胍基乙酸和甜菜碱对公羔生长发育、屠宰性能和肉品质的影响

2022-01-10任国栋郝小燕张宏祥武喜明耿海霞张洪亮张春香张建新

动物营养学报 2021年12期

任国栋郝小燕刘森张宏祥武喜明耿海霞张洪亮张春香张建新*

(1.山西农业大学动物科学学院，晋中 030801；2.山西祥和岭上农牧开发有限公司，右玉 037200；3.山西安弘检测技术有限公司，太原 030000)

胍基乙酸(guanidineacetic acid，GAA)又称胍乙酸，在脊椎动物体内由甘氨酸和L-精氨酸形成，是经甲基化后合成肌酸的唯一前体物质[1]。肌酸是一种半必需氨基酸，既可通过机体自然产生，也可通过外源补充，它与磷酸肌酸通过组成磷酸原系统参与动物体内能量代谢[2]，在能量转化的过程中发挥着重要的作用。动物机体内自身产生的肌酸只能满足机体需要的50%～70%，必须依靠饲粮获得外源性肌酸[3]。但肌酸的性质不稳定，价格较高，且不存在植物源性饲料中，只存在于鱼粉和骨粉等动物源性副产品中。现如今，为了保证畜牧业稳定健康发展，许多国家已经明令禁止动物源性副产品用作畜禽饲料。而GAA具有性质稳定、生物效价高的特点，因此在生产中多用作补充外源性肌酸的添加剂。有研究报道，饲粮中添加GAA可以提高肉鸡的生长性能及胸部肌肉的抗氧化能力[4]，改善樱桃谷肉鸭的屠宰性能和抗氧化能力[5]；添加GAA可以提高育肥猪的生长性能和机体抗氧化能力[6]，并通过降低下颌脂肪指数和改变肌肉纤维特性来改善胴体性状和肉品质[7]；添加GAA也可以提高羔羊的生长性能、屠宰性能并改善肉品质[8]，并可显著改善滩羊脂肪沉积和肌肉营养成分[9]；添加GAA可改善公牛生长性能、营养物质消化和瘤胃发酵[10]，并提高饲料效率，促进肝脏中相关基因的表达[11]。

甜菜碱(betaine，BT)又名三甲基甘氨酸，最早从甜菜副产物中提取出，在生物体内是良好的甲基供体[12]。BT作为一种多功能营养型饲料添加剂，在调节渗透压[13]、缓解应激[14]、促进动物机体生长发育[15]、改善肉品质[16]和减少脂肪沉积[17]等方面发挥重要作用。

有研究表明，GAA在合成肌酸过程中所需要的甲基供体(主要来自于蛋氨酸)占机体内总量的70%，因此，饲粮中添加GAA可能会增加机体对甲基供体的需要。BT作为良好的甲基供体，参与体内蛋氨酸循环。综上所述，目前关于GAA和BT在动物生产中的应用研究主要集中在2种添加剂的单独使用效果研究，二者联合应用对反刍动物生长发育和肉品质的影响尚不明确。因此，本试验旨在探究GAA和BT对杜寒杂交羔羊生长发育、屠宰性能和肉品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

本试验于2020年7—10月在山西右玉祥和岭上养殖场进行。

1.2 试验动物与试验设计

本试验选择48只3月龄、体重[(22.03±1.30) kg]相近的杜泊×小尾寒羊杂交一代健康公羔为试验动物，采用因素为GAA(0或0.9 g/kg)和BT(0或5 g/d)的2×2完全随机试验设计，随机分为4个处理，每个处理12只，各处理在饲喂基础饲粮的同时分别补充0、5 g/d BT、900 mg/kg GAA和5 g/d BT+900 mg/kg GAA。试验期共75 d，其中预试期15 d，正试期60 d。

GAA购自北京某公司，为白色粉末状物质，有效成分含量≥95%。BT购自济南某公司，有效成分含量≥78%。基础饲粮参照NRC(2007)绵羊营养需要量配制，其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 the basal diet (air-dry basis) %

1.3 饲养管理

试验开始前1周对所用试验羊舍进行消毒，给试验羊注射羊痘、小反刍兽疫和口蹄疫疫苗。预试期内对所有试验羊进行分组、编号和驱虫。正试期内，晨饲前用万分之一天平称取每日每只羊GAA和BT添加量，放入已装有60 g粉状饲粮的不锈钢碗里混合后，一次性饲喂给每只羊，以保证完全摄入。每天08:00和17:00各饲喂1次，自由采食和饮水，晨饲前收集和称量前1天剩料，计算每只羊每天采食量。每天饲喂量根据前1天采食量进行调整，保证有3%～5%的剩料。试验进行期间定期打扫消毒，确保试验羊舍干净卫生。

