动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 12: 8385 - 8401

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.684

研究论文

饲粮中添加沙葱粉对育肥安格斯牛肉品质及代谢组学的影响

  • 徐磊 , 1 ,
  • 高会霞 1 ,
  • 何瑊瑊 1 ,
  • 孙晨旭 1 ,
  • 于爱缓 1 ,
  • 谢耀弟 1 ,
  • 姚海博 1 ,
  • 杨瑞鑫 1 ,
  • 陶文亮 1 ,
  • 胡晋升 2 ,
  • 王贺 2 ,
  • 雷赵民 1 ,
  • 胡江 1 ,
  • 刘旺景 , 1, *
展开
  • 1 甘肃农业大学动物科学技术学院, 兰州 730070
  • 2 澳新牧业(天津)有限公司, 天津 300384
* 刘旺景,副教授,硕士生导师,E-mail:

徐 磊(2000—),男,甘肃武威人,硕士研究生,畜牧学专业。E-mail:

收稿日期: 2025-05-22

  网络出版日期: 2025-12-13

基金资助

甘肃省重大科技项目(25ZDNA008)

甘肃省高校产业支撑计划项目(2024CYZC-36)

国家自然科学基金项目(32402789)

国家自然科学基金项目(32260846)

澳新牧业(天津)有限公司研发专项(GSAU-JSYF-2021-025)

2025年现代寒旱农业种业攻关和科技支撑项目(ZYGG-2025-15)

甘肃农业大学学科团队项目(GAU-XKTD-2022-22)

收起

Effects of Dietary Allium mongolicum Regel Powder on Meat Quality and Metabolomic of Fattening Angus Cattle

  • XU Lei , 1 ,
  • GAO Huixia 1 ,
  • HE Jianjian 1 ,
  • SUN Chenxu 1 ,
  • YU Aihuan 1 ,
  • XIE Yaodi 1 ,
  • YAO Haibo 1 ,
  • YANG Ruixin 1 ,
  • TAO Wenliang 1 ,
  • HU Jinsheng 2 ,
  • WANG He 2 ,
  • LEI Zhaomin 1 ,
  • HU Jiang 1 ,
  • LIU Wangjing , 1, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
  • 2 Aoxin Animal Husbandry (Tianjin) Co., Ltd., Tianjin 300384, China
* associate professor, E-mail:

Received date: 2025-05-22

  Online published: 2025-12-13

Fold

摘要

本试验旨在通过对育肥安格斯牛肉品质及代谢组学的综合分析,以期揭示沙葱粉改善牛肉品质的潜在机制。选取12头(14±2)月龄、体重(271.17±17.60) kg的健康的安格斯母牛,随机分为2组,每组3个重复,每个重复2头牛。对照组(C组)饲喂基础饲粮,试验组(H组)每头牛在基础饲粮中添加20 g/d沙葱粉。预试期15 d,正试期120 d。结果表明:1)与C组相比,H组的背最长肌剪切力极显著降低(P<0.01),丙二醛含量显著降低(P<0.05),总抗氧化能力极显著提高(P<0.01)。2)代谢组学分析筛选出31个差异代谢物,6条与肉品质调控相关的差异代谢通路(环磷酸腺苷信号通路、ABC转运体、不饱和脂肪酸的生物合成、腺苷酸活化蛋白激酶信号通路,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,叉头框蛋白O信号通路),其中6个关键差异代谢物(乙酰胆碱、脱氧尿苷、γ-亚麻酸、6-磷酸果糖、N-乙酰天冬氨酰谷氨酸、一磷酸腺苷)相对含量极显著变化(P<0.01)。综上所述,饲粮中添加20 g/d沙葱粉可提高安格斯牛背最长肌的总抗氧化能力,降低剪切力和丙二醛含量。沙葱粉通过调控环磷酸腺苷信号通路、ABC转运体、不饱和脂肪酸生物合成等代谢通路,影响乙酰胆碱、脱氧尿苷、γ-亚麻酸等6个关键差异代谢物的表达,揭示沙葱粉可通过调节肌肉代谢通路提升安格斯牛肉品质。

关键词： 沙葱粉; 安格斯牛; 背最长肌; 肉品质; 代谢组学

本文引用格式

徐磊 , 高会霞 , 何瑊瑊 , 孙晨旭 , 于爱缓 , 谢耀弟 , 姚海博 , 杨瑞鑫 , 陶文亮 , 胡晋升 , 王贺 , 雷赵民 , 胡江 , 刘旺景 . 饲粮中添加沙葱粉对育肥安格斯牛肉品质及代谢组学的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(12) : 8385 -8401 . DOI: 10.12418/CJAN2025.684

Abstract

This study aimed to comprehensively analyze the meat quality and metabolomics of fattening Angus cattle, in order to reveal the potential mechanism of Allium mongolicum Regel powder improving beef quality. Twelve healthy (14±2)-month-old Angus female cattle with body weight of (271.17±17.60) kg were selected and randomly divided into 2 groups with 3 replicates per group and 2 cattle per replicate. The control group (group C) was fed a basal diet, and the experimental group (group H) was fed the basal diet supplemented with 20 g/d Allium mongolicum Regel powder. The pre-experimental period lasted for 15 days, and the experimental period lasted for 120 days. The results showed as follows: 1) compared with group C, the longissimus dorsi shear force of group H was extremely significantly decreased (P<0.01), the malondialdehyde content was significantly decreased (P<0.05), and the total antioxidant activity was extremely significantly increased (P<0.01). 2) The metabolomic analysis identified 31 differential metabolites, 6 differential metabolic pathways related to meat quality regulation (cAMP signaling pathway, ABC transporters, biosynthesis of unsaturated fatty acids, AMPK signaling pathway, alanine, aspartate and glutamate metabolism, FoxO signaling pathway), among which 6 key differential metabolites (acetylcholine, deoxyuridine, γ-linolenic acid, fructose-6-phosphate, N-acetylaspartylglutamate and adenosine monophosphate) elative contents were extremely significant change (P<0.01). In conclusion, dietary 20 g/d Allium mongolicum Regel powder can improve the longissimus dorsi total antioxidant capacity of Angus cattle, while reduce the shear force and malondialdehyde content. The Allium mongolicum Regel powder regulates metabolic pathways such as cAMP signaling pathway, ABC transporters and biosynthesis of unsaturated fatty acids et al, affecting the expression of 6 key differential metabolites such as acetylcholine, deoxyuridine and γ-linolenic acid et al, revealing that the Allium mongolicum Regel powder can improve the meat quality of Angus cattle by regulating muscle metabolic pathways.

