胍基乙酸和甜菜堿對公羔生長發(fā)育、屠宰性能和肉品質(zhì)的影響

任國棟 郝小燕 劉 森 張宏祥 武喜明 耿海霞 張洪亮 張春香 張建新*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，晉中 030801；2.山西祥和嶺上農(nóng)牧開發(fā)有限公司，右玉 037200；3.山西安弘檢測技術(shù)有限公司，太原 030000)

胍基乙酸(guanidineacetic acid，GAA)又稱胍乙酸，在脊椎動物體內(nèi)由甘氨酸和L-精氨酸形成，是經(jīng)甲基化后合成肌酸的唯一前體物質(zhì)[1]。肌酸是一種半必需氨基酸，既可通過機(jī)體自然產(chǎn)生，也可通過外源補(bǔ)充，它與磷酸肌酸通過組成磷酸原系統(tǒng)參與動物體內(nèi)能量代謝[2]，在能量轉(zhuǎn)化的過程中發(fā)揮著重要的作用。動物機(jī)體內(nèi)自身產(chǎn)生的肌酸只能滿足機(jī)體需要的50%～70%，必須依靠飼糧獲得外源性肌酸[3]。但肌酸的性質(zhì)不穩(wěn)定，價格較高，且不存在植物源性飼料中，只存在于魚粉和骨粉等動物源性副產(chǎn)品中?，F(xiàn)如今，為了保證畜牧業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展，許多國家已經(jīng)明令禁止動物源性副產(chǎn)品用作畜禽飼料。而GAA具有性質(zhì)穩(wěn)定、生物效價高的特點(diǎn)，因此在生產(chǎn)中多用作補(bǔ)充外源性肌酸的添加劑。有研究報道，飼糧中添加GAA可以提高肉雞的生長性能及胸部肌肉的抗氧化能力[4]，改善櫻桃谷肉鴨的屠宰性能和抗氧化能力[5]；添加GAA可以提高育肥豬的生長性能和機(jī)體抗氧化能力[6]，并通過降低下頜脂肪指數(shù)和改變肌肉纖維特性來改善胴體性狀和肉品質(zhì)[7]；添加GAA也可以提高羔羊的生長性能、屠宰性能并改善肉品質(zhì)[8]，并可顯著改善灘羊脂肪沉積和肌肉營養(yǎng)成分[9]；添加GAA可改善公牛生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化和瘤胃發(fā)酵[10]，并提高飼料效率，促進(jìn)肝臟中相關(guān)基因的表達(dá)[11]。

甜菜堿(betaine，BT)又名三甲基甘氨酸，最早從甜菜副產(chǎn)物中提取出，在生物體內(nèi)是良好的甲基供體[12]。BT作為一種多功能營養(yǎng)型飼料添加劑，在調(diào)節(jié)滲透壓[13]、緩解應(yīng)激[14]、促進(jìn)動物機(jī)體生長發(fā)育[15]、改善肉品質(zhì)[16]和減少脂肪沉積[17]等方面發(fā)揮重要作用。

有研究表明，GAA在合成肌酸過程中所需要的甲基供體(主要來自于蛋氨酸)占機(jī)體內(nèi)總量的70%，因此，飼糧中添加GAA可能會增加機(jī)體對甲基供體的需要。BT作為良好的甲基供體，參與體內(nèi)蛋氨酸循環(huán)。綜上所述，目前關(guān)于GAA和BT在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究主要集中在2種添加劑的單獨(dú)使用效果研究，二者聯(lián)合應(yīng)用對反芻動物生長發(fā)育和肉品質(zhì)的影響尚不明確。因此，本試驗旨在探究GAA和BT對杜寒雜交羔羊生長發(fā)育、屠宰性能和肉品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點(diǎn)

本試驗于2020年7—10月在山西右玉祥和嶺上養(yǎng)殖場進(jìn)行。

1.2 試驗動物與試驗設(shè)計

本試驗選擇48只3月齡、體重[(22.03±1.30) kg]相近的杜泊×小尾寒羊雜交一代健康公羔為試驗動物，采用因素為GAA(0或0.9 g/kg)和BT(0或5 g/d)的2×2完全隨機(jī)試驗設(shè)計，隨機(jī)分為4個處理，每個處理12只，各處理在飼喂基礎(chǔ)飼糧的同時分別補(bǔ)充0、5 g/d BT、900 mg/kg GAA和5 g/d BT+900 mg/kg GAA。試驗期共75 d，其中預(yù)試期15 d，正試期60 d。

