胍基乙酸对育肥猪肉品质和抗氧化能力的影响

李蛟龙 马冰冰 陈作栋 邢 通 张 林 杨立彬 陈政宽 高 峰

(南京农业大学动物科技学院；江苏省动物源食品生产与安全保障重点实验室；江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心1，南京 210095)(江苏省农业科学院农产品加工研究所2，南京 210014)(北京君德同创农牧科技股份有限公司3，北京 100085)

胍基乙酸，又称为胍乙酸(Guanidinoacetic acid，GAA)和N-咪基甘氨酸，是肌酸在动物机体内合成的前体物质。肌酸在动物体内主要由甘氨酸、精氨酸和蛋氨酸三种氨基酸合成：第一步主要在肾脏中发生，甘氨酸和精氨酸在精氨酸-甘氨酸脒基转移酶的作用下通过脒基转移作用，生成鸟氨酸和GAA，GAA经血液运输通过门静脉进入肝脏；第二步主要在肝脏中发生，GAA和S-腺苷蛋氨酸在胍基乙酸甲基转移酶的作用下，通过甲基化形成肌酸[1,2]。然后肌酸进入血液被运输到耗能比较高的细胞和组织中[3]。一旦进入细胞，肌酸就被磷酸化形成磷酸肌酸，这一过程需要在肌酸激酶的参与下进行[4]。肌酸与磷酸肌酸一起构成磷酸原能量缓冲系统，当动物机体能量供应不足时，可以生成ATP补充能量。

动物屠宰后肌肉中的能量状态与肉品质紧密相关，当肌肉中磷酸肌酸含量较高时，可以延缓宰后肌肉的糖酵解速率[5]。有研究表明，日粮中补充GAA可以增加动物机体内肌酸和磷酸肌酸含量，提高其能量储备[6,7]，改善其能量利用率[8]，进而提高生长性能，改善肉质[9-11]。肌肉的抗氧化能力也是影响肉质的重要因素[12]，有报道指出日粮中补充GAA可以增强动物抗氧化能力[13]，但其作用效果有待进一步研究确认，同时不同水平GAA对宰后猪肉的肉质改善效果也并不一致。本实验旨在研究日粮中添加不同水平GAA对宰后猪肉储存过程中的肉质变化和抗氧化能力的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料

育肥猪、饲料用胍基乙酸。

1.2 实验设计

采用单因子实验设计，选择140头健康的体重相近(68 kg左右)杜×长×梅山阉公猪，随机分为4个处理，其中处理1为对照组，饲喂基础日粮；处理2、处理3和处理4分别在基础日粮基础上添加300、500、700 mg/kg的GAA。每个处理5个重复，每个重复7头猪，饲养期为35 d。饲养期内自由采食、自由饮水。

表1 基础日粮组成及营养水平

1.3 实验检测指标

1.3.1 生长性能

分别在养殖实验第1天和最后1天对所有实验猪按重复称质量、结料，计算平均日采食量、平均日增重和料重比。

1.3.2 屠宰性能

饲养实验结束后，每个处理组选取10头猪，每个重复(圈)选取体重接近每个重复平均体重的2头，运输至附近屠宰场进行屠宰，宰前禁食12 h，称质量，自由饮水。

屠宰率：屠宰时称量胴体重，计算屠宰率。

屠宰率=胴体重/宰前活重×100%

平均背膘厚:用游标卡尺测定肩腰结合处、最后肋和腰荐结合处3点背膘后，取其平均值。

眼肌面积：使用眼肌面积测定板测定。

板油率=板油重/胴体重×100%

1.3.3 肉质指标

屠宰后取左半胴体背最长肌样品，置于4 ℃冷库待冷却成熟，测定肉样的pH值、肉色、滴水损失、蒸煮损失和剪切力。

pH：用HI9125型便携式pH计测定肉样宰后0.75、24、48、72 h的pH，每个样品测3次取平均值。

肉色：用CR-410全自动测色色差仪测定肉样宰后24、48、72 h的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值，各猪肉样本取3个点进行测定，取其平均值进行统计。

滴水损失：将肉样切成5 cm×3 cm×2 cm的肉条，称初始质量，用回形针钩住肉条的一端，使肌纤维方向垂直向下，悬挂于自封袋中(肉条不得与自封袋壁接触)，扎紧袋口后吊挂于4 ℃冰箱中，分别测定肉条悬挂24 h和48 h后的末质量。

滴水损失率=(初始质量-末质量)/初始质量×100%

蒸煮损失：测定肉样宰后成熟24、48、72 h的蒸煮损失。切取2.5 cm厚的肉片，剥离外膜和附着的脂肪后称初始质量，置于75 ℃水浴锅中，待肉样中心温度达72 ℃停止加热，冷却至室温，用吸水纸轻轻擦去表层汁液，再称末质量。

