摘要：动物和人的健康开始于细胞水平。因此，预防细胞损伤就可促进和保持健全的细胞功能和免疫功能。动物在疾病、衰老和应激的情况下体内会产生多余的氧自由基，它们可以和细胞膜中的不饱和脂肪酸发生反应，破坏蛋白质、DNA等一些生物大分子的结构，导致疾病的发生发展。抗氧化剂可以清除体内有害自由基的大量产生，激活动物体内的抗氧化防卫系统。因此，调控日粮中的抗氧化剂含量可以改善畜禽的健康和生产效益。
关键词：抗氧化剂自由基畜牧业
抗氧化剂是指当其浓度比可被氧化的底物浓度低,而又能显著地抑制或阻止这种底物被氧化的任何物质。其中,可被氧化的底物在机体内包括:蛋白质、脂类、糖类和 DNA。抗氧化剂的抗氧化作用可以通过抑制自由基的产生 ,或直接清除自由基 ，甚至可以通过提高内源性抗氧化物质的水平来实现。
饲料中的抗氧化剂有二方面的作用：一方面，饲料的质量会随着自身所含脂肪和脂肪酸的酸败而下降，氧化了的饲料，除导致饲料适口性下降，营养价值和动物的消化率降低以外，所产生的氧化产物，还具有一定毒性，直接对动物造成危害。抗氧化剂可在饲料中自由基刚一形成时就与其发生反应并将其转变回原来的基质，或者直接与空气中的氧发生反应，从而发挥抗氧化作用。另一方面，动物和人在疾病、衰老和应激的情况下，通常体内会产生多余的氧自由基等一些携带不成对电子或具有成对电子趋向的基团，他们的化学性质非常活泼，它通过破坏蛋白质、DNA和一些小分子，参与多种疾病发生发展，甚至衰老。抗氧化剂是近年来生物和医学界引人关注的一个研究领域。它能够协助体内维持氧代谢的平衡，对防止畜禽疾病的发生和保持机体的健康是十分有益的。因此，调控饲粮中的抗氧化剂含量可以改善畜禽的健康，使畜禽产品增值，从而保证了生产者和消费者的利益。
1．动物体内的抗氧化防卫系统
地球上大多数生物体在无氧条件下是无法生存的，但大气中氧浓度太高对机体也有毒性，机体能够在富氧的环境中生存，是因为体内有天然的抗氧化系统的存在。据研究发现，活细胞的抗氧化系统包含有三道主要防线：第一道防线负责制止自由基的生成和脂质过氧化，由三种抗氧化的酶，即超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)、过氧化氢酶(CAT)及金属硫蛋白等组成。第二道防线包括一些脂溶性抗氧化剂(如VA、VE等)和水溶性抗氧化剂(如VC、谷胱甘肽和尿酸等)。它们是可制止自由基链生成和蔓延的强有力的断链化合物。第三道防线包括脂肪酶、蛋白酶及其它，它们对受损伤的分子进行修复。外源性的饮食因素是影响机体内抗氧化系统最重要的因素。天然的和合成的抗氧化剂，连同日粮中硒、锰、铜、锌等均有助于机体内的抗氧化系统保持有效的水平。优化的日粮可使饲料中的抗氧化剂被有效的吸收和代谢。适宜的温度和湿度及其它的环境条件也是有效的防止自由基生成所必需的。在生命活动中，应激是不可避免的，这可导致动物体内的抗氧化系统失衡。应激可分为营养性应激，包括日粮中不饱和脂肪酸过高，营养物质的缺乏和过多引起的毒性；还有环境应激，如温度、湿度过高、过低，高氧、缺氧和辐射等。
细胞中自由基的生成与抗氧化防卫系统之间存在一种精细的平衡机制。在生理条件下，两方面保持平衡，但在疾病、应激和衰老的情况下抗氧化系统不能中和全部的自由基，使后者对机体产生了危害。
2．抗氧化剂的种类及其作用
2.1抗氧化性维生素类
1)维生素E
维生素E分布于细胞膜、细胞器、脂肪细胞和血浆脂蛋白中，储存在肝细胞和脂肪细胞中，随血液运送至外周组织细胞。维生素E是细胞膜上主要的脂溶性抗氧化剂，它的抗氧化机制主要为:(1)其酚环中的氢可由于共振而被释放 ,提供电子给自由基使之稳定 ,本身变为脱氧维生素E，后者在维生素Ｃ作用下又还原为维生素E ;(2)作用于脂质过氧化物 ,打断链式反应 ,抑制不饱和脂肪酸过氧化 ;(3)抑制磷酯酶Ａ2及脂氧化酶活性 ,减少自由基形成。
2)维生素C
