为消费者提供安全、优质的动物性食品是养殖业的首要目标，保障动物产品安全的相关技术措施已成为研究重点之一。凹凸棒石(palygorskite)是一种含水镁铝硅酸盐黏土矿物，为凹凸棒石黏土的主要组分，其独特的纤维状晶体结构和孔道等微观结构赋予凹凸棒石良好的吸附性、离子交换性等特性[1]。体外研究表明，凹凸棒石可有效吸附污染水体和土壤中的重金属离子[2-3]，且已作为重金属吸附材料广泛应用于污水处理、医药、化工等领域[4]。在动物生产中，Cheng等[5]研究发现，饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石可降低肉鸡肌肉中铅(Pb)的残留。Cheng等[6]报道，在Pb污染饲粮中添加1%的常规粉碎凹凸棒石可降低肉鸡肝脏、肾脏和胸肌中Pb和铜(Cu)的含量。Zhang等[7]亦报道，饲料中添加常规粉碎凹凸棒石减少了团头鲂肌肉中镉(Cd)的沉积。此外，饲粮中添加凹凸棒石还可促进动物生长，改善动物肠道健康和机体抗氧化能力[8-9]，且添加量以1%为宜[5, 9-10]。
超微粉碎技术是利用机械或流体动力等方法将大颗粒物料粉碎成微米甚至纳米级微粒的过程[11]。与常规粉碎相比，超微粉碎后的产品具有粒径分布均匀、比表面积显著增大和表面吸附力较强等理化特性[12]。黏土类矿物具有良好的吸附性，并且吸附性能受其粒径大小影响，颗粒粒径越小，比表面积越大，吸附能力越强[13]。Zhao等[14]体外研究表明，超微粉碎处理后的凹凸棒石对重金属的清除能力显著提高。Berhane等[15]也发现，随着凹凸棒石-蒙脱石复合物颗粒粒径的降低，其对抗生素环丙沙星等化合物的吸附力不断增强。
目前，动物生产中所用的凹凸棒石以常规粉碎产品为主。本实验室前期的研究表明，常规粉碎凹凸棒石的添加可降低肌肉中有毒重金属的沉积[5-7]，也可能影响肉色和肉质[5-6]，但有关饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉品质的影响尚未见报道。鉴于此，本试验拟在肉鸡饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石，研究其对肉鸡肌肉常量化学成分、金属沉积、肉品质及其抗氧化功能的影响，以期为超微粉碎凹凸棒石在肉鸡饲粮中的合理应用提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验所用常规粉碎凹凸棒石购自江苏惠达矿业科技有限公司。采用超微粉碎分级机(TC-40型，南京龙立天目超微粉体技术有限公司)对部分常规粉碎凹凸棒石进行超微粉碎，制成超微粉碎凹凸棒石。通过激光粒度仪(MASTERSIZER 2000型，英国马尔文仪器有限公司)对2种粉碎处理的凹凸棒石进行粒径分析，结果见表 1。
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表 1 凹凸棒石粒径 Table 1 Particle size of palygorskite |
试验选取192只1日龄爱拔益加(AA)肉鸡，公母各占1/2，随机分为3组，每组8个重复，每个重复8只鸡。肉鸡饲养于多层鸡笼中，每笼为1个重复，重复之间体重接近。对照组饲喂基础饲粮，常规粉碎凹凸棒石组饲喂基础饲粮+1%常规粉碎凹凸棒石，超微粉碎凹凸棒石组饲喂基础饲粮+1%超微粉碎凹凸棒石。试验在南京市康欣禽业有限公司进行，肉鸡饲养在封闭鸡舍。试验期为42 d，期间肉鸡自由采食和饮水，24 h连续光照，肉鸡的免疫程序按照常规进行。基础饲粮组成及营养水平见表 2。
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表 2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis) |
HI-9125型pH计(portable pH meter)购自意大利HANNA Instruments公司；CR-10型色差仪(colorimeter)购自日本Konica Minolta公司；ZKSY-600智能恒温型水浴锅(thermostat water bath)购自上海浦东荣丰科学仪器有限公司；EHD-36型消解仪(heating block)购自北京莱伯泰科仪器股份有限公司；Optima-2100 DV型电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)购自美国Perkin Elmer公司；5804-R型台式低温离心机(refrigerated centrifuge)购自德国Eppendorf公司；PK-02200D型匀浆机(homogenizer)购自美国Pro Science公司。
