β-胡萝卜素(β-carotenoid)是一类广泛存在于自然界中的有色物质，是一种黄红色素，它不仅是畜禽维生素A的主要前体物，而且在动物体内还具有重要的生物学功能^{[ 1 ]}。近年的大量试验研究表明其在动物的基因表达、细胞增殖和分化调控、信号传导和细胞间隙连接通讯、机体抗氧化和免疫等方面均有重要作用^{[ 2 ]}。目前关于β-胡萝卜素在反刍动物上的研究主要集中在对奶牛繁殖性能的影响。何文娟等^{[ 3 ]}研究证实，添加300和600 mg/d β-胡萝卜素提高了围产期奶牛的产奶量，降低了胎衣不下、子宫炎和乳房炎的发病率。边四辈等^{[ 4 ]}研究证实，在奶牛饲粮中添加300 mg/d的β-胡萝卜素，奶牛产后胎衣不下发生率减少17%，且可提高产后70 d内的配种率和受胎率。有关肉牛饲粮中添加β-胡萝卜素的研究鲜有报道，使得β-胡萝卜素在肉牛饲粮中的添加无标准可依，β-胡萝卜素在肉牛生产中的应用受到了极大的限制。本试验旨在研究饲粮中添加不同水平的β-胡萝卜素对肉牛生产性能、抗氧化功能、血液生理指标和肉品质的影响，为β-胡萝卜素在肉牛生产中的应用提供理论依据。

试验采用单因素随机区组设计，选用体况良好、平均体重为(381.00±26.01) kg的西门塔尔杂交阉牛120头，随机分为4组，每组30头，对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂在基础饲粮中分别添加600、1 200、1 800 mg/d β-胡萝卜素的试验饲粮。经前期试验测定基础饲粮中β-胡萝卜素主要存在于全株玉米青贮中，精料和稻草中含量极小，可忽略不计，全株玉米青贮中含量为34 μg/g。β-胡萝卜素由浙江巴仕曼生物科技有限公司提供，经抗氧化微囊包膜处理，有效成分含量为15%。

试验牛全部采用拴系饲养，试验预试期10 d，期间进行编号、驱虫、健胃、注射口蹄疫疫苗，每天06:00和16:00分2次饲喂，饲喂顺序为先精后粗，喂后自由饮水。精料的饲喂量为肉牛体重的1%，每30 d根据体重调整1次饲喂量；粗料为稻草和全株玉米青贮。正试期90 d。试验饲粮按《肉牛营养需要和饲养标准》^{[ 5 ]}配制。精料组成及营养水平见表1。

正试期开始和试验结束早饲前连续2 d称重取平均值，如果2 d体重相差超过10 kg，则需加称1 d，取相近2 d平均值用于计算全期的平均日增重。记录正试期每天的采食量，计算干物质采食量。

正试期第90天对每头试验牛进行静脉采血并分离血清，血清在-20 ℃条件下保存备测血清抗氧化指标。血清抗氧化指标采用南京建成生物工程研究所生产试剂盒测定，测定指标包括血清总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽(GSH)含量、丙二醛(MDA)含量和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 精料组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate (air-dry basis) % 项目 Items 含量 Content 原料 Ingredients 玉米 Corn 38.5 麦麸 Wheat bran 12.0 玉米皮 Corn bran 12.0 豆粕 Soybean meal 10.0 棕榈粕 Palm meal 20.0 磷酸氢钙 CaHPO4 1.5 石粉 Limestone 1.5 小苏打 NaHCO3 2.0 食盐 NaCl 1.5 预混料 Premix1) 1.0 合计 Total 100.0 营养水平 Nutrient levels2) 干物质 DM 80.63 粗蛋白质 CP 12.74 综合净能 NEmf/(MJ/kg) 9.48 钙 Ca 1.16 磷 P 0.68 1)预混料为每千克精料提供Premix provided the following per kg of the concentrate：VA 1 250 000 IU， VD3 270 000 IU，VE 5 000 IU，Mn 3 060 mg，Zn 14 280 mg，Fe 3 170 mg，Cu 3 040 mg，Se 100 mg，I 180 mg，Co 40 mg。 2)综合净能为计算值[ 5 ]，其余为实测值。NEmf was a calculated value[ 5 ]，while the others were measured values.

