随着我国居民生活水平的不断提高,饮食结构和消费习惯也发生变化,牛肉在我国肉类消费中所占比例不断上升。平凉红牛是一种分布在甘肃省平凉市境内六县一区及周边地区,经过特殊自然环境和气候条件和几千年黄河流域农耕文明的发展,被当地世代农民用特定的传统饲养方法精心选育而成的本土牛种,其体格较大、体质结实、结构匀称、骨骼粗壮、肌肉发育良好,公母牛都有扁圆型角、角小而钝,俗称“萝卜角”、“疙瘩角”,角、蹄、鼻镜呈肉红色,其肉质具有细嫩鲜美、风味浓厚、营养价值高的特点,全身被毛为红色[1]。然而,在肉牛养殖过程中滥用抗生素所导致的食品安全问题已经严重影响到我国肉牛行业的健康发展[2]。因此,寻找绿色无害替抗产品成为畜牧养殖行业热点和重点。甜菜碱(betaine)作为安全、无毒的功能性饲料添加剂具有多种生物学作用,目前已广泛应用于动物的生产养殖环节[3]。
甜菜碱又名三甲基甘氨酸,是从甜菜糖蜜中提取的一种天然营养物质,广泛存在于植物的根、茎、叶中。在畜禽养殖过程中,饲粮中添加甜菜碱可刺激食欲,增加采食量和日增重,降低料重比(F/G)。甜菜碱是高效的甲基供体,可以促进脂肪代谢、调节体内渗透压、缓和应激、提高饲料维生素效价,进而提高生产性能[4⇓-6]。有研究证明,商品瘦肉猪饲粮中添加甜菜碱可以显著提高生长速度和饲料报酬[7];甜菜碱替代部分蛋氨酸应用于肉鸡生产中,可以提高生长性能[8]。在水产动物中,Yeşilayer等[9]研究表明,添加甜菜碱对虹鳟幼鱼的生长性能、饲料利用率和脂肪酸水平有积极影响。在反刍动物中,张丽等[10]研究表明,饲粮中添加甜菜碱可以提高奶牛生产性能,降低奶牛外周血中热应激蛋白70(HSP70)的含量,缓解奶牛热应激。Digiacomo等[11]研究表明,饲粮中添加40 g/d甜菜碱饲喂安格斯肉牛120 d能显著提高其胴体重。甜菜碱可以抑制脂肪合成相关酶及mRNA表达,从而促进脂肪代谢,降低脂肪肝风险[12]。此外,甜菜碱可以沉积在细胞及细胞器中,在渗透压激变时,部分取代无机离子的调节作用[13]。包被甜菜碱(CBet)可以增强甜菜碱的功效,有效保护甜菜碱免受外界环境的影响,提高甜菜碱在瘤胃中的稳定性和有效性,还可以显著延长甜菜碱的保存期。CBet可以改善甜菜碱的口感,提高甜菜碱的适口性,同时保护甜菜碱中的营养成分不被氧化损失破坏[14]。
综上所述,虽然甜菜碱在畜禽生产过程中被大量使用,但是目前关于CBet对育肥后期平凉红牛生长性能及血清生化指标的研究较少。因此,本课题组在前人的试验基础上,以育肥后期平凉红牛公牛为研究对象,研究饲粮中添加CBet对其生长性能及血清指标的影响,为绿色无害添加剂在平凉红牛上的应用提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验时间与地点
试验于2023年4月至2023年6月在甘肃省平凉市泾川县甘肃东牛科技创新发展中心养殖场进行。肉牛育肥最适生长温度为10~15 ℃[15]。泾川县属于温带大陆性气候,具有四季分明、冬长夏短、雨热同季、冬寒夏热等特点。试验期间养殖场4月至5月气温13 ℃左右,天气较为凉爽,5月至6月气温逐步升高,平均气温在18 ℃左右。该试验条件基本满足肉牛育肥最适条件。
1.2 试验材料与试验饲粮
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis)% |
| 原料 Ingredients | 含量 Content | 营养水平 Nutrient levels2) | 含量 Content | |
|---|---|---|---|---|
| 青贮玉米 Silage corn | 60.00 | 消化能 DE/(MJ/kg) | 5.77 | |
| 玉米 Corn | 21.00 | 粗蛋白质 CP | 11.40 | |
| 麦草秸秆 Wheat straw | 8.00 | 中性洗涤纤维 NDF | 55.34 | |
| 豆粕 Soybean meal | 7.40 | 酸性洗涤纤维 ADF | 21.64 | |
| 小麦麸 Wheat bran | 1.60 | 粗灰分 Ash | 8.47 | |
| 食盐 NaCl | 0.32 | 钙 Ca | 0.62 | |
| 磷酸氢钙 CaHPO4 | 0.32 | 磷 P | 0.32 | |
| 预混料 Premix1) | 1.36 | |||
| 合计 Total | 100.00 |
