2. 山西农业大学食品科学与工程学院, 太谷 030801
2. College of Food Science and Engineering, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
牛肉是主要肉类产品之一，普通牛肉中的饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的50%以上[1]。饱和脂肪酸可提高人体血液中低密度脂蛋白胆固醇的含量，有引发心血管疾病的潜在危险[2]。在饲粮中添加富含多不饱和脂肪酸(PUFA)的亚麻籽，可提高牛肉内脂肪含量，显著改善肌肉及脂肪的色泽，提高牛肉的风味[3]，使牛肉中n-3脂肪酸含量增加[4]，降低n-6/n-3 PUFA含量[5]。PUFA能影响细胞膜磷脂中PUFA组成及含量，影响细胞膜的流动性和受体功能[6-7]，在一定条件下还可以从细胞膜磷脂池中释放出来并转变为游离状态，经过代谢产生更多具有生物活性的脂质调节物质[8]，从而保护动物免受动脉粥样硬化危害，降低血液中甘油三酯(TG)含量，抑制血小板凝集和防止血栓形成，降低心血管疾病的发生[9]；还能够代谢产生具有抗炎症作用的脂质调节物质[10]。用含二十碳五烯酸(EPA)的饲粮饲喂对甲基胆蒽诱发肉瘤的大鼠，可使肿瘤体积缩小，EPA通过抑制血管内皮因子的表达能达到抗肿瘤效应[11]。PUFA还可以调节肝细胞中肉碱脂酰转移酶(CPT)和3-羟甲基戊二酸单酰CoA合成酶(HMGCS)基因表达，使其mRNA水平提高2~4倍[2]，用富含18碳的PUFA的植物油和18碳的PUFA饲养反刍动物均显著抑制甲烷的生成，对环境保护具有重要意义[12]，但植物油中某些脂肪酸对瘤胃微生物有一定的毒害作用[13]，尤其是亚麻酸会降低原虫和甲烷菌数量[12]。过瘤胃脂肪可以避免对瘤胃微生物的干扰，减少对瘤胃发酵的抑制作用，特别是可以生产出富含必需脂肪酸的牛肉，提高产品质量[14]。目前国内外在该领域的研究主要集中在饲粮中直接添加各种脂肪源或以饱和脂肪酸形成的过瘤胃脂肪的适宜添加量方面[15-17]、在饲粮中添加用亚麻油为原料制作的过瘤胃脂肪、过瘤胃脂肪对瘤胃发酵和尿嘌呤衍生物的影响[18]、对养分表观消化率和氮沉积的影响[19]等方面，但关于不同添加量的过瘤胃不饱和脂肪对肉牛生长性能和牛肉脂肪酸组成的影响的研究鲜见报道。本试验的目的是研究不同添加量的过瘤胃不饱和脂肪酸钙皂对肉牛生长性能和牛肉化学成分和脂肪酸含量的影响。
1 材料与方法 1.1 试验材料、试验动物与试验设计过瘤胃不饱和脂肪由山西农业大学动物科技学院研制，用胡麻油为原料制成，采用不饱和脂肪酸钙皂形式添加。其干物质(DM)含量为97.00%，以干物质为基础，脂肪含量为83.14%，其中C12 : 0、C14 : 0、C16 : 0、C16 : 1含量均为0，C18 : 0含量为3.00%，C18 : 1含量为27.77%，C18 : 2含量为26.83%，C18 : 3含量为24.93%，其余长链脂肪酸含量为0.61%，24和48 h瘤胃平均消失率分别为5.15%和8.63%。
选用24头15~17月龄、平均体重为(447.78±2.53) kg的安格斯阉公牛，按照完全随机设计分为4组，分别饲喂含有0、2.0%、4.0%和6.0%的过瘤胃不饱和脂肪饲粮(饲粮除增重净能和采食量外，其余养分供给量一致)，每组6个重复，每个重复1头。试验从2016年7月13日到2016年9月28日在山西万牧科技有限公司进行。试验全期77 d，其中预试期10 d，正试期67 d。
1.2 试验饲粮及饲养管理根据体重和日增重1.2 kg计算营养需要[20]并设计各组试验饲粮，其组成及营养水平见表 1，过瘤胃不饱和脂肪的综合净能值是在饲粮粗脂肪(EE)的表观消化率[19]基础上根据粗脂肪含量计算消化能，然后进行品种校正，再计算综合净能[20]。试验牛采取颈枷控制的单槽饲喂方式，消化试验期间采取颈枷结合拴系方式。试验期间精粗比为67 : 33，于每日06：30和15:00各饲喂1次，自由饮水。所有试验牛干物质采食量采取限制采食方式，前期9.90 kg，后期10.30 kg，在此基础上添加过瘤胃不饱和脂肪。
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表 1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) |
试验开始及结束之日晨饲前连续2 d空腹称重，取平均值作为试验牛体重；记录每天饲粮饲喂量、日剩余量，每周采集饲粮和剩余饲粮，测定各养分含量以计算养分表观消化率，正试期第34天(育肥前期)和第67天(育肥后期)分别采血并制取血清，测定血清丙二醛(MDA)含量。
