Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 9: 5761 - 5775

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.490

RESEARCH PAPER

Effects of Dietary Yeast Culture on Growth Performance, Slaughter Performance, Meat Quality and Rumen Microbial Diversity of Yaks

  • TAN Zixuan , 1, 2 ,
  • BAI Xue , 1, * ,
  • GUO Chunhua 1 ,
  • PENG Zhongli 1
Expand
  • 1 Key Laboratory of Animal Science, State Ethnic Affairs Commission, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China
  • 2 Modern Agriculture Department, Zunyi Vocational and Technical College, Zunyi 563000, China
* senior experimentalist, E-mail:

Received date: 2024-03-22

  Online published: 2024-09-08

Fold

Abstract

This experiment was conducted to study the effects of dietary yeast culture (YC) on growth performance, slaughter performance, meat quality and rumen microbial diversity of yaks. Thirty Jinchuan male yaks with similar age and body weight of (227±57) kg were randomly divided into 3 groups with 10 yaks in each group and 1 yak in each replicate. Yaks in the control group were fed a basal diet, and others in experimental groups were fed basal diets supplemented with 0.4% (0.4%YC group) and 0.8% (0.8%YC group) yeast culture, respectively. The pre-experimental period lasted for 7 days, and the experimental period lasted for 100 days. The results showed as follows: 1) the average dry matter intake (ADMI) of 0.4% YC and 0.8%YC groups was significantly lower than that of the control group (P<0.05). There were no significant differences in average daily gain (ADG), feed/gain (F/G) and slaughter performance among all groups (P>0.05). 2) The muscle intramuscular fat content and yellowness value of 0.8%YC group were significantly higher than those of the control group (P<0.05), and the cooking loss and uncooked meat shear force were significantly lower than those of the control group (P<0.05). 3) The contents of stearic acid and arachidic acid in muscle of 0.8%YC group were significantly lower than those of the control group (P<0.05), and the muscle palmitoleic acid content was significantly higher than that of control group and 0.4%YC group (P<0.05). 4) The muscle 1-pentanol content of control group and 0.4%YC group was significantly higher than that of 0.8%YC group (P<0.05), the contents of 1-heptanol and 2-ethyl-furan in muscle of 0.4%YC group was significantly higher than that of control group and 0.8%YC group (P<0.05), and the muscle acetic acid ethenyl ester content of 0.8%YC group was significantly higher than that of the control group (P<0.05). 5) The rumen microbial ACE index, Chao1 index and Shannon index of 0.4% YC and 0.8%YC groups were significantly lower than those of the control group (P<0.05). 6) The rumen acetic acid content of 0.8%YC group was significantly higher than that of the control group (P<0.05), and the rumen acetic acid/propanoic acid of 0.4%YC group was significantly higher than that of the control group (P<0.05). 7) The mRNA relative expression level of fatty acid synthase (FAS) in muscle of 0.4%YC group was significantly higher than that of the control group (P<0.05), and the mRNA relative expression level of heart-fatty acid binding protein (H-FABP) in muscle of 0.8%YC group was significantly higher than that of the control group (P<0.05). In conclusion, dietary yeast culture can reduce the ADMI of yaks, but has no significant effect on the other growth performance and slaughter performance. It can improve the meat quality and flavor of yaks, and such changes may be related to the improvement of rumen microbial diversity, fermentation patterns and regulation of mRNA expression of lipid metabolism related genes.

Key words： yeast culture; yaks; meat quality; rumen microbiota; volatile fatty acids

Cite this article

TAN Zixuan , BAI Xue , GUO Chunhua , PENG Zhongli . Effects of Dietary Yeast Culture on Growth Performance, Slaughter Performance, Meat Quality and Rumen Microbial Diversity of Yaks[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(9) : 5761 -5775 . DOI: 10.12418/CJAN2024.490

牦牛是青藏高原地区的特有家畜,为牧民提供了赖以生存的肉、奶等畜产品,在当地畜牧业发展中占据十分重要的地位[1]。牦牛肉因其独特的风味和口感而深受消费者喜爱,近年来牦牛肉产量逐年提高,2022年屠宰牦牛约380万头,胴体产量约48.6万t,牦牛肉产值约467亿元[2]。因此,提高牦牛生长性能,改善牦牛肉品质对发展相关产业有重要意义。酵母培养物(yeast culture,YC)是在特定的培养基中经过厌氧发酵后,在保持发酵产物活性的条件下干燥处理而形成的一种加工副产物,主要营养成分为β-葡聚糖、甘露寡糖、小肽、酵母细胞代谢产物、消化酶类等,能增强动物养分消化率,提高生长性能[3⇓-5]。潘锋等[6]研究表明,在饲粮中添加30 g/d的酵母培养物,肉牛的生长性能及瘤胃微生物区系显著改善。研究发现,酵母培养物对畜产品品质也有一定的改善效果。谢景龙等[7]在泌乳期荷斯坦奶牛基础饲粮中添加150 g/d的酵母培养物,牛奶中乳脂含量显著提高;黄文明等[8]在育肥肉牛后期饲粮中添加150 g/d的酵母培养物,肉牛的背最长肌滴水损失和蒸煮损失显著降低;李俊朋等[9]在郏县红牛基础饲粮中添加150 g/d的酵母培养物,提高了肉牛肌肉中大理石花纹等级。目前,关于酵母培养物在牦牛上的研究应用较少,其对牦牛肉品质影响的研究也鲜有报道。因此,本试验通过在牦牛饲粮中添加不同水平的酵母培养物,探究其对牦牛生长性能、屠宰性能和肉品质的影响,同时通过对牦牛瘤胃内环境及脂肪代谢相关基因表达水平进行分析,探究其影响牦牛肉品质的机理,为酵母培养物在牦牛生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计和饲养管理

