,各基因型蛋雞FMO3 mRNA表達(dá)量顯著下降(P<0.05),TT基因型甚至降低了54.29%,F(xiàn)MO3活性平均降低了33.99%,說明膽堿不僅能夠產(chǎn)生TMA,還能通過抑制FMO3基因的表達(dá)及其活性來參與TMA的代謝。Danicke等[31]在飼糧中分別添加0、500、1 000 和4 000 mg/kg的膽堿,添加量低于1 000 mg/kg時,蛋黃中TMA含量隨膽堿添加量的增加而呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢;當(dāng)添加量達(dá)到4 000 mg/kg時,蛋黃中TMA含量顯著升高(P <0.05)。Kretzschmar等[32]給羅曼褐殼蛋雞飼喂含4 000 mg/kg膽堿的飼糧,TT基因型蛋雞蛋黃中TMA含量顯著升高(P<0.05),AT基因型有所上升,但2個基因型間差異不顯著(P >0.05)。Honkatukia等[3]指出,在 6 000 mg/kg膽堿處理下,AT和TT基因型蛋雞蛋黃中三甲胺 -氮(TMA-N)含量較高,為 5.6 ~23.4 μg/g,相當(dāng)于蛋黃中TMA含量為23.6~98.7μg/g。因此,實(shí)際生產(chǎn)中,低劑量添加膽堿不會導(dǎo)致魚腥味雞蛋的產(chǎn)生,但高劑量膽堿的添加則會增加雞蛋中TMA含量,使其帶有魚腥味。魚粉中含有不同水平的 TMA以及 TMAO。Pearson等[33]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加含100 mg/kg TMAO的魚粉,6 d內(nèi)便可檢測到魚腥味雞蛋。Fenwick等[34]在飼糧中添加含500 mg/kg TMAO的魚粉,雞蛋中TMA含量上升1.10 μg/g。Lowis等[35]研究表明,飼糧中添加肉堿和卵磷脂均顯著增加大鼠盲腸中TMA含量(P <0.05)。然而,Zhang 等[36]研究發(fā)現(xiàn),與膽堿和TMAO相比,等量的甜菜堿、肉堿和卵磷脂不會顯著增加人尿中TMA含量(P>0.05)。

2.3.2 飼糧中FMO3抑制劑

飼糧中除了含有TMA的一些前體物質(zhì),還有一些能夠抑制FMO3活性的成分。菜籽粕中含有多種FMO3抑制劑,如致甲狀腺腫素可以降低FMO3活性,5-乙烯基 -2-惡唑啉硫酮能與TMA競爭FMO3活性中心,單寧則以非競爭性機(jī)制抑制FMO3活性,但不同種類的單寧是否具有不同的抑制機(jī)制目前尚不清楚[37-39]。另外,Mc-Gee[40]研究表明,菜籽粕中硫代葡萄糖酸鹽對FMO3活性的抑制作用與雞蛋魚腥味的形成相關(guān)。然而,Kretzschmar等[32]指出硫代葡萄糖酸鹽不是FMO3的抑制劑,影響雞蛋中TMA-N含量的并不是硫代葡萄糖酸鹽,而是芥子堿,但在飼糧中大量添加芥子堿并沒有發(fā)現(xiàn)其對FMO3有強(qiáng)烈的抑制作用。而另有相關(guān)研究表明,芥子堿對FMO3有一定的抑制作用[41-42]。