GAA購自北京某公司，為白色粉末狀物質(zhì)，有效成分含量≥95%。BT購自濟(jì)南某公司，有效成分含量≥78%?；A(chǔ)飼糧參照NRC(2007)綿羊營養(yǎng)需要量配制，其組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗開始前1周對所用試驗羊舍進(jìn)行消毒，給試驗羊注射羊痘、小反芻獸疫和口蹄疫疫苗。預(yù)試期內(nèi)對所有試驗羊進(jìn)行分組、編號和驅(qū)蟲。正試期內(nèi)，晨飼前用萬分之一天平稱取每日每只羊GAA和BT添加量，放入已裝有60 g粉狀飼糧的不銹鋼碗里混合后，一次性飼喂給每只羊，以保證完全攝入。每天08:00和17:00各飼喂1次，自由采食和飲水，晨飼前收集和稱量前1天剩料，計算每只羊每天采食量。每天飼喂量根據(jù)前1天采食量進(jìn)行調(diào)整，保證有3%～5%的剩料。試驗進(jìn)行期間定期打掃消毒，確保試驗羊舍干凈衛(wèi)生。

1.4 測定指標(biāo)與測定方法

1.4.1 飼糧常規(guī)營養(yǎng)成分

飼糧干物質(zhì)(DM)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)、粗蛋白質(zhì)(CP)含量參照AOAC(2012)[19]方法測定，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量參照Van Soest等[20]的方法測定，鈣(Ca)含量采用原子吸收法[21]測定，磷(P)含量采用釩鉬黃比色法[22]測定。

1.4.2 生長性能

于正試期第1天晨飼前對所有羊進(jìn)行空腹稱重，作為初始體重(IBW)，之后試驗第30天進(jìn)行第2次稱重，記錄數(shù)據(jù)。正試期結(jié)束當(dāng)日晨飼前進(jìn)行空腹稱重，作為終末體重(FBW)。飼喂期間記錄每只羊的日采食量、剩料量。于正試期結(jié)束后計算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、飼料效率(FE)。

1.4.3 屠宰性能、器官指數(shù)及腸道發(fā)育

正試期結(jié)束當(dāng)天19:00，每組隨機(jī)選擇6只健康且體重相近的羊進(jìn)行屠宰，宰前16 h禁食，2 h禁水，次日07:00進(jìn)行屠宰。具體屠宰性能、器官指數(shù)、腸道發(fā)育等指標(biāo)的測定和計算參照劉笑梅等[9]研究。

1.4.4 肉品質(zhì)

屠宰后立即取試驗羊左側(cè)背最長肌，測定肉色、pH、熟肉率、剪切力、失水率及肌肉常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)。肉色、pH和熟肉率等的測定參照楊文軍等[23]研究。

1.4.5 肌肉常規(guī)營養(yǎng)成分

將-20 ℃保存的肌肉樣品進(jìn)行稱量，放入冷凍干燥機(jī)72 h，稱量干燥后的重量，計算其水分含量。按照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[24]方法測定背最長肌的粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、粗灰分含量。粗脂肪含量采用乙醚浸提法測定，粗蛋白質(zhì)含量通過凱氏定氮儀測定，粗灰分含量通過茂福爐燃燒法測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗所得數(shù)據(jù)先通過Excel 2019進(jìn)行初步整理后，應(yīng)用SAS 9.2軟件的GLM過程進(jìn)行雙因素方差分析，當(dāng)交互作用顯著時采用Tukey’s法進(jìn)行多重比較。P≤0.05表示差異顯著，P≤0.01表示差異極顯著，0.05

2 結(jié) 果

2.1 飼糧中添加GAA和BT對羔羊生長性能的影響

由表2可知，飼糧中添加GAA或BT對羔羊FBW和ADFI無顯著影響(P>0.05)。添加GAA顯著提高FE(P<0.05)；添加BT極顯著提高ADG(P≤0.01)，并顯著提高FE(P<0.05)。飼糧中添加GAA和BT對FE有顯著互作效應(yīng)(P≤0.05)，對ADG有極顯著互作效應(yīng)(P≤0.01)，但與單獨(dú)添加GAA或BT相比，GAA和BT聯(lián)合添加并沒有進(jìn)一步提高。

表2 GAA和BT對羔羊生長性能的影響Table 2 Effects of GAA and BT on growth performance of lambs1)