蒸煮损失=(初始质量-末质量)/初始质量×100%

剪切力：测定肉样宰后成熟24、48、72 h的剪切力值。取测定完蒸煮损失的肉样，用取样刀沿肌纤维方向切取3条2.5 cm × 1 cm × l cm样方的肉条(肌纤维方向与2.5 cm边长方向平行)，将切好的肉条置于嫩度仪受力平台上，使肌纤维方向与刀口方向垂直。每个样品测定3次，结果取平均值。

1.3.4 抗氧化指标

屠宰时采集血浆样品和背最长肌样品保存于-80 ℃冰箱中待测。测定指标主要包括血浆和背最长肌中的总抗氧化能力(Total antioxidant capacity，T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶活性(Glutathione peroxidase，GSH-Px)、超氧化物歧化酶活性(Superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶活性(Catalase，CAT)、丙二醛含量(Malondialdehyde，MDA)和蛋白质羰基含量。测定方法参照试剂盒说明书进行。

1.4 数据统计与分析

实验数据用Microsoft Excel作初步处理用SPSS 16.0统计软件中的单因子方差分析(One-Way ANOVA)进行多重比较。结果用平均数和标准误表示，以P<0.05为显著性标准。

2 结果与分析

由表2可知，日粮添加不同水平的GAA，均有提高育肥猪日采食量、日增重的趋势，也有降低料重比的趋势，但差异均不显著(P>0.05)。

表2 不同水平胍基乙酸对育肥猪生长性能的影响

由表3可知，日粮添加不同水平的GAA，对育肥猪屠宰率、板油率和眼肌面积均无显著影响(P>0.05)，但500 mg/kg GAA可以显著降低其背膘厚(P<0.05)。

表3 不同水平胍基乙酸对育肥猪屠宰性能的影响

由表4可知，日粮添加500和700 mg/kg GAA可以显著提高育肥猪背最长肌宰后0.75 h的pH值(P<0.05)，对宰后24、48、72 h的pH值影响不显著(P>0.05)。日粮添加GAA对猪肉宰后24、48、72 h的肉色(L*值、a*值和b*值)影响不显著(P>0.05)。500 mg/kg GAA可以显著降低猪肉宰后悬挂24 h的滴水损失(P<0.05)，对悬挂48 h的滴水损失影响不显著(P>0.05)。500 mg/kg GAA可以显著降低猪肉宰后24 h的蒸煮损失(P<0.05)，日粮添加不同水平GAA均可以显著降低猪肉宰后48、72 h的蒸煮损失(P<0.05)。500 mg/kg GAA可以显著降低猪肉宰后24、48、72 h的剪切力(P<0.05)，700 mg/kg GAA可以显著降低猪肉宰后24 h的剪切力(P<0.05)。

表4 不同水平胍基乙酸对育肥猪背最长肌肉品质的影响

由表5可知，与对照组相比，日粮添加不同水平GAA均可以显著提高育肥猪血浆中GSH-Px活性(P<0.05)，对血浆中SOD活性、CAT活性和羰基含量影响不显著(P>0.05)。与对照组相比，日粮添加500 mg/kg GAA可以显著增加血浆中T-AOC能力(P<0.05)，700 mg/kg GAA可以显著降低血浆中的MDA含量(P<0.05)。

表5 不同水平胍基乙酸对育肥猪血浆抗氧化指标的影响

由表6可知，与对照组相比，日粮添加500、700 mg/kg GAA可以显著提高育肥猪背最长肌中SOD活性，降低MDA含量(P<0.05)；700 mg/kg GAA可以显著提高背最长肌中T-AOC能力，降低羰基含量(P<0.05)。而不同水平的GAA对背最长肌中GSH-Px活性无显著影响(P>0.05)。

表6 不同水平胍基乙酸对育肥猪背最长肌抗氧化指标的影响

3 讨论与结论

胍基乙酸是动物体内天然存在的一种合成肌酸的前体物质[14]。肌酸是动物体内一种重要的能量物质，日粮中添加GAA可以提高动物体内的肌酸合成，进一步提高细胞内磷酸肌酸和ATP等能量物质的储存，调控能量代谢关键酶的活性，改善细胞的能量代谢[6,15,16]，并提高动物的能量利用率，促进动物生长[17,18]。在本研究中，日粮添加不同水平的GAA，可以在一定程度上改善育肥猪的生长性能，这与前人研究比较类似[19]。另外也有研究发现，在保育猪、生长猪和育肥猪日粮中添加GAA，可以显著增加日增重，提高饲料效率[9,13,20]。当动物体内肌酸和磷酸肌酸等能量物质含量增加后，细胞内的水合作用增强，并能够促进蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解[21,22]。另外也有研究发现，GAA可以促进动物体内IGF-1的分泌，IGF-1做为一种重要的促生长因子，可以显著促进动物的生长[23]。

