2. 甘肃旭康食品责任有限公司, 平凉 744300;
3. 甘肃华瑞农业股份有限公司, 张掖 734000
2. Gansu Xukang Foodstuff Co., Ltd., Pingliang 744300, China;
3. Gansu Huarui Agriculture Co., Ltd., Zhangye 734000, China
1950年美国食品与药品管理局(FDA)首次批准抗生素作为饲料添加剂，1994年我国农业部首次发布了《饲料药物添加剂允许使用品种名录》，将抗生素列为饲料添加剂。抗生素作为促生长剂被广泛应用，大幅降低了生产成本、动物发病率和死亡率，提高了动物的生产性能，从而显著提高了畜牧业的经济效益。但是随着畜禽生产过程中抗生素的大量使用，使抗生素残留和细菌耐药性问题日益突出，对畜牧业的发展和人类健康造成了巨大威胁[1]。因此，2019年我国农业农村部发布194号公告，公告称“自2020年元旦起，我国饲料中全面禁止添加抗生素，减少滥用抗生素造成的危害，维护动物源食品安全和公共卫生安全”，而奶牛是养殖过程中使用抗生素最多的家畜之一，这一公告的发布对奶牛养殖产生了巨大影响，使得寻找绿色无害抗生素替代品成了奶牛养殖行业急需解决的问题。
牛至精油(oregano essential oil，OEO)是从牛至中提取的一种化合物，富含酚类成分香芹酚和百里香酚[2]，许多体外试验已证明OEO具有促生长、抗氧化、抗炎、抗菌和杀虫等作用[3]。OEO是一种潜在的天然抗生素替代品和生长促进剂，其活性成分具有较强的抗氧化特性，可与氧合肌红蛋白竞争脂质过氧化基团，阻止肌肉中氧合肌红蛋白(MbO2)转化为高铁肌红蛋白(Met-Mb)，从而提高肉的氧化稳定性[4]。OEO作为天然植物提取物制剂，常被用于替代肉鸡饲粮中的抗生素，以促进其营养物质的消化，改善抗氧化状态和肉品质[5-6]。
在畜禽养殖过程中，添加OEO可刺激食欲，增加采食量，提高养分消化率，增加日增重，降低料重比，进而提高生长性能，同时还可改善肉品质[7]。Piñón等[8]证明，OEO可以改善肉鸡的生长性能和肉品质；周晓容等[9]发现，在生长猪饲粮中添加OEO预混料可以提高生长性能和养分表观消化率，从而降低单位增重的饲料成本。此外，OEO可以降低动物肌肉和脂肪成分的挥发性脂肪酸前体物质——乙酸盐的浓度，同时提高丙酸盐和丁酸盐的浓度，从而改善肉品质[10]；有研究发现饲粮中添加OEO能够改善河西绒山羊的肉品质、多汁性和适口性，同时提高肌肉中粗蛋白质含量，降低粗脂肪含量，进而改善羊肉营养价值[11]。本课题组在前期研究中发现饲粮中添加OEO可改善平凉红牛的生长性能和肉品质，提高其经济效益[12]；同时，OEO能有效改善甘肃高山细毛羊肉品质，提高肌肉的抗氧化能力[13]。综上所述，虽然OEO在畜禽生产过程中被大量使用，但是目前关于OEO对去势奶公牛育肥效果和抗氧化性能的研究较少。因此，在本课题组前期试验的基础上，以去势荷斯坦公牛为研究对象，采用全过程阶段式品质化育肥方法，研究饲粮中添加OEO对其生长性能、屠宰性能、肉品质、肌肉和血液抗氧化指标的影响，为绿色植物添加剂在去势荷斯坦公牛育肥期的应用提供理论基础。
1 材料与方法 1.1 试验时间与地点试验于2020年6月至2021年3月在甘肃华瑞股份有限公司张掖牧场进行。
1.2 试验材料与试验饲粮试验所使用的OEO由某营养公司提供，呈暗绿色粉末状，纯度为1.3%，是以碳酸硅、碳酸钙、硅藻土等为载体，采用超临界萃取方法制备而成，主要成分为香芹酚和百里香酚。根据NRBC(2016)标准，设计去势荷斯坦公牛育肥阶段最优全价配合饲料，满足试验动物整个育肥阶段能量需要。基础饲粮组成及营养水平参照本课题组已发表文章[14]。基础饲粮主要包括玉米青贮、全棉籽、压扁玉米、大豆粕、菜籽粕、棉籽粕、豌豆蛋白粉、脂肪酸钙、磷酸氢钙、食盐、小苏打、氧化镁及预混料，其营养水平范围：粗蛋白质含量为9.80%~11.94%，总可消化养分(TDN)含量为72.10%~80.52%，维持净能(NEm)7.44~8.53 MJ/kg，增重净能(NEg)为4.92~5.80 MJ/kg，钙含量为0.37%~0.61%，磷含量为0.31%~0.34%。试验动物和基础饲粮均由甘肃华瑞农业股份有限公司提供。
