动物营养学报    2021, Vol. 33 Issue (4): 1964-1975    PDF    
饲粮添加L-肉碱对生长育肥母猪生长性能、胴体品质和肉品质的影响
古长松1,2 , 李彬1,2 , 胡声迪3 , 黄李蓉1,2 , 曾子悠1,2 , 朱正鹏1,2     
1. 四川特瑞美生物科技有限公司, 成都 610000;
2. 四川特驱农牧科技集团有限公司, 成都 610207;
3. 新希望六和股份有限公司, 成都 610000
摘要: 本试验旨在研究饲粮添加L-肉碱对生长育肥母猪生长性能、胴体品质和肉品质的影响。选取体重[(30.42±3.24)kg]相近的PIC商品母猪420头,随机分为2组,每组7个重复,每个重复30头。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮的基础上添加100 mg/kg L-肉碱。试验期共计105 d。结果表明:1)与对照组相比,试验组生长育肥母猪各阶段平均日增重、平均日采食量、料重比和存活率均无显著差异(P>0.05)。2)与对照组相比,饲粮添加L-肉碱显著提高生长育肥母猪背膘厚度、背最长肌长度和重量(P < 0.05),显著降低下颌脂肪指数(P < 0.05),显著降低背最长肌剪切力、滴水损失、肌纤维直径和面积(P < 0.05),显著提高背最长肌肌纤维密度(P < 0.05)。3)与对照组相比,饲粮添加L-肉碱提高生长育肥母猪背最长肌肌内脂肪含量(P < 0.05),但显著降低背最长肌亚油酸、花生酸和花生三烯酸含量(P < 0.05)。4)与对照组相比,饲粮添加L-肉碱显著提高生长育肥母猪背最长肌脂肪酸合成酶(FAS)mRNA相对表达量(P < 0.05),显著降低背最长肌肌球蛋白重链Ⅱb(MyHCb)mRNA相对表达量(P < 0.05)。综上所述,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱对生长育肥母猪生长性能无显著影响,但可以影响背最长肌肌内脂肪沉积和肌纤维性状,并改善胴体品质和肉品质。
关键词: L-肉碱    生长育肥母猪    胴体品质    肌纤维    肉品质    
Effects of Dietary L-Carnitine on Growth Performance, Carcass Quality and Meat Quality of Growing-Finishing Female Pigs
GU Changsong1,2 , LI Bin1,2 , HU Shengdi3 , HUANG Lirong1,2 , ZENG Ziyou1,2 , ZHU Zhengpeng1,2     
1. Sichuan TEK-MAX Biotechnology Co., Ltd., Chengdu 610000, China;
2. Sichuan Tequ Agriculture and Animal Husbandry Technology Group Co., Ltd., Chengdu 610207, China;
3. New Hope Liuhe Co., Ltd., Chengdu 610000, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of dietary L-carnitine on growth performance, carcass quality and meat quality of growing-finishing female pigs. A total of 420 female PIC pigs with similar body weight of (30.42±3.24) kg were randomly divided into 2 groups with 7 replicates in each group and 30 pigs in each replicate. Pigs in the control group were fed a basal diet, and those in the experimental group were fed the basal diet supplemented with 100 mg/kg L-carnitine. The experiment lasted for 105 days. The results showed as follows: 1) compared with the control group, the average daily gain, the average daily feed intake, the feed to gain ratio and the livability of growing-finishing female pigs in the experimental group were not significantly different in different growing stages (P>0.05). 2) Compared with the control group, dietary L-carnitine significantly increased the backfat thickness and the length and weight of longissimus dorsi of growing-finishing female pigs (P < 0.05), significantly reduced the mandibular fat index (P < 0.05), significantly decreased the shear force, the drip loss, the myofiber diameter and the myofiber area in longissimus dorsi (P < 0.05), and significantly increased the myofiber density in longissimus dorsi (P < 0.05). 3) Compared with the control group, dietary L-carnitine significantly increased the intramuscular fat content in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs (P < 0.05), but significantly decreased the contents of C18:2n6c, C20:0 and C20:3n6 in longissimus dorsi (P < 0.05). 4) Compared with the control group, dietary L-carnitine significantly increased the fatty acid synthase (FAS) mRNA relative expression level in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs (P < 0.05), and significantly decreased the myosin heavy chain Ⅱb (MyHCb) mRNA relative expression level in longissimus dorsi (P < 0.05). In conclusion, dietary 100 mg/kg L-carnitine does not affect growth performance of growing-finishing female pigs, but it can improve the carcass quality and meat quality by affecting the intramuscular fat deposition and myofiber traits in longissimus dorsi.
Key words: L-carnitine    growing-finishing female pigs    carcass quality    myofiber    meat quality    