1)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of the diet:Cu (as copper sulfate) 10 mg,Fe (as ferrous sulfate) 50 mg,Zn (as zinc sulfate)30 mg,Mn (as manganese sulfate) 40 mg,I (as potassium iodide)0.5 mg,VA 2 200 IU,VD 275 IU,VE 15 IU。 2)消化能为计算值,其余为实测值。DE was a calculated value, while the others were measured values. |
1.3 试验设计及饲养管理
选取18头20月龄左右、平均体重为(470.78±16.10) kg、健康体况良好、体型一致且处于同一饲养管理条件下的育肥后期平凉红牛公牛,随机分为3组,每组6头牛。试验开始前对圈舍彻底消毒,进行驱虫免疫并佩戴耳标记录试验编号。预饲7 d后开始正试试验,正试期为54 d。整个试验阶段饲喂全混合日粮,对照组饲喂基础饲粮,试验Ⅰ组、试验Ⅱ组分别在基础饲粮中添加3.5、7.0 g/d的CBet,将所添加的CBet与100 g精料混合均匀,置于饲粮上1/4处确保全部被采食。每日08:30和17:30统一进行投料,全程为肉牛提供清洁、充足的饮水。定期清理牛舍,保持一定的剩料量,日常饲养管理、免疫程序和疾病治疗根据该场规定进行。正试期第27和54天采样。
1.4 生长性能测定
试验开始及结束时,试验牛在早晨空腹进行称重,计算平均日增重(ADG)。试验期内每隔27 d,连续6 d测定各组试验牛的干物质采食量(DMI),最后利用ADG、ADMI计算F/G。
总增重=终末体重-初始体重;
ADG=(终末体重-初始体重)/试验天数;
采食量(消耗饲粮的总量)=饲喂饲粮的总量-剩余饲粮的总量;
平均日采食量(ADFI)=消耗饲粮的总量/试验天数;
F/G=ADFI/ADG。
1.5 血清指标测定
试验开始前及试验结束时,每头牛尾静脉采血10 mL,3 000 r/min离心15 min分离血清,-20 ℃保存备用。使用BK-280全自动生化分析仪,采用BIOBASE公司的试剂盒进行血清中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)、钙(Ca)、磷(P)含量的测定;使用酶标检测仪(SMR60047,USCNK,美国),采用南京建成生物工程研究所的A001-3和A005-1试剂盒进行血清中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量测定。
1.6 数据处理
采用SPSS 26.0统计软件进行单因素方差分析,Duncan氏法进行多重比较,结果用“平均值±标准误”表示。P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 CBet对育肥后期平凉红牛生长性能的影响
由表2可知,各组牛体重在第1、27、54天均无显著差异(P>0.05)。而第1~27天试验Ⅰ组和试验Ⅱ组平凉红牛ADG分别较对照组提高63.77%和26.09%(P<0.05),第1~54天试验Ⅰ组和试验Ⅱ组平凉红牛ADG分别较对照组提高62.5%和26.39%(P<0.05)。第10~16天和第35~41天,3组试验牛ADFI均无显著差异(P>0.05),但试验Ⅰ组和试验Ⅱ组试验牛的F/G分别较对照组降低41.58%、38.29%和22.04%、21.03%(P<0.05)。
表2 CBet对育肥后期平凉红牛生长性能的影响Table 2 Effects on growth performance of Pingliang red bull at late fattening stage |
| 项目 Items | 时间 Time | 对照组 Control group | 试验Ⅰ组 Test Ⅰ group | 试验Ⅱ组 Test Ⅱ group | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|---|
| 体重 BW/kg | 第1天 Day 1 | 454.68±19.00 | 469.50±17.74 | 486.88±23.85 | 0.694 |
| 第27天 Day 27 | 473.23±19.64 | 499.93±18.63 | 510.45±24.89 | 0.641 | |
| 第54天 Day 54 | 493.53±20.04 | 532.58±19.50 | 536.28±25.67 | 0.561 | |
| 平均日增重 ADG/(kg/d) | 第1~27天 Days 1 to 27 | 0.69±0.06b | 1.13±0.05a | 0.87±0.09b | 0.022 |
| 第28~54天 Days 28 to 54 | 0.75±0.06c | 1.21±0.05a | 0.96±0.07b | 0.031 | |