选取年龄4岁左右、体重(227±57) kg的金川公牦牛30头,采用单因素完全随机试验设计,随机分为3组,每组10个重复,每个重复1头牛。对照组饲喂基础饲粮,试验组分别在基础饲粮中添加0.4%(0.4%YC组)和0.8%(0.8%YC组)的酵母培养物。基础饲粮参考《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)体重为225 kg、日增重为0.8 kg/d营养标准设计,精粗比40∶60,其组成及营养水平见表1。全期试验期107 d,其中预试期7 d,正试期100 d。每天饲喂2次,饲喂时间分别为07:00和17:00。自由饮水。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

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

项目Items 含量Content
原料Ingredients
青贮玉米秸秆Silage corn straw 31.00
燕麦干草Oaten hay 13.00
鲜玉米酒糟Fresh corn distiller’s grains 16.00
玉米Corn 24.00
豆粕Soybean meal 4.23
发酵酒糟Fermented distiller’s grains 10.56
食盐NaCl 0.48
碳酸钙CaCO3 0.32
小苏打NaHCO3 0.32
氯化胆碱Choline chloride 0.08
预混料Premix1) 0.01
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
增重净能NEg/(MJ/kg) 4.28
干物质DM 58.50
粗蛋白质CP 14.67
酸性洗涤纤维ADF 21.60
中性洗涤纤维NDF 40.15
钙Ca 0.53
总磷TP 0.45

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following for per kg of the diet: Fe 20 mg,I 0.5 mg,Co 0.2 mg,Mn 40 mg,Se 0.3 mg,Zn 30 mg,VA 1 500 IU,VD 550 IU,VE 10 IU。

2)增重净能为计算值,其余均为实测值。NEg was a calculated value, while the others were measured values.

1.2 样品采集及指标测定

1.2.1 饲粮营养成分

干物质含量参照《饲料中水分的测定》(GB/T 6435—2014)的方法测定,粗蛋白质含量参照《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》(GB/T 6432—2018)的方法测定,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量参考Van Soest等[10]的方法测定,钙含量参照《饲料中钙的测定》(GB/T 6436—2018)的方法测定,总磷含量参照《饲料中总磷的测定分光光度法》(GB/T 6437—2018)的方法测定。增重净能参照《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)进行计算。

1.2.2 生长性能

分别在正试期开始和结束时,在早晨对空腹试验牛进行称重,计算平均日增重(average daily gain,ADG);准确记录每日采食量,计算每头牛的平均干物质采食量(average dry matter intake,ADMI);利用ADG和ADMI计算料重比(feed to gain ratio,F/G)。

1.2.3 屠宰性能

每组挑选6头接近平均体重、健康状况良好的牦牛进行屠宰,宰前禁食24 h,禁水8 h。按照《肉牛生产性能测定技术规范》(NY/T 825—2004)测定牦牛屠宰性能,包括宰前活重、胴体重、净肉重、净肉率、屠宰率和肉骨比。

1.2.4 肌肉品质

正试期结束时,每组屠宰6头牛,每头牛取倒数第1与第2肋骨之间背最长肌500 g,进行肉品质测定。
常规营养成分:水分含量的测定参考《食品安全国家标准 食品中水分的测定》(GB 5009.3—2010)中的直接干燥法,粗蛋白质含量的测定参考《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》(GB 5009.5—2010)中的凯氏定氮法,粗灰分含量的测定参考《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》(GB 5009.4—2010)中的灼烧法。
肌内脂肪(IMF)含量:剔除肌肉表层脂肪和筋膜后,采用《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》(GB 5009.6—2003)中的索氏抽提法进行测定。
肉色:采用色差仪(HP-C210,杭州汉谱精仪科技有限公司)测定肉样的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值。
pH:分别在宰后45 min和24 h,用胴体肉质pH计(pH-Star,德国Matthaus公司)插入背最长肌进行pH测定,重复3次,取平均值。
滴水损失和蒸煮损失:参考牛克兰等[11]的方法进行测定。
剪切力:取修整好的2 cm×5 cm×2 cm肉块生肉样及熟肉样(85 ℃恒温水浴锅中加热30 min),采用质构仪(TA-XT Plus,英国Stable Micro Systems公司)进行测定。沿肌纤维垂直方向测量每个肉柱的剪切力,每个样测定3次。测试速率为1 mm/s。
脂肪酸组成:取肉样约150 g,参照《肉与肉品质 脂肪酸测定》(GB/T 9695.2—2008)的方法,采用气相色谱仪(7890A,美国安捷伦公司)进行测定,脂肪酸含量结果以干物质计。

1.2.5 肌肉挥发性风味物质组成

每头牛取倒数第1与第2肋骨之间背最长肌150 g,液氨速冻后送至实验室-80 ℃保存。采用顶空固相微萃取-气质联用法(headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)测定挥发性风味物质含量。取肉样5 g,用组织匀浆机捣碎成肉糜,置于20 mL顶空瓶中,将盖子盖紧后,放置于4 ℃冷藏备用。萃取头使用前在气相色谱分析进样口220 ℃老化30 min,将完成老化的萃取头插入顶空瓶中于60 ℃萃取10 min后,再于气相色谱分析进样口解吸5 min。
色谱条件:TR-FFAP色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气为高纯氦气(He),流速1 mL/min;采用程序升温:初温40 ℃,保持5 min,以4 ℃/min升温至120 ℃,保持10 min,再以13 ℃/min升温至220 ℃,保持5 min;进样口温度220 ℃,分流进样,分流比为20∶1。
质谱条件:传输线温度220 ℃,离子源温度200 ℃;电离方式:电子轰击离子,电离电压70 eV;扫描方式:全扫面,扫描范围:质荷比(m/z)35~500。