1.3 试验设计及饲养管理选取18头10月龄左右、体况健康、平均体重(350.30±6.49) kg的去势荷斯坦公牛，随机分为2组，每组3个重复，每个重复3头牛。试验开始前对圈舍进行彻底消毒，进行驱虫免疫、并佩戴试验编号。预饲30 d后开始正试试验，正试期为270 d。整个试验阶段饲喂全混合日粮，每日07:00和17:00各饲喂1次，CON组饲喂基础饲粮，OEO组在基础饲粮中添加20 g/(头·d)(添加量参考本课题组前期在平凉红牛的研究结果[12])，每日07:00饲喂时称取4 kg精料，与OEO均匀混合后均匀撒在饲粮表面确保OEO完全采食。试验期间试验牛自由采食和饮水，每天观察记录试验牛的采食、饮水、反刍、粪便及精神状况，并做好相关记录。
1.4 测定指标 1.4.1 生长性能指标测定试验第1、30、60、90、120、150、180、210、240和270天对试验牛空腹12 h后进行称重，并记录数据；每日07:00饲喂前称量剩料重；每周对新鲜饲粮和剩余饲粮进行采样，于105 ℃烘箱烘干至恒重。计算干物质采食量(DMI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。ADG和F/G计算公式如下：
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饲喂试验结束后，每个组随机挑选6头牛进行屠宰，屠宰前禁食24 h、禁水2 h。参照《现代肉牛生产》[15]评价皮下脂肪覆盖度，测定宰前活重、胴体重、头重、蹄重、肉重和骨重，计算肉骨比、屠宰率、净肉率和胴体产肉率等屠宰性能指标，计算公式如下：
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取屠宰后的试验牛左半胴体腰大肌300 g和背最长肌6 000 g，测定肉色、pH、熟肉率、剪切力、失水率、蒸煮损失和滴水损失[15]；大理石花纹采用美国大理石花纹等级图谱分制进行评定(从6~1分别为大理石花纹丰富、较丰富、适量、较少、少、微量或无)[16]。肌肉常规营养成分含量参照GB/T 5009—2016进行测定，其中粗脂肪和粗蛋白质含量分别用SoxtecTM-2043自动浸提仪和Kjeltec-8000全自动凯氏定氮仪进行测定。
1.4.4 血液生理指标测定试验牛屠宰前在颈静脉采血2 mL于肝素钠抗凝管保存，送至张掖市阳光宠物医院使用迈瑞BC-1800三分类血球仪测定血液生理指标。
1.4.5 血清和肌肉抗氧化指标测定试验牛屠宰前在颈静脉处采集血液5 mL，4 ℃、3 000 r/min离心15 min，取分离后的2 mL血清于新冻存管并在-20 ℃保存待用。取背最长肌10 g于冻存管中，-80 ℃保存待用。将分离的血清与肌肉样品送至北京华英生物技术研究所检测抗氧化指标。
1.5 数据统计分析数据经Excel 2016软件整理后，采用SPSS 26.0软件进行独立样本t检验，分析2组之间的差异显著性，结果以“平均值±标准误”表示。P < 0.05表示差异显著。
2 结果 2.1 OEO对去势荷斯坦公牛生长性能的影响由表 1可知，CON组和OEO组初始体重与DMI无显著差异(P>0.05)；OEO组终末体重和ADG显著高于CON组(P < 0.05)，F/G显著低于CON组(P < 0.05)，其中OEO组终末体重与ADG相较与CON组分别提升了10.09%和18.95%，料重比降低了19.11%。
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表 1 OEO对去势荷斯坦公牛生长性能的影响 Table 1 Effects of OEO on growth performance of castrated Holstein bulls |