1.4 测定指标与测定方法

1.4.1 饲粮常规营养成分

饲粮干物质(DM)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)含量参照AOAC(2012)[19]方法测定，中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest等[20]的方法测定，钙(Ca)含量采用原子吸收法[21]测定，磷(P)含量采用钒钼黄比色法[22]测定。

1.4.2 生长性能

于正试期第1天晨饲前对所有羊进行空腹称重，作为初始体重(IBW)，之后试验第30天进行第2次称重，记录数据。正试期结束当日晨饲前进行空腹称重，作为终末体重(FBW)。饲喂期间记录每只羊的日采食量、剩料量。于正试期结束后计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、饲料效率(FE)。

1.4.3 屠宰性能、器官指数及肠道发育

正试期结束当天19:00，每组随机选择6只健康且体重相近的羊进行屠宰，宰前16 h禁食，2 h禁水，次日07:00进行屠宰。具体屠宰性能、器官指数、肠道发育等指标的测定和计算参照刘笑梅等[9]研究。

1.4.4 肉品质

屠宰后立即取试验羊左侧背最长肌，测定肉色、pH、熟肉率、剪切力、失水率及肌肉常规营养指标。肉色、pH和熟肉率等的测定参照杨文军等[23]研究。

1.4.5 肌肉常规营养成分

将-20 ℃保存的肌肉样品进行称量，放入冷冻干燥机72 h，称量干燥后的重量，计算其水分含量。按照《饲料分析及饲料质量检测技术》[24]方法测定背最长肌的粗脂肪、粗蛋白质、粗灰分含量。粗脂肪含量采用乙醚浸提法测定，粗蛋白质含量通过凯氏定氮仪测定，粗灰分含量通过茂福炉燃烧法测定。

1.5 数据统计分析

试验所得数据先通过Excel 2019进行初步整理后，应用SAS 9.2软件的GLM过程进行双因素方差分析，当交互作用显著时采用Tukey’s法进行多重比较。P≤0.05表示差异显著，P≤0.01表示差异极显著，0.05

2 结果

2.1 饲粮中添加GAA和BT对羔羊生长性能的影响

由表2可知，饲粮中添加GAA或BT对羔羊FBW和ADFI无显著影响(P>0.05)。添加GAA显著提高FE(P<0.05)；添加BT极显著提高ADG(P≤0.01)，并显著提高FE(P<0.05)。饲粮中添加GAA和BT对FE有显著互作效应(P≤0.05)，对ADG有极显著互作效应(P≤0.01)，但与单独添加GAA或BT相比，GAA和BT联合添加并没有进一步提高。

表2 GAA和BT对羔羊生长性能的影响Table 2 Effects of GAA and BT on growth performance of lambs1)

2.2 饲粮中添加GAA和BT对羔羊屠宰性能的影响

由表3可知，饲粮中添加GAA或BT对羔羊胴体重和屠宰率无显著影响(P>0.05)；添加GAA能够提高羔羊的净肉重(P≤0.05)；饲粮中添加GAA或BT显著提高羔羊眼肌面积(P≤0.05)；BT降低胴体的GR值，但无显著影响(P>0.05)。饲粮中添加GAA和BT对羔羊的屠宰性能无显著互作效应(P>0.05)。

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

2.3 饲粮中添加GAA和BT对羔羊器官指数的影响

由表4可知，饲粮中添加GAA或BT对器官指数无显著影响(P>0.05)；添加GAA和BT对羔羊器官指数无显著互作效应(P>0.05)。

表4 GAA和BT对羔羊器官指数的影响(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 饲粮中添加GAA和BT对羔羊肠道发育的影响

由表5可知，饲粮中添加GAA或BT对羔羊十二指肠、空肠的长度和重量均无显著影响(P>0.05)。添加GAA显著提高羔羊回肠的长度(P≤0.05)；添加BT则对羔羊回肠的长度和重量无显著影响(P>0.05)，且二者联合添加对羔羊肠道发育无显著互作效应(P>0.05)。

表5 GAA和BT对羔羊肠道发育的影响Table 5 Effects of GAA and BT on development of small intestine of lambs

2.5 饲粮中添加GAA和BT对羔羊肉品质的影响

表6 GAA和BT对羔羊肉品质的影响Table 6 Effects of GAA and BT on meat quality of lambs

2.6 饲粮中添加GAA和BT对羔羊肌肉常规营养成分的影响

由表7可知，饲粮中添加GAA或BT对羔羊背最长肌水分、粗灰分和粗脂肪含量无显著影响(P>0.05)。饲粮中添加GAA有提高背最长肌粗蛋白质含量的趋势(P=0.096)，但无显著影响(P>0.05)。添加GAA和BT对羔羊背最长肌常规营养成分无显著互作效应(P>0.05)。