随着人们对肉类食品从数量需求逐步向品质需求转变,运用营养学方法改善肉品质成为当前研究热点。大量研究表明,可以通过营养素及某些活性物质促进肉质相关功能基因的表达、调节机体内肌肉和脂肪的含量和比例,以此提高胴体品质和肉品质[1-3]L-肉碱(学名L-β-羟基-γ-三甲胺丁酸)作为一种参与动物体内脂肪酸代谢的类维生素营养素,可通过载体功能将长链脂肪酸从线粒体膜外输送到膜内,促进脂肪酸的β-氧化。国内外相关研究已经初步揭示L-肉碱具有降低脂肪沉积和提高蛋白质沉积等作用。Owen等[4-5]在生长育肥猪饲粮中添加不同水平的L-肉碱,发现能够增加猪背最长肌面积,降低背膘厚度,且当L-肉碱添加水平为50 mg/kg时胴体品质最佳;Rincker等[6]研究发现,饲粮添加50~100 mg/kg L-肉碱可以改善断奶仔猪的生长性能;Owen等[7-8]研究表明,在仔猪和育肥猪饲粮中添加L-肉碱可以抑制肝脏线粒体支链α-酮酸脱氢酶的活性,提高棕榈酸氧化速率和丙酮酸羧化酶的活性,从而将碳源转移到支链氨基酸合成途径,利于蛋白质合成。但目前关于L-肉碱改善生长育肥母猪肉品质和胴体品质的报道较少。因此,为了探讨L-肉碱对生长育肥猪胴体及肉品质的影响及可能机制,本试验以生长育肥母猪为研究对象,研究L-肉碱对生长育肥母猪生长性能、胴体品质、肉品质、相关基因表达以及肌纤维性状的影响。

1 材料与方法 1.1 试验材料和饲粮

本试验所用L-肉碱来源于瑞士某集团(纯度≥99%)。按照NRC(2012)生长育肥猪的营养需要配制试验各阶段饲粮,基础饲粮组成及营养水平见表 1

表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis) 
1.2 试验设计

本试验采用单因素随机区组设计,选取420头体重[(30.42±3.24) kg]相近的PIC生长期母猪,随机分为2组,每组7个重复,每个重复30头小母猪,各组初始体重无显著差异(P>0.05)。试验分为30~50 kg、51~75 kg、76~100 kg和101~120 kg 4个阶段,试验期共计105 d。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中添加100 mg/kg L-肉碱。

1.3 饲养管理

本试验在广元市研发猪场进行。试验开始前对猪舍进行彻底清洁,使用高锰酸钾熏蒸消毒,并对料槽、水线进行彻底清洗及消毒。试验开始前使用基础饲粮预饲3 d,试验期各处理猪只自由饮水和采食,并保持各组饲养管理条件与温湿度一致。猪只免疫程序按猪场常规程序进行。

1.4 测定指标和方法 1.4.1 生长性能

每阶段准确记录各组试验猪的投料量和余料量,计算平均日采食量(average daily feed intake, ADFI);各阶段开始、结束时以重复为单位空腹称重,记录初重(initial body weight, IBW)、末重(final body weight, FBW),并计算平均日增重(average daily gain, ADG);根据ADFI和ADG计算料重比(F/G);记录各阶段猪只死亡情况,并计算存活率。