在正试期的第24天开始在饲喂后限制试验牛在牛床范围内活动，但自由饮水，以适应消化试验收集粪便需要，利用全收粪法于正试期第30天~第34天收集每头试验牛粪便于带盖塑料桶内，称重，按总重量的10%取样。每100 g加20 mL 10%酒石酸，将每头试验牛5 d粪便混合，-20 ℃保存，测定干物质、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的含量。水分含量用恒温(105 ℃)干燥法(GB 5009.3—2010)测定，粗灰分含量用马福高温(550 ℃)灼烧法(GB 5009.4—2010)测定，CP含量用凯氏定氮法(GB 5009.5—2010)测定，EE含量用索氏抽提法(GB 5009.6—2010)测定，NDF和ADF含量采用Van Soest等[21]的方法测定，在此基础上计算无氮浸出物，进而计算各养分表观消化率。
试验结束后，对试验牛禁食24 h、断水12 h后屠宰，测定宰前活重、胴体重、净肉重、背膘厚和眼肌面积。屠宰后胴体在0~4 ℃排酸库排酸72 h，在左半胴体的第12和第13胸椎附近采集1 kg背最长肌肉样，将其分成2份，一份用于测定牛肉品质，另一份迅速置于液氮中冷冻，再保存于-80 ℃超低温冰箱中用于测定化学成分和脂肪酸组成。
用手持pH测量仪测量肉样的6个部位，取其平均值为肉样的pH；用C-LM型嫩度仪测定剪切力；采集的肉样切成约3 cm×3 cm×6 cm的长方体肉块，置于蒸煮袋中，在恒温80 ℃加热，使肉块内的温度达到70 ℃时，将蒸煮袋立即从水浴锅中取出，冷却至室温，蒸煮肉样占蒸煮前生肉重的百分比为蒸煮损失；垂直于肌丝方向采取直径为2.523 cm，高度为1 cm的圆柱形肉样，上面和下面各置于1层纱布和18层中性滤纸上，并置于压力仪平台上外加35 kg压力下持续5 min，计算失水率；肉样放置于肉色测定仪上，取其平均值为肉样的肉色；用游标卡尺测量眼肌长度的3/4处垂直面上的背膘厚度；用硫酸纸描绘眼肌的轮廓，并用求积仪计算眼肌面积；取4 g风干碎肉样放入250 mL索氏浸提器中，加入100 mL石油醚，水浴回流8 h，分出石油醚层后，再用40 mL石油醚提取，合并提取液，分别用饱和NaCl和蒸馏水各洗涤1次，再用无水Na2SO4干燥过夜，用旋转蒸发仪蒸发溶剂，获取脂肪。取脂肪0.2 mL，置于10 mL容量瓶中，加入乙醚-正己烷(2 : 1)1.0 mL、甲醇1.0 mL、KOH-CH3OH(0.8 moL/L)1.0 mL，摇匀并静止5 min，加蒸馏水至刻度，吸取上层脂肪酸甲酯，用气相色谱—质谱联用仪(岛津2010)测定肌肉脂肪酸组分。色谱条件：用HP-5弹性石英毛细管色谱柱(300 m×25 mm×0.25 μm)，进样口温度280 ℃，分流比20 : 1，进样量0.2 μL；质谱条件：离子源为EI源，电离电压70 eV，离子源温度280 ℃，发射电流34.6 mA，扫描范围30~500 amp；使用分光光度计(MAPADA UV-1800)按照硫代巴比妥酸法(GB 5009.181—2016)测定血清中MDA含量[22]。
1.4 指标计算方法某养分表观消化率(%)=100×(食入该养分量-粪中该养分排出量)/食入该养分量；
屠宰率(%)=100×胴体重(kg)/宰前活重(kg)；
净肉率(%)=100×净肉重(kg)/宰前活重(kg)；
蒸煮损失(%)或失水率(%)=100×经过蒸煮或外力作用后肉样重/原样重量。
1.5 数据统计用Excel 2010对试验结果进行简单数据分析后，用统计软件SAS 8.0的ANOVA模块进行单因素方差分析，用Duncan氏法进行多重比较，P＜0.05为差异显著。
2 结果 2.1 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉牛生长性能的影响由表 2可以看出，各组之间平均日增重、平均日采食量和料重比差异不显著(P＞0.05)，添加过瘤胃不饱和脂肪有提高平均日增重和降低平均日采食量及料重比的趋势。
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表 2 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉牛生长性能的影响 Table 2 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on growth performance of beef |
由表 3可以看出，第3组的CP表观消化率显著高于第1组和第4组(P＜0.05)，其余各组之间差异不显著(P＞0.05)，第3组和第4组的EE表观消化率显著高于第1组(P＜0.05)，其余各组之间差异不显著(P＞0.05)，第1组和第2组的ADF表观消化率显著高于第4组(P＜0.05)，其余各组之间差异不显著(P＞0.05)，各组之间无氮浸出物和NDF表观消化率差异均不显著(P＞0.05)。