表1 精料组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate (air-dry basis) %

正试期第90天静脉采血约2 mL，放入抗凝管中保存，并在4 h内完成血液生理指标的测定，测定项目包括白细胞(WBC)计数、淋巴细胞(LYM)计数和百分比、中间细胞(MID)计数和百分比、中性粒细胞(GRAN)计数和百分比、红细胞(RBC)计数、血红蛋白(HGB)浓度、红细胞积压(HCT)、红细胞平均积压(MCV)、血小板(PLT)计数、血小板比积(PCT)，以上指标均采用日本希森美康KX-21型全自血液分析仪进行测定。

正试期第90天采血后每组随机选取10头试验牛进行屠宰，取西冷部位立即测定肉样肉色指标，并采集西冷部位肉样保存在-20 ℃条件下，按张丽英^{[ 6 ]}的方法测定常规营养成分，指标包括粗蛋白质、粗脂肪、水分和粗灰分。

试验数据的统计用SAS 9.1软件进行单因素方差分析，Duncan氏法进行多重比较，P<0.05为差异显著。

由表2可见，饲粮添加不同水平的β-胡萝卜素对末重、平均日增重和干物质采食量的影响均不显著(P>0.05)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 β-胡萝卜素添加水平对肉牛生产性能的影响 Table 2 Effects of β-carotene supplemental level on performance of beef cattle 项目 Items β-胡萝卜素添加水平 β-carotene supplemental level/(mg/d) SEM P值 P-value 0 600 1 200 1 800 主效应 Main factor 线性 Liner 二次 Quadratic 初重 Initial weight/kg 381.29 380.29 382.86 380.14 1.968 0.997 0.985 0.996 末重 Finally weight/kg 467.29 465.14 470.57 465.29 1.429 0.952 0.986 0.998 平均日增重 ADG/(kg/d) 0.96 0.94 0.97 0.95 0.013 0.988 0.992 0.993 干物质采食量 DMI/(kg/d) 14.27 14.37 15.06 14.58 0.114 0.797 0.545 0.742 同行数据肩标相同或无字母者表示差异不显著(P＞0.05)，不同小写字母表示差异显著(P＜0.05)。下表同。 Values in the same row with the same or no 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.

表2 β-胡萝卜素添加水平对肉牛生产性能的影响 Table 2 Effects of β-carotene supplemental level on performance of beef cattle

由表3可见，与对照组相比，饲粮添加β-胡萝卜素可显著提高血清GSH含量(P<0.05)；β-胡萝卜素添加水平达到1 200 mg/d及以上可显著提高血清T-SOD活性(P<0.05)；1 800 mg/d β-胡萝卜素试验组显著提高了血清T-AOC(P<0.05)； 1 200和1 800 mg/d β-胡萝卜素试验组血清MDA含量显著降低(P<0.05)。随着β-胡萝卜素添加水平的升高，血清T-AOC、GSH含量和T-SOD活性均呈显著的线性和二次升高(P<0.05)，MDA含量则呈显著的线性和二次降低(P<0.05)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 β-胡萝卜素添加水平对肉牛抗氧化功能的影响 Table 3 Effects of β-carotene supplemental level on antioxidant function of beef cattle 项目 Items β-胡萝卜素添加水平 β-carotene supplemental level/(mg/d) SEM P值 P-value 0 600 1 200 1 800 主效应 Main factor 线性 Liner 二次 Quadratic 总抗氧化能力 T-AOC/(U/mL) 6.84a 7.41a 9.42a 13.27b 0.153 0.001 0.000 0.000 谷胱甘肽 GSH/(mg/L) 9.90a 14.17b 15.35b 15.96b 0.186 0.010 0.002 0.001 总超氧化物歧化酶 T-SOD/(U/mL) 93.24a 100.86ab 105.65b 107.99b 0.435 0.009 0.001 0.011 丙二醛 MDA/(nmol/mL) 3.29a 2.58ab 2.42b 2.08b 0.061 0.028 0.003 0.003

表3 β-胡萝卜素添加水平对肉牛抗氧化功能的影响 Table 3 Effects of β-carotene supplemental level on antioxidant function of beef cattle