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维生素C又叫抗坏血酸，是血浆中最有效的水溶性抗氧化剂。极易解离出氢离子，是强还原剂。抗坏血酸与脂自由基作用，自身生成抗坏血酸自由基，再与另一脂自由基作用形成脱氢抗坏血酸，后者在酶催化下与GSH作用还原，也有的分解代谢成草酸和苏阿糖酸。
胞外的维生素C和膜内的维生素E偶联起着增强维生素E保护膜脂质作用。此两种维生素不仅可以有效地捕捉和清除超氧阴离子自由基、羟自由基、氢过氧自由基、脂自由基、脂氧自由基、单线态氧和过氧化氢等，阻断和防止自由基引发的氧化反应、过氧化反应和脂质过氧化反应加剧，保护生物膜免受氧化损伤、过氧化损伤和脂质过氧化损伤，而且还可参与调节SOD、过氧化氢酶( CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶( GSH- PX)等抗氧化酶的活性；VE还有提高生物膜的流动性和变形性的作用。
3)b-胡萝卜素
b-胡萝卜素是维生素A原，也是重要的脂溶性抗氧化剂。b-胡萝卜素可与膜磷脂双分子层的脂肪酸结合，并终止脂质过氧化反应。b-胡萝卜素的抗氧化作用与其分子中含有多量共轭双键有关：（1）猝灭1O2；（2）结合脂自由基和脂过氧基，形成非自由基结合物。
其它的还有维生素A、辅酶Q、硫辛酸等抗氧化剂，它们在动物的机体内共同起着抗氧化的作用。
2.2抗氧化酶
细胞内的抗氧化酶主要有超氧化物歧化酶( SOD)、过氧化氢酶( CAT)、GSH- Px和谷胱甘肽硫转移酶等。
SOD是生物体内特异性的抗氧化酶,它可通过歧化反应而清除人体内过量的氧化活性极强的超氧阴离子自由基，阻断和防止由超氧阴离子自由基所引发的一系列自由基连锁反应的加剧。具体反应是SOD催化超氧阴离子生成O2和H2O2，H2O2可由GSH-Px或CAT分解。GSH-Px是中枢神经系统的主要抗氧化酶，它可及时清除过氧化脂质和H2O2,减少OH·的形成。葡萄糖-6 -磷酸脱氢酶(G-6 -PD)是间接参与细胞抗氧化过程的重要酶类，它催化产生的NADPH是GSSG还原为GSH所必需的。
2.3 硒、铜、锌、锰
硒是机体内氧自由基清除酶(如谷胱甘肽过氧化酶和磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化酶)的必需成分，GSH维持其还原形式需要含硒酶的反应。硒与维生素E在保护细胞膜方面有协同作用。锌也是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH－PX）的重要组成，锌对·OH等氧自由基的产生有抑制作用，并可明显降低NADPH依赖的细胞色素还原酶的活性，在一定剂量范围内可阻断链式反应。缺锌和锌过量都引起脂质过氧化反应。含锌硫蛋白的合成亦需锌的诱导。铜、锌、锰这三种微量元素是机体内主要的抗氧化物酶－SOD的必需成分。由于组成的金属辅基不同，有Cu-SOD、Zn-SOD和Mn-SOD。
2.4其它
除上述列举之外，还有乙氧喹(EMQ)、二叔丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基羟基茴香醚(BHA)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)等合成抗氧化剂和大豆异黄酮、茶多酚、中草药抗氧化剂等天然抗氧化剂。它们的作用机理大致相同，都是与机体内的抗氧化防卫系统协调作用，以最大限度地抑制和清除自由基的有害作用。但自从1980日本科学家证明BHA和BHT有一定的毒性和低致癌性后，不少国家和在区已开始禁止或限制使用，因此天然抗氧化饲料添加剂的研究就显得尤为重要，如维生素、微量元素、茶多酚和中草药等。
3．抗氧化剂在畜牧生产上的作用
3.1 提高动物的免疫机能