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表 3 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉牛饲粮养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on nutrient apparent digestibility of diets of beef |
由表 4可以看出，第4组的背膘厚度显著高于第1组(P＜0.05)，其余各组之间差异不显著(P＞0.05)；各组之间宰前活重、胴体重、净肉重、屠宰率、净肉率和眼肌面积差异不显著(P＞0.05)。
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表 4 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉牛屠宰性能的影响 Table 4 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on slaughter performance of beef |
由表 5可以看出，各组之间pH、剪切力、蒸煮损失、失水率、肉色及肌肉化学成分差异均不显著(P＞0.05)，但添加过瘤胃不饱和脂肪组的剪切力、蒸煮损失、失水率和肌肉的粗灰分含量有低于第1组的趋势。
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表 5 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉品质的影响 Table 5 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on meat quality |
由表 6可以看出，第1组的C18 : 0含量显著高于第2组和第3组(P＜0.05)，与第4组差异不显著(P＞0.05)；第3组的C18 : 1n9c含量显著高于第1组(P＜0.05)，与第2组和第3组之间差异不显著(P＞0.05)；第2组的C20 : 4n6含量显著高于第1组和第4组(P＜0.05)，与第3组差异不显著(P＞0.05)。各组之间饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和PUFA含量差异不显著(P＞0.05)，其中第1组的饱和脂肪酸含量高于其他各组，单不饱和脂肪酸和PUFA含量则低于其他各组。添加过瘤胃不饱和脂肪后，第2、3和4组的饱和脂肪酸含量分别比第1组降低了8.41%、10.26%和5.48%，单不饱和脂肪酸含量分别比第1组提高了6.37%、9.41%和6.72%，PUFA含量则分别比第1组提高了69.78%、33.19%和9.36%。
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表 6 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对牛肉脂肪酸组成的影响 Table 6 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on fatty acid composition of beef |
由表 7可以看出，育肥前期第2、3和4组的血清MDA含量显著低于第1组(P＜0.05)，育肥后期第3组和第4组的血清MDA含量显著低于第1组(P＜0.05)，第1组和第2组之间以及第3组和第4组之间差异不显著(P＞0.05)。
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表 7 饲粮添加过瘤胃不饱和脂肪对肉牛血清MDA含量的影响 Table 7 Effects of dietary rumen undegradable unsaturated fat on serum MDA content of beef |
Mangrum等[23]分别在饲粮中添加含有高油酸的脂肪和过瘤胃不饱和脂肪育肥肉牛，其平均日增重与对照组差异不显著，和本试验结果一致。本研究中过瘤胃不饱和脂肪为额外添加，为等氮、非等能饲粮，平均日增重差异不显著的原因可能是2方面原因，一方面是在育肥阶段对能量需求超过对粗蛋白质的需求，另一方面是本试验动物正处于生长育肥的高峰阶段。