由表4可见，饲粮添加600 mg/d及以上的β-胡萝卜素可显著降低血液MID计数和百分比(P<0.05)；1 800 mg/d β-胡萝卜素试验组的GRAN百分比显著升高(P<0.05)。饲粮不同添加水平的β-胡萝卜素对血液中WBC计数、LYM计数和百 分比、GRAN计数、RBC计数、HGB浓度、HCT、 MCV、PLT计数、PCT的影响均不显著(P>0.05)。随着饲粮β-胡萝卜素添加水平的提高，血液MID计数和百分比呈显著的线性和二次降低(P<0.05)，血液WBC和LYM计数呈显著的线性降低(P<0.05)，而血液GRAN百分比呈显著的线性增加(P<0.05)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 β-胡萝卜素添加水平对肉牛血液生理指标的影响 Table 4 Effects of β-carotene supplemental level on blood physiological indices of beef cattle 项目 Items β-胡萝卜素添加水平 β-carotene supplemental level/(mg/d) SEM P值 P-value 0 600 1 200 1 800 主效应 Main factor 线性 Liner 二次 Quadratic 白细胞计数 WBC count/(109·L-1) 12.12 12.01 10.78 10.36 0.082 0.113 0.019 0.064 淋巴细胞计数 LYM count/(109·L-1) 6.29 5.73 5.31 4.99 0.057 0.168 0.025 0.078 淋巴细胞百分比 LYM percentage/% 51.54 48.56 49.61 48.81 0.288 0.760 0.458 0.668 中间细胞计数 MID count/(109·L-1) 1.04a 0.79b 0.67bc 0.50c 0.009 0.000 0.000 0.000 中间细胞百分比 MID percentage/% 8.69a 6.72b 6.36bc 5.00c 0.077 0.001 0.001 0.000 中性粒细胞计数 GRAN count/(109·L-1) 4.85 5.40 4.83 4.94 0.050 0.667 0.845 0.824 中性粒细胞百分比 GRAN percentage/% 40.20a 43.86ab 44.46ab 46.84b 0.288 0.194 0.035 0.105 红细胞计数 RBC count/(1012·L-1) 6.49 6.42 6.44 6.60 0.038 0.973 0.787 0.891 血红蛋白浓度 HGB concentration/(g/L) 47.88 45.99 47.07 47.01 0.308 0.916 0.843 0.841 红细胞积压 HCT/% 33.14 31.36 31.41 32.39 0.215 0.839 0.761 0.658 红细胞平均积压 MCV/fL 104.48 102.16 103.23 103.45 0.140 0.652 0.742 0.649 血小板计数 PLT count/(109·L-1) 446.72 459.18 441.86 463.93 1.082 0.193 0.356 0.555 血小板比积 PCT/% 0.32 0.34 0.36 0.33 0.002 0.359 0.581 0.222

表4 β-胡萝卜素添加水平对肉牛血液生理指标的影响 Table 4 Effects of β-carotene supplemental level on blood physiological indices of beef cattle

由表5可见，与对照组相比，1 200 mg/d β-胡萝卜素试验组显著降低了肉色黄度(b^*)(P<0.05)；不同β-胡萝卜素添加水平对肉中粗蛋白质、粗脂肪、水分、粗灰分含量以及肉色亮度(L^*)和红度(a^*)影响均不显著(P>0.05)。随饲粮β-胡萝卜素添加水平的提高，肉色L^*有线性降低的趋势(P=0.079)。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 β-胡萝卜素添加水平对肉牛肉品质的影响 Table 5 Effects of β-carotene supplemental level on meat quality of beef cattle 项目 Items β-胡萝卜素添加水平 β-carotene supplemental level/(mg/d) SEM P值 P-value 0 600 1 200 1 800 主效应 Main factor 线性 Liner 二次 Quadratic 粗蛋白质 CP/% 23.06 23.91 23.13 23.25 0.113 0.537 0.755 0.819 粗脂肪 EE/% 4.29 4.16 3.59 3.33 0.134 0.393 0.135 0.338 水分 Moisture/% 71.24 70.10 72.39 71.29 0.139 0.278 0.821 0.564 粗灰分 Ash/% 1.42 1.67 1.47 1.55 0.023 0.290 0.677 0.760 肉色 Meat colour 亮度 L* 43.43 43.71 40.42 41.53 0.234 0.124 0.079 0.209 红度 a* 26.60 28.21 25.12 27.30 0.248 0.244 0.847 0.952 黄度 b* 11.36a 11.02ab 9.18b 10.66ab 0.151 0.049 0.229 0.218

表5 β-胡萝卜素添加水平对肉牛肉品质的影响 Table 5 Effects of β-carotene supplemental level on meat quality of beef cattle

目前，饲粮中添加β-胡萝卜素在禽类和奶牛上的研究比较多，但肉牛上研究较少。贾福昌等^{[ 7 ]}研究证明，在兔的饲粮中添加40 mg/kg的β-胡萝卜素可以显著降低兔料肉比，提高平均日增重，即使基础饲粮中含有足量的维生素A也表现出来这种影响。任延利等^{[ 8 ]}研究发现，与对照组相比，添加600 mg/kg的β-胡萝卜素便能提高肉仔鸡的平均日增重、降低平均日采食量和料重比。沈军达等^{[ 9 ]}在绍兴鸭饲粮中添加50 mg/kg β-胡萝卜素,产蛋率比对照组提高了7.1%。Coffey^{[ 10 ]}发现β-胡萝卜素可提高初产母猪的繁殖力，不影响经产母猪的繁殖力，但其活仔数提高。本试验β-胡萝卜素对肉牛的生产性能并无显著的影响，其原因可能是所采用的添加水平的β-胡萝卜素的在肉牛体内主要发挥维生素A前体和抗氧化等功能，但机理还有待于进一步研究。

