饲粮中全株饲料桑比例对育肥湖羊屠宰性能、肉品质、瘤胃组织形态和瘤胃微生物组成的影响

2023-03-07寇宇斐张兆才唐德富李发弟

动物营养学报 2023年2期

寇宇斐杨旭许辉张兆才唐德富李发弟李飞*

(1.兰州大学草地农业科技学院，草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州730030；2.甘肃农业大学，兰州730070；3.民勤县德福农业科技有限公司，民勤733300；4.甘肃润牧生物工程有限责任公司，金昌737100)

全株饲料桑因其优异的营养价值、较高的单位面积产量和机械化收割的便利性，在生产实践中得到越来越多的应用[1-4]。王永昌等[5]测定了不同地区14种全株饲料桑的营养成分，发现其粗蛋白质(CP)含量为15.26%～29.28%，中性洗涤纤维(NDF)含量为37.41%～57.34%，酸性洗涤纤维(ADF)含量为16.85%～26.32%，营养价值优于苜蓿干草，可作为反刍动物的优质粗饲料。在反刍动物的饲粮中添加桑叶，不仅有利于提高试验动物的生长性能，还能够改善肌肉品质。Ouyang等[6]在育肥湖羊饲粮中添加桑叶粉后发现改善了试验动物的生长性能和屠宰性能，而且提高了背最长肌肉红度(a*)值、嫩度和系水力。罗阳[7]将桑叶与羊草混合饲喂小尾寒羊，结果显示，添加桑叶组的试验动物背最长肌亮度(L*)值和臀中部肌肉的剪切力和蒸煮损失与不添加桑叶组相比显著降低，背最长肌和股外侧肌a*值及背最长肌滴水损失高于不添加桑叶组。前人的研究大多是将桑叶粉或者青贮饲料桑饲喂肉牛或奶牛，然而风干全株饲料桑在反刍动物中应用的报道较少。全株饲料桑因其较高的产量和易于收割储存的优点，能够在生产中得以推广应用。本课题组研究发现，在育肥湖羊饲粮中配合8%的全株饲料桑可以提高育肥湖羊的平均日增重和抗氧化能力[8]，但对屠宰性能、肉品质及瘤胃发育的影响暂不清楚。因此，本试验在饲粮中配合不同比例的全株饲料桑，研究其对育肥湖羊屠宰性能、肉品质、瘤胃组织形态和瘤胃微生物组成的影响，为提高肉羊机体健康和生产高品质羊肉提供思路。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验选取体重相近，健康状况良好的90日龄左右的湖羊公羔54只，随机分为3个组，每个组18个重复，每个重复1只湖羊公羔。3组试验羊分别饲喂全株饲料桑比例为0(CON组，作为对照组)、4%(MUL4组)和8%(MUL8组)的试验饲粮。3种试验试验的粗饲料配给比例均为20%，粗饲料由全株饲料桑与玉米秸秆粉组成，全株饲料桑与玉米秸秆的营养成分含量见表1。将全株饲料桑与玉米秸秆粉碎后分别过4和2 mm筛与其他饲料原料充分混合，加工成全混合颗粒饲粮。试验饲粮参照《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2004)[9]进行配制，试验饲粮组成及营养水平见表2。

表1 全株饲料桑与玉米秸秆的营养成分含量(干物质基础)

表2 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.2 饲养管理

育肥湖羊饲养试验于2019年10月至2020年1月在兰州大学草地农业科技学院民勤试验基地开展。在试验开始之前，对羊舍进行全面消毒，并对所有的试验羊进行体内外驱虫、布病检测和免疫处理。试验期间所有羊只均为单栏(1.25 m×0.96 m×0.80 m)饲养，于每日08:00和16:00饲喂，自由采食、饮水，每周清理料槽和水槽，每隔1周对羊舍消毒1次。整个试验共持续70 d，其中预试期7 d，正试期63 d。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 屠宰性能的测定

正试期结束后，每组选取15只试验羊在禁食12 h后，通过颈动脉放血的方式进行屠宰。屠宰前进行称重，作为宰前活重。屠宰后去除头、蹄、皮、内脏(不包括肾脏及周边脂肪)后对胴体、肝脏、脾脏、瘤胃重(包括瘤胃内容物)等进行称重，同时参照张霞[10]的方法切开胴体倒数第1和2根肋骨后，在倒数第2根肋骨后缘用硫酸纸描绘出眼肌面积的轮廓，根据公式(长度×宽度×0.7)算出眼肌面积。同时测量出第12和13根肋骨间距背脊中线11 cm处的组织厚度，即GR值。