1.4.2 胴体品质

动物试验结束后,各重复选取1头与该组均重相近的母猪,按NY/T 825—2004《瘦肉型猪胴体性状测定技术规范》方法进行屠宰分割,测定并计算屠宰率、胴体斜长、胴体直长、背最长肌长度、背最长肌重量、眼肌面积和背膘厚度。准确分离板油及下颌脂肪并称重,计算板油和下颌脂肪指数:

1.4.3 肉品质

屠宰后采集左侧胴体背最长肌肌肉样品,按照NY/T 821—2004《猪肌肉品质测定技术规范》方法进行肉质评定,测定并计算背最长肌常规指标、肌内脂肪、熟肉率、滴水损失、大理石纹评分、pH(pH45 min和pH24 h)(Rusell CD700,德国)、肉色(Konica-Minolta Sensing CR410,日本);取第10根肋骨处背最长肌约100 g,称重记录后,放入密闭塑料样品袋内,80 ℃水浴加热15 min,取出肉样用滤纸擦拭表面水分后称重,计算熟肉率;按照NY/T 1180—2006《肉嫩度的测定剪切力测定法》方法测定剪切力。

1.4.4 长链脂肪酸含量

取0.2 g背最长肌肌肉样品,参照GB/T 9695.2—2008《肉与肉制品脂肪酸测定》方法,采用气相色谱仪(安捷伦GC-6890, 德国)测定并计算肌肉样品中长链脂肪酸组成及含量。

1.4.5 肌纤维组织学测定

按照Zhang等[9]描述的试验方法,用-27 ℃冷冻切片仪(Leica CM1900, 德国)对背最长肌样品进行切片处理。切片用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸四唑氧化还原酶(NADH-TR)染色[10]。将染色切片在装有NIS-Elements F3.00成像软件的显微镜(40×)下观察拍照,用Image-Pro Plus图像分析软件(Media Cybernetics, 美国)对肌纤维的直径、密度和面积进行计算和分析。

1.4.6 基因表达

屠宰后立即采集第13根肋骨的背最长肌5 g,液氮中速冻后,置于-80 ℃超低温冰箱中保存。参考Mao等[11]RNA分离和实时定量PCR方法,使用Trizol试剂(TaKaRa, 中国)提取样品总RNA,采用超微量分光光度计(NanoDropTM 2000, Thermo ScientificTM, 美国)测定RNA浓度。使用iScriptTM cDNA Synthesis Kit(Bio-Rad, 美国)试剂盒合成cDNA,利用SYBR-Green-Supermix进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析,引物序列见表 2。根据2-△△Ct法计算目的基因的mRNA相对表达量[12]

表 2 实时荧光定量PCR引物序列 Table 2 Primer sequences of qRT-PCR
1.5 数据统计与分析

试验数据使用Excel 2019进行初步计算处理与整理,采用SAS 9.2进行student t-test分析,P<0.05为差异显著,0.05≤P<0.10表示有变化趋势。

2 结果与分析 2.1 L-肉碱对生长育肥母猪生长性能的影响

表 3可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱对生长育肥母猪各阶段的ADFI、ADG、F/G和存活率均无显著影响(P>0.05)。

表 3 L-肉碱对生长育肥母猪生长性能的影响 Table 3 Effects of L-carnitine on growth performance of growing-finishing female pigs
2.2 L-肉碱对生长育肥母猪胴体品质的影响

表 4可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著提高生长育肥母猪背最长肌长度、背最长肌重量和背膘厚度(P < 0.05),显著降低下颌脂肪指数(P < 0.05),但对生长育肥母猪终末体重、屠宰率、胴体斜长、胴体直长、眼肌面积以及板油脂肪指数无显著影响(P>0.05)。

表 4 L-肉碱对生长育肥母猪胴体品质的影响 Table 4 Effects of L-carnitine on carcass quality of growing-finishing female pigs
2.3 L-肉碱对生长育肥母猪肉品质的影响