1.2.6 瘤胃微生物多样性

分别采集每头牦牛瘤胃液5 mL,置于冻存管中冷冻保存,随后委托广州基迪奥生物科技有限公司,利用16S rRNA技术测定瘤胃微生物区系多样性及其门水平和属水平相对丰度。

1.2.7 瘤胃挥发性脂肪酸(VFA)含量

称取约1 g瘤胃液样品于5 mL离心管中,使用气相色谱仪(CP-3800,美国安捷伦公司)测定乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸含量[12]。

1.2.8 肌肉中脂肪酸合成酶(FAS)和心脏型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)mRNA表达

采用Trizol法提取每头牦牛肌肉组织总RNA。提取后,用紫外分光光度计测定提取出的RNA浓度,利用1.5%琼脂糖凝胶检测RNA的完整性后,立即反转录构建cDNA文库,-20 ℃保存。根据GenBank牦牛FAS cDNA序列(登录号:JN880421.1)和H-FABP cDNA序列(登录号:FJ756345.1)设计定量引物。利用荧光定量PCR检测FAS和H-FABP mRNA在牦牛肌肉组织中的表达量,反应体系15 μL:Green Supermix 7.5 μL,上、下游引物各0.5 μL,cDNA模板1 μL,ddH2O 5.5 μL,反应条件:预变性95 ℃ 2 min;变性95 10 s,退火30 s,延伸72 ℃ 30 s,40个循环,60~95 ℃进行融解曲线分析,每个样品重复检测3次。引物序列见表2。以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)为内参,采用2-ΔΔCt方法计算目的基因的mRNA相对表达水平。
表2 引物序列

Table 2 Primer sequence

基因
Genes		 引物序列
Primer sequence (5'→3')		 退火温度
Annealing temperature/℃
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
GAPDH		 F:GAGAAACCTGCCAAGTATGA
R:CGAAGGTAGAAGAGTGAGTG		 57
脂肪酸合成酶
FAS		 F:ATGCACACCAACGAGCAACA
R:GAGGCTGCAGAGTTGCAATA		 57
心脏型脂肪酸结合蛋白
H-FABP		 F:ACTCGGTGTCGGTTTTGCTA
R:ACTTTCCTGTCATCTGCTGTGG		 60

1.3 数据统计分析

数据使用Excel 2010进行整理,采用SPSS 18.0软件中GLM模型进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,结果以平均值±标准差表示,P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 饲粮中添加酵母培养物对牦牛生长性能和屠宰性能的影响

由表3可见,生长性能方面,0.4%YC和0.8%YC组的ADMI显著低于对照组(P<0.05),各组之间ADG和F/G均无显著差异(P>0.05)。屠宰性能方面,各组之间宰前活重、胴体重、净肉重、屠宰率、净肉率、肉骨比均无显著差异(P>0.05)。
表3 饲粮中添加酵母培养物对牦牛生长性能和屠宰性能的影响

Table 3 Effects of dietary yeast culture on growth performance and slaughter performance of yaks

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC
平均干物质采食量ADMI/(kg/d) 9.08±0.15a 8.87±0.20b 8.81±0.20b 0.008
平均日增重ADG/(kg/d) 1.20±0.30 1.10±0.20 1.22±0.21 0.558
料重比F/G 8.45±2.27 8.89±1.76 7.64±1.46 0.318
宰前活重SBW/kg 321.20±58.58 289.60±25.05 313.00±40.99 0.703
胴体重Carcass weight/kg 156.83±29.16 137.87±17.43 152.21±18.18 0.401
净肉重Net meat weight/kg 131.51±27.77 115.68±15.68 129.01±16.17 0.452
净肉率Net meat percentage/% 40.80±2.17 41.93±2.80 44.11±6.20 0.484
屠宰率Slaughter percentage/% 48.84±1.80 49.85±3.30 51.99±7.49 0.607
肉骨比Meat/bone 5.22±1.11 5.20±0.35 5.56±0.40 0.678

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或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), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肉品质的影响

由表4可知,各组之间肌肉水分、粗蛋白质和粗灰分含量均无显著差异(P>0.05)。0.8%YC组的肌肉IMF含量显著高于对照组(P<0.05),蒸煮损失显著低于对照组(P<0.05)。0.4%YC和0.8%YC组的肌肉滴水损失均低于对照组,但差异不显著(P>0.05)。各组之间肌肉pH45 min和pH24 h均无显著差异(P>0.05),但0.8%YC组的肌肉pH下降率显著高于对照组(P<0.05)。在肌肉肉色方面,各组之间肌肉L*和a*值均无显著差异(P>0.05),0.8%YC组的肌肉b*值显著高于对照组(P<0.05)。在肌肉剪切力方面,0.8%YC组的肌肉生肉剪切力显著低于对照组(P<0.05),各组之间肌肉熟肉剪切力无显著差异(P>0.05)。
表4 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肉品质的影响

Table 4 Effects of dietary yeast culture on meat quality of yaks

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC
水分Moisture/% 74.56±0.48 74.75±0.36 73.47±1.13 0.405
粗蛋白质CP/% 23.71±0.57 23.37±0.35 24.30±1.19 0.210
粗灰分Ash/% 5.23±0.59 5.16±0.53 5.34±0.59 0.905
肌内脂肪IMF/% 1.28±0.09b 1.52±0.34ab 1.79±0.39a 0.021
滴水损失Drip loss/% 4.31±0.56 3.94±0.75 3.78±0.83 0.078
蒸煮损失Cooking loss/% 34.96±2.11a 33.61±1.83ab 30.73±2.58b 0.045
pH45 min 6.28±0.27 6.44±0.19 6.58±0.05 0.125
pH24 h 5.89±0.19 5.84±0.04 5.81±0.08 0.787
pH下降率Decline rate of pH/% 6.24±2.32b 9.18±2.83ab 11.34±1.21a 0.007