1.4 样品采集于试验第42天每重复选取1只体重相近、健康状况良好的公鸡，颈动脉放血致死后进行样品采集。肉鸡解剖后，取肉鸡左侧部分胸肌、腿肌于自封袋，于-20 ℃保存备用。同时取右侧全部胸肌、腿肌样品于4 ℃下保存，用于测定肌肉品质。
1.5 测定指标及方法 1.5.1 肌肉常量化学成分测定肌肉中水分、粗脂肪、粗蛋白质含量的测定分别参照《食品中水分的测定》[16](GB 5009.3—2016，直接干燥法)、《食品中脂肪的测定》[17](GB 5009.6—2016，索氏抽提法)、《食品中蛋白质的测定》[18](GB 5009.5—2016，凯氏定氮法)进行测定。
1.5.2 肌肉金属元素含量测定胸肌、腿肌样品电热消解参照Yang等[19]的方法。准确称取2 g肌肉样品，置于50 mL平底柱型消解管中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合酸(V硝酸/V高氯酸=4 : 1)，样品静置过夜后置于消解仪消解至透明，冷却后过滤至25 mL容量瓶中，利用ICP-MS测定样品中锌(Zn)、铁(Fe)、镁(Mg)、Cu、Cd和铬(Cr)的含量。消解仪设定程序为：90 ℃，30 min；120 ℃，30 min；160 ℃，30 min；180 ℃，180 min。ICP-MS工作条件为：高频发射功率1 550 W；等离子气流量12 L/min；辅助气流量0.2 L/min；雾化气流量0.55 L/min；样品提升量1.0 mL/min。
1.5.3 肌肉品质指标测定 1.5.3.1 pH用pH计测定屠宰后45 min和4 ℃冷藏24 h后肌肉样品的pH，每个样品测定3次，取其平均值。
1.5.3.2 色度用色差仪测定屠宰后45 min肌肉样品的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值，每个样品测定3次，取其平均值。
1.5.3.3 滴水损失滴水损失参照王晓明等[20]的方法测定。肉鸡屠宰后，称取肌肉样品10 g(W1)，在一次性纸杯中装置可悬挂回形针的铁丝，用回形针将肌肉悬挂于铁丝上，保证肉样不接触纸杯内壁且肌纤维方向与重力方向平行，纸杯外套自封袋，封口后于4 ℃恒温放置，分别于24、48 h后取出，吸水纸轻轻擦去表层汁液后称重(W2、W3)。计算公式如下：
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蒸煮损失参照王晓明等[20]的方法测定。宰后所取的肌肉样品于4 ℃冰箱熟化24 h，称取肌肉样品10 g(W4)，装入自封袋，用玻璃温度计插入肌肉中心部位，再扎好袋口。将肌肉放入水浴锅中加热至肌肉中心温度达70 ℃，维持温度20 min。取出肉样冷却后擦干，称重(W5)。计算公式如下：
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组织匀浆液制备：称取0.3 g肌肉样品与4 ℃预冷的灭菌生理盐水按照比例1 : 9(质量体积比)混合后匀浆，匀浆液于4 ℃、3 500 r/min离心10 min，取上清液分装，于-20 ℃下保存待测。
取上述组织匀浆上清液，按照试剂盒说明所述方法测定肌肉总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)活力、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量和总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)。上述指标测定所用试剂盒购自南京建成生物工程研究所。
1.6 数据统计分析试验数据采用Excel 2010进行初步整理，采用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法多重比较检验组间差异显著性，以P < 0.05为显著差异，试验结果以平均值±标准误(mean±SE)表示。
2 结果 2.1 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉常量化学成分的影响由表 3可知，与对照组相比，饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石或超微粉碎凹凸棒石对肉鸡胸肌和腿肌中水分、粗脂肪和粗蛋白质含量均无显著影响(P>0.05)。