Key words： Allium mongolicum Regel powder; Angus cattle; longissimus dorsi; meat quality; metabolomics

近年来,我国经济稳步增长,居民收入水平不断提高,牛肉消费量呈增长态势,但2023年我国人均牛肉消费量仅为3.1 kg(《中国统计年鉴2024》),与一些牛肉消费量大国如美国仍有较大差距(据美国农业部统计,2023年美国人均牛肉消费量达26.3 kg左右),未来有较大的增长潜力。与此同时,消费者对牛肉品质的要求也日益严苛,人们不仅关注牛肉的口感,对其营养价值和安全性也提出了更高期望[1]。安格斯牛肉以大理石花纹丰富、鲜嫩多汁著称,国内安格斯牛因纯种资源稀缺、本土化饲养加工技术不足导致肉品质较原产地下降,因此,其肉品质的提升成为了畜牧养殖领域的研究热点[2]。肌肉嫩度作为影响消费者购买决策的关键因素之一,直接关系到牛肉的食用品质和市场价值[3]。同时,宰后肌肉的抗氧化能力对于维持牛肉的新鲜度、延长货架期以及保障消费者健康具有重要意义。氧化应激会导致肉品质下降,产生不良风味,生成脂质氧化产物(丙二醛、4-羟基壬烯醛)和蛋白质氧化产物(蛋白质羰基化合物、晚期糖基化终末产物),威胁人体健康[4]。因此,寻找有效的方法来改善安格斯牛肉的嫩度和抗氧化能力,是当前肉牛养殖与肉类研究领域亟待解决的重要问题。
在畜牧养殖行业,抗生素曾长期被广泛应用于预防和治疗动物疾病、促进动物生长[5]。然而,随着抗生素滥用导致的细菌耐药性增强、药物残留危害人体健康等问题日益严重,全球范围内对抗生素的使用监管愈发严格,禁用举措不断出台[6]。依据中华人民共和国农业农村部第194号公告,自2020年1月1日起,我国饲料中全面禁止添加抗生素,减少滥用抗生素造成的危害,维护动物源食品安全和公共卫生安全。在此背景下,植物提取物凭借其天然、安全、多功能的特性,成为解决行业困境的新希望[7]。沙葱为百合科、葱属多年生草本植物,含有多种生物活性成分,如类黄酮、多糖、挥发油等。类黄酮包含槲皮素、木犀草素等,其酚羟基结构能与自由基反应,中断链式反应,抑制脂质过氧化,发挥抗氧化作用[8];多糖由多种单糖组成,可刺激免疫系统,增强免疫细胞活性,促进细胞因子分泌[9];挥发油主要由含硫化合物、醛类、萜类等构成,具有显著抗菌作用[10]。这些生物活性成分共同作用,使沙葱在食品、医药和畜牧等领域展现出巨大的应用潜力。课题组前期试验结果表明,在安格斯肉牛饲粮中添加不同水平(低水平10 g/d,中水平15 g/d,高水平20 g/d)沙葱粉,添加低水平沙葱粉显著增加了全期平均日增重;添加高水平沙葱粉显著提高了饲料转化率,并增加了牛肉嫩度和总抗氧化能力;整体呈现低水平沙葱粉促进肉牛生长、高水平沙葱粉提升肉品质的作用[11]。此外,高水平沙葱粉对牛肉中粗蛋白质和粗灰分含量的影响弱于低、中水平沙葱粉,而高水平沙葱粉组牛肉中粗脂肪含量较对照组提高近50%(4.29% vs 2.23%),提示添加高水平沙葱粉主要侧重脂肪代谢调控,而非蛋白质或矿物质沉积[12]。基于此,为了进一步研究高水平沙葱粉对安格斯牛肉品质的提升机制,本试验通过安格斯牛背最长肌代谢组学特征着重分析代谢物层面的变化对其肉品质的提升作用。代谢组学作为一种系统生物学的研究手段,可以全面、动态地分析生物体内代谢物的变化,为揭示肌肉品质调控机制提供有力的技术支持[13]。
因此,本研究旨在分析饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛肉品质及代谢组学影响,以期揭示沙葱粉提升牛肉品质的相关代谢途径,进一步优化安格斯牛的饲粮配方,为提高牛肉品质及高效养殖提供科学依据和技术支持,同时也为开发新型绿色饲料添加剂开辟新的途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

沙葱粉由购自内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇的新鲜沙葱进行烘干粉碎处理制备而成。制备过程如下:将新鲜沙葱恒温(65 ℃)烘干至恒重,用粉碎机将其粉碎至成粉末状,过80目筛,装在自封袋中,常温下储存备用。

1.2 试验设计和饲养管理

所有动物试验程序均遵循试验动物护理和使用指南,并经中国兰州甘肃农业大学动物护理和使用委员会批准(批准号:2006-398)。选取12头(14±2)月龄、体重(271.17±17.60) kg的健康的安格斯母牛,随机分为2组,每组3个重复,每个重复2头牛。对照组(C组)饲喂基础饲粮,试验组(H组)每头牛在基础饲粮中添加20 g/d沙葱粉(依照课题组前期研究得出的最适添加剂量[14])。试验期135 d,其中预试期15 d,正试期120 d。正试期分2个阶段:1~60 d为第1阶段,61~120 d为第2阶段。根据《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)设计全价配合饲料,基础饲粮组成及营养水平见表1。试验采用全混合日粮(TMR)模式饲喂,每天于09:00、16:00各饲喂1次,自由采食和饮水。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis) %

项目
Items		 含量Content
1~60 d 61~120 d
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage 16.66 12.59
豆粕Soybean meal 6.63 15.02
羊草Leymus chinensis 19.54 19.69
稻草Rice straw 38.31 28.95
玉米Corn 6.29 7.92
小麦麸Wheat bran 5.51 7.14
玉米胚芽粕Corn germ meal 6.06 7.69
预混料Premix1) 1.00 1.00
合计Total 100.00 100.00
营养水平Nutrient levels2)
维持净能NEm/(MJ/kg) 5.63 6.12
增重净能NEg/(MJ/kg) 2.63 3.20
粗灰分Ash 12.60 10.04
粗蛋白质CP 11.04 11.84
粗脂肪EE 2.20 2.65
中性洗涤纤维NDF 48.60 56.27
酸性洗涤纤维ADF 29.60 32.09
钙Ca 0.81 0.50
磷P 0.21 0.36

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 950 IU,VD 180 IU,VE 25 IU,Cu 10 mg,Fe 80 mg,Mn 20 mg,Zn 75 mg,I 1.0 mg,Se 0.6 mg。

2)维持净能和增重净能为计算值,其他营养水平为实测值。NEm and NEg were calculated values, while other nutrient levels were measured values.