肉色Muscle color		 亮度L* 29.98±1.28 30.36±1.95 30.34±3.24 0.652
红度a* 8.06±1.18 8.33±1.46 8.77±1.15 0.721
黄度b* 2.51±0.51b 2.81±0.40ab 3.46±0.75a 0.027

剪切力Shear force/N		 生肉Uncooked meat 80.08±6.84a 66.94±5.70ab 61.71±16.34b 0.035
熟肉Cooked meat 125.07±20.45 152.38±38.58 114.89±31.40 0.297

2.3 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肌肉中脂肪酸组成的影响

由表5可见,0.8%YC组的肌肉中饱和脂肪酸(saturated fatty acids,SFA)含量为3组中最低,不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)含量为3组中最高,但3组之间差异不显著(P>0.05)。牦牛肌肉SFA中以棕榈酸含量最高,对照组、0.4%YC组、0.8%YC组肌肉中棕榈酸含量分别为25.68%、26.20%、26.96%;其次是硬脂酸含量,对照组、0.4%YC组、0.8%YC组肌肉中硬脂酸含量分别为23.93%、21.88%、18.16%,其中0.8%YC组的肌肉中硬脂酸含量显著低于对照组(P<0.05)。0.8%YC组的肌肉中棕榈油酸含量为4.99%,显著高于对照组和0.4%YC组(P<0.05);0.8%YC组的肌肉中花生酸含量为0.13%,显著低于对照组(P<0.05)。
肌肉UFA中,以顺式油酸含量最高,对照组、0.4%YC组、0.8%YC组肌肉中顺式油酸含量分别为34.82%、36.80%、36.44%,同时仅在对照组肌肉中检测出反式油酸,含量为1.52%。各组之间肌肉中UFA/SFA及单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)含量均差异不显著(P>0.05)。
表5 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肌肉中脂肪酸组成的影响

Table 5 Effects of dietary yeast culture on muscle fatty acid composition of yaks

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC
饱和脂肪酸Saturated fatty acids/% 50.42±7.27 52.51±2.70 49.33±5.35 0.653
癸酸Capric acid(C10∶0)/% 0.10±0.06 0.08±0.01 0.09±0.01 0.884
月桂酸Lauric acid(C12∶0)/% 0.06±0.01 0.06±0.01 0.07±0.01 0.463
肉豆蔻酸Myristic acid(C14∶0)/% 2.15±0.46 2.33±0.19 2.35±0.64 0.756
十五烷酸Pentadecanoic acid(C15∶0)/% 0.32±0.10 0.36±0.06 0.29±0.05 0.298
棕榈酸Palmitic acid(C16∶0)/% 25.68±1.6 26.20±0.34 26.96±3.00 0.601
十七烷酸Margaric acid(C17∶0)/% 0.86±0.26 0.94±0.13 0.76±0.13 0.333
硬脂酸Stearic acid(C18∶0)/% 23.93±3.49a 21.88±2.88ab 18.16±1.92b 0.015
花生酸Arachidonic acid(C20∶0)/% 0.23±0.02a 0.19±0.04a 0.13±0.03b 0.013
二十一烷酸Heneicosoic acid(C21∶0)/% 0.23±0.09 0.26±0.10 0.20±0.05 0.622
二十二烷酸Docosanoic acid(C22∶0)/% 0.09±0.03 0.05±0.00 ND 0.363
二十四烷酸Tetracosanoic acid(C24∶0)/% 0.32±0.33 0.25±1.56 0.47±0.51 0.628
不饱和脂肪酸Unsaturated fatty acids/% 47.03±5.67 46.57±2.69 49.49±5.21 0.565
单不饱和脂肪酸Monounsaturated fatty acids/% 40.81±2.96 42.00±2.74 42.38±3.58 0.715
十四烯酸Tetradecenic acid(C14∶1)/% 0.23±0.05 0.22±0.06 0.28±0.06 0.291
棕榈油酸Palmitic acid(C16∶1)/% 4.19±0.49b 4.30±0.60b 4.99±0.24a 0.039
银杏酸Ginkgoic acid(C17∶1)/% 0.55±0.06 0.59±0.08 0.58±0.04 0.515
反式油酸Elaidic acid(C18∶1n9t)/% 1.52±0.71 ND ND
顺式油酸Oleic acid(C18∶1n9c)/% 34.82±2.47 36.80±2.22 36.44±3.63 0.521
花生一烯酸Arachidonic acid(C20∶1)/% 0.11±0.03 0.11±0.02 0.12±0.04 0.918
多不饱和脂肪酸Polyunsaturated fatty acids/% 3.93±1.89 4.57±1.51 4.78±1.36 0.772
亚油酸Linoleic acid(C18∶2n6c)/% 2.52±1.15 2.86±0.80 3.33±0.48 0.522
γ-亚麻酸Gamma linolenic acid(C18∶3n6)/% 0.09±0.04 0.10±0.01 0.07±0.00 0.563
α-亚麻酸Alpha linolenic acid(C18∶3n3)/% 0.31±0.10 0.31±0.11 0.42±0.25 0.525
二十碳二烯酸Eicosadienoic acid(C20∶2)/% 0.05±0.00 0.05±0.00 ND 1.000
二十碳三烯酸Eicosatrienoic acid(C20∶3n6)/% 0.25±0.19 0.18±0.09 0.26±0.22 0.744
花生四烯酸Arachidonic acid(C20∶4n6)/% 1.84±1.33 1.16±0.69 2.08±1.79 0.555
多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸PUFA/SFA 0.11±0.08 0.08±0.03 0.11±0.02 0.541
不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸UFA/SFA 0.96±0.25 0.89±0.10 1.03±0.22 0.584
单不饱和脂肪酸Monounsaturated fatty acids/% 41.91±3.50 42.39±2.77 42.84±3.54 0.890

ND为未检出。下表同。

ND was not detected. The same as below.