表 5可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著降低生长育肥母猪背最长肌滴水损失和剪切力(P < 0.05),但对熟肉率和水分含量无显著影响(P>0.05);饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著提高肌内脂肪含量(P < 0.05),但对大理石纹评分、pH45 min、pH24 h、肉色评分和45 min、24 h眼肌色度均无显著影响(P>0.05)。

表 5 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌肉品质的影响 Table 5 Effects of L-carnitine on meat quality in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs
2.4 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌长链脂肪酸含量的影响

表 6可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著降低生长育肥母猪背最长肌亚油酸、花生酸和花生三烯酸含量(P < 0.05),对其他长链脂肪酸含量无显著影响(P>0.05)。

表 6 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌脂肪酸含量的影响 Table 6 Effects of L-carnitine on contents of fatty acids in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs 
2.5 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌肌纤维形态的影响

表 7可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著降低生长育肥母猪背最长肌肌纤维直径和肌纤维面积(P < 0.05),显著提高肌纤维密度(P < 0.05)。

表 7 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌肌纤维形态的影响 Table 7 Effects of L-carnitine on myofiber morphology in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs
图 1 生长育肥母猪背最长肌肌纤维形态 Fig. 1 Myofiber morphology in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs (40×)
2.6 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌相关基因表达的影响

表 8可知,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著提高生长育肥母猪背最长肌脂肪酸合成酶(FAS)mRNA相对表达量(P < 0.05),显著降低肌球蛋白重链(MyHC)Ⅱb mRNA相对表达量(P < 0.05),对其他基因表达无显著影响(P>0.05)。

表 8 L-肉碱对生长育肥母猪背最长肌相关基因表达的影响 Table 8 Effects of L-carnitine on related gene expression in longissimus dorsi of growing-finishing female pigs
3 讨论 3.1 L-肉碱对生长育肥母猪生长性能的影响

本研究结果表明,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱对生长育肥母猪各阶段生长性能均无显著影响。James等[13]在饲粮中分别添加25和50 mg/kg L-肉碱,发现其对生长育肥母猪ADG、ADFI和F/G均无显著影响,但添加50 mg/kg L-肉碱可以显著改善阉公猪F/G,说明饲粮添加L-肉碱对猪生长性能的影响可能存在性别差异。Owen等[14]研究表明,在生长育肥猪饲粮中分别添加25、50、75、100和125 mg/kg L-肉碱,对生长性能无显著影响。James等[15]在公母各占1/2的生长育肥猪饲粮中添加50 mg/kg L-肉碱,对生长育肥猪的生长性能无显著差异,与本试验结果有相同的趋势。王明鹏[16]研究表明,饲粮添加L-肉碱可减少消耗体内赖氨酸和蛋氨酸,起到节约氨基酸的作用,从而提高饲粮中氨基酸的利用率。本试验中,L-肉碱对生长性能无影响可能与性别、L-肉碱添加水平以及育肥期赖氨酸添加水平有关。