1.3 样品采集

饲养试验结束后,试验牛禁食24 h和禁水2 h后全部屠宰,每头牛选取第12~13肋骨处的背最长肌2.0 kg,肉品质所有指标均在屠宰现场完成测定。将每份牛肉样品沿肌纤维方向垂直切割成5份大小形状均匀的块状,并分装于真空包装袋(17 cm×25 cm)中-20 ℃保存待测。
正试期第113天晨饲前,每头牛尾静脉采血40 mL,其中30 mL装至常规采血管中,10 mL装至肝素钠真空采血管中,室温静置分层后,经离心机(BY-320A,北京白洋医疗器械有限公司)在25 ℃、1 610×g条件下离心7 min后分别收集血清、血浆至EP管中,-80 ℃保存,用于后续指标检测。

1.4 指标测定

1.4.1 饲粮营养成分

维持净能和增重净能参照《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)计算。粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷含量分别参照GB/T 6438—2007、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 20806—2022、NY/T 1459—2022、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018的方法测定。

1.4.2 血清生化指标

血清生化指标均采用全自动生化仪(BS-420,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)测定。

1.4.3 肉品质

1.4.3.1 pH

采用便携式pH计[Testo-205,德国仪表(深圳)有限公司]测定pH,随机选取每个样品3个位点测定并取平均值。测定前用4.6、6.86、9.18的pH校准液校正,待pH计读数稳定后记录数据。

1.4.3.2 肉色

利用柯尼卡美能达小型色差计(CR-10,无锡福斯德仪器设备有限公司)测量肉色,包括亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值,每个样品选3个不同位置分别测定,结果取平均值。同时计算饱和度(C*)和色相角(H°)[15]。

1.4.3.3 蒸煮损失和熟肉率

切取2.5 cm厚的肉块称重,置于蒸煮袋中,使袋口朝上,放入80 ℃恒温水浴锅中,用热电偶温度计(TP180,天津中环温度仪表有限公司)测定。当肉样中心温度达到70 ℃时,保持5 min,取出后冷却20 min,用吸水纸吸干表面水分,再次称重。每个样品重复测定3次,结果取平均值,并按公式计算蒸煮损失和熟肉率:
蒸煮损失(%)=[(M1-M2)/M1]×100;
熟肉率(%)=(M2/M1)×100。
式中:M1为牛肉煮前重(g);M2为牛肉煮后重(g)。

1.4.3.4 剪切力

测定蒸煮损失后的肉样,用直径1.27 cm的取样器沿肌纤维方向钻取1个圆柱形肉块,然后用数显式肌肉嫩度仪(C-LM4,北京布拉德科技发展有限公司)测定剪切力,每个样品重复测定3次,结果取平均值。

1.4.3.5 滴水损失

将肌肉沿肌纤维走向修成2 cm×2 cm×4 cm的肉条,称重后用吊钩挂住肉条的一端,放入编号塑料瓶内,肉条悬挂于中央,避免与塑料瓶接触,放入4 ℃冰箱保存48 h,用滤纸吸干肉条表面水分,然后称量肉条的悬挂后重。每个样品重复测定3次,结果取平均值,并按公式计算滴水损失:
蒸煮损失(%)=[(W1-W2)/W1]×100。
式中:W1为牛肉悬挂前重(g);W2为牛肉悬挂后重(g)。

1.4.4 背最长肌抗氧化指标

背最长肌总抗氧化能力(T-AOC)根据试剂盒(货号:A015-1)采用比色法测定,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性根据试剂盒(货号:A006-1-1)采用比色法测定,总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性根据试剂盒(货号:A001-1)采用羟胺法测定,丙二醛(MDA)含量根据试剂盒(货号:A003-1)采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定,以上试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.4.5 背最长肌代谢组学

1.4.5.1 内标混合工作液配制

6种同位素内标分别称取琥珀酸-2,2,3,3-d4、胆酸-2,2,3,4,4-d5、DL-色氨酸-2,3,3-d3、DL-蛋氨酸-3,3,4,4-d4、L-苯丙氨酸(环-d5)、氯化胆碱(三甲基-d9)200 mg,用甲醇溶解,配制成2 mg/mL的单标母液,储备液保存在-20 ℃冰箱中。分别取6种同位素单标母液0.50、0.75、0.25、0.50、0.25、0.25 mL,用甲醇配制成内标混合工作液。

1.4.5.2 样品前处理

把-20 ℃冰箱保存的每份牛肉样品放入4 ℃冰箱解冻12 h之后,C组和H组各自选择6个重复。精确称量50 mg于2 mL离心管中,加入钢珠,准确加入0.6 mL甲醇(含内标),涡旋振荡1 min后放入组织研磨器中,50 Hz研磨60 s,重复2次,室温超声15 min,10 010×g、4 ℃离心10 min,取上清液过0.22 μm膜过滤,过滤液加入到检测瓶中,用于液相色谱-质谱(LC-MS)检测。

1.4.5.3 色谱条件

代谢物的检测使用超高效液相系统(Thermo Vanquish,美国Thermo Fisher Scientific公司),配备ACQUITY UPLC® HSS T3色谱柱(2.1 mm×150 mm, 1.8 μm)(美国Waters公司),流速0.25 mL/min,柱温40 ℃,进样量2 μL。正离子模式,流动相为0.1%甲酸乙腈(B2)和0.1%甲酸水(A2),梯度洗脱程序为:0~1 min,2% B2;1~9 min,2%~50% B2;9~12 min,50%~98% B2;12~13.5 min,98% B2;13.5~14 min,98%~2% B2;14~20 min,2% B2。负离子模式,流动相为乙腈(B3)和5 mmol/L甲酸铵水(A3),梯度洗脱程序为:0~1 min,2% B3;1~9 min,2%~50% B3;9~12 min,50%~98% B3;12~13.5 min,98% B3;13.5~14 min,98%~2% B3;14~17 min,2% B3[16]。