2.4 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肉中挥发性风味物质组成的影响

由表5可见,对照组、0.4%YC组和0.8%YC组肌肉中分别检测出挥发性风味物质27种、28种和31种,其中包括13种醛类、8种醇类、4种酮类、2种酯类、1种烷烃类、1种酸类、3种含氮含硫及其他杂环化合物。
各组肌肉中醛类含量均差异不显著(P>0.05),但其组成不同,0.4%和0.8%YC组的肌肉中醛类丰富度均高于对照组,分别为9种和12种。各组牦牛肌肉中醛类中己醛含量最高,且0.8%YC组的肌肉中己醛含量最高。
对照组、0.4%YC组和0.8%YC组中肌肉中均检出8种醇类,所占比例依次为33.85%、33.55%、27.49%,并以1-辛烯-3-醇含量最高,其次是1-戊醇。对照组和0.4%YC组的肌肉中1-戊醇含量分别为5.00%和5.92%,均显著高于0.8%YC组(P<0.05);0.4%YC组的肌肉中1-庚醇含量为3.14%,显著高于对照组和0.8%YC组(P<0.05)。
4种酮类、2种酯类、1种烷烃类、1种酸类在3组牦牛肌肉中均检出。各组之间肌肉中酮类含量均差异不显著(P>0.05)。酯类中,0.8%YC组的肌肉中乙酸乙烯酯含量为4.05%,显著高于对照组(P<0.05)。烷烃类中,0.4%YC组的肌肉中戊基环丙烷含量为4.02%,显著高于0.8%YC组(P<0.05),但与对照组无显著差异(P>0.05)。含氮含硫及其他杂环化合物中,0.4%YC组的肌肉中2-乙基呋喃含量为1.19%,显著高于对照组和0.8%YC组(P<0.05)。

2.5 饲粮中添加酵母培养物对牦牛瘤胃微生物多样性的影响

2.5.1 操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)和Alpha多样性结果

由表7可见,0.4%YC组的牦牛瘤胃微生物OTU数目为1 889.50个,显著高于对照组和0.8%YC组(P<0.05);同时,0.4%YC和0.8%YC组的瘤胃微生物Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均显著高于对照组(P<0.05)。
表6 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肌肉中挥发性风味物质组成的影响

Table 6 Effects of dietary yeast culture on muscle volatile flavor compounds composition of yaks %

项目
Items		 化合物名称
Compound names		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC














醛类
Aldehyde		 乙醛Acetaldehyde 3.20±1.86 3.38±0.73 4.33±1.78 0.517
己醛Hexanal 14.96±7.45 11.25±0.60 15.17±1.95 0.712
庚醛Heptanal 2.51±1.21 2.22±0.35 2.30±0.29 0.131
辛醛Octanal 1.82±0.70 1.36±0.17 2.16±0.46 0.112
(e)-2-辛烯醛(e)-2-octenal ND ND 0.84±0.16
癸醛Decanal ND ND 1.39±0.52
苯甲醛Benzaldehyde 4.39±1.68 5.65±1.03 5.96±2.10 0.397
(e)-2-壬烯醛(e)-2-nonenal 1.33±0.28 ND ND
3-乙基苯甲醛3-ethyl-benzaldehyde 0.77±0.01 0.86±0.23 0.94±0.09 0.490
十四醛Tetradecanal ND 3.40±1.89 2.68±3.10 0.706
十五醛Pentadecanal ND ND 1.60±0.08
十六醛Hexadecanal 4.58±5.04 6.56±2.00 4.41±1.96 0.695
十八醛Octadecanal ND 2.39±0.96 1.42±0.87 0.314










醇类
Alcohols		 乙醇Ethanol 2.06±1.46 1.38±0.37 1.44±0.94 0.573
1-戊烯-3-醇1-pentene-3-ol 0.70±0.03 0.91±0.14 0.61±0.16 0.128
1-戊醇1-pentanol 5.00±1.29a 5.92±0.89a 3.46±0.51b 0.007
1-己醇1-hexanol 2.09±0.34 2.19±0.27 1.67±0.34 0.083
1-辛烯-3-醇1-octen-3-ol 17.87±6.17 16.65±3.22 14.40±3.50 0.563
1-庚醇1-heptanol 2.16±0.16b 3.14±0.82a 2.11±0.49b 0.027
2-乙基-1-己醇
2-ethyl-1-hexanol		 1.68±1.17 1.04±0.77 1.95±1.35 0.525
(e)-2-辛烯-1-醇
(e)-2-octen-1-ol		 2.29±1.19 2.32±0.55 1.85±0.53 0.107



酮类
Ketone		 丙酮Acetone 1.50±1.45 1.71±0.73 1.52±0.24 0.949
2-丁酮2-butanone 0.70±0.30 0.81±0.13 0.96±0.15 0.271
2-庚酮2-heptanone 1.10±0.33 1.46±0.35 1.08±0.19 0.154
3-羟基-2-丁酮Acetoin 5.96±4.47 6.80±2.36 8.42±4.77 0.644



