饲料油脂氧化及其对动物的影响-2018.7

饲料油脂氧化及其对动物的影响-2018.7

饲料油脂氧化及其对动物的影响

油脂作为重要的能量物质在饲料中得到广泛应用。然而含有大量不饱和脂肪酸的油脂在饲料储存过程中,尤其在高温、富含金属微量元素环境下,极易氧化产生多种初级和次级氧化产物。当其被动物摄食后,影响正常生理生化功能、生长和繁育,给养殖业带来不应有的损失。因此油脂氧化机理、氧化饲料所造成的营养价值和适口性的变化、以及对动物生产性能的影响研究,对饲料业和养殖业具有重要意义。

1油脂氧化机理

油脂的氧化主要分为酶促氧化、光氧化和自动氧化，产生的氢过氧化物经过裂解、聚合等一系列复杂的反应生成影响产品品质的有害物质，氧气、光照、金属离子等是促使油脂氧化的主要因素。

1.1 酶促氧化（Enzymatic oxidation）

油脂的酶促氧化是由脂氧酶参加的氧化反应。不少植物中含有脂氧酶，脂氧酶是一种单一的多肽链蛋白，它有几种不同的催化特性，其中一种脂氧酶可催化甘三酯的氧化，而另一种只能催化脂肪酸的氧化。在脂氧酶中的活性中心含有一个铁原子，能有选择性地催化多不饱和脂肪酸的氧化反应[1-2]。

1.2 光氧化（photosensitized oxidation）

在光氧化反应中，油脂中光敏剂如叶绿素、卟啉等接受紫外光变为激化态光敏剂，使基态氧3O2生成激发态氧1O2，激发态氧1O2直接与基态的含烯物的双键作用，生成氢过氧化物[1-2]。由于激发态氧1O2能量高，反应活性大，所以光氧化反应速度比自动氧化快1500倍。

1.3 自动氧化（autoxidation）

油脂自动氧化是活化的含烯物被过渡金属等催化剂催化生成含烯游离基，含烯物的游离基与基态氧3O2发生的游离基反应[3]。该反应分为3个阶段：引发—增殖—终止（表1所示）。

表1 油脂自动氧化过程

反应阶段各阶段变化

引发（Initiation）阶段油脂的这一变化阶段是油脂质量最为重要的指标之一。在这一阶段，诱发剂（过渡金属）即使很微量也可诱发不饱和脂肪酸及其甘油酯（RH）启动自动氧化反应，生成含烯游离基（R·）。RH→ R·＋H·

增殖（Propagation）阶段在这个过程中，已生成的含烯游离基与氧结合形成过氧游离基（ROO·），过氧游离基夺取别的脂类分子上的氢原子，形成氢过氧化物（ROOH）和新的自由基，依此往复循环，各种游离基不断反应使氢过氧化物（ROOH）不断积累。增殖反应一旦开始，发展速度非常快。

R·＋O2→ROO·

ROO·＋RH →ROOH＋R·

终止（Termination）阶段当自由基不断聚集到一定的浓度，则相互碰撞的频率大大增加，两个游离基能有效碰撞生成一个双聚物。当引发阶段产生的自由基耗尽时，自动氧化反应自行终止。

R·＋R·→ R－R

RO·＋RO·→ ROOR

ROO·＋ROO·→ ROOR＋O2

R·＋RO·→ ROR

R·＋ROO·→ ROOR

2 油脂氧化产物

油脂氧化产物多而复杂，可达220多种，其中主要是氢过氧化物等级产物和由初级产物分解、聚合出来的次级产物，次级产物含量甚至高达46.7％[4]。氧化最终形成小分子挥发性物质，如醛、酮、酸、醇等刺激性气味，这些小分子化合物可进一步发生聚合反应，生成二聚体或多聚物。许多研究证明初级氧化产物、次级氧化产物是有毒有害物质。油脂氧化还会促使色素、香味物质和维生素等的氧化，导致油脂完全酸败。氧化后的油脂由于营养成分损失和消化率下降，故营养价值降低。油质氧化还可使蛋白质和酶（如核糖核酸酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶）失活[5]。

3饲料中油脂氧化的危害

以上已提及油脂氧化会引起脂肪变质、变味,氧化产物主要为醛、酮、醋、酸和大分子聚合物等,这些产物有些产生异味,有些本身有毒性。目前,对脂肪氧

化酸败的危害大致可归纳如下几点:

3.1 氧化油脂的营养价值降低（如表2所示）

表2 氧化油脂的营养价值变化

成分变化营养价值发生的变化及危害

脂肪酸组成发生变化主要表现在不饱和脂肪酸相对比例减少即植物中亚油酸(18:2ω-6)和亚麻酸(18:3ω-3),动物油,特别是鱼油中，ω-3系列脂肪酸显著下降。伴随这一系列变化,氧化油脂的消化率下降。许多研究表明,氧化的油脂及形成聚合物妨碍脂类的消化吸收,消化率降低。同时,氧化油脂中生育酚明显减少,加热温度过高或氧化程度严重时每克油中的仅为10-6克,甚至低于检出限[6]。