抗氧化剂在一定程度上是通过维持重要免疫细胞的功能和结构的完整性而使动物产生最佳的免疫应答（chew，1994；Svendsen，2001）。当动物体内抗氧化防卫系统失去平衡时，免疫系统中迅速增殖的细胞都暴露在自由基的攻击之下，抗氧化营养素能够消除自由基，保护生物膜。
大剂量抗氧化剂的添加能够增加抗体的产生，提高动物的细胞免疫和体液免疫水平。VE增强对大肠杆菌（Tengerdy，1997）、球虫病（Colnago等，1984）、新城疫（Franchini等，1995）等疾病的抵抗力。VE和硒联合使用可控制肉鸡腹水症（Chew，2000）和奶牛临床乳房炎（Smith，1997）等疾病的发生。VE和硒有助于吞噬细胞免受杀伤摄入细菌产生的有毒物质的伤害（Badwey，1980）。当VE和硒缺乏时，粘膜生长受损，粘膜和胸腺中淋巴细胞数目减少，还会影响T细胞的分化成熟（管敏强，2002）。Vc保护生物膜的完整性，具有抗应激和抗感染的作用。日粮中添加Vc可降低一些应激因子产生的免疫抑制作用。Blaiv等(1984)报道，奶牛日粮中添加Vc可以提高血液免疫球蛋白的IgG浓度。b－胡萝卜素能够有效灭活单键氧自由基（Mascio，1991），增强多种免疫功能，增强血液和奶中多核白细胞(多核白细胞是乳腺防御细菌的主要防线)的杀菌活动，但不能增强其吞噬功能（Daiel，1991）。Chew(1985)在奶牛泌乳期添加b－胡萝卜素和VA提高了奶牛的乳腺健康水平。锌和硒是体内抗氧化酶的必要成分。一般认为硒是影响免疫系统的特定物质，主要是通过抗氧化酶的作用实现免疫功能。锌参与上皮组织完整性、细胞修复和分裂、VA的转运和利用等，人和动物缺锌会降低免疫应答和抗病力。Galyean等（1995）在应激的犊牛日粮中添加30－100mg的锌会减少呼吸道疾病的发生。
3.2改善畜禽的生产性能，提高饲料利用率
Boren和Bond（1996）首先证明在每千克商品肉鸡开食料中添加260IUVE能够改善肉鸡的生产性能，并且，高水平的VE可有效改善肉鸡在应激条件下的生产性能。Roohe（2000）在鸡日粮中添加250IUVE，同时以硒酵母提供0.3ppm硒时，饲料利用率得到明显改善。Goihl(1988)试验结果表明，VC有利于仔猪生产性能的提高，但部分原因可能与血清中铁状况的改善有关。Svendsen（2001）在仔猪处于断奶期间的高应激状态下于其日粮中添加Vc，可以改善断奶仔猪的生产性能。Lee等（1995）观察在应激状态下的生长肥育牛，如在日粮中添加450IUVE/头·天，采食量和饲料效率都有所提高，从而提高了其生产性能。Gill等（1986）在前21天内给处于应激状态下的刚转为舍饲育肥的肉牛添加1600IUVE/头·天，后7天添加量为800IUVE/头·天，结果增重和肉料比分别提高了23.2%和28.6%。
3.3提高繁殖性能
VE、类胡萝卜素和微量元素锌、硒等都是动物生长繁殖所必需的。
哺乳动物和禽类的精子都富含多不饱和脂肪酸，很容易受到氧化性伤害，而且精子细胞的代谢非常活跃，因此，其接触高水平氧化剂而受损的可能性很高。谷胱甘肽过氧化物酶是精子抗氧化系统的重要组成部分，硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必要成分。现已证明，在公鸡日粮中添加0.3mg/kg的有机硒，可增强公鸡肝脏、睾丸、精子和精清中谷胱甘肽过氧化物酶的活性，而添加VE则不会有这样的作用（Mellor，2001）。VE又名生育酚，能抗动物不育症，动物缺乏VE会导致生殖器官受损而不育。雄性动物睾丸萎缩，不能产生精子，雌性动物则因胚胎和胎盘萎缩引起流产。Mahan（1991）研究了低VE添加水平(＜16IU/kg)对繁殖母猪的影响，由于VE添加量不足，母猪产后第一周出现窝重减少、泌乳不足和死亡率上升等现象。Pereira等(1998)报道，VE可以有效的减少或减轻棉酚对雄性动物的毒害，提高公牛的繁殖性能。
3.4提高初生畜禽的成活率