3.2 L-肉碱对生长育肥母猪胴体品质的影响

本研究结果表明,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著增加了生长育肥母猪背最长肌长度和重量。Owen等[4]在23~104 kg体重阶段的猪饲粮中添加25 mg/kg L-肉碱,结果发现背最长肌面积显著提高。Bonomi[17]向育肥猪饲粮中分别添加100、200和300 mg/kg DL-肉碱,与未添加组相比,育肥猪的大腿肉重量分别提高7.00%、8.00%和13.55%;前腿肉重量分别提高11.54%、12.97%和20.77%。L-肉碱可以提高肌肉蛋白质的沉积量,这可能是因为动物体内自身合成肉碱需要消耗赖氨酸和蛋氨酸,添加外源性肉碱可以节约赖氨酸和蛋氨酸的消耗,从而增加了体内的氮储留,进一步使蛋白质沉积增加和肌肉增重[18]。不同畜禽生长发育特性不同,不同肌肉部位生长发育所需的量可能亦不同,可能造成了上述试验结果部分差异。本研究结果表明,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著增加了生长育肥母猪背膘厚度。Ying等[19]在育肥猪饲粮中添加50和100 mg/kg L-肉碱的研究也表明,提高饲粮L-肉碱水平会增加育肥猪的背膘厚度,这与本研究肉碱对背膘厚度的影响作用一致。Heo等[20]研究表明,饲粮添加500 mg/kg L-肉碱显著降低了生长育肥猪的背膘厚度。本试验中L-肉碱对育肥猪背膘厚度影响的与其他试验结果不尽相同,可能是由于本试验中饲粮能量水平较高,同时本试验使用3点平均值取背膘厚度值,与其他试验有所不同;此外,L-肉碱的添加水平、添加阶段或者基础饲粮组成的不同也是引起差异的可能原因。

3.3 L-肉碱对生长育肥母猪肉品质的影响

猪肉品质主要通过肉色、pH、滴水损失、剪切力和肌内脂肪含量等指标评定。本研究结果表明,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著降低生长育肥母猪背最长肌滴水损失和剪切力。滴水损失是衡量肌肉系水力的量化指标,系水力直接影响肉的颜色、风味、嫩度和营养价值,系水力较高,肉表现为鲜嫩和表面干爽,反之则肉表面水分渗出,营养成分丢失严重,肉品质下降[21]。孟庆维等[22]研究发现,饲粮添加50 mg/kg L-肉碱有降低二元杂生长公猪和母猪肌肉滴水损失的趋势;James[23]同样研究发现,饲粮添加50 mg/kg L-肉碱有降低公猪肌肉滴水损失的趋势;杨彩梅[24]研究发现,饲粮同时添加75 mg/kg半胱胺和100 mg/kg L-肉碱可显著减少猪肉的滴水损失。上述试验结果与本试验较为一致。肌肉系水力是影响肉嫩度的重要因素,嫩度是肉品质的重要的感官特征,是肌束的结构和生化特性的表现,特别是肌原纤维和中等细丝的结构和生化特性,以及肌间结缔组织[25]。肌肉嫩度的评定通常采用肉的剪切力来表示。Ying等[26]研究表明,在添加干酒糟及其可溶物(DDGS)的饲粮中补充50 mg/kg L-肉碱可以显著降低生长育肥猪背最长肌的剪切力,与本试验结果较为一致。

肌纤维是组成肌肉的最主要重要部分,占肌肉总量的75%~90%。根据MyHC的多态性将肌纤维类型分为MyHC Ⅰ、MyHC Ⅱa、MyHC Ⅱb和MyHC Ⅱx 4种[27]。其中,Ⅰ型纤维含有较多的脂肪和有氧代谢的酶系,Ⅱ型纤维含有较高的糖原,但有氧代谢酶的活性很低[21, 28]。本研究结果表明,与对照组相比,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱显著降低生长育肥母猪背最长肌MyHCb mRNA相对表达量。有研究表明,肌肉中MyHCb基因表达量与肌纤维直径呈显著正相关[29]。本试验结果表明,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著降低肌纤维直径、肌纤维面积,显著提高肌纤维密度。肌纤维直径、肌纤维面积和肌纤维密度之间相互关联。本研究中肌纤维直径降低可能与MyHCb基因表达量降低有关。其作用机制可能与陈代文等[21]报道相似,有氧代谢型肌纤维(Ⅰ型纤维)含有更多的线粒体,肉碱转运脂肪酸进入线粒体进行β-氧化,从而提高肌纤维密度。