本研究的结果表明，过瘤胃不饱和脂肪添加量对NDF表观消化率没有显著影响，但对ADF的表观消化率影响显著，这与赵广永等[24]、郑晓中等[16](相同添加量组)和邢壮等[17]的研究结果一致。郑晓中等[16]研究发现，过量添加过瘤胃脂肪(超过9%)使瘤胃内ADF和NDF的降解率显著降低。饲粮添加大量脂肪，可能会阻断瘤胃微生物与饲粮颗粒之间的接触[25]，而瘤胃是消化NDF和ADF最重要的场所，且ADF的表观消化率一般均低于NDF，从而对全消化道碳水化合物的消化率造成不良影响。随着不饱和脂肪酸钙皂量的增加，EE的表观消化率显著提高，与郑晓中等[16]及邢壮等[17]结果一致。本试验中的不饱和脂肪酸钙皂是长链脂肪酸，可在小肠直接吸收，和通过乙酸合成长链脂肪酸相比，可显著提高牛体合成长链脂肪酸的效率。
屠宰率和净肉率是衡量动物生长性能和屠宰性能的重要指标，研究表明，安格斯牛的屠宰率为60%~65%[26-27]。本试验中，各组之间屠宰率差异不显著，屠宰率平均值为55.56%(55.12%~55.79%)，且低于60%，这可能是出栏体重较小和屠宰方式差异引起的，现代屠宰方式下的机械剥皮更容易把皮下脂肪留在牛皮上，因而屠宰率较低。牛体获取的蛋白质和综合净能高于正常的生长发育和维持需要时，多余的这些养分就会以脂肪的形式沉积于体内，沉积皮下脂肪是肉牛育肥过程中的一个必经阶段。添加过瘤胃不饱和脂肪提高了饲粮综合净能，因而增加了背膘厚度。本试验中第2、3和4组蒸煮损失和失水率数值均低于第1组，以第2组和第3组效果最好，这可能与饲粮中添加过瘤胃不饱和脂肪酸有关。蒸煮损失和失水率都和生物膜结构的完整性有关，生物膜的完整性与其上面的磷脂富含PUFA易被氧化有关，正常生物膜结构一旦受到破坏，细胞内液即可流出[28]，而必需脂肪酸缺乏时，生物膜的稳定性降低，水的渗透性增加[29]，饲粮中PUFA能影响细胞膜磷脂中PUFA组成及含量，使牛肉中ω-3脂肪酸增加[5]，还可提高皮下和肌肉内脂肪的抗氧化能力[6]；避免在蒸煮时受高温、高湿和高压影响及受到外力作用时引起的氧化损伤，提高保水力。
本试验结果中，第2、3和4组背最长肌中C18 : 0含量低于第1组，而C18 : 1n9c和C16 : 1n7含量高于第1组，这可能是自身合成脂肪酸的结果。已知动物体内只能合成n-7和n-9 2种单不饱和脂肪酸[30]，可分别由相同链长的饱和脂肪酸，即棕榈酸和硬脂酸生成[14]，从亚麻油的组成来看，其中α-亚麻酸和亚油酸含量分别为50%~54%和16%[31]，主要是十八碳脂肪酸，这可能是第2、3和4组背最长肌中C16 : 0含量和第1组接近的缘故，并因此导致第2、3和4组饱和脂肪酸含量低于第1组。至于第2、3和4组背最长肌中PUFA含量高于第1组，特别是C18 : 2n6c、C20 : 3n6和C20 : 4n6含量高于第1组，可能是添加过瘤胃不饱和脂肪的结果，或从亚油酸和亚麻酸经去饱和和延长反应而来[30]。
有资料显示，通过金属诱导产生的活性氧(ROS)会氧化细胞膜上的PUFA的磷酸残基，不饱和脂肪酸特异性减少，保持膜坚硬状态的饱和脂肪酸含量相对增加，引起膜结构被破坏[32]，生成的脂质过氧化物分解时可产生MDA，所以，MDA通常被作为评价机体是否处于过氧化状态的指标。在机体的损伤修复过程中，发生氧化的链式反应必须要迅速终止，并且用另一脂肪酸修补，否则会影响生物膜的结构和功能[33]。由于饲粮中的不饱和脂肪酸会及时修复生物膜，避免更多的脂质过氧化物生成，所以，第2、3和4组血清MDA含量相对较少；育肥后期试验正处于炎热的8月，热应激会加速ROS氧化生物膜，所以，育肥后期血清MDA含量比育肥前期高。
Ladeira等[34]已有研究表明，添加过瘤胃脂肪能提高背最长肌的C18 : 1和C18 : 3的含量。本研究结果表明，添加过瘤胃不饱和脂肪显著提高了背最长肌中C18 : 1n9c含量，具有降低饱和脂肪酸含量的趋势，这与Ladeira等[34]的结果相一致；除此之外，本研究还显示，添加过瘤胃不饱和脂肪显著提高了背最长肌的C20 : 4n6含量，Ladeira等[34]的结果为具有提高的趋势，这与Ladeira等[34]的结果只在统计上有显著与不显著差异，其原因可能是所用植物脂肪源的差别所引起。无论植物脂肪源的种类如何，其中的不饱和脂肪酸以过瘤胃不饱和脂肪酸形式添加时均可避免在瘤胃内被氢化，最终沉积到机体内，引起肌肉中脂肪酸组成的差别。
4 结论在本试验条件下，饲粮中添加过瘤胃不饱和脂肪酸，提高了肉牛背膘厚度，降低了背最长肌中C18 : 0含量，提高了C20 : 4n6和C18 : 1n9c含量，改善了脂肪酸的组成，提高了机体的抗氧化能力，并具有降低剪切力、蒸煮损失和失水率的趋势。以平均日增重、养分的表观消化率、屠宰性能、肉品质和脂肪酸组成为评判依据，安格斯牛饲粮中过瘤胃不饱和脂肪最适宜添加量为干物质采食量的4.0%。
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