酯类Esters		 乙酸乙烯酯
Acetic acid ethenyl ester		 1.58±0.68b 2.74±0.97ab 4.05±1.92a 0.045
N-己酸乙烯酯
N-caproic acid vinyl ester		 9.65±1.35 7.17±2.26 8.32±3.59 0.532
酸类Acids 4-羟基丁酸
4-hydroxy-butanoic acid		 0.72±0.31 0.86±0.45 1.38±0.57 0.278
烷烃类Alkanes 戊基环丙烷
Pentyl-cyclopropane		 3.24±0.56ab 4.02±0.68a 2.41±0.61b 0.012





含氮含硫及其他
杂环化合物
Nitrogen, sulfur
and other heterocyclic compounds		 丙氨酰甘氨酸二肽Ala-Gly 4.79±2.47 4.90±1.01 4.96±1.20 0.984
2-乙基呋喃2-ethyl-furan 0.69±0.34b 1.19±0.17a 0.77±0.15b 0.020
2-戊基呋喃2-pentyl-furan 2.34±0.85 2.71±0.56 1.92±0.42 0.208
表7 OTU和Alpha多样性结果

Table 7 Results of OTU and alpha diversity

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC
操作分类单元OTU 1 611.33±105.24b 1 889.50±135.28a 1 788.20±144.08b 0.023
Ace指数Ace index 1 982.05±95.77b 2 304.86±151.95a 2 198.22±110.29a 0.022
Chao1指数Chao1 index 2 042.58±120.33b 2 383.33±166.65a 2 259.54±81.12a 0.018
覆盖率Coverage 0.99±0.00 0.99±0.00 0.99±0.00 0.999
Simpson指数Simpson index 0.97±0.02 0.99±0.01 0.99±0.00 0.989
Shannon指数Shannon index 7.57±0.20b 8.25±0.29a 8.35±0.24a 0.006

2.5.2 瘤胃微生物组成

由图1可见,3组牦牛瘤胃微生物均以拟杆菌门、厚壁菌门、疣微菌门和黏胶球形菌门为优势菌门。由图2可见,普雷沃氏菌属_1在3组牦牛瘤胃微生物中相对丰度最高;0.4%YC和0.8%YC组瘤胃微生物中理研菌科RC9肠道菌体属相对丰度分别为10.76%和10.37%,高于对照组(7.26%)。
图1 门水平微生物菌群堆叠图

Fig.1 Stacking diagram of microbial flora at phylum level

图2 属水平微生物菌群堆叠图

Fig.2 Stacking diagram of microbial flora at genus level

2.6 饲粮中添加酵母培养物对牦牛瘤胃VFA含量的影响

由表8可见,0.8%YC组的瘤胃中乙酸含量显著高于对照组(P<0.05),0.4%YC组的瘤胃中乙酸/丙酸显著高于对照组(P<0.05)。各组之间瘤胃中丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸含量均无显著差异(P>0.05)。
表8 饲粮中添加酵母培养物对牦牛瘤胃VFA含量的影响

Table 8 Effects of dietary yeast culture on rumen VFA contents of yaks

项目
Items		 组别Groups P值
P-value
对照Control 0.4%YC 0.8%YC
乙酸Acetic acid/% 68.86±1.89b 70.47±0.65ab 70.98±0.86a 0.033
丙酸Propionic acid/% 18.14±1.16 17.10±0.37 17.93±0.71 0.309
丁酸Butyric acid/% 6.56±1.30 7.48±2.21 7.41±0.64 0.672
戊酸Pentanoic acid/% 0.73±0.20 0.70±0.10 0.76±0.01 0.797
异丁酸Isobutyric acid/% 2.28±0.44 2.47±0.44 2.05±0.36 0.318
异戊酸Isopentanoic acid/% 2.98±0.68 3.43±1.25 2.69±0.55 0.428
乙酸/丙酸Acetic acid/propionic acid 3.81±0.31b 4.33±0.26a 4.11±0.18ab 0.013

2.7 饲粮中添加酵母培养物对牦牛脂肪代谢相关基因mRNA表达的影响

由图3可见,0.4%YC组的肌肉中FAS的mRNA相对表达水平显著高于对照组和0.8%YC组(P<0.05),0.8%YC组的肌肉中H-FABP的mRNA相对表达水平显著高于对照组(P<0.05)。
图3 饲粮中添加酵母培养物对牦牛脂肪代谢相关基因mRNA表达的影响

数据柱标相同小写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)。

Fig.3 Effects of dietary yeast culture on mRNA expression of lipid metabolism related genes of yaks

Value columns with the same small letter mean no significant difference (P>0.05), while with different small letters mean significant difference (P<0.05).

3 讨论

3.1 饲粮中添加酵母培养物对牦牛生长性能和屠宰性能的影响

穆天龙等[13]以西门塔尔杂交肉牛为研究对象,发现饲粮中添加150和200 g/d的酵母培养物对干物质采食量(DMI)无显著影响,但显著降低了肉牛的ADG和F/G。而薛喜娟等[14]研究发现,在育肥期西门塔尔育肥牛饲粮中添加不同水平酵母培养物能够显著提高育肥牛的ADG和DMI,降低F/G。本试验中,饲粮中添加酵母培养物显著降低了牦牛的ADMI,但对ADG和F/G无显著影响,与上述研究结果有一定差异,这可能与动物品种、饲粮营养水平和酵母培养物的添加剂量有关。
本试验中,饲粮中添加酵母培养物对牦牛的屠宰率、净肉率、肉骨比等屠宰性能无显著影响。孙俊峰[15]和李俊朋等[9]分别在西门塔尔杂交牛和郏县红牛上的试验也发现,酵母培养物对育肥牛屠宰率和净肉率无显著影响,与本试验结果一致。