2.2 飼糧中添加GAA和BT對羔羊屠宰性能的影響

由表3可知，飼糧中添加GAA或BT對羔羊胴體重和屠宰率無顯著影響(P>0.05)；添加GAA能夠提高羔羊的凈肉重(P≤0.05)；飼糧中添加GAA或BT顯著提高羔羊眼肌面積(P≤0.05)；BT降低胴體的GR值，但無顯著影響(P>0.05)。飼糧中添加GAA和BT對羔羊的屠宰性能無顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。

表3 GAA和BT對羔羊屠宰性能的影響Table 3 Effects of GAA and BT on slaughter performance of lambs

2.3 飼糧中添加GAA和BT對羔羊器官指數(shù)的影響

由表4可知，飼糧中添加GAA或BT對器官指數(shù)無顯著影響(P>0.05)；添加GAA和BT對羔羊器官指數(shù)無顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。

表4 GAA和BT對羔羊器官指數(shù)的影響(占宰前活重比例)Table 4 Effects of GAA and BT on organ indexes of lambs (percentage of live weight before slaughter) %

2.4 飼糧中添加GAA和BT對羔羊腸道發(fā)育的影響

由表5可知，飼糧中添加GAA或BT對羔羊十二指腸、空腸的長度和重量均無顯著影響(P>0.05)。添加GAA顯著提高羔羊回腸的長度(P≤0.05)；添加BT則對羔羊回腸的長度和重量無顯著影響(P>0.05)，且二者聯(lián)合添加對羔羊腸道發(fā)育無顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。

表5 GAA和BT對羔羊腸道發(fā)育的影響Table 5 Effects of GAA and BT on development of small intestine of lambs

2.5 飼糧中添加GAA和BT對羔羊肉品質(zhì)的影響

表6 GAA和BT對羔羊肉品質(zhì)的影響Table 6 Effects of GAA and BT on meat quality of lambs

2.6 飼糧中添加GAA和BT對羔羊肌肉常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

由表7可知，飼糧中添加GAA或BT對羔羊背最長肌水分、粗灰分和粗脂肪含量無顯著影響(P>0.05)。飼糧中添加GAA有提高背最長肌粗蛋白質(zhì)含量的趨勢(P=0.096)，但無顯著影響(P>0.05)。添加GAA和BT對羔羊背最長肌常規(guī)營養(yǎng)成分無顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。

表7 GAA和BT對羔羊肌肉常規(guī)營養(yǎng)成分的影響Table 7 Effects of GAA and BT on muscle routine nutrients of lambs %

3 討 論

3.1 GAA和BT對羔羊生長性能的影響

GAA是機(jī)體內(nèi)合成肌酸的前體物質(zhì)，肌酸在能量儲存和代謝過程中發(fā)揮了重要的作用[25]，飼糧中添加GAA可以提高動物機(jī)體內(nèi)肌酸含量，為細(xì)胞代謝提供能量[26]，進(jìn)而提高畜禽的生長性能，提高飼料效率[3]。而且添加GAA可以替代或節(jié)約精氨酸，促進(jìn)精氨酸在動物體內(nèi)代謝和利用，從而促進(jìn)生長[27]。GAA還可以通過調(diào)節(jié)激素的釋放，促進(jìn)機(jī)體類胰島素生長因子和胰島素的分泌，促進(jìn)機(jī)體生長[28]。Zhao等[4]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加600 mg/kg的GAA提高了肉雞的飼料效率，但對日增重、采食量沒有顯著影響。李蛟龍等[6]研究表明，飼糧中添加GAA有提高育肥豬日增重、采食量和飼料效率的趨勢。晁雅琳等[8]研究表明，飼糧中添加800 mg/kg GAA顯著提高了舍飼灘羊的日增重，并顯著提高了飼料效率；劉笑梅等[9]研究表明，飼糧中添加適宜水平的GAA可以顯著提高羔羊的日增重和飼料效率，且該試驗中適宜添加水平為900 mg/kg。Li等[10]研究發(fā)現(xiàn)，添加600或900 mg/kg的GAA可顯著提高公牛的生長性能和飼料效率。本試驗添加GAA顯著提高了飼料效率，這與前人研究結(jié)果一致。一方面GAA可能替代或節(jié)約了體內(nèi)的精氨酸，改善了機(jī)體的能量代謝；另一方面可能促進(jìn)了生長類激素物質(zhì)分泌。添加GAA與對照相比，雖然提高了平均日增重，但差異不顯著。