1.3.2 瘤胃组织形态的测定

屠宰后取出瘤胃组织，将瘤胃内容物清洗干净，从每个瘤胃的背囊、腹囊相同位置用剪刀取约1 cm2组织，用生理盐水冲洗后立即放入盛有10 mL 4%多聚甲醛的离心管中浸泡，用于制作组织切片。试验所有的切片都由成都里来生物科技有限公司进行制作、染色、拍照、测量。

本试验中瘤胃组织共测量3个指标，包括肌层厚度、乳头长度和乳头宽度，每个样本肌层厚度提供10个数据，根据制作切片的质量，乳头高度和乳头宽度分别测量4～10个数据。

1.3.3 肌肉品质的测定

肉色：屠宰后使用色差仪(CR-400，柯尼卡美能达公司，日本)分别测定45 min和4 ℃排酸箱存放24 h的背最长肌肉色，记录L*、a*和黄度(b*)值，每个肌肉样品测3个部位，每个部位测2次，最后取6次测定的平均值。

肌肉pH：使用便携式pH计(testo-205，德国)测定屠宰后45 min的背最长肌pH，记为pH45 min。随后立即放入4 ℃排酸箱24 h再测定肌肉pH，记为pH24 h。测定时取背最长肌3个不同的部位，将pH计的探头插入肌肉0.5～1.0 cm深度，然后取3次测定的平均值。

肌肉失水率、蒸煮损失、剪切力、滴水损失参照丁鑫[11]的方法测定。

1.3.4 肌肉质构特性的测定

将背最长肌样品用纱布包裹并编号，蒸煮样品使中心温度达到75 ℃，取出肉样冷却至室温。将肉样修剪为3.5 cm×3.5 cm×2 cm大小，使用质构仪(TMS-pro，Food Technology Corporation，美国)进行质地剖面分析(texture profile analysis，TPA)测定。TPA测定参照李贞子等[12]的方法，力量感应元量程为2 000 N，TPA探头型号为FTC PT 2A-50 MM，TPA测定试验及参数设定采用捏型刀片A/LKB探头进行TPA模式的质构特性测定，测前速度为2 mm/s，测后速度为8 mm/s，测试速度为0.8 mm/s，触发力为5 g，压缩程度为70%，2次压缩停留间隔时间为10 s，数据采集速率为400 p/s，指标包括穿刺力(puncture force)、挤压硬度(squeeze hardness)、内聚性(cohesiveness)、弹性(springiness)、胶黏性(gumminess)、咀嚼性(chewiness)。

1.3.5 瘤胃微生物组成的测定

使用EZNA Stool DNA Kit(Omega Bio-Tek，美国)提取瘤胃微生物DNA。对提取后的瘤胃微生物DNA进行绝对定量，将提取的DNA与细菌质粒DNA在同一版进行扩增，反应体系共20 μL，包含1 μL微生物DNA，10 μL TB Green Premix Ex Taq Ⅱ(TaKaRa，日本)，上、下游引物各0.6 μL和7.8 μL ddH2O，扩增引物序列如表3所列。参考王尧悦[13]的方法计算各样品中细菌的拷贝数。

表3 分析瘤胃微生物所用PCR引物

1.4 数据统计与分析

试验测得的所有数据使用Excel 2016进行整理，采用SPSS 25.0软件对所测数据进行统计分析。对全株饲料桑在饲粮中的不同比例处理进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，差异显著时则采用Duncan氏法进行组间多重比较，并利用多项式比较分析全株饲料桑比例增加导致的线性关系。P<0.05为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊屠宰性能的影响

由表4可知，GR值随着饲粮中全株饲料桑比例的增加呈一次线性增加(P<0.05)，MUL8组显著高于CON组(P<0.05)，提高了37.50%，其他组之间GR值差异不显著(P>0.05)。MUL8组瘤胃重显著高于CON组和MUL4组(P<0.05)，CON组和MUL4组之间差异不显著(P>0.05)。各组之间宰前活重、胴体重、屠宰率、肝脏重、脾脏重和眼肌面积均无显著差异(P>0.05)。