3.2 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肉品质的影响

已有研究表明,饲粮中添加酵母培养物能够改善动物肌肉品质、降低肌肉剪切力、增加牛肉大理石花纹、提高肌内脂肪含量等[3,14,16]。本试验同样发现,饲粮中添加酵母培养物导致牦牛肌肉IMF含量提高,蒸煮损失和生肉剪切力降低。肉品质指标之间存在一定的关联,肌肉的营养组成和组织结构均会对牛肉的感官品质产生一定影响,例如IMF含量的高低会影响牛肉的系水力、多汁性和剪切力[16-17]。剪切力是反映牛肉嫩度的重要指标之一,IMF主要沉积在结缔组织的肌纤维束中,IMF含量的增加降低了肌纤维密度,同时也影响了肌内结缔组织完整性[18],导致肌肉剪切力降低。肉色是影响消费者购买意愿的重要指标。木其尔[17]研究表明,牛肉脂肪的b*值与肌肉中MUFA和PUFA含量呈正相关。本试验发现,饲粮中添加0.8%的酵母培养物显著提高了牦牛肌肉b*值。但其他研究者发现饲粮中添加酵母培养物对肉牛肌肉的肉色无显著影响[7],这可能与动物品种、饲粮组成、酵母培养物的来源有关。

3.3 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肌肉中脂肪酸组成的影响

肌肉IMF含量除影响肌肉品质以外,还可能会对脂肪酸组成产生影响[19]。本试验中,0.8%YC组的肌肉IMF含量最高,其饱和脂肪酸含量为3组中最低,不饱和脂肪酸含量为3组中最高。本团队对舍饲金川和麦洼牦牛背最长肌脂肪酸组成分析结果显示,其SFA含量分别为47.79%和48.23%,UFA含量分别为49.39%和50.14%[20],而本试验中,3组牦牛肌肉中SFA含量均高于上述研究,这可能与饲粮营养水平不同有关。饲粮的差异会造成肌肉中脂肪酸组成或部分脂肪酸含量发生改变[21-22],Corino等[23]改变了育肥猪饲粮中UFA含量,结果发现背最长肌中脂肪酸组成也随之发生变化,在牦牛上也有类似研究报道[24]。
脂肪酸组成和脂肪酸位于甘油的结合位点,是影响不同脂肪酸对人和动物健康产生不同作用的重要因素[23⇓-25]。车娟等[26]研究报道,随着血浆中硬脂酸含量的增加,2型糖尿病的患病风险提高。本试验发现,饲粮中添加酵母培养物降低了肌肉中硬脂酸含量。Cao等[25]认为棕榈油酸是一种独特的脂肪酸,是新生脂肪的标志,其作为一种脂质激素能够影响脂肪的形成,摄入适宜含量的棕榈油酸或许可以使脂肪细胞的脂解作用加强,从而对肥胖症产生一定改善作用。本试验发现,饲粮中添加0.8%酵母培养物显著提高了肌肉中棕榈油酸含量,对牦牛肌肉的脂肪酸组成有一定的积极影响。
本试验在对照组牦牛肌肉中检测出反式油酸,一般认为反式脂肪酸会降低血清高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein-cholesterol,HDL-C)含量,对心血管健康产生不良影响[24]。但陈银基等[27]研究认为,共轭亚油酸的前体物质可能是反式油酸,而共轭亚油酸能提高体内HDL-C含量,改善免疫功能,预防动脉粥样硬化。但目前尚无更深入的研究能够有效调控反式油酸转化为共轭亚油酸。

3.4 饲粮中添加酵母培养物对牦牛肌肉中挥发性风味物质组成的影响

醛类化合物是影响肉类风味的主要成分之一,呈鲜香味,其主要来源于不饱和脂肪酸的氧化降解,是影响牛肉风味不可或缺的组分[28-29]。本试验结果显示,0.4%和0.8%YC组牦牛肌肉中醛类丰富度均高于对照组,且以具有青草和脂肪香味的己醛含量最高。己醛是肌肉中亚油酸氧化后的主要产物[30],这与前文脂肪酸结果相对应。
醇类化合物一般是由脂肪酸衍生、脂质氧化或羰基化合物还原而产生,在肉类中能够呈现出植物清香味[28]。3组牦牛肌肉中均检出8种醇类,以1-辛烯-3-醇含量最高,作为不饱和醇其香气阈值较低,可能对牦牛肉的香味贡献较大,呈现青草和蘑菇香味。在张瑞等[28]对平凉红牛的研究中也发现,肌肉中1-辛烯-3-醇含量在醇类化合物中最高;同时有研究称其可能是由花生四烯酸热降解而产生,也有研究称其是由亚麻酸降解而产生[29]。本试验中对照组的肌肉中1-辛烯-3-醇含量最高。
烷烃类化合物主要由脂肪酸中烷氧自由基均裂产生,无气味,因此,戊基环丙烷对牛肉香味直接贡献并不大,酯类化合物一般由酸类或醇类的酯化反应产生,乙酸乙烯酯带有果香,但酯类对牛肉香气的贡献也不大[29-30]。呋喃类化合物主要来源于亚油酸的氧化,但也有研究称呋喃类化合物是美拉德反应的产物[31]。本试验中,检测出了2-乙基呋喃和2-戊基呋喃类不含硫的呋喃类化合物。有研究指出,2-戊基呋喃是由硫胺素降解产生,具有较强肉香味[32],可见呋喃类化合物虽然含量不高,但是可能对于牦牛肌肉的风味也有贡献,能够对整体风味产生一定影响。
综上所述,饲粮中添加酵母培养物改变了牦牛肌肉中挥发性风味物质组成和含量,从而使得牦牛肌肉拥有更丰富的清香和鲜香风味,吸引更多的消费者。在本试验条件下,添加酵母培养物组的肌肉IMF含量高于对照组,受热后脂肪的氧化程度也会相应增加,本试验检测出的挥发性风味物质多为由脂质或脂肪酸氧化生成的醛类、酮类、醇类、酯类等[33],IMF含量的增加可能是使添加酵母培养物组肌肉中挥发性风味物质更丰富的原因之一。