BT是一種廣泛分布于動植物及微生物的天然化合物，作為一種良好的甲基供體，主要通過蛋氨酸代謝參與機(jī)體內(nèi)大部分甲基化反應(yīng)[29]，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而影響機(jī)體激素水平和蛋白質(zhì)、脂肪代謝；其次，BT具有調(diào)節(jié)滲透壓的功能，在維持腸細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、提高后腸道消化酶活性和改善腸道微生物環(huán)境方面具有重要作用[30]，通過促進(jìn)腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而促進(jìn)生長。Huang等[31]研究表明，飼糧中添加BT顯著提高了育肥豬血清中生長激素水平和生長性能，但對采食量和飼料效率沒有顯著影響。Chen等[32]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加BT顯著提高了飼料效率，并顯著提高了生長性能和胸部肌肉細(xì)胞增強(qiáng)因子等基因的表達(dá)。Wang等[33]研究表明，飼糧中添加0.6 g/kg的BT提高了公牛的生長速度，提高了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率，促進(jìn)瘤胃中總揮發(fā)性脂肪酸含量增加。本試驗中，飼糧中添加BT顯著提高了羔羊的平均日增重，極顯著提高了飼料效率，這與前人研究結(jié)果一致。這可能與BT提高了消化道中消化酶活性和促進(jìn)有關(guān)合成蛋白質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá)有關(guān)。

在本研究中，與單獨(dú)添加GAA或BT相比，飼糧中聯(lián)合添加GAA和BT對羔羊生長發(fā)育、屠宰性能和肉品質(zhì)無顯著影響。BT通過參與蛋氨酸循環(huán)機(jī)制，在提供甲基變成二甲基甘氨酸的同時合成蛋氨酸，而GAA合成肌酸的甲基大多來自于蛋氨酸提供。我們推測，與單獨(dú)添加GAA或BT相比，聯(lián)合添加GAA和BT對羔羊生長性能無進(jìn)一步提高，可能與攝取的飼糧中蛋氨酸充足有關(guān)。

3.2 GAA和BT對羔羊屠宰性能、器官指數(shù)、腸道發(fā)育的影響

屠宰性能是衡量經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，屠宰率、凈肉率和眼肌面積可直接反映動物的產(chǎn)肉性能[23]。遺傳、年齡、性別、飼養(yǎng)方式、育肥時間等因素對羔羊肉的生產(chǎn)有一定程度的影響[34]。飼糧中添加適宜水平的GAA降低了舍飼灘羊的GR值[8]，提高了羔羊的凈肉率和眼肌面積[9]。本試驗研究表明，添加GAA顯著提高了羔羊的凈肉重和眼肌面積，對屠宰率無顯著影響。黃冬維等[16]研究表明，飼糧中添加BT對皖南黃兔屠宰率無顯著影響；楊東等[17]研究表明，飼糧中添加BT對蒙寒雜交羊胴體重、屠宰率、眼肌面積和GR值均無顯著影響。本試驗研究表明，飼糧中添加BT對屠宰率無顯著影響，這與前人研究結(jié)果基本一致；顯著提高了羔羊的眼肌面積，這可能與BT促進(jìn)了消化道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和有關(guān)肌肉蛋白質(zhì)基因表達(dá)有關(guān)。

內(nèi)臟器官的重量和指數(shù)在一定程度上反映了動物機(jī)體的機(jī)能狀況，對動物機(jī)體發(fā)育研究和生產(chǎn)實踐指導(dǎo)具有重要作用，肝臟和腎臟是動物重要的代謝器官，脾臟是主要的免疫器官，睪丸附睪是重要的生殖器官[35]。瘤胃是反芻動物充分發(fā)揮生長性能，提高飼料轉(zhuǎn)化效率的基礎(chǔ)，反芻動物從出生到成年，瘤胃重量和體積發(fā)生了巨大變化[36]。本試驗研究表明，飼糧中添加GAA或BT對羔羊器官發(fā)育重量及其器官指數(shù)均無顯著影響，器官發(fā)育與機(jī)體相協(xié)調(diào)，這與劉笑梅等[9]、楊東等[17]研究結(jié)果一致。