由表 2可知，OEO组的宰前活重、头重、蹄重、肉重、屠宰率、净肉率、皮下脂肪覆盖度和胴体重均显著高于CON组(P < 0.05)，较CON组分别提高了10.97%、19.97%、23.09%、19.64%、6.10%、7.81%、24.93%和17.71%，同时OEO组骨重、肉骨比和胴体产肉率均高于CON组(P>0.05)。
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表 2 OEO对去势荷斯坦公牛屠宰性能的影响 Table 2 Effects of OEO on slaughter performance of castrated Holstein bulls |
由表 3可知，OEO组剪切力、蒸煮损失和滴水损失显著低于CON组(P < 0.05)，较CON组分别降低了22.29%、15.37%和14.85%。
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表 3 OEO对去势荷斯坦公牛肉品质的影响 Table 3 Effects of OEO on meat quality of castrated Holstein bulls |
由表 4可知，OEO组肌肉水分含量显著低于CON组(P < 0.05)，较CON组降低了5.31%；OEO组肌肉粗脂肪含量显著高于CON组(P < 0.05)，较CON组提高了28.73%。
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表 4 OEO对去势荷斯坦公牛肌肉常规营养成分的影响 Table 4 Effects of OEO on muscle routine nutrient contents of castrated Holstein bulls |
由表 5可知，OEO组红细胞数目(RBC)、血红蛋白含量(HGB)和红细胞压积(HCT)均显著高于CON组(P < 0.05)；同时单核细胞数目(Mon)和血小板数目(PLT)均高于CON组(P>0.05)。
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表 5 OEO对去势荷斯坦公牛血液生理指标的影响 Table 5 Effects of OEO on blood physiological indexes of castrated Holstein bulls |
由表 6可知，在肌肉抗氧化指标中，OEO组超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于CON组(P < 0.05)；同时，OEO组丙二醛(MDA)含量与过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和总抗氧化能力(T-AOC)均高于CON组(P>0.05)，活性氧(ROS)含量低于CON组(P>0.05)。在血清抗氧化指标中，OEO组MDA含量显著低于CON组(P < 0.05)，与CON组相比降低了9.78%；OEO组T-AOC较CON组显著提高了12.87%(P < 0.05)；OEO组SOD、CAT和GSH-Px活性均低于CON组(P>0.05)，ROS含量低于CON组(P>0.05)。
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表 6 OEO对去势荷斯坦公牛肌肉和血清抗氧化指标的影响 Table 6 Effects of OEO on antioxidant indexes in muscle and serum of castrated Holstein bulls |