1.4.5.4 质谱条件

采用质谱检测器(Thermo Orbitrap Exploris 120,美国Thermo Fisher Scientific公司),电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式分别采集数据。正离子喷雾电压为3.50 kV,负离子喷雾电压为-2.50 kV,鞘气30 arb,辅助气10 arb。毛细管温度325 ℃,以分辨率60 000进行一级全扫描,一级离子扫描范围质荷比(m/z)100~1 000,并采用高能碰撞解离(HCD)进行二级裂解,碰撞能量为 30%,二级分辨率为15 000,采集信号前4离子进行碎裂,同时采用动态排除去除无必要的二级质谱信息[17]。

1.4.5.5 数据处理

代谢组学分析通过Proteowizard软件包(v3.0.8789)中MSConvert工具将原始质谱下机文件转换为mzXML文件格式[18]。采用R XCMS软件包进行峰检测、峰过滤、峰对齐处理[19],得到物质定量列表。对原始代谢物定量列表进行相对定量换算,然后基于质量控制(QC)样本的支持向量回归校正,消除系统误差,并在质控与质保过程中过滤掉QC样本中相对标准偏差(RS)D>30%的物质,用于后续的数据分析。采用公共数据库HMDB[20]、massbank[21]、LipidMaps[22]、mzcloud[23]、KEGG[24]及自建标准品库等谱图数据库进行物质鉴定,得到代谢物定性结果。分别计算正、负离子模式下,不同浓度梯度的混合质量控制样本中代谢物与同位素内标的比值,构建代谢物比值与浓度的线性曲线,通过优选拟合线性方程,计算样本溶液中代谢物的相对定量结果[25]。对样本数据进行主成分分析(principal component analysis,PCA),以此来区分各组间代谢轮廓的总体差异,当P<0.05和变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)>1时,认为代谢物分子具有统计学显著差异。进一步对差异代谢物进行聚类分析,通过在差异代谢物中富集的代谢通路确定差异代谢物参与的最主要生化代谢和信号转导途径。

1.5 统计分析

肉品质、血清生化指标以及6个关键差异代谢物相对含量采用Excel 2019进行处理后,用SPSS 26.0软件中的独立样本t检验进行分析,试验数据均使用“平均值±标准差”的方式表示,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。基于富集通路中差异代谢物的变化情况,使用Spearman相关性分析揭示关键差异代谢物和肉品质指标之间的关系。

2 结果与分析

2.1 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛血清生化指标的影响

由表2可知,与C组相比,H组的血清生化指标均无显著变化(P>0.05)。
表2 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛血清生化指标的影响

Table 2 Effects of dietary AMRP on serum biochemical indexes of Angus cattle

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
C H
谷草转氨酶AST/(U/L) 87.20±10.54 75.83±8.66 0.266
谷丙转氨酶ALT/(U/L) 39.76±5.73 35.98±5.21 0.188
总胆固醇TC/(mmol/L) 2.32±0.34 2.62±0.54 0.355
甘油三酯TG/(mmol/L) 0.24±0.05 0.21±0.06 0.324
总胆红素TBIL/(μmol/L) 1.76±0.41 1.46±0.58 0.487
葡萄糖GLU/(mmol/L) 2.79±0.28 2.94±0.49 0.401
尿素UREA/(mmol/L) 5.91±1.26 5.50±1.22 0.511
总蛋白TP/(g/L) 72.77±3.47 72.87±3.61 0.895
白蛋白ALB/(g/L) 31.73±1.86 32.63±1.31 0.439
球蛋白GLB/(g/L) 41.04±5.12 40.25±3.96 0.640
免疫球蛋白M IgM/(g/L) 0.09±0.02 0.11±0.04 0.266
免疫球蛋白A IgA/(g/L) 0.03±0.01 0.03±0.01 0.342
免疫球蛋白G IgG/(g/L) 0.06±0.01 0.05±0.01 0.341

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01), while with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛肉品质的影响

由表3可知,与C组相比,H组的背最长肌剪切力极显著降低(P<0.01),其他肉品质指标均无显著变化(P>0.05)。
表3 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛肉品质的影响

Table 3 Effects of dietary AMRP on meat quality of Angus cattle

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
C H
pH 5.76±0.11 5.75±0.06 0.704
剪切力Shear force/N 79.61±9.58A 47.11±13.82B 0.003
失水率Water loss rate/% 25.78±3.71 24.96±4.41 0.758
滴水损失Drip loss/% 2.63±1.46 2.17±0.72 0.376
熟肉率Cooked meat rate/% 46.73±5.43 52.04±0.98 0.064
蒸煮损失Cooking loss/% 53.99±8.83 47.96±0.98 0.167
亮度L* 49.25±2.73 49.02±1.05 0.767
红度a* 12.23±1.92 12.45±1.03 0.690
黄度b* 25.22±1.13 25.45±0.52 0.490
饱和度C* 28.06±1.75 28.34±0.87 0.584
色相角H° 1.56±0.00 1.56±0.00 0.755

2.3 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛背最长肌抗氧化指标的影响

由表4可知,与C组相比,H组的背最长肌丙二醛含量显著降低(P<0.05),总抗氧化能力极显著提高(P<0.01),超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性均无显著变化(P>0.05)。
表4 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛背最长肌抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of dietary AMRP on longissimus dorsi antioxidant indexes of Angus cattle

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
C H
超氧化物歧化酶SOD/(U/mg prot) 423.04±80.19 391.69±24.32 0.427
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px/(U/mg prot) 37.15±9.49 39.44±4.07 0.632
丙二醛MDA/(nmol/mg prot) 1.17±0.39a 0.73±0.10b 0.041
总抗氧化能力T-AOC/(U/mg prot) 0.80±0.16B 1.17±0.10A 0.002

2.4 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛背最长肌代谢组学的影响

2.4.1 代谢物的PCA

由图1可知,PCA显示C组和H组样品之间有分离,说明2组样品间的代谢物组成类别和含量存在差异。
图1 PCA得分图(左:正离子模式;右:负离子模式)

Fig.1 PCA score plot (left: positive ion mode; right: negative ion mode)

2.4.2 一级差异代谢物的筛选

一级代谢物在正离子模式下共6 326个,负离子模式下共5 211个。对C组和H组的一级差异代谢物进行筛选,筛选标准为正交-偏最小二乘法分析(orthogonal projections to latent structures discriminant analysis,OPLS-DA)模型主成分1的VIP>1、t检验的P<0.05,得到一级差异代谢物。正离子模式下一级差异代谢物共2 404个,其中1 101个上调,1 303个下调;负离子模式下一级差异代谢物共3 045个,其中675个上调,2 370个下调。

