综述：饲料中的蛋白质氧化：发生、监测与缓解策略

本综述系统阐述了饲料蛋白质氧化的定义、诱导因素（如ROS、MDA）、检测方法（分光光度法、荧光光谱等）及其对动物生长性能、抗氧化能力（GSH-Px、SOD、CAT）、免疫功能和肠道健康的负面影响，并提出抗氧化剂添加和营养调控等缓解策略，为饲料工业质量控制提供重要参考。

　　

引言

氧化是饲料在加工和储存过程中质量劣化的主要原因之一，其诱导的氧化应激会直接影响动物健康。蛋白质氧化定义为活性氧（ROS）或次级氧化副产物引起的共价修饰，近年来在食品体系中的研究迅速增长，但饲料中蛋白质氧化的影响与机制尚不明确。

蛋白质氧化的机制

蛋白质氧化本质上是由自由基介导的链式反应，包括引发、传播和终止三个阶段。自由基可攻击蛋白质主链和氨基酸侧链：

1. 1.
   主链氧化：α-碳自由基在无氧条件下形成交联（Fig. 1A），有氧条件下则生成过氧自由基，进一步转化为烷基过氧化物和羟基衍生物（Fig. 1B）。ROS还可通过α-酰胺化途径（断裂N–C键）和二酰胺途径（断裂C–C键）引起主链断裂（Fig. 2）。
2. 2.
   侧链氧化：谷氨酰基和天冬氨酰基氧化导致肽链断裂（Fig. 3），β-裂解反应可诱导羰基形成（Fig. 4）。脂肪族和芳香族侧链通过自由基转移形成活性蛋白自由基及羰基衍生物（Fig. 5, 6）。
   高温条件加剧上述反应，例如豆粕（SBM）中的赖氨酸（Lys）、半胱氨酸（Cys）、精氨酸（Arg）和蛋氨酸（Met）易发生羟化、碳化和羧化修饰。

蛋白质氧化的后果

氧化修饰改变蛋白质的一级结构，进而影响其空间构象和功能：

• •
  豆粕及其制品：脂质过氧化产物（如MDA）可诱导大豆分离蛋白（SPI）形成羰基、希夫碱，导致游离氨基损失和体外消化率下降。加热处理虽破坏抗营养因子，但过度加热会破坏氨基酸并形成氧化产物。
• •
  肉骨粉和鱼粉：加工中的高温灭菌和长期储存促进脂质氧化，其副产物（如MDA）进一步攻击蛋白质，改变肌原纤维蛋白（MPs）的β-折叠、α-螺旋结构，影响凝胶特性。
• •
  乳清蛋白：多不饱和脂肪酸刺激氧化过程，导致核黄素和色氨酸降解、蛋白质-脂质加合物形成，并引起羰基增加、硫基减少、二酪氨酸升高及凝胶化功能改变。
• •
  动物血液副产品：新鲜血液中的二价铁和抗坏血酸通过芬顿反应产生羟基自由基，高温灭菌进一步加剧蛋白质氧化。

蛋白质氧化的检测方法

1. 1.
   分光光度法：
   • •
     羰基含量：DNPH法在370 nm检测羰基-二硝基苯腙产物，是最常用指标，但需蛋白酶预处理且操作繁琐。
   • •
     硫基基团：Ellman试剂检测硫基损失，适用于含硫丰富蛋白质，但结果受初始状态影响较大。
2. 2.
   荧光光谱法：
   • •
     二酪氨酸：作为蛋白质交联标志物，但复杂饲料体系中荧光干扰严重。
   • •
     色氨酸：敏感度高，但蛋白质交联可能导致溶解度下降，影响准确性。
3. 3.
   Neumann烷基化法：定量蛋氨酸亚砜（氧化主要产物），其含量可达羰基的14倍以上，是潜在替代指标。
4. 4.
   氨基酸分析：氧化导致氨基酸含量下降，但灵敏度低且受原料变异影响。
5. 5.
   SDS-PAGE：通过分子量变化检测蛋白质断裂或聚集，但需预处理减少脂质和纤维干扰。
   其他方法如HPLC、ELISA和质谱技术精度高但设备依赖性强，难以在饲料工业普及。

膳食蛋白质氧化对动物的影响

1. 1.
   生长性能：氧化蛋白质（羰基>11.92 nmol/mg）显著降低小鼠和肉鸡的采食量和体重增重，且呈时间依赖性而非急性毒性效应。
2. 2.
   氧化应激：摄入氧化蛋白导致血浆、肝脏、肠道中ROS、MDA和蛋白质羰基积累，抗氧化酶（GSH-Px、SOD、CAT）活性下降，并通过MAPK/TGF-β1通路促进肝纤维化。
3. 3.
   免疫系统：氧化豆粕降低肉鸡免疫器官（肝、脾、法氏囊）重量和血清IgG水平，增加髓过氧化物酶活性。
4. 4.
   肠道健康：
   • •
     蛋白质消化：适度氧化暴露酶切位点提高消化率，严重氧化则因聚集作用降低消化率。
   • •
     肠道菌群：氧化酪蛋白减少乳酸菌，增加大肠杆菌和肠球菌；高氧化猪肉降低阿克曼菌和双歧杆菌丰度，促炎症菌增加。
   • •
     肠道抗氧化活性：十二指肠和空肠中ROS水平升高1.3倍，抗氧化能力显著下降，空肠GSH-Px活性降至对照的1/6。

缓解策略

1. 1.
   加工与储存控制：避光保存、真空包装隔离氧气；控制加工温度（<85°C）和水分含量（<12%）。
2. 2.
   外源抗氧化剂：
   • •
     合成抗氧化剂（BHA、BHT、TBHQ）需遵循ADI标准；
   • •
     天然抗氧化剂（维生素E、C、茶多酚、硫辛酸）可提升机体抗氧化状态，其中硫辛酸逆转肉鸡生长抑制。
3. 3.
   营养调控：
   • •
     添加蛋白酶改善氧化蛋白质水解，减少后肠未消化蛋白流量；
   • •
     平衡日粮氨基酸和能量时，需兼顾纤维含量和缓冲能力，以优化肠道发酵和发育。

结论与展望

蛋白质氧化通过结构修饰和功能丧失降低饲料营养价值，并诱导动物氧化应激和健康损伤。未来需建立饲料蛋白质氧化限值标准，开发快速检测技术（如血浆二酪氨酸生物标志物），并整合靶向抗氧化剂（纳米VE）和人工智能预测模型，以实现饲料品质精准调控。