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表 3 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉常量化学成分的影响 Table 3 Effects of ultra-fine grinding palygorskite on muscular macrochemical components of broilers |
由表 4可知，与对照组相比，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石显著降低了腿肌中Cd和Cr的含量(P < 0.05)，并显著提高了胸肌中Fe的含量(P < 0.05)；饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石则仅显著降低腿肌中Cr的含量(P < 0.05)。此外，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石较添加常规粉碎凹凸棒石显著提高肌肉中Fe的含量(P < 0.05)。
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表 4 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉金属元素沉积的影响 Table 4 Effects of ultra-fine grinding palygorskite on muscular mineral accumulations of broilers |
由表 5可知，与对照组相比，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石显著降低了胸肌和腿肌a*值以及腿肌b*值(P < 0.05)；饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石亦显著降低了胸肌a*值(P < 0.05)；但饲粮中无论是添加超微粉碎凹凸棒石还是常规粉碎凹凸棒石，对肉鸡胸肌和腿肌pH(45 min和24 h)、滴水损失(24和48 h)、蒸煮损失和L*值均无显著影响(P>0.05)。
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表 5 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉品质的影响 Table 5 Effects of ultra-fine grinding palygorskite on muscle quality of broilers |
由表 6可知，超微粉碎凹凸棒石组胸肌GSH-Px活性较对照组和常规粉碎凹凸棒石组显著提高(P < 0.05)。与对照组相比，超微粉碎凹凸棒石组和常规粉碎凹凸棒石组胸肌T-AOC分别提高了53.85%和23.08%，但差异均不显著(P>0.05)。
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表 6 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉抗氧化能力的影响 Table 6 Effects of ultra-fine grinding palygorskite on muscle antioxidant capacity of broilers |
肉类富含蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分，是人类优质蛋白质等营养素的主要来源[21]。肌肉化学成分直接关系到肌肉的营养特性，通常将水分、粗脂肪和粗蛋白质作为肌肉常量化学成分[22]。Pryvulovuc等[23]研究表明，在育肥猪饲粮中添加0.5%以蒙脱石为主的水合铝硅酸盐，可显著提高眼肌水分含量并且显著降低眼肌粗脂肪含量。本试验结果显示，饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石或超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉水分、粗蛋白质和粗脂肪含量均无显著影响，与上述结果不一致，这可能与饲养动物品种、黏土矿物的种类和添加量、饲料管理和环境等因素有关。