2.4.3 二级差异代谢物的筛选

将定量列表中含有二级谱图的代谢物与数据库中每个二级谱图的碎片离子等信息进行比较、匹配,实现代谢物的二级定性鉴定。C组和H组的二级代谢物共239个,二级差异代谢物共105个,其中26个上调,79个下调。

2.4.4 差异代谢通路富集分析

以P<0.05、VIP>1.5为原则,在已筛选出的105个二级差异代谢物的基础上进一步筛选出31个差异代谢物,将其进行系统聚类和热图分析(图2),并基于KEGG数据库进行代谢途径富集分析(图3),结果显示,在20条KEGG途径中,有17条代谢途径显著富集(P<0.05),包括蛋白质的消化和吸收,氨基酰-tRNA生物合成,ABC转运体,叉头框蛋白O(FoxO)信号通路,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,乙醛酸和二羧酸代谢,环磷酸腺苷信号通路,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,柠檬酸循环(三羧酸循环),环磷酸鸟苷-蛋白激酶G信号通路,D-氨基酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,磷酸戊糖途径,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号途径,不饱和脂肪酸的生物合成,鞘磷脂信号通路,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路等。
图2 差异代谢物聚类热图

Anserine:鹅肌肽;N-acetylaspartylglutamic acid:N-乙酰天冬氨酰谷氨酸;Glycocholic acid:甘氨胆酸;AMP:一磷酸腺苷;Pelargonic acid:壬酸;L-arginine:L-精氨酸;Inosine:肌苷;5-guanidino-3-methyl-2-oxopentanoate:5-胍基-3-甲基-2-氧代戊酸酯;L-kynurenine:L-犬尿氨酸;3-(2-hydroxyphenyl) propanoic acid:3-(2-羟基苯基)丙酸;Azelaic acid:壬二酸;Gentisic acid:龙胆酸;3,4-methylenedioxyamphetamine:3,4-亚甲二氧基苯丙胺;Fructose 6-phosphate:果糖-6-磷酸;Adenosine:腺苷;Stearic acid:硬脂酸;Pantothenic acid:泛酸;L(-)-carnitine:L-肉碱;D-glucose 1-phosphate:1-磷酸-D-葡萄糖;Niacinamide:烟酰胺;L-proline:L-脯氨酸;L-lysine:L-赖氨酸;Anabasine:新烟草碱;Hydroxykynurenine:羟基犬尿氨酸;m-cresol:间甲酚;Acetylcholine:乙酰胆碱;Deoxyuridine:脱氧尿苷;2-acetamidofluorene:2-乙酰氨基芴;N-acetylhistidine:N-乙酰组氨酸;Gamma-linolenic acid:γ-亚麻酸;Luteolin:木犀草素。

Fig.2 Cluster heatmap of differential metabolites

图3 代谢通路影响因子气泡图

Protein digestion and absorption:蛋白质消化与吸收;Aminoacyl-tRNA biosynthesis:氨基酰-tRNA生物合成;ABC transporters:ABC转运体;FoxO signaling pathway:叉头框蛋白O信号通路;Glycine, serine and threonine metabolism:甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢;Glyoxylate and dicarboxylate metabolism:乙醛酸和二羧酸代谢;cAMP signaling pathway:环磷酸腺苷信号通路;Alanine, aspartate and glutamate metabolism:丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢;Citrate cycle (TCA cycle):柠檬酸循环(三羧酸循环);cGMP-PKG signaling pathway:环磷酸鸟苷-蛋白激酶G信号通路;D-amino acid metabolism:D-氨基酸代谢;Valine, leucine and isoleucine biosynthesis:缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成;Pentose phosphate pathway:磷酸戊糖途径;mTOR signaling pathway:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路;Biosynthesis of unsaturated fatty acids:不饱和脂肪酸生物合成;Sphingolipid signaling pathway:鞘磷脂信号通路;AMPK signaling pathway:腺苷酸活化蛋白激酶信号通路;Phenylalanine metabolism:苯丙氨酸代谢;Ferroptosis:铁死亡;Phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成。

Fig.3 Bubble diagram of metabolic pathway influencing factors

根据31种差异代谢物在17条KEGG通路中的富集及变化情况,重点对6条与肉品质调控相关的差异代谢通路(图3红框)进行讨论。6个关键差异代谢物相对含量变化见图4,其中3个差异代谢物相对含量极显著上调(P<0.01),包括在环磷酸腺苷信号通路中的代谢物乙酰胆碱,ABC转运体中的代谢物脱氧尿苷,不饱和脂肪酸的生物合成中的代谢物γ-亚麻酸;3个差异代谢物相对含量极显著下调(P<0.01),包括AMPK信号通路中的代谢物果糖-6-磷酸,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢中的代谢物N-乙酰天冬氨酰谷氨酸,FoxO信号通路中的代谢物一磷酸腺苷(AMP)。
图4 关键代谢物变化柱状图(相对含量)

Acetylcholine:乙酰胆碱;Deoxyuridine:脱氧尿苷;Gamma-linolenic acid:γ-亚麻酸;Fructose 6-phosphate:果糖-6-磷酸;N-acetylaspartylglutamic acid:N-乙酰天冬氨酰谷氨酸;AMP:一磷酸腺苷 adenosine monophosphate。

**代表差异极显著(P<0.01)。** represented extremely significant difference (P<0.01).

Fig.4 Histogram of key metabolite changes (relative content)

2.5 关键差异代谢物与肉品质的相关性分析

由图5可知,背最长肌的6个关键差异代谢物与肉品质的相关性分析结果表明,乙酰胆碱与剪切力、丙二醛含量呈极显著负相关[相关系数(r)=-0.73、-0.73,P=0.006 5、0.006 5],与总抗氧化力呈极显著正相关(r=0.80,P=0.001 9);脱氧尿苷与剪切力、丙二醛含量呈显著或极显著负相关(r=-0.78、-0.69,P=0.002 6、0.012 6),与总抗氧化力呈极显著正相关(r=0.72,P=0.008 2);γ-亚麻酸与剪切力、丙二醛含量呈显著或极显著显著负相关(r=-0.69、-0.86,P=0.013 9、0.000 3),与总抗氧化力呈极显著正相关(r=0.78,P=0.003 0);果糖-6-磷酸与剪切力、丙二醛含量呈极显著正相关(r=0.75、0.72,P=0.005 1、0.008 2),与总抗氧化力呈显著负相关(r=-0.66,P=0.018 5);AMP与剪切力、丙二醛含量呈极显著正相关(r=0.86、0.82,P=0.000 3、0.001 1),与总抗氧化力呈极显著负相关(r=-0.78,P=0.002 6);N-乙酰天冬氨酰谷氨酸与剪切力、丙二醛含量呈显著或极显著正相关(r=0.65、0.80,P=0.022 0、0.001 6),与总抗氧化力呈极显著负相关(r=-0.87,P=0.000 3)。
图5 背最长肌关键差异代谢物与肉品质的相关性热图