OEO是从牛至中提取的一种典型抗氧化植物提取物，主要生物活性化合物是香芹酚、γ-萜品烯和对伞花烃[17]，其中的百里香酚可以刺激消化腺分泌、增加内源酶活性、刺激胃肠蠕动，从而促进消化[18]。Kazemi-Bonchenari等[19]研究报道，荷斯坦犊牛开食料中添加OEO可通过提高饲料转化效率改善其生长性能；Mathlouthi等[20]研究表明，添加100 mg/kg的OEO可以提高肉鸡的增重，改善其ADG；赵晓雅等[21]研究发现，在饲粮中添加OEO可以提高羔羊的生长性能，且添加1.5 g/kg OEO组羔羊ADG较对照组提高了15.38%，而料重比则低于对照组。这些研究结果与本研究结果一致，说明添加OEO通过改善饲粮的适口性，增强去势奶公牛的食欲，并且通过提高肠黏膜和胰腺中酶的活性[22]，促进营养物质的吸收，从而提高去势奶公牛的生长性能，节约育肥的经济成本。
3.2 OEO对去势荷斯坦公牛屠宰性能的影响屠宰性能是反映动物产肉性能和经济效益的重要指标。本试验结果表明，添加OEO可显著提高去势奶公牛的宰前活重、屠宰率、净肉率、皮下脂肪覆盖度和胴体重，说明饲粮中添加OEO可以改善去势荷斯坦公牛育肥后的屠宰性能。初汉平[23]和孔繁云等[24]在青山羊和绵羊上的研究也得出了相似的结论。这可能是由于OEO具有较强的抗菌作用，能够防止和抑制动物消化道病原微生物的繁殖，促进消化道微生物种群动态平衡，增强消化酶活性，提高机体消化机能，提高对营养物质的吸收利用率，从而改善畜禽的屠宰性能[25]。此外，OEO中的酚类物质可以促进养分吸收和蛋白质合成[26]，从而提高去势奶公牛的屠宰性能。
3.3 OEO对去势荷斯坦公牛肉品质的影响肉色是衡量牛肉新鲜度的直观指标，是影响消费者购买欲望的最重要的质量特征之一。一般认为，肌肉的红度(a*)值越高越好，其与新鲜度呈正相关，而亮度(L*)和黄度(b*)值与之呈负相关[27]。研究表明，肌肉中肌红蛋白和血红蛋白的氧化速率是肉色优劣的重要因素[28]。本研究结果发现，2组之间肉色无显著差异，说明OEO对肌肉中肌红蛋白氧化速率的影响不明显，可能是由于动物品种或饲粮配方差异造成的。研究表明，动物屠宰后血液停止运输氧气，细胞的有氧呼吸变为无氧呼吸，进入糖酵解过程，肌肉中的肌糖原经无氧酵解产生大量乳酸，造成体内pH下降[29]；另外，OEO的抗氧化活性可以减少动物屠宰后的乳酸蓄积，减缓pH下降，缓解屠宰前应激反应[30]。本试验中，OEO组肌肉pH高于CON组，这表明OEO可以降低去势荷斯坦公牛在屠宰前产生的应激反应。剪切力是评定肌肉嫩度的重要指标，而且对肌肉的口感会有一定的影响，剪切力越低，肌肉嫩度越好，而肌内脂肪是影响剪切力的重要因素。本研究结果显示，在试验设计相同的条件下，OEO组的肌肉剪切力显著低于CON组，说明饲粮中添加OEO可以促进脂肪沉积，降低肌肉的剪切力，这与张瑞等[31]和孔繁云等[24]的研究结果一致。系水力在一定程度上可以反映肌肉的保水性能，进而影响肌肉的色泽、风味和营养价值[32]，反应保水性能的主要指标包括失水率、蒸煮损失和滴水损失。本研究结果表明，饲粮中添加OEO可显著降低蒸煮损失和滴水损失，同时熟肉率也表现出优于CON组，表明饲粮中添加OEO可以提高肌肉的保水性能，减少水分流失，而且熟肉率的高低与肌肉的保水性能呈正相关，OEO也可以改善肌肉的熟肉率。其原因可能是OEO作为一种天然的抗氧化剂，可以改善细胞膜的完整性和通透性，阻止细胞内环境中液体流出[33]。
肌肉的常规营养成分含量是反映肉品质好坏的因素之一，其中粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分含量等性状决定了肉品的食用品质，可为经济效益提供参考依据。研究表明，当牛肉水分含量较低时，牛肉中蛋白质和脂肪含量就会增加，牛肉的品质就会变好[34]，而肌间脂肪含量影响肌肉的系水力，适量的肌间脂肪含量可以提高肉的多汁性、嫩度和滋味等[35]。本研究结果中，肌肉水分含量OEO组显著低于CON组，粗脂肪含量显著高于CON组，同时粗蛋白质含量高于CON组，与上述变化规律一致，表明在饲粮中添加OEO可以增加肌肉的系水力，促进脂肪与蛋白质的沉积，从而提高肉品质。