| 平均日采食量 ADFI/(kg/d) | 第1~54天 Days 1 to 54 | 0.72±0.06c | 1.17±0.05a | 0.91±0.08b | 0.046 |
| 第10~16天 Days 10 to 16 | 11.59±0.10 | 11.43±0.13 | 11.33±0.16 | 0.731 | |
| 第35~41天 Days 35 to 41 | 11.29±0.09 | 11.41±0.12 | 11.38±0.04 | 0.652 | |
| 料重比 F/G | 第10~16天 Days 10 to 16 | 17.51±1.53a | 10.23±0.45b | 13.65±1.34b | 0.021 |
| 第35~41天 Days 35 to 41 | 15.41±1.08a | 9.51±0.40c | 12.17±0.79b | 0.006 |
同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。 | |
In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below. |
2.2 CBet对育肥后期平凉红牛血清蛋白质和UN含量的影响
由表3可知,与对照组相比,饲粮中添加CBet后平凉红牛血清中TP、GLB含量和白蛋白/球蛋白(A/G)有增加趋势,添加CBet显著提高平凉红牛血清ALB和UN含量(P<0.05)。血清ALB含量在试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别比对照组提高了7.74%和10.95%(P<0.05);而血清UN含量则分别提高了20.73%和22.41%(P<0.05)。
表3 CBet对育肥后期平凉红牛血清蛋白质和UN含量的影响Table 3 Effects of CBet on serum protein and UN contents of Pingliang red bull at late fattening stage |
| 项目 Items | 对照组 Control group | 试验Ⅰ组 Test Ⅰ group | 试验Ⅱ组 Test Ⅱ group | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|
| 总蛋白 TP/(g/L) | 79.45±3.34 | 80.77±2.64 | 84.85±2.67 | 0.412 |
| 白蛋白 ALB/(g/L) | 45.75±1.34b | 49.29±1.31ab | 50.76±1.24a | 0.043 |
| 球蛋白 GLB/(g/L) | 31.33±1.56 | 33.83±2.04 | 34.00±1.67 | 0.507 |
| 白球比 A/G | 1.47±0.08 | 1.48±0.10 | 1.50±0.06 | 0.962 |
| 尿素氮 UN/(mmol/L) | 3.57±0.83b | 4.31±0.15a | 4.37±0.17a | 0.047 |
2.3 CBet对育肥后期平凉红牛血清抗氧化指标的影响
由表4可知,与对照组相比,饲粮中添加CBet可显著降低育肥后期平凉红牛血清中MDA含量(P<0.05),且GSH-Px活性有增加的趋势;显著提高了育肥后期平凉红牛血清中SOD活性(P<0.05)。血清MDA含量在试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别比对照组降低了46.57%和53.43%(P<0.05);而血清SOD活性在试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别比对照组提高了9.27%和8.89%(P<0.05)。
表4 CBet对育肥后期平凉红牛血清抗氧化指标的影响Table 4 Effects of CBet on serum antioxidant indexes of Pingliang red bull at late fattening stage |
| 项目 Items | 对照组 Control group | 试验Ⅰ组 Test Ⅰ group | 试验Ⅱ组 Test Ⅱ group | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|
| 丙二醛 MDA/(mmol/L) | 6.85±0.96a | 3.66±0.62b | 3.19±0.66b | 0.044 |