本实验还研究了日粮中添加不同水平GAA对育肥猪屠宰性能的影响，结果显示对育肥猪屠宰率、板油率和眼肌面积均无显著影响，但可以显著降低其背膘厚，前人研究也有类似报道。潘宝海等[11]研究发现日粮中添加500 mg/kg的GAA可以显著提高育肥猪瘦肉率，降低第10肋骨处背膘厚，对眼肌面积无影响。陈政宽等[10]也指出，GAA可以降低育肥猪肩部最厚处、最后肋处以及腰荐结合处的背膘厚，同时提高眼肌面积。但也有研究发现，日粮添加GAA对猪的屠宰率、眼肌面积、背膘厚和瘦肉率等无影响[20]。GAA的添加可以增强动物细胞内水合作用和机体IGF-1的分泌，促进了蛋白质的合成与沉积[21,22]，导致机体吸收更多的营养物质存积在肌肉组织中，从而可以提高瘦肉率，减少皮下脂肪的沉积。

肉色、pH、实系水力、嫩度等是用于评价肉质的常用指标。在本实验中，日粮中添加GAA显著降低了宰后45 min的pH值，这与陈政宽等[10]和Jayaraman等[13]研究结果一致。在动物屠宰之后，随着血液循环的停止，细胞中的能量代谢逐渐转变为糖原的无氧酵解，导致乳酸的积累，肌肉中pH值逐渐降低。日粮中添加GAA，可以提高肌肉中肌酸和磷酸肌酸的含量，进而缓解宰后肌肉的糖酵解以及乳酸的积累，延缓肌肉pH值的降低。同时肌肉的pH值与保水性也有一定的相关性[24]。当肌肉pH值下降时，肌肉中蛋白质分子所携带的净电荷发生改变，净电荷的下降使蛋白质分子发生紧缩，系水力下降。本研究也发现，GAA可以显著降低育肥猪背最长肌宰后的滴水损失和蒸煮损失，提高系水力，这也与其提高宰后背最长肌pH值的结果一致。日粮中添加GAA可以降低滴水损失和蒸煮损失，改善猪肉的保水性，这也可能与其提高肌肉的蛋白质溶解度有关[6,15]。肉色主要由肌肉中的色素物质—肌红蛋白的含量决定[25]，在本研究中，补充GAA对育肥猪背最长肌的L*值、a*值、b*值均无显著影响，表明GAA的添加并不会对肉色起到改善效果，这也与Wang等[19]的研究结果类似。但是也有报道指出，GAA可以提高背最长肌的L*值和a*值[10,11]，这可能与GAA的添加剂量和实验猪品种的不同有关。剪切力是衡量肉品嫩度的一个重要指标，与肌纤维内部蛋白质的结构以及蛋白质的降解程度有关。当GAA提高了动物体内肌酸和磷酸肌酸等能量物质含量后，细胞内的水合作用增强，延展肌原纤维结缔组织网络，从而可能改善嫩度[26]。此外肌肉成熟过程中蛋白质的降解主要依赖于钙蛋白酶系统，其中钙蛋白酶可以促进蛋白质的降解，而钙蛋白酶抑制蛋白可以抑制这一过程。GAA的添加提高了育肥猪背最长肌中钙蛋白酶mRNA的表达，影响了蛋白质的降解[15]，进而促进了肌肉嫩度的改善[27]。本研究也发现，不同水平的GAA对肉质的影响存在差异，这也表明需要进一步明确GAA的适宜添加剂量。

当动物机体受到内源性或外源性氧化物质攻击时，机体的氧化系统-抗氧化系统功能异常，产生过量自由基，造成机体免疫能力下降，影响畜产品质量。机体自身也存在抗氧化系统，包括GSH-Px、SOD、CAT等酶促系统，和谷胱甘肽、维生素C、维生素E等抗氧化物质组成的非酶促系统[28]。此外MDA和羰基作为脂肪和蛋白质的氧化产物，也可以作为机体抗氧化能力的标志物[29,30]。在本实验中，日粮添加GAA可以提高育肥猪血液和肌肉中GSH-Px、SOD、CAT和T-AOC等抗氧化酶的活性，降低MDA和羰基的含量，提高了机体的抗氧化水平，这与前人在育肥猪上的实验结果一致[10,13,19]，验证了GAA具有抗氧化剂的功能。此外也有研究指出，GAA可以增加樱桃谷鸭血液和肝脏中的谷胱甘肽含量，提高SOD和GSH-Px活性[31]。人体临床实验也表明，补充GAA提高了血液中的SOD活性[32]。GAA的这种抗氧化性可能与其提高机体内肌酸含量有关。有研究指出，补充肌酸可以降低骨骼肌中活性氧的含量[33]，并减少线粒体和DNA的氧化损伤[34]。有体外实验表明，高浓度的肌酸可消除自由基[35]，而肌肉中肌酸浓度主要取决于肌酸转运蛋白的表达量[3]，与GAA的添加呈正相关，解释了机体抗氧化能力与GAA添加量的相关性。可见，GAA在一定程度上可通过提高抗氧化酶活性、减少氧化产物的产生进而提高机体的抗氧化能力。

日粮中添加不同水平GAA对育肥猪的生产性能有提高趋势，可以降低其背膘厚，对肉质有较好的改善效果，并提高了机体的抗氧化能力。综合而言，在本实验中，500 mg/kg的添加剂量即可以达到改善育肥猪肉质和提高抗氧化能力的作用。