蛋白质与次级氧化产物发生交联反应,降低蛋白质的消化吸收油脂氧化物可与蛋白质分子中许多活性氨基酸残基起反应,尤其是含硫氨基酸,可导致蛋白质聚合,溶解度或酶活性降低。油脂氧化过程中,蛋白质中的蛋氨酸残基被氧化为蛋氨酸亚砜或半胱氨基酸可被氧化成半胱磺酸,油脂氧化产物丙二醛可与蛋白质发生交联[7]。

产生不良味道,影响动物的适口性和采食量,甚至拒食油脂在氧化过程中,分解产生的小分子丙二醛、戊醛、酮、低聚物等，其中醛类是刺激性味道主要来源[5]。酸败是指油脂从产生油漆味等酸败味道到对口、鼻产生强烈刺激的变化过程,动物对此味道和有害生理作用的反馈记忆深刻[8]。

破坏饲料中的维生素饲料中维生素被破坏的原因有两类:一是无机微量元素直接的氧化和催化氧化,二是无机微量元素催化油脂氧化产生的自由基的氧化。尤其是油脂氧化产生的氧化物都是强氧化剂,对脂溶性维生素V A、VD3、及多种水溶性的维生素都有破坏作用。维生素破坏则导致生长缓慢、繁殖机能下降、外观不良、抗应激能力差和下痢。

3.2影响机体脂代谢和器官脂肪酸组成

氧化油脂的摄入会影响循环中脂质组分的含量和比例。大量研究表明氧化油脂会造成人和动物循环中甘油三酯和胆固醇含量降低。对其机理的研究表明，导致这个现象的原因是氧化油脂可以强力激活过氧化物酶体增殖，激活受体

α(PPARα)，进而增加其靶基因的表达，而PPARα的靶基因包括了多种参与脂肪酸β-氧化过程的酶类，因此降低了循环中的甘油三酯含量[9]；此外，氧化油脂可以抑制固醇调节元件结合蛋白2(SREBP-2)的活化，从而减少了甘油三酯和胆固醇的生物合成[10]。氧化油脂会影响机体某些器官的脂肪酸组成。Ammouche 等研究表明，饲喂氧化葵花油可以改变大鼠肝脏和大脑脂肪酸的组成，甚至会出现仅存在于氧化油脂中的反式脂肪酸[11]。Kode研究表明，乙醇或加热氧化的葵花油会导致大鼠肝脏磷脂脂肪酸组成发生剧烈变化，膜流动性变强[12]。

3.3增加脂蛋白氧化程度，诱发相关疾病

氧化油脂会导致循环中含脂颗粒的氧化程度。对人类志愿者的研究表明，正常人在食用了含有氧化油脂的食物后，氧化脂肪会随着乳糜微粒进入血液循环，进而成为机体氧化脂肪池中的一部分[13]。Suomela等使用三种不同过氧化值(PV值)的葵花籽油饲喂仔猪，发现血清乳糜微粒和脂蛋白中甘油三酯的氧化程度随着日粮脂肪PV值的升高而增加[14]。这些研究证实，日粮(食物)中的氧化油脂成分可以和其他脂肪一样被吸收，成为机体氧化脂肪的一个重要来源。

3.4 扰乱机体氧化还原状态

动物体对于外源性氧化物侵害有一套主动防御体系，其中主要包括：抗坏血酸、α-生育酚、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等具有消除活性氧作用的化学物和酶类。尽管这套体系包括了普通化学反应以及链式生化反应，形成了复杂的抗氧化网络，但是当外界氧化刺激过强时，这些酶类和抗氧化物质将无法满足清除自由基的要求，最终造成氧化物沉积，以及酶活和表达量的异常变化。有研究表明，大鼠在饲喂了氧化葵花油之后，肝脏微粒体中谷胱甘肽过氧化物酶活性随时间延长(21d～90d) 而增加，当有维生素E存在时，其活性增加更为显著，谷胱甘肽还原酶也呈现相同规律，而过氧化氢酶则相反，当维生素E不足时，其活性升高更加显著；此外，这些酶类的活性在大脑中甚至也有一定增加，这说明，氧化油脂的破坏性有可能足以突破血脑屏障，对大脑造成影响[11]。

3.5降低动物生产性能

氧化油脂对动物脂代谢体系和抗氧化体系均有不同程度的干扰，这些负面影响最终会表现在生理状况上。已有大量研究表明，饲喂氧化的植物油，会导致动物的采食量下降，生长受阻如下表所示[15]。

表3 氧化油脂对动物生产性能的影响

项目过氧化油脂对畜禽生产性能的影响