| 超氧化物歧化酶 SOD/(U/mL) | 15.53±0.66b | 16.97±0.18a | 16.91±0.37a | 0.046 |
| 谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mL) | 102.67±5.60 | 108.67±3.51 | 126.00±20.11 | 0.394 |
2.4 CBet对育肥后期平凉红牛血清胆固醇和TG含量的影响
由表5可知,与对照组相比,饲粮中添加CBet对平凉红牛血清中的TC、HDL-C和LDL-C含量有减少的趋势;添加CBet可显著降低育肥后期平凉红牛血清TG含量(P<0.05)。血清TG含量在试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别比对照组降低了30.26%和40.79%(P<0.05)。
表5 CBet对育肥后期平凉红牛血清胆固醇和TG含量的影响Table 5 Effects of CBet on serum cholesterol and triglyceride contents of Pingliang red bull at late fattening stagemmol/L |
| 项目 Items | 对照组 Control group | 试验Ⅰ组 Test Ⅰ group | 试验Ⅱ组 Test Ⅱ group | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|
| 总胆固醇 TC | 4.21±0.28 | 3.98±0.51 | 3.86±0.39 | 0.826 |
| 甘油三酯 TG | 0.76±0.12a | 0.53±0.05ab | 0.45±0.03b | 0.032 |
| 高密度脂蛋白胆固醇 HDL-C | 3.69±0.19 | 3.56±0.47 | 3.27±0.37 | 0.710 |
| 低密度脂蛋白胆固醇 LDL-C | 1.32±0.14 | 1.20±0.18 | 1.09±0.16 | 0.614 |
2.5 CBet对平凉红牛育肥后期血清Ca、P和GLU含量的影响
由表6可知,与对照组相比,饲粮中添加CBet显著降低平凉红牛血清中GLU含量(P<0.05);血清中Ca、P含量没有显著变化(P>0.05)。血清GLU含量在试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别比对照组降低了11.90%和19.00%(P<0.05)。
表6 CBet对育肥后期平凉红牛血清Ca、P和GLU含量的影响Table 6 Effects of CBet on serum Ca, P and GLU contents of Pingliang red bull at late fattening stagemmol/L |
| 项目 Items | 对照组 Control group | 试验Ⅰ组 Test Ⅰ group | 试验Ⅱ组 Test Ⅱ group | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|
| 钙 Ca | 2.71±0.05 | 2.74±0.03 | 2.72±0.06 | 0.944 |
| 磷 P | 3.38±0.17 | 4.27±0.13 | 4.01±0.26 | 0.301 |
| 葡萄糖 GLU | 4.37±0.19a | 3.85±0.05b | 3.54±0.48b | 0.011 |
3 讨论
3.1 CBet对育肥后期平凉红牛生长性能的影响
甜菜碱作为体内的渗透调节剂和甲基供体,可有效提高细胞内的渗透压,使机体仅需较少的能量维持细胞内的正常生理活动,有利于动物消化、吸收和贮存营养物质,进而促进动物的生长发育[18]。本研究发现,饲粮中添加3.5 g/d CBet能够显著提高育肥后期平凉红牛ADG,显著降低育肥后期F/G。已有多数研究发现,在公牛日常饲粮中添加甜菜碱,可提高其日增重,还可以使饲料转换率显著增加[19-20]。本研究结果与以上结果一致,但本试验在饲粮中添加7.0 g/d CBet后,试验牛的ADG反而降低,这可能与甜菜碱中的风味物质的浓度有关,添加剂中的风味物质在适量添加的情况下能够提高动物食欲,改善肠道形态和富集肠道微生物来改善肠道功能,还可以促进肠胃道蠕动和消化酶分泌[21],从而提高ADG和降低F/G,但是甜菜碱添加水平过高可能会产生浓郁气味,导致ADFI降低,从而导致ADG降低。
3.2 CBet对育肥后期平凉红牛血清蛋白质和UN含量的影响