3.2 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡金属元素沉积的影响有毒重金属Cr、Cd等被动物摄取、吸收后可在体内富集，通过食物链进入人体，对人类健康构成威胁。Kong等[24]体外研究证明，凹凸棒石可有效地吸附溶液中Cd、Cr和镍(Ni)等重金属元素。本试验结果显示，饲粮中添加常规粉碎凹凸棒石或超微粉碎凹凸棒石均可降低肉鸡腿肌中Cr的残留，这与Cheng等[5-6]和Zhang等[7]的试验结果相一致。与常规凹凸棒石组相比，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒可显著降低腿肌中Cd的残留。周岩民等[25]的研究表明，与粗粒度沸石相比，细粒度沸石使肌肉中Pb含量有较大幅度的降低。林飞宏[26]研究发现，在体外不同pH条件下，超微粉碎蒙脱石对重金属Cu和Pb的吸附能力优于蒙脱石原土，因为超微粉碎蒙脱石比表面积增大，吸附能力增强。因此，本试验中超微粉碎凹凸棒石改善肌肉金属元素沉积的效果优于常规粉碎凹凸棒石可能与其比表面积增大有关。
凹凸棒石是一种天然的碱土镁铝硅酸盐矿物，通过动物消化道时，凹凸棒石所含的矿物元素，如Fe等，在酸性消化液作用下释放并被动物吸收利用[27]。Zhang等[7]报道，在团头鲂饲料中添加2%的常规粉碎凹凸棒石提高了血浆和肌肉中Fe的含量。本试验中得到了相似的结果，且超微粉碎凹凸棒石提高胸肌中Fe含量的效果要优于常规粉碎凹凸棒石，这可能是由于超微粉碎后的凹凸棒石颗粒粒径更小，可更加充分地与消化液接触，促进了Fe的释放，有利于机体对Fe的吸收利用，从提高胸肌中Fe的含量。研究亦表明，凹凸棒石对金属离子的饱和吸附量为：Cr6+>Cd2+ >Fe3+[28-29]，故本试验中超微粉碎凹土棒石降低了肌肉中重金属元素Cr和Cd的残留，并提高了肌肉中Fe的沉积。
3.3 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉品质的影响肉的食用品质反映了肉品的经济价值，肌肉食用品质的评定指标包括肌肉的系水力、pH和色度等[21]。肉色是影响消费者购买肉类产品的主要因素，具有重要的商品学意义[30]。Cheng等[5]研究表明，饲粮中添加1%的凹凸棒石降低了胸肌a*和b*值以及腿肌b*值，但不影响其他肉品参数。本研究结果表明，饲粮中无论是添加超微粉碎凹凸棒石还是添加常规粉碎凹凸棒石，对肉鸡肌的a*和b*值均有不同程度的降低，这与上述结果一致。肉鸡玉米-豆粕型饲粮的原料中含有天然类胡萝卜素，如玉米黄质、叶黄素和胡萝卜素等[31]，可影响肉鸡胴体色泽[32]。体外试验证明，凹凸棒石可有效吸附食用油中的色素[33-34]。因此，本试验中凹凸棒石对肌肉a*和b*值的降低可能与凹凸棒石对色素的吸附相关。此外，与常规粉碎凹凸棒石相比，超微粉碎凹凸棒石对肌肉色度的影响更显著，这可能是由于超微粉碎处理提高了凹凸棒石颗粒的有效吸附面积，进而增强了对饲粮中色素的吸附性能。另外，本试验结果显示，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石或常规粉碎凹凸棒石对肉鸡胸肌和腿肌的系水力和pH均无显著影响，这与Kavan等[35]的研究结果一致，但杨雪等[36]研究发现饲粮中添加凹凸棒石可显著提高生长育肥猪肌肉pH45 min并降低眼肌48 h滴水损失。有关凹凸棒石对肌肉品质影响的报道不一致可能与动物种类、凹凸棒石来源和添加量有关。
3.4 超微粉碎凹凸棒石对肉鸡肌肉抗氧化能力的影响动物依靠体内的抗氧化防御系统清除过量的活性氧自由基，防止其对机体造成氧化损伤。Chen等[9]研究表明，饲粮中添加1%的凹凸棒石可增强肉鸡肠道T-SOD活性。黏土矿物能够提高机体抗氧化功能，可能是由于黏土矿物颗粒能够吸附霉菌毒素、重金属、致病微生物等[5-9]，减少有害物质与肠道黏膜的接触，进而缓解组织的氧化应激反应[36]。本试验发现，饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石可显著提高肉鸡胸肌GSH-Px活性，但添加常规粉碎凹凸棒石无此效果，表明超微粉碎凹凸棒石有提高肉鸡胸肌抗氧化能力的效果。这可能是由于超微粉碎后的凹凸棒石具有更大的比表面积，能更好地吸附有害物质，减少有害物质造成的机体氧化应激反应。另外，有研究表明凹凸棒石对机体抗氧化能力的调节与其表面活性基团有关[37]。因此，超微粉碎凹凸棒石提高肌肉抗氧化能力效果优于常规粉碎凹凸棒石，也可能是由于凹凸棒石在超微粉碎过程中，因机械力作用活化凹凸棒石表面，产生新的离子键或活化点[38]。
4 结论肉鸡饲粮中添加超微粉碎凹凸棒石可降低肌肉重金属残留，影响肌肉色泽，提高胸肌的抗氧化能力，且效果优于同等添加量的常规粉碎凹凸棒石。
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