小腸作為營養(yǎng)物質(zhì)主要的消化吸收器官，在反芻動物對淀粉、脂肪以及過瘤胃蛋白的消化吸收中起關(guān)鍵作用[37]。羔羊腸道發(fā)育受品種、飼糧結(jié)構(gòu)、飼養(yǎng)方式等因素有關(guān)，隨著纖維物質(zhì)的攝入量及消化吸收程度的不同，腸道會表現(xiàn)出與之相協(xié)調(diào)的發(fā)育變化。本試驗研究表明，飼糧中添加GAA顯著提高了回腸的長度，這與前人研究結(jié)果[9]基本一致。這可能是GAA改變了回腸中某些消化酶的活性，提高了回腸的消化吸收能力，進(jìn)而影響了長度的變化，具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

3.3 GAA和BT對羔羊肉品質(zhì)的影響

肉品質(zhì)是組織學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)和加工學(xué)特性的總和，是所有質(zhì)量因素的總和[38]。肉的品質(zhì)可通過pH、肉色、系水力、熟肉率和剪切力等客觀性狀反映。畜禽屠宰后肌肉的pH受糖酵解調(diào)控影響，隨著屠宰時間的推移，肌肉中糖酵解產(chǎn)生的乳酸逐漸積累，導(dǎo)致pH下降[39]。本試驗研究表明，飼糧中添加GAA顯著提高了羔羊屠宰后的背最長肌pH24 h，這與前人研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充胍基乙酸提高育肥豬pH24 h[40]、羔羊pH24 h[9]的結(jié)果一致。原因可能是飼糧中添加GAA提高了羔羊肌肉內(nèi)肌酸含量，促進(jìn)了能量代謝，延緩了糖酵解，減少了肌肉內(nèi)乳酸積累，緩解pH降低。本試驗中添加BT對羔羊背最長肌pH24 h無顯著影響，但有提高趨勢，這可能與BT調(diào)節(jié)了肌肉細(xì)胞滲透壓，延緩糖酵解有關(guān)。肌肉系水力是影響肉的顏色、風(fēng)味和嫩度的重要因素，而失水率、熟肉率是客觀反映肌肉保水能力的指標(biāo)。失水率越低，熟肉率越高，肉品質(zhì)越好。本研究結(jié)果顯示，飼糧中添加GAA顯著降低了失水率，這說明GAA可以改善肌肉的保水能力。肌肉的系水能力與肌肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)水解、pH都有關(guān)[41-42]，當(dāng)肌肉的pH越接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時，電荷值越接近于0，使水分子可利用空間減少，系水力越低。因此，GAA降低肌肉失水率可能與提高pH有關(guān)。另外，添加BT有降低背最長肌失水率的趨勢，這可能是BT通過轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入肌肉細(xì)胞中[43]，維持細(xì)胞水分進(jìn)而影響了失水率。剪切力通常反映肌肉的嫩度，肌肉嫩度是決定肉質(zhì)口感的關(guān)鍵指標(biāo)。本試驗研究結(jié)果表明，飼糧中添加GAA和BT對剪切力無顯著影響。

3.4 GAA和BT對肌肉常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

肌肉中的水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分從多汁性、嫩度、風(fēng)味等[39]方面影響著肉品質(zhì)的優(yōu)劣。本試驗研究表明，添加GAA對羔羊背最長肌粗蛋白質(zhì)含量有提高趨勢，這與前人研究結(jié)果[8-9]基本一致。這可能與GAA合成肌酸增強(qiáng)了能量的利用率，降低了肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)分解供能有關(guān)。Dong等[44]研究表明，飼糧中補(bǔ)充過瘤胃BT增加了羔羊肌肉中脂肪的含量；但姜貝貝[45]研究結(jié)果顯示，飼糧中補(bǔ)充過瘤胃BT對湖羊肌肉內(nèi)脂肪含量沒有顯著影響；Du等[46]研究結(jié)果表明，在高脂飲食中補(bǔ)充BT可抑制肌細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累。BT可通過影響激素水平、有關(guān)脂質(zhì)合成的限速酶以及上調(diào)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)因子來影響肌肉和肝臟組織中脂肪酸來改變脂肪沉積[29]。本試驗研究結(jié)果顯示，添加BT對肌肉脂肪含量無顯著影響。具體導(dǎo)致不同結(jié)果差異的機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

飼糧中添加GAA能夠提高羔羊飼料效率和凈肉重，提高屠宰后24 h背最長肌pH，降低背最長肌失水率，改善肉品質(zhì)；添加BT能夠提高羔羊的平均日增重、飼料效率和眼肌面積。在提高生長性能和改善肉品質(zhì)方面，GAA與BT之間存在正向互作效應(yīng)，對羔羊的生長發(fā)育有一定的積極影響。