丙二醛:malondialdehyde;剪切力:Shear force;超氧化物歧化酶:superoxide dismutase;蒸煮损失:cooking loss;总抗氧化能力:total antioxidant capacity;熟肉率:cooked meat rate;失水率:Water loss rate;亮度:brightness;谷胱甘肽过氧化物酶:glutathione peroxidase;黄度:yellowness;饱和度:saturation;色相角:hue angle;滴水损失:drip loss;红度:redness;γ-亚麻酸:gamma-linolenic acid;脱氧尿苷:deoxyuridine;乙酰胆碱:acetylcholine;果糖-6-磷酸:fructose 6-phosphate;一磷酸腺苷:adenosine monophosphate;N-乙酰天冬氨酰谷氨酸:N-acetylaspartylglutamic acid。

*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)。* indicated significant correlation (P<0.05); ** indicated extremely significantly correlation (P<0.01).

Fig.5 Heat map of correlation between key differential metabolites and meat quality of longissimus dorsi

3 讨论

3.1 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛血清生化指标的影响

血清生化指标主要用于评估动物的营养代谢、肝脏功能、健康状况及生产性能优化效果。研究表明,在水牛饲粮中添加45 g/d的桑叶黄酮,对血清总蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮、甘油三酯、高密度脂蛋白含量及谷丙转氨酶、谷草转氨酶活性均无显著影响,表明桑叶黄酮对肝脏代谢指标无不良影响[26]。
另有研究表明,在热应激奶牛饲粮中添加不同剂量(200~400 mg/d)大豆黄酮,各组间血清碱性磷酸酶、谷草转氨酶、γ-谷氨酰转移酶活性均无显著差异,表明肝脏功能未受损[27]。上述研究结果与本研究饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛血清生化指标无显著影响的结果一致,表明沙葱粉不会引起血清生化指标的异常或肝脏损伤。

3.2 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛肉品质的影响

嫩度是影响消费者对牛肉接受度的关键因素之一。肌内脂肪也被称作肉类中的“大理石纹”,可以通过填充肌束间隙和润滑肌纤维,降低剪切力,从而改善嫩度[28]。有研究证实,饲粮中添加沙葱粉显著提高了安格斯牛的肌内脂肪含量,随着肌内脂肪含量的增加,通过物理润滑作用降低了肌纤维间的剪切力,直接提升嫩度[11],这与本研究饲粮中添加沙葱粉显著降低背最长肌剪切力的结果一致。Fan等[29]研究表明,饲粮中添加沙葱提取物显著降低了小尾寒羊皮下脂肪组织中饱和脂肪酸如肉豆蔻酸和棕榈酸的含量,同时显著增加了单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸如α-亚麻酸、二十碳二烯酸和二十二碳二烯酸的含量。不饱和脂肪酸含量的增加改善了脂肪的营养品质,与沙葱粉中的抗氧化剂(黄酮类化合物)共同作用下间接提升肉的营养价值和风味。肌肉蛋白质结构也与肌肉嫩度有关,有研究表明,桑葚多酚可改变蛋白质二级结构,影响肌肉质构特性,傅里叶变换红外光谱学分析表明,桑葚多酚可促进肌肉纤维蛋白质α-螺旋结构向β-转角转变,其中β-转角结构通常与蛋白质的柔韧性相关,可能使肌肉纤维更易断裂,嫩度得以提高[30]。本研究中,沙葱粉中活性成分可能沉积在肌肉中引起蛋白质二级结构的改变,从而提升嫩度,这与黄酮及酚类物质的生物利用度有关。
肌纤维类型也是影响肉嫩度的关键因素,它可分为Ⅰ型(慢缩氧化型)、Ⅱ型(快缩酵解型)肌纤维,而Ⅱ型肌纤维又可分为ⅡA型(兼具氧化与糖酵解特性)、ⅡX型(以糖酵解为主)和ⅡB型(纯糖酵解型)肌纤维。肌纤维影响嫩度的原因可能是不同部位肌肉肌纤维类型的横截面积存在差异。有研究表明,不同类型肌纤维横截面积大小依次排名为:ⅡB/ⅡX型>ⅡA型>Ⅰ型,但这一排序并非绝对,在某些特殊肌肉中可能出现变化,例如在腹直肌中,Ⅰ型肌纤维的横截面积可能最大[31]。研究表明,白藜芦醇(一种天然多酚)可以显著提高肉牛长腰肌、腰大肌和半腱肌中肌球蛋白重链(myosin heavy chain,MyHC)Ⅰ(Ⅰ型肌纤维标志基因)的mRNA表达水平,同时降低了MyHCⅡa、MyHCⅡx和MyHCⅡb(Ⅱ型肌纤维标志基因)的mRNA表达水平[32]。更进一步,Liu等[11]研究发现,在安格斯犊牛饲粮中添加沙葱粉能够操控肌纤维类型由Ⅱ型转化成Ⅰ型,从而改善牛肉嫩度,并且这种影响具有剂量依赖性。本研究中,沙葱粉中的活性成分可能调控Ⅰ型肌纤维比例的增加,从而增加肉的嫩度。另外,有研究表明,沙葱提取物可以上调绵羊肌肉中钙通道基因的甲基化水平,抑制钙离子(Ca2+)内流,减缓宰后胞质Ca2+浓度升高,从而延缓钙蛋白酶激活,减少肌原纤维蛋白(如肌联蛋白、伴肌动蛋白)的过度降解,维持肌肉硬度和弹性。沙葱提取物还可以通过长非编码RNA(lncRNA,如LNC_003112)靶向钙调蛋白激酶基因,影响Ca2+-钙调蛋白信号通路,间接调控肌肉收缩和松弛相关蛋白的磷酸化状态,改善肉质的内聚性和胶黏性[33]。因此,本试验中,饲粮中添加沙葱粉降低肌肉剪切力还可能与肌肉质构特性的改善有关。