鸡胚和初生雏鸡的组织中积聚着大量多不饱和脂肪酸，多不饱和脂肪酸是一种双层脂膜，是细胞膜和细胞器膜的主要成分。多不饱和脂肪酸的积聚，使得鸡胚和新生雏鸡的组织很容易因脂肪过氧化而受到伤害，加上出壳过程中遭受的其它应激，使得出生后的雏鸡必须具有高效的抗氧化防卫系统，才能保证其成活率。更为重要的是，胚胎发育过程中组织内必须贮存有大量抗氧化剂，其贮存量必须足够雏鸡用到其出壳后自己能从日粮中吃下抗氧化剂为止。现已证明，在种鸡日粮中添加有机硒可使孵化率提高1.9%并大大降低雏鸡出壳后最初十天内的死亡率（Surai，2001）。石传林(1991)报道，由于绿茶能防暑降温、辛凉解毒，给1日龄罗曼商品代雏鸡饮用含有茶多酚的绿茶水，一月后育雏成活率明显提高(P<0.01)。
3.5改善肉质，延长货架寿命
抗氧化剂能够提高畜禽肉品及其加工产品在贮存过程中的氧化稳定性，改善肉的风味，延长商品的货架寿命，提高经济效益。屠宰前在日粮中添加VE或静脉注射VC可以有效的提高牛肌肉细胞中该抗氧化剂的浓度（Schaefev，1995），含有高水平的一种或二种抗氧化剂肉的脂肪、氧和肌红蛋白比较稳定，肌肉变色和酸败减少。
Sheehy(1993)报道，鸡摄食大量的VE后，其鲜肉或熟肉经保鲜（4°C）或冷藏（－20°C）后，肉中硫巴比妥酸反应物（TBARS）明显低于摄食少量VE的肉鸡。由于VE是细胞膜上的抗氧化剂，加入肉品中不能有效的结合到细胞膜中，而直接加入到饲料中的VE抗氧化性较高（文杰，1998）。Monahan等（1992）发现，猪日粮中添加200mg/kga－生育酚，可显著提高猪肉的贮存稳定性，将熟猪肉的货架寿命延长2天。Torrent（1996）报道，给生长猪饲喂硒酵母能减少PSE猪肉的发生，且猪肉味道较好。鱼类脂肪具有高度不饱和性，特别易氧化。高VE含量能够抑制鱼肌肉中的脂肪氧化，同时，能有效降低 硫代巴比妥酸反应物（TRARS）的形成。肌肉组织中的许多成分都能影响肉的风味。抗氧化剂通过控制脂肪的过氧化而对风味产生影响。汪开毓等（2002）报道，增加VE的饲喂量，可以改善鳟鱼、鲑鱼、鲇鱼的风味。
3.6延长饲料保质期，保护营养物质
饲料中油脂氧化酸败产生大量不良气味的醛、酮等低分子化合物及过氧化物，刺激肠粘膜，降低了采食量和对营养素的吸收，导致增重减慢、肝脏损伤和其它危害（汪开毓，2002），而且氧化的产物还会造成对动物的毒性应激(Gill，2002)。疯牛病的发生，使得一些国家限制使用动物性饲料，而改加高水平的植物油，而植物油，如豆油、菜籽油、玉米油中的不饱和脂肪酸含量特别丰富，即使在少量氧存在的情况下，也容易发生氧化而使饲料变质、变味，从而对畜禽造成伤害。DeRouchey等（1999）证实，在饲喂含6%白脂油日粮的断奶仔猪，脂肪酸败可使生长率和采食量直线下降。在饲料中添加VE、硒等抗氧化剂在一定程度上能够减轻甚至解除过氧化脂肪的危害。VE可在饲料中的自由基刚一形成时就与其发生反应，并将其转变物质。VC与氧发生反应，是氧清扫机。汪开毓等（2002）报道，在每100克饲料中添加25－50毫克a－型维生素E可抑制鱼因氧化脂肪引起的瘦背病的发生。所以，在畜牧生产中添加抗氧化剂是一种比较现实的方法。
4．结语
随着对抗氧化剂研究的不断深入，抗氧化剂已从单纯作为油脂和含脂饲料的抗氧化剂,发展到作为畜禽机体内有害自由基的清除剂,以达到保护体细胞组织、抗应激及延缓衰老等生理作用。动物和人的健康开始于细胞水平。因此，预防细胞损伤就可促进和保持健全的细胞功能和免疫功能。调控日粮中的抗氧化剂含量可以改善畜禽的健康和提高生产效益。抗氧化剂的需求量与动物的生产水平、采食量及环境控制有关。我国饲料原料抗氧化剂含量很低，而且饲养条件与发达国家也存在很大差异，因而探讨我国饲养条件下畜禽的抗氧化剂的需要量很有必要。
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