TP是机体蛋白质的来源之一,TP和ALB含量与蛋白质合成呈正相关,TP含量升高,表明蛋白质合成代谢加强,使其与组织蛋白质保持动态平衡正向作用加强[22]。本研究发现,饲粮中添加CBet能够提高平凉红牛血清中TP、IgG的含量和A/G,显著提高血清中ALB的含量,可能是因为甜菜碱作为甲基供体可以更有效地提供机体肌酸、肉碱、核酸和蛋白质等合成代谢所需的甲基,促进机体蛋白质的合成,降低蛋白质的降解,使组织中蛋白质的沉积增加[23]。Abd-Allah等[24]研究表明,饲粮中补充甜菜碱能够提高成年公绵羊血清中TP和GLB的含量,降低A/G,但ALB含量没有显著变化。本研究结果与以上研究结果类似,显著提高了血清ALB含量的原因可能是由于动物品种或饲粮配方差异造成的。有试验表明,免疫球蛋白(Ig) G与提高机体免疫力呈正相关,IgA/IgG增高表示机体肝脏功能合成功能良好,机体处于最佳康复状态[25]。UN是机体蛋白质代谢的终产物,其含量的增高代表机体蛋白质代谢增强。本研究在饲粮中添加CBet能够显著提高平凉红牛血清中UN含量。Ren等[26]研究表明,饲粮中添加甜菜碱可使羔羊获得更高的消化能和氮,减少氮的排出,使氮留存在机体内,导致血清中UN含量上升。本研究结果与以上研究结果一致,表明甜菜碱可以促进生物体蛋白质代谢,其主要原因是甜菜碱可部分代替蛋氨酸供甲基功能,降低蛋氨酸的供甲基消耗量,有利于肉牛的身体健康与生长性能的提高。CBet在肉牛生产中的研究报道较少,其作用机理还有待于进一步研究。
3.3 CBet对育肥后期平凉红牛血清抗氧化指标的影响
甜菜碱主要通过参与蛋氨酸循环、调节机体渗透压和对磷脂双分子层起稳定作用这3个途径发挥其抗氧化功能,减少细胞膜脂质过氧化[27⇓-29]。本研究发现,饲粮中添加CBet能够提高平凉红牛血清中GSH-Px活性,显著提高平凉红牛血清中SOD活性,显著降低平凉红牛血清中MDA含量。其原因可能是甜菜碱增强血清SOD、GPH-Px的活性,抑制MDA在机体中的作用,从而减轻氧化应激损伤。田雨等[30]研究表明,饲喂奶牛CBet有降低血液MDA含量的趋势,提高血液GSH-Px活性的趋势,显著提高血液SOD活性,显著提高总抗氧化能力。本试验结果与以上研究结果一致,GPH-Px在牛羊生长发育过程中发挥重要作用,在血清内可使过氧化氢、磷脂类过氧化物分解,它具有清除氢过氧化物、阻止活性氧自由基对机体DNA的损伤、抑制癌细胞的扩散和转移以及保护线粒体ATP免受氧化应激的影响等作用[31]。此外,GPH-Px还对牛、羊的应激反应有一定的调节作用[32]。SOD催化超氧化物通过歧化反应转化为氧气(O2)和双氧水(H2O2),从而消除超氧自由基,保护细胞免受氧化损伤,也能够清除自由基,减少细胞损伤,延缓细胞衰老,从而延长动物寿命[33]。
3.4 CBet对育肥后期平凉红牛血清胆固醇和TG含量的影响
TC和TG是血脂中的主要成分,通过其在血清中的含量变化衡量机体对脂类和糖的代谢利用情况,进而反映机体健康水平[34]。本研究发现,饲粮中添加CBet能够降低平凉红牛血清中TC、HDL-C、LDL-C含量,添加7.0 g/d CBet可以显著降低血清中TG含量。这表明甜菜碱可以促进TG的分解。甜菜碱可抑制脂肪酸合成相关酶及mRNA表达,从而减少脂肪沉积,降低脂肪肝的风险[12]。已有多数研究发现,给患有脂肪肝的大鼠饲喂甜菜碱,可降低血清中TC、TG、LDL-C含量,并增加HDL-C含量,且与添加量呈相关性,表明甜菜碱对大鼠的高脂血症代谢具有较好的调节作用[35-36]。本试验结果与以上研究结果相似,但不同之处可能是由于动物品种造成的。肝脂酶(HL)和脂蛋白脂酶(LPL)是血浆脂蛋白代谢中的关键酶。HL由肝脏合成,主要催化HDL-C和LDL-C中的TG水解,LPL也可催化TG水解成甘油和脂肪酸,以供各组织贮存与利用[37]。Sparks等[38]报道甜菜碱通过诱导ApoB基因转录,使极低密度脂蛋白含量增加,肝脏TG含量降低。其主要原因可能是甜菜碱是作为高效的甲基供体,加速动物机体细胞的β-氧化及某些蛋白质基因的转录,能够抑制肝脏胆固醇合成途径中羟甲基戊二酰辅酶A还原酶,从而降低TG的合成速率,甜菜碱还可以激活肝脏胆固醇受体,促进胆固醇的吸收[39]。
3.5 CBet对育肥后期平凉红牛血清Ca、P和GLU含量的影响
4 结论
① 饲粮中添加3.5 g/d CBet可以显著提高育肥后期平凉红牛ADG,显著降低F/G,对育肥后平凉红牛免疫、抗氧化能力、机体健康也有一定的影响。
② 饲粮中添加7.0 g/d CBet可以显著提高育肥后期平凉红牛免疫、抗氧化能力,显著提高育肥后期平凉红牛脂肪代谢,从而减少体脂、肝脂及腹脂沉积,降低脂肪肝的风险,显著降低育肥后期平凉红牛血清中GLU含量,维持血糖水平稳定。
③ 综上所述,在饲粮中添加3.5 g/d CBet可达到育肥后期平凉红牛最优生产效果,同时节省饲养成本。