3.3 饲粮中添加沙葱粉可通过调控代谢产物含量来影响肉的嫩度

细胞内的氧化还原环境对于转运蛋白的活性和稳定性至关重要。赵春艳[34]研究表明,通过75%乙醇结合聚酰胺柱层析梯度洗脱(30%、50%、70%、95%乙醇),从沙葱醇提物中分离出20种黄酮类化合物,包括山奈素、槲皮素和木犀草素苷类衍生物,其中30%乙醇洗脱组分含8种高极性糖苷(如山奈素-4'-O-3,7-O-二葡萄糖苷),而高浓度(95%)乙醇主要洗脱低极性甲氧基/环氧基黄酮醇(如3',4'-环氧基-7-O-5-甲氧基黄酮醇),证实沙葱粉中主要含有黄酮及类黄酮化合物。从代谢物富集通路上看,本研究表明,差异代谢物脱氧尿苷显著富集在ABC转运体通路上。Grechko等[35]研究证实,类黄酮可作为底物与ABC转运体直接相互作用,调节ABC转运体的RNA表达,进而增强细胞对脱氧尿苷的摄取,从而增加细胞内脱氧尿苷的含量。脱氧尿苷是一种嘧啶核苷类似物,也是DNA合成的前体物质,其增加可能意味着肌肉细胞内正在进行活跃的DNA修复过程[36]。活跃的DNA修复等细胞代谢活动可能有助于维持肌肉细胞的正常生理功能和结构完整性,使肌肉细胞在生长发育或宰后贮藏状态下保持良好的状态,因为细胞状态良好能减少肌肉纤维的损伤和硬化,提升嫩度。
丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路主要涉及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸这3种氨基酸的代谢。天冬氨酸和谷氨酸是蛋白质合成的重要原料,N-乙酰天冬氨酰谷氨酸含量下调可能间接影响肌肉蛋白质的合成。研究表明,当N-乙酰天冬氨酰谷氨酸含量下调时,提示更多的氨基酸可用于合成与肌肉收缩相关的蛋白质,如肌动蛋白和肌球蛋白,这些有助于维持肌肉的结构和功能,促进肌肉的生长和修复[37]。当肌肉中与N-乙酰天冬氨酰谷氨酸相关的氨基酸代谢发生改变时,会影响肌原纤维蛋白的降解和合成平衡,使得肌原纤维蛋白适度降解,肌肉纤维结构变得松散,肉的嫩度可能会提高[38]。本试验中,H组的背最长肌剪切力显著下降,嫩度得到改善,与上述研究结果一致。
有研究表明,染料木素(异黄酮类化合物)可通过激活G蛋白偶联雌激素受体来激活AMPK信号通路[39]。Wu等[40]研究表明,激活的AMPK可使蛋白激酶B磷酸化,进而磷酸化FoxO1。这导致FoxO1的核输出增加,减少其与共激活因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)的结合,抑制糖异生关键酶基因的转录,从而整体抑制糖异生过程。糖异生反应会产生AMP,例如在丙酮酸羧化生成草酰乙酸的过程中,会伴随着ATP的消耗和AMP的生成。因此,笔者推测沙葱粉中的活性物质通过激活AMPK介导的FoxO1信号轴抑制糖异生,从而降低了AMP的生成量,与本试验中背最长肌差异代谢物AMP含量下调结果一致。AMP是ATP分解的中间产物,其含量反映细胞的能量状态。本试验中,差异代谢物AMP含量降低可能表明肌肉细胞在屠宰后能量代谢速率减缓,ATP的消耗速度较慢。另有研究表明,ATP的耗尽是尸僵启动的关键因素,若ATP水平维持较久,尸僵可能延迟,导致肌动蛋白-肌球蛋白交联形成更缓慢,肌肉纤维收缩程度降低,最终嫩度可能提升[41]。
本试验中,代谢物果糖-6-磷酸下调的原因可能是沙葱粉中的活性物质能够激活AMPK信号通路,该信号通路可磷酸化并激活6-磷酸果糖激酶-2,6-磷酸果糖激酶-2进一步促进果糖-6-磷酸转化为果糖-2,6-二磷酸,而后者是6-磷酸果糖激酶-1的别构激活剂,可增强6-磷酸果糖激酶-1活性,加速果糖-6-磷酸进入糖酵解途径,促进其消耗,使其含量降低[42]。此外,糖酵解反应会逐渐降低牛肉的pH,使细胞内氢离子(H+)浓度升高,原有的离子平衡被打破,Ca2+被释放,随着其浓度的升高,钙蛋白酶被激活,肌原纤维蛋白随之降解,从而使肉质变嫩[3]。

3.4 饲粮中添加沙葱粉对安格斯牛肉抗氧化能力的影响

总抗氧化能力反映了生物体内各种抗氧化物质协同作用对抗氧化应激的能力。有研究证实,桑葚粉富含多种抗氧化成分,如黄酮类、花青素和苯丙烷等,这些酚类物质可作为氢原子和电子供体,具有显著抗氧化能力;并且随着桑葚粉添加量的增加,牛肉的总抗氧化能力和自由基清除率显著上升[43]。本研究表明,饲粮中添加沙葱粉可以显著提高牛肉的总抗氧化能力,原因可能是其活性物质能直接清除牛肉中的自由基,如超氧阴离子自由基、羟基自由基等,抑制脂质过氧化反应,减少氧化产物的生成,从而提升牛肉的总抗氧化能力。此外,多糖类成分可以激活牛肉组织中的抗氧化酶系统,增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等的活性[44],加速对自由基的清除,提高牛肉的抗氧化能力。沙葱粉中的活性成分可能参与调节牛肉细胞内的氧化还原状态。比如,通过调节谷胱甘肽-谷胱甘肽二硫化物系统,维持细胞内的还原环境,使抗氧化酶处于更有利的活性状态[45],增强牛肉的总抗氧化能力。
丙二醛含量高低直观反映了机体受氧化损伤的程度。沙葱粉中的类黄酮化合物携带多个酚羟基,这些酚羟基能主动与自由基发生化学反应,形成稳定的自由基中间体,从而中断自由基的链式反应,抑制脂质过氧化反应,丙二醛含量随之减少[46]。除此之外,金属离子(如铜离子、铁离子等)在脂质过氧化过程中起着重要的催化作用。沙葱粉中的含硫化合物可以与这些金属离子发生螯合反应,降低金属离子的催化活性。一些含硫配体能够与铜离子形成稳定的络合物,改变铜离子的电子云分布,使其难以参与氧化还原反应,从而抑制脂质过氧化,抑制丙二醛产生[47]。