肌内脂肪是肌肉内仅次于肌肉组织的另一个重要组成部分,肌内脂肪富含不饱和脂肪酸,极易被氧化,其氧化产物直接影响肉品挥发性风味成分[30],虽然猪肉肌内脂肪含量仅为2%~4%[31],但它对猪肉的嫩度以及肉品风味有重要的影响。有研究报道,猪肌肉肌纤维密度越大,肌内脂肪含量越高,肉质越细嫩[32-33]。本研究结果表明,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著提高背最长肌肌内脂肪含量。前人研究表明,生长育肥猪饲粮单独添加50 mg/kg L-肉碱或4 g/kg卵磷脂,肌内脂肪含量分别为2.22%、2.16%,同时添加两者,可以通过影响脂肪沉积来促进肌内脂肪含量增加[29]。脂肪的沉积是脂质合成与分解动态平衡的结果,L-肉碱有利于线粒体中乙酰辅酶A的转运,从而促进肌肉中脂肪酸和脂肪的合成[34]。本研究结果表明,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可显著降低下颌脂肪指数。有研究报道,L-肉碱通过一种组织特异性机制影响脂质沉积,可能是由于脂肪分解与合成之间以及不同组织的脂肪之间的竞争而发生不同的脂肪代谢过程[35]。尽管L-肉碱可以促进脂肪酸氧化分解速率,但肌内脂肪和下颌脂肪代谢情况可能不尽相同。本研究对背最长肌脂质代谢相关基因研究结果显示,FAS mRNA相对表达量显著提高。FAS是脂肪酸从头合成过程中最大合成速度的控制酶,催化丙二酰辅酶A合成棕榈酸[36],由此说明饲粮添加L-肉碱后肌肉中脂肪摄取和脂肪从头合成能力更强。Jense-Urstad等[37]研究也表明,FAS对机体脂肪沉积尤其是肌内脂肪沉积具有重要影响。本试验结果与前人结果不尽相同,可能是由于各试验中饲粮能量水平、原料结构存在不同,以及屠宰日龄、测定组织位置不同而引起的差异。本试验中L-肉碱可能通过提高FAS基因表达量而提高了背最长肌肌内脂肪的含量,但L-肉碱提高FAS表达的相关机制尚不清楚,需要进一步研究。

敖秋栀[38]研究表明,肌肉中MyHCb mRNA相对表达量与肌内脂肪含量呈显著负相关,本研究中,L-肉碱显著促进肌内脂肪沉积可能与MyHCb基因表达量降低有关。而MyHC Ⅰ mRNA相对表达表达量差异不显著,可能是育肥猪MyHCb型肌纤维比例高于MyHC Ⅰ型肌纤维,L-肉碱对后者影响不明显。因此,L-肉碱有可能通过增强FAS表达来提高肌内脂肪的含量,通过降低MyHCb表达来提高肌纤维密度,从而影响肌肉组织的生物学特征,进而改善猪肉的嫩度和保水性,改善猪肉品质。

本试验进一步分析了背最长肌脂肪酸组成的差异,结果表明,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱可以显著降低亚油酸、花生酸和花生三烯酸含量。相关研究表明,肌内脂肪酸含量增加,长链多不饱和脂肪酸花生三烯酸和花生四烯酸含量和比例均降低,而饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸含量与相对比例提高[39]。本研究相关结果与上述研究结果不完全一致,尽管L-肉碱可以显著提高肌内脂肪酸含量,但单不饱和脂肪酸和多数饱和脂肪酸含量无显著变化。这与Ying等[26]报道结果相似,在添加DDGS的饲粮中补充L-肉碱,可以显著降低肌肉中亚油酸和花生酸的含量,但对其他单不饱和脂肪酸和多数饱和脂肪酸含量无显著影响。Meng等[29]研究表明,L-肉碱对背最长肌中脂肪酸含量无显著影响,外源性L-肉碱可能对育肥猪肌肉和脂肪组织中的脂肪酸组成的作用效果具有一定组织特异性,总体上,L-肉碱对改善脂肪酸组成有一定作用。

4 结论

本试验条件下,饲粮添加100 mg/kg L-肉碱对生长育肥母猪的生长性能无显著影响,但可以影响背最长肌肌内脂肪沉积和肌纤维性状,并改善胴体品质和肉品质。

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