机体的抗氧化系统主要由链式反应阻断剂和抗氧化酶组成，这2类物质协同维持体内自由基生成与清除的平衡。T-AOC的高低代表整个机体的抗氧化能力的高低，是体内各种抗氧化酶共同作用的结果。超氧化物歧化酶(SOD)和GSH是机体内非常重要的2种抗氧化酶，主要作用是抑制自由基的生成与清除机体内的自由基，防止自由基对生物膜和细胞质造成损伤。MDA是脂质过氧化作用的分解产物，它通过生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化作用引起细胞损伤，所以血清MDA含量能反映机体脂质过氧化的程度，从而间接地反映出细胞损伤的程度^{[ 11 ]}。β-胡萝卜素分子结构含有多个具有捕捉、淬灭自由基和单线态氧功能的共轭双键，能够减少自由基对细胞膜和细胞遗传物质的损伤^{[ 12,13 ]}。β-胡萝卜素是有效的抗氧化剂，可阻止光氧化和脂质氧化，显著提高动物机体的抗氧化能力^{[ 14 ]}。本试验中，β-胡萝卜素显著提高了肉牛血清T-AOC、GSH含量和T-SOD活性，MDA含量则显著降低，且以1 200和1 800 mg/d 2个试验组效果较好,这一结果与阳冠明等^{[ 15 ]}与韩瑞丽等^{[ 16 ]}的研究结果一致。同时β-胡萝卜素作为重要的维生素A前体，可以在体内生成维生素A^{[ 17 ]}，而维生素A可以提高动物机体的抗氧化能力，提高血清中T-SOD活性和GSH含量，而降低MDA的含量^{[ 18,19 ]}，进一步证实了本试验的结果的正确。本试验条件下，以1 200 mg/d β-胡萝卜素的添加水平效果最好。

血液生理指标的变化可以反映机体的健康状况，血液中任何有形成分发生变化，都会影响到机体组织器官。在机体的免疫应答过程中，LYM是发挥主要作用的免疫细胞，反映机体免疫功能水平的高低，单核细胞和GRAN具有趋化、吞噬和消化作用，参与机体的炎症反应和免疫防御机制^{[ 20 ]}。类胡萝卜素可增强机体体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫反应，提高动物的抵抗力。在饲粮中添加β-胡萝卜素可以使血浆溶菌酶的浓度增加^{[ 21 ]}。本试验发现，β-胡萝卜素显著提高了血液GRAN的百分比，而且各试验组的各类WBC(LYM、GRAN、MID)计数均低于对照组。这可能与β-胡萝卜素有效地提高了机体的抗氧化性，平衡了机体各项功能，从而提高了了肉牛对外界的应激能力有关。同时β-胡萝卜素显著提高了血液LYM百分比，从而提高了机体的免疫性能，这一结果与Chew等^{[ 22 ]}和何文娟等^{[ 23 ]}的研究结果一致。

本试验发现，1 200 mg/d β-胡萝卜素试验组显著降低了肉色b^*；随饲粮β-胡萝卜素添加水平的提高，肉色L^*有线性降低的趋势。肉样的表面液体渗出量、颜色饱和度和测定环境光线等都会影响肉色L^*。肉色a^*反映肌肉的新鲜度，受肌红蛋白的状态影响。随贮存时间的延长，肌肉表面的寄生菌代谢产生硫化氢、氧，与肌红蛋白结合形成硫化肌红蛋白，硫化肌红蛋白会使肌肉的肉色b^*升高，肌肉品质下降^{[ 24 ]}。本试验结果中值得一提的是，肉色L^*、a^*和b^*都是1 200 mg/d β-胡萝卜素试验组的最小。β-胡萝卜素可以提高肉牛的抗氧化性能和自身具有的抗氧化能力，改善了肉样颜色饱和度，从而较好解释了β-胡萝卜素通过其抗氧化作用抑制脂质氧化来改善肉色的机制，这与洪平等^{[ 24 ]}研究结果相一致。

肉牛饲粮添加β-胡萝卜素能够显著影响抗氧化功能、血液生理指标和肉品质，本试验条件下，最佳添加水平为1 200 mg/d。