3.5 饲粮中添加沙葱粉可通过调控代谢物含量影响牛肉的抗氧化能力

环磷酸腺苷信号通路在调节肌肉抗氧化方面具有重要作用。研究表明,藤茶总黄酮通过与细胞膜上的G蛋白偶联受体结合,激活与之偶联的G蛋白,进而促使G蛋白的α亚基激活腺苷酸环化酶,使其产出更多的环磷酸腺苷[48]。本研究中,沙葱粉中的活性物质可能具有相同的作用机制。在动物生长过程中,环磷酸腺苷作为第二信使,其含量的改变会激活蛋白激酶A,蛋白激酶A磷酸化与乙酰胆碱合成和释放相关的蛋白质(如胆碱乙酰转移酶、突触囊泡蛋白等),从而增加乙酰胆碱的释放量[49]。这与本研究中差异代谢物乙酰胆碱含量升高结果一致。乙酰胆碱可以调节线粒体的功能,维持线粒体的膜电位稳定,减少线粒体活性氧的泄漏。当线粒体功能正常时,其自身的抗氧化防御系统也能更好地发挥作用,协同细胞内其他抗氧化机制,增强肌肉组织的整体抗氧化能力,有利于保持肉品质和延长货架期[50]。这与本研究中饲粮中添加沙葱粉增强背最长肌抗氧化能力的结果一致。不饱和脂肪酸的生物合成通路中,γ-亚麻酸是一种多不饱和脂肪酸,含有多个碳-碳双键,易被线粒体活性氧攻击[51]。本研究中,差异代谢物γ-亚麻酸含量增多,提示饲粮中添加沙葱粉降低线粒体活性氧产生,抑制细胞铁死亡的发生,进一步提高了细胞的抗氧化能力。

3.6 关键差异代谢物与肉品质的相关性分析

相关性分析揭示了背最长肌中关键代谢物与肉品质及抗氧化指标的调控关系,结果显示,差异代谢物乙酰胆碱、脱氧尿苷和γ-亚麻酸与剪切力、丙二醛含量呈显著负相关,而与总抗氧化力呈显著正相关。乙酰胆碱作为胆碱的衍生物,在动物脂肪代谢中具有重要作用。李博等[52]研究指出,饲粮中添加胆碱可通过调节肝脏和肌肉的脂肪代谢,减少脂肪沉积并提高抗氧化能力,从而改善肉品质。脱氧尿苷是DNA合成的前体物质之一,有研究表明,溶血性血虚模型大鼠的血清中脱氧尿苷含量显著升高,而当归干预后其含量回调至接近正常组,表明脱氧尿苷可能与能量代谢异常或细胞损伤修复相关[53]。这与本研究肌肉中脱氧尿苷含量上升结果一致。γ-亚麻酸属于多不饱和脂肪酸,其含量与肉的脂肪酸组成和风味密切相关。武雅楠等[54]研究表明,饲粮中添加桑树茎叶可显著提高羔羊肌肉中γ-亚麻酸含量,同时改善肉的嫩度、保水性(如降低滴水损失)和风味物质(如肌苷酸)的积累。此外,γ-亚麻酸含量的增加还能提升n-3/n-6多不饱和脂肪酸比例,进一步优化肉的健康属性[54]。值得注意的是,差异代谢物果糖-6-磷酸、AMP和N-乙酰天冬氨酰谷氨酸的变化呈现相反趋势:两者与剪切力、丙二醛含量呈正相关,而与总抗氧化力呈负相关。果糖-6-磷酸是糖酵解途径的关键中间产物,有研究证实,传统赶猪方式通过使猪应激导致肌肉中与能量代谢相关的ATP依赖性6-磷酸果糖激酶等蛋白高表达,6-磷酸果糖激酶可催化果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-二磷酸,加速糖酵解过程,导致宰后肌肉糖酵解亢进、pH骤降并引发白肌肉(PSE肉),而温和驱赶通过抑制6-磷酸果糖激酶活性减缓能量代谢,维持宰后肌肉pH稳定,从而改善肉品质[55]。
本研究中,果糖-6-磷酸含量下调表明牛在屠宰时发生应激反应,而剪切力反而显著降低揭示了沙葱粉中的抗氧化物质可能缓解这种屠宰时发生的应激反应。AMP是细胞能量状态的关键指标,有研究表明,当动物在屠宰前处于应激状态时,肌肉中的能量代谢会加快,导致糖原和ATP快速消耗,而AMP含量下调能够抑制相关能量代谢途径,有助于保持肌肉的正常生理状态,减少因能量代谢异常导致的肉品质下降,如避免肌肉pH过快过低下降,从而减少PSE肉的出现,保证肉品的嫩度和保水性[56]。Li等[57]研究表明,N-乙酰天冬氨酰谷氨酸水解后释放谷氨酸,而谷氨酸是鲜味氨基酸,其含量增加可能直接改善肉的风味。此外,谷氨酸代谢与能量代谢相关,可能通过调节肌肉细胞的能量状态影响肉质特性(如pH、保水性)。
本研究构建了沙葱粉改善肉品质的潜在调控网络:抗氧化物质通过清除自由基减少脂质过氧化,能量代谢重编程促进糖酵解与蛋白质合成,同时调控钙信号通路延缓肌原纤维蛋白降解。这些代谢物的协同变化共同构成了沙葱粉提升肉品质的分子基础。研究结果为沙葱粉作为天然饲料添加剂的应用提供了新视角,其代谢调控模式对功能性畜产品开发具有参考价值。

4 结论

饲粮中添加20 g/d沙葱粉提升了安格斯牛背最长肌的总抗氧化能力,降低了剪切力和丙二醛含量。代谢组学分析显示,沙葱粉通过调控环磷酸腺苷信号通路、ABC转运体、不饱和脂肪酸生物合成等代谢通路,影响乙酰胆碱、脱氧尿苷、γ-亚麻酸等6个关键代谢物的表达,且这些代谢物与剪切力、总抗氧化能力呈显著相关性,揭示沙葱粉可通过调节肌肉代谢通路提升安格斯牛肉品质。

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