3.4 OEO对去势荷斯坦公牛血液生理指标的影响血液生理指标可以反映动物的健康状况和机体代谢活跃情况，主要包括红细胞、白细胞和血小板，其数量、形态和分布等都可能引起动物个体的生理机能的变化，因此将其作为判断动物个体生理机能是否正常的指标。免疫应答过程中，淋巴细胞是发挥免疫功能的主要细胞，其数量变化可反映出机体免疫功能水平的高低；单核吞噬细胞系统参与机体炎症反应和免疫防御过程[36]。而RBC、HGB和HCT能够反映动物机体运输氧气(O2)和二氧化碳(CO2)的能力[37]；当红细胞数量多、体积无显著差异时，表明红细胞膜表面积增大，使弥散速度和弥散量增加，提高HGB对O2和CO2的交换效率和交换量，从而提高HBG的利用率[38]。血小板是哺乳动物血液中重要的有形成分之一，主要参与动物机体的血液凝血过程，维持血液循环[39]。李佳龙等[40]研究表明，饲粮中添加OEO可以显著提高平凉红牛血液中单核细胞、粒细胞数量和HBG。同时，本研究结果表明饲粮中添加OEO显著提高了去势奶公牛血液中RBC和HGB，显著增加了HCT，同时提高了Mon和PLT，说明饲粮中添加OEO可以提高去势奶公牛育肥阶段的血液循环速率、体内物质转运及代谢速率，从而提高其机体新陈代谢能力。
3.5 OEO对去势荷斯坦公牛抗氧化性能的影响抗氧化性能是评价动物在生长发育过程中的健康发育和屠宰后肉品质优劣的重要指标，其中，GSH-Px和SOD作为抗氧化系统的关键酶，可以清除多余的自由基、减少细胞膜氧化损伤，它们在维持细胞的结构和功能方面起着至关重要的作用[41]。T-AOC是动物机体整个抗氧化防御系统的综合指标，可以反映酶促系统和非酶促系统总的抗氧化能力。MDA是细胞脂质过氧化的最终产物，其含量可反映细胞内受自由基攻击的程度，含量越高，细胞氧化损伤越严重[42]。ROS的过量积累导致机体氧化-抗氧化系统失衡，从而诱发机体氧化应激反应，进而导致一系列疾病的发生[43]。而动物机体的氧化机制主要是由自由基引起的，它通常与相近的分子发生反应形成稳定结构，当细胞受到破坏或攻击时不能形成这种稳定结构，而是与其他分子继续发生其他反应，从而出现链式反应，使细胞结构被破坏[44]。OEO的主要成分香芹酚、百里酚和对伞花烃都具有与金属离子和自由基形成化学络合物的特性，从而表现出抗氧化作用[45]。
赵晓雅等[21]研究发现，在饲粮中添加1.5 g/kg OEO可以显著提高羔羊血清SOD、GSH-Px活性和T-AOC，降低血清MDA含量，从而提高羔羊的抗氧化能力，有利于羔羊的健康生长。Zou等[32]研究发现，添加OEO和槲皮素降低了运输应激育肥猪的血清、肌肉和肝脏中ROS含量，同时提高血清和肝脏中GSH-Px和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性，从而改善猪的抗氧化状态，减轻运输对猪的氧化应激。Hashemipour等[46]研究指出，在24和42日龄的肉鸡饲粮中添加百里酚和香芹酚的混合物，相较于对照组，血清SOD和GSH-Px活性呈线性升高，而MDA含量降低，由于抗氧化物中酚羟基的存在，延缓了羟基过氧化物的形成，从而改善肉鸡的抗氧化状态。本研究发现，在肌肉抗氧化指标中，添加OEO显著提升了SOD活性，同时提高了CAT、GSH-Px活性和T-AOC，同时降低了ROS含量，与上述研究结果一致；然而本研究中添加OEO使血清MDA含量有所上升，与上述研究结果相反，可能是由于试验动物的品种差异所造成的。在血清抗氧化指标中，与CON组相比，OEO组MDA含量显著降低，T-AOC升高，CAT活性和ROS含量降低，SOD和GSH-Px活性升高，上述结果与前人研究结果基本一致，说明OEO可以增强清除多余自由基的能力，从而提高去势荷斯坦公牛育肥阶段的健康程度和抗氧化能力，同时OEO还可以提高荷斯坦公牛屠宰后肉的抗氧化能力，减缓肉的氧化速率，从而延长其货架期，获得更大的经济效益。
4 结论饲粮中添加OEO可以提高去势荷斯坦公牛的生长性能和屠宰性能，改善肉品质，同时增强机体的抗氧化性能，有利于机体健康，加快品质化育肥。
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