2.4 腸道微生物

March等[5]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),各基因型蛋雞小腸和盲腸中均含有TMA,并且盲腸中TMA含量要高于小腸;飼糧中添加膽堿,盲腸中TMA含量增加明顯,小腸中則變化較小。Danicke等[31]指出,當(dāng)膽堿添加量達(dá)到4 000 mg/kg時,蛋黃和盲腸食糜中TMA含量均顯著升高(P<0.05),二者呈現(xiàn)線性相關(guān)。王晶[29]研究發(fā)現(xiàn),2 960 mg/kg膽堿組蛋雞蛋黃和盲腸中TMA含量均顯著高于370 mg/kg膽堿組(P<0.05),蛋黃中 TMA含量與盲腸中TMA含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。Pearson等[43]在飼糧中添加10%的菜籽粕,對照組蛋黃中TMA含量為5.20μg/g,而試驗(yàn)組(切除盲腸)蛋黃中TMA含量僅為0.06μg/g。試驗(yàn)組和對照組蛋雞分別注射TMA(14C),試驗(yàn)組蛋雞每天吸收的TMA為6 mg/kg BW,而對照組為13 mg/kg BW。試驗(yàn)組與對照組血漿中TMA含量分別為 212、443 ng/mL,半衰期分別為 63、97 min。而且,飼糧中沒有TMA前體物質(zhì)時也有魚腥味雞蛋的產(chǎn)生,進(jìn)一步說明盲腸微生物在發(fā)酵食糜產(chǎn)生TMA的過程中起到重要作用。Zentek等[44]對TMA的產(chǎn)生也有類似的結(jié)論,并發(fā)現(xiàn)蛋雞經(jīng)口攝入廣譜抗生素后,腸道微生物代謝活性和雞蛋中TMA含量均顯著降低(P<0.05)。隨后的研究發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加新霉素或四環(huán)素可以降低雞蛋魚腥味,推測革蘭氏陽性菌在TMA的形成過程中起到重要作用,TMA的形成與腸道特殊的微生物菌群相關(guān),但具體的菌種目前還無法確 定[4]。 然 而,Kretzschmar 等[32]用 低 膽 堿(500 mg/kg)飼糧替代高膽堿(4 000 mg/kg)飼糧飼喂蛋雞4周,雞蛋中TMA含量顯著下降(P<0.05),認(rèn)為雞蛋中 TMA含量的上升與飼糧中TMA前體物質(zhì)有關(guān),而與蛋雞腸道微生物菌群無關(guān)。

2.5 其他影響因素

芳香烴受體激動劑、共軛亞油酸、炎性細(xì)胞因子等因素可以通過影響FMO3 mRNA的表達(dá)來影響TMA的代謝。早期研究表明,一些芳香烴受體激動劑如 2,3,7,8- 四氯二苯并 -p-二(TCDD)[45]、3- 甲 基 膽 蒽 (3MC)和 苯 并 芘(BaP)[46]能夠促進(jìn) FMO3 mRNA 的表達(dá),而 c-9,t-11和t-10,c-12共軛亞油酸則會抑制其表達(dá)[47];炎性細(xì)胞因子能夠降低肝臟FMO3活性,但抗壞血酸鹽和二硫蘇糖醇(DTT)可以恢復(fù)其活性[48]。此外,Borbas等[49]在鏈脲霉素(STZ)誘導(dǎo)小鼠糖尿病的研究中發(fā)現(xiàn),胰島素能夠抑制肝臟FMO3 mRNA的表達(dá),降低FMO3活性,且血糖水平與FMO3 mRNA表達(dá)水平呈極顯著相關(guān)(P<0.01),推測在胰島素缺乏狀態(tài)下,血糖水平可能是機(jī)體調(diào)節(jié)FMO3 mRNA表達(dá)的信號分子。

3 小結(jié)

我國目前蛋雞養(yǎng)殖規(guī)模處于世界第一[22],其中褐殼蛋雞的比例很高。當(dāng)飼糧中添加菜籽油、菜籽粕、魚粉或高劑量膽堿時,極易誘發(fā)褐殼蛋雞產(chǎn)生魚腥味雞蛋。2004年,德國羅曼公司將FMO3 T239S突變位點(diǎn)用于魚腥味雞蛋的選擇,并于2006年將該突變基因從父母代雞中剔除。但該基因的剔除對蛋雞有無影響尚無報(bào)道,F(xiàn)MO3作用于TMA的具體機(jī)制以及TMA前體物質(zhì)在蛋雞體內(nèi)的代謝如何影響其mRNA表達(dá)還不明確,對此仍需展開深入研究。目前,關(guān)于魚腥味雞蛋的研究多集中于FMO3基因型、TMA前體物質(zhì)及其相互作用對雞蛋中TMA含量的影響,但盲腸微生物是否影響TMA的形成及其機(jī)制以及隨著蛋雞日齡的增加雞蛋中TMA含量下降的機(jī)制尚沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn),有待于進(jìn)一步研究。

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