表7 GAA和BT对羔羊肌肉常规营养成分的影响Table 7 Effects of GAA and BT on muscle routine nutrients of lambs %

3 讨论

3.1 GAA和BT对羔羊生长性能的影响

GAA是机体内合成肌酸的前体物质，肌酸在能量储存和代谢过程中发挥了重要的作用[25]，饲粮中添加GAA可以提高动物机体内肌酸含量，为细胞代谢提供能量[26]，进而提高畜禽的生长性能，提高饲料效率[3]。而且添加GAA可以替代或节约精氨酸，促进精氨酸在动物体内代谢和利用，从而促进生长[27]。GAA还可以通过调节激素的释放，促进机体类胰岛素生长因子和胰岛素的分泌，促进机体生长[28]。Zhao等[4]研究发现，饲粮中添加600 mg/kg的GAA提高了肉鸡的饲料效率，但对日增重、采食量没有显著影响。李蛟龙等[6]研究表明，饲粮中添加GAA有提高育肥猪日增重、采食量和饲料效率的趋势。晁雅琳等[8]研究表明，饲粮中添加800 mg/kg GAA显著提高了舍饲滩羊的日增重，并显著提高了饲料效率；刘笑梅等[9]研究表明，饲粮中添加适宜水平的GAA可以显著提高羔羊的日增重和饲料效率，且该试验中适宜添加水平为900 mg/kg。Li等[10]研究发现，添加600或900 mg/kg的GAA可显著提高公牛的生长性能和饲料效率。本试验添加GAA显著提高了饲料效率，这与前人研究结果一致。一方面GAA可能替代或节约了体内的精氨酸，改善了机体的能量代谢；另一方面可能促进了生长类激素物质分泌。添加GAA与对照相比，虽然提高了平均日增重，但差异不显著。

BT是一种广泛分布于动植物及微生物的天然化合物，作为一种良好的甲基供体，主要通过蛋氨酸代谢参与机体内大部分甲基化反应[29]，调控基因转录，进而影响机体激素水平和蛋白质、脂肪代谢；其次，BT具有调节渗透压的功能，在维持肠细胞形态结构、提高后肠道消化酶活性和改善肠道微生物环境方面具有重要作用[30]，通过促进肠道对营养物质的吸收，从而促进生长。Huang等[31]研究表明，饲粮中添加BT显著提高了育肥猪血清中生长激素水平和生长性能，但对采食量和饲料效率没有显著影响。Chen等[32]研究发现，饲粮中添加BT显著提高了饲料效率，并显著提高了生长性能和胸部肌肉细胞增强因子等基因的表达。Wang等[33]研究表明，饲粮中添加0.6 g/kg的BT提高了公牛的生长速度，提高了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化率，促进瘤胃中总挥发性脂肪酸含量增加。本试验中，饲粮中添加BT显著提高了羔羊的平均日增重，极显著提高了饲料效率，这与前人研究结果一致。这可能与BT提高了消化道中消化酶活性和促进有关合成蛋白质相关基因的表达有关。

在本研究中，与单独添加GAA或BT相比，饲粮中联合添加GAA和BT对羔羊生长发育、屠宰性能和肉品质无显著影响。BT通过参与蛋氨酸循环机制，在提供甲基变成二甲基甘氨酸的同时合成蛋氨酸，而GAA合成肌酸的甲基大多来自于蛋氨酸提供。我们推测，与单独添加GAA或BT相比，联合添加GAA和BT对羔羊生长性能无进一步提高，可能与摄取的饲粮中蛋氨酸充足有关。

3.2 GAA和BT对羔羊屠宰性能、器官指数、肠道发育的影响

屠宰性能是衡量经济效益的重要指标，屠宰率、净肉率和眼肌面积可直接反映动物的产肉性能[23]。遗传、年龄、性别、饲养方式、育肥时间等因素对羔羊肉的生产有一定程度的影响[34]。饲粮中添加适宜水平的GAA降低了舍饲滩羊的GR值[8]，提高了羔羊的净肉率和眼肌面积[9]。本试验研究表明，添加GAA显著提高了羔羊的净肉重和眼肌面积，对屠宰率无显著影响。黄冬维等[16]研究表明，饲粮中添加BT对皖南黄兔屠宰率无显著影响；杨东等[17]研究表明，饲粮中添加BT对蒙寒杂交羊胴体重、屠宰率、眼肌面积和GR值均无显著影响。本试验研究表明，饲粮中添加BT对屠宰率无显著影响，这与前人研究结果基本一致；显著提高了羔羊的眼肌面积，这可能与BT促进了消化道对营养物质的吸收和有关肌肉蛋白质基因表达有关。