3.5 饲粮中添加酵母培养物对牦牛瘤胃微生物多样性的影响

瘤胃微生物多样性对反刍动物健康和营养成分的消化吸收有着重要影响。本试验中,0.4%YC组牦牛瘤胃微生物OTU数目显著高于对照组和0.8%YC组,0.4%YC和0.8%YC组牦牛瘤胃微生物Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均显著高于对照组,3组样本的覆盖率均达到了0.99,说明添加酵母培养物改善了牦牛瘤胃微生物多样性。这与其他学者研究结果[34]一致。
在反刍动物中,瘤胃细菌是影响脂肪代谢的重要因素,一些瘤胃细菌能够分泌酯解酶,使脂肪酸发生酯解,尤其是亚油酸和亚麻酸,多种瘤胃细菌都能参与其分解代谢,其氢化后产物多为MUFA或SFA[35-36]。例如在亚麻酸氢化过程中,白色瘤胃球菌、革兰氏阴性杆菌、溶纤维丁酸弧菌起主导作用,同时也能参与亚油酸的氢化,瘤胃原虫可能也能够氢化进入瘤胃中的UFA[35]。因此,推测前文中酵母培养物引起的牦牛肌肉脂肪酸组成变化可能与瘤胃菌群的改变有关。

3.6 饲粮中添加酵母培养物对牦牛瘤胃VFA含量的影响

瘤胃微生物产生的VFA是反刍动物重要的能量来源。目前已有大量研究证明酵母培养物能够改变反刍动物瘤胃VFA的组成和含量。反刍动物瘤胃中的丙酸是肝脏糖异生生成葡萄糖的主要前体物质[37]。乙酸是反刍动物合成甘油三酯的重要前体,与葡萄糖在脂肪合成中相互依赖,在这一过程中,乙酸是否能得到有效的利用,主要取决于瘤胃中是否含有相应比例的丙酸[38]。因此,本试验中,饲粮中添加酵母培养物提高了牦牛瘤胃乙酸含量和乙酸/丙酸,这可能对牦牛脂肪合成具有促进作用。

3.7 饲粮中添加酵母培养物对牦牛脂肪代谢相关基因mRNA表达的影响

FAS在脂肪代谢中有着十分重要的作用,是合成脂肪的关键酶。动物体内沉积的脂肪所需的脂肪酸大都来源于脂肪酸的全程合成,其合成需要FAS对乙酰辅酶A和丙二单酰辅酶A进行催化来完成[39]。FAS基因是介导多种细胞受体超家族成员之一,能通过丝裂原活化蛋白激酶(AMPK)信号通路控制脂肪的合成,并且与IMF含量有关[40]。Kim等[41]研究结果也表明,FAS基因中的4个单核苷酸多态性与肉品质性状相关。Niken等[42]报道FAS基因的表达与肌肉IMF含量呈正相关。FAS基因与动物IMF含量具有相关性。舒常平等[43]对不同饲喂期鹅的FAS mRNA相对表达水平与脂肪酸合成相关性进行分析后,发现FAS mRNA相对表达水平与肝脏中SFA和MUFA含量呈极显著的正相关。本试验中,0.4%YC组的肌肉中FAS的mRNA相对表达水平显著高于对照组和0.8%YC组,而该组肌肉IMF和MUFA含量确实有增加的趋势,与上述研究结果一致,但可能由于试验时间限制,导致了各指标差异并不显著。
H-FABP对脂肪酸具有很高的亲和力,能将脂肪酸从细胞膜运输到细胞内,对脂类代谢有重要的意义,H-FABP广泛存在于动物的心脏、骨骼肌、平滑肌等组织中[44]。目前已有大量的研究表明,H-FABP的mRNA相对表达水平与动物的IMF含量及肉品质具有相关性[45⇓-47]。从本试验结果来看,饲粮中添加酵母培养物可提高肌肉中H-FABP的mRNA相对表达水平提高,这可能导致前文中的肌肉IMF含量增加和脂肪酸组成改善。
有研究认为,反刍动物体内的脂质代谢与瘤胃VFA密切相关,VFA除了直接作为底物参与脂肪合成,还能调节AMPK、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等脂质代谢和脂肪细胞分化相关的信号通路,影响下游脂质代谢相关基因的表达[48]。本试验中,饲粮中添加酵母培养物改善了牦牛瘤胃微生物多样性和VFA中乙酸含量,同时肌肉中FAS和H-FABP的mRNA相对表达水平和IMF含量提高,由此推测,瘤胃中VFA含量可能与脂质代谢相关基因表达有关,但具体机制还需进一步深入研究。

4 结论

① 饲粮中添加酵母培养物降低了牦牛的ADMI,对ADG、F/G无显著影响,对屠宰性能无显著影响。
② 饲粮中添加酵母培养物增加了瘤胃菌群多样性,提高了瘤胃中乙酸比例和乙酸/丙酸,可调节脂质代谢相关基因的表达,从而改善肌肉品质。

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