内脏器官的重量和指数在一定程度上反映了动物机体的机能状况，对动物机体发育研究和生产实践指导具有重要作用，肝脏和肾脏是动物重要的代谢器官，脾脏是主要的免疫器官，睾丸附睾是重要的生殖器官[35]。瘤胃是反刍动物充分发挥生长性能，提高饲料转化效率的基础，反刍动物从出生到成年，瘤胃重量和体积发生了巨大变化[36]。本试验研究表明，饲粮中添加GAA或BT对羔羊器官发育重量及其器官指数均无显著影响，器官发育与机体相协调，这与刘笑梅等[9]、杨东等[17]研究结果一致。

小肠作为营养物质主要的消化吸收器官，在反刍动物对淀粉、脂肪以及过瘤胃蛋白的消化吸收中起关键作用[37]。羔羊肠道发育受品种、饲粮结构、饲养方式等因素有关，随着纤维物质的摄入量及消化吸收程度的不同，肠道会表现出与之相协调的发育变化。本试验研究表明，饲粮中添加GAA显著提高了回肠的长度，这与前人研究结果[9]基本一致。这可能是GAA改变了回肠中某些消化酶的活性，提高了回肠的消化吸收能力，进而影响了长度的变化，具体机制还有待进一步研究。

3.3 GAA和BT对羔羊肉品质的影响

肉品质是组织学、营养学、卫生学和加工学特性的总和，是所有质量因素的总和[38]。肉的品质可通过pH、肉色、系水力、熟肉率和剪切力等客观性状反映。畜禽屠宰后肌肉的pH受糖酵解调控影响，随着屠宰时间的推移，肌肉中糖酵解产生的乳酸逐渐积累，导致pH下降[39]。本试验研究表明，饲粮中添加GAA显著提高了羔羊屠宰后的背最长肌pH24 h，这与前人研究发现补充胍基乙酸提高育肥猪pH24 h[40]、羔羊pH24 h[9]的结果一致。原因可能是饲粮中添加GAA提高了羔羊肌肉内肌酸含量，促进了能量代谢，延缓了糖酵解，减少了肌肉内乳酸积累，缓解pH降低。本试验中添加BT对羔羊背最长肌pH24 h无显著影响，但有提高趋势，这可能与BT调节了肌肉细胞渗透压，延缓糖酵解有关。肌肉系水力是影响肉的颜色、风味和嫩度的重要因素，而失水率、熟肉率是客观反映肌肉保水能力的指标。失水率越低，熟肉率越高，肉品质越好。本研究结果显示，饲粮中添加GAA显著降低了失水率，这说明GAA可以改善肌肉的保水能力。肌肉的系水能力与肌肉细胞结构、蛋白质水解、pH都有关[41-42]，当肌肉的pH越接近蛋白质的等电点时，电荷值越接近于0，使水分子可利用空间减少，系水力越低。因此，GAA降低肌肉失水率可能与提高pH有关。另外，添加BT有降低背最长肌失水率的趋势，这可能是BT通过转运蛋白进入肌肉细胞中[43]，维持细胞水分进而影响了失水率。剪切力通常反映肌肉的嫩度，肌肉嫩度是决定肉质口感的关键指标。本试验研究结果表明，饲粮中添加GAA和BT对剪切力无显著影响。

3.4 GAA和BT对肌肉常规营养成分的影响

肌肉中的水分、粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分从多汁性、嫩度、风味等[39]方面影响着肉品质的优劣。本试验研究表明，添加GAA对羔羊背最长肌粗蛋白质含量有提高趋势，这与前人研究结果[8-9]基本一致。这可能与GAA合成肌酸增强了能量的利用率，降低了肌肉内蛋白质分解供能有关。Dong等[44]研究表明，饲粮中补充过瘤胃BT增加了羔羊肌肉中脂肪的含量；但姜贝贝[45]研究结果显示，饲粮中补充过瘤胃BT对湖羊肌肉内脂肪含量没有显著影响；Du等[46]研究结果表明，在高脂饮食中补充BT可抑制肌细胞内脂质积累。BT可通过影响激素水平、有关脂质合成的限速酶以及上调脂肪酸转运因子来影响肌肉和肝脏组织中脂肪酸来改变脂肪沉积[29]。本试验研究结果显示，添加BT对肌肉脂肪含量无显著影响。具体导致不同结果差异的机制，还有待进一步研究。