2.2 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊肌肉品质的影响

由表5可知，随着饲粮中全株饲料桑配合比例的增加，背最长肌的pH45 min有一次线性降低的趋势(P=0.055),MUL8组显著降低于CON组(P<0.05)，其他组之间差异不显著(P>0.05)。各组之间背最长肌的pH24 h无显著差异(P>0.05)。各组之间背最长肌的L*和b*值在屠宰后45 min和24 h均无显著差异(P>0.05)。随着饲粮中全株饲料桑比例的增加，在屠宰后45 min和24 h背最长肌的a*值均呈一次线性增加(P<0.05)，其中MUL8组显著高于CON组(P<0.05)，其他组之间差异不显著(P>0.05)。各组之间背最长肌的滴水损失、剪切力、失水率和蒸煮损失差异均不显著(P>0.05)。

表5 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊肌肉品质的影响

2.3 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊肌肉质构特性的影响

由表6可知，MUL8组肌肉的挤压硬度显著低于CON组(P<0.05)，其他组之间差异不显著(P>0.05)。随着饲粮中全株饲料桑比例的增加，肌肉的穿刺力和弹性均呈一次线性降低(P<0.05)，MUL8组和MUL4组肌肉的穿刺力与CON组相比显著降低(P<0.05)，MUL8组肌肉的弹性显著低于MUL4组和CON组(P<0.05)。各组之间肌肉的内聚性、胶黏性和咀嚼性差异均不显著(P>0.05)。

2.4 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃组织形态的影响

由表7可知，随着饲粮中全株饲料桑比例的增加，瘤胃背囊的肌层厚度呈一次线性增加，其中MUL8组显著高于CON组和MUL4组(P<0.05)。MUL8组和MUL4组瘤胃背囊的乳头长度显著高于CON组(P<0.05)。各组之间瘤胃背囊的乳头宽度和腹囊的肌层厚度、乳头长度和乳头宽度均无显著差异(P>0.05)。

表7 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃组织形态的影响

2.5 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃微生物组成的影响

由表8可知，饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃内产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌、反刍月形单胞菌和短普雷沃氏菌的数量均产生了显著影响(P<0.05)。CON组产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌的数量均显著高于MUL4组和MUL8组(P<0.05)。CON组白色瘤胃球菌的数量与MUL4组无显著差异(P>0.05)，但二者均显著高于MUL8组(P<0.05)。CON组和MUL4组反刍月形单胞菌的数量显著低于MUL8组(P<0.05)。CON组和MUL8组短普雷沃氏菌的数量无显著差异(P>0.05)，但二者均显著高于MUL4组(P<0.05)。

表8 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃微生物组成的影响

3 讨论

3.1 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊屠宰性能的影响

屠宰性能可以反映动物的产肉情况，屠宰率代表了动物的产肉能力，眼肌面积越大代表胴体质量越高。吴浩[18]用7.5%～15%的青贮桑叶部分替代玉米和青贮玉米秸的饲粮饲喂肉牛后发现可以提高眼肌面积和屠宰率。李伟玲[19]在肉羊饲粮中添加15%的桑叶，发现肉羊的眼肌面积、GR值和屠宰率均高于不添加桑叶组。本试验中，湖羊的眼肌面积、胴体重和屠宰率各组之间均无显著差异，可能的原因是前人的研究中添加的是桑叶，而本试验中使用的是全株饲料桑，全株饲料桑中的营养物质含量与桑叶中的差异较大，从而出现不同的试验结果。动物体内脂肪沉积量的多少主要取决于肝脏合成脂肪的能力，同时也与饲粮的营养水平和动物的生理状态有关[7]。随着动物个体生长时间的延长，机体各个部位的脂肪沉积也会逐渐增加。由于肌内脂肪中磷酯类物质的含量高于其他部位的脂肪(如皮下脂肪)，因此，肌内脂肪含量的增加有助于提高肉质风味。贾亚洲等[20]的研究发现，饲喂青贮桑的绒山羊羯羊胴体GR值较饲喂青贮玉米的绒山羊羯羊有所提高。罗阳[7]在绵羊饲粮中添加不同比例的桑叶，发现背膘厚度和肌内脂肪含量都随着桑叶比例的增加逐渐升高。本试验中，2个试验组湖羊胴体GR值和肌内脂肪含量较对照组有所提高，且MUL8组显著高于MUL4组和对照组，与罗阳[7]和贾亚洲等[20]的试验结果一致。而有研究发现，在肉兔饲粮中添加桑叶能够降低肌内脂肪含量[21]，在育肥猪饲粮中添加桑叶可使背膘厚度降低[22]，给食源性肥胖的大鼠饲喂桑叶提取物可以降低体内脂肪含量，达到使其体重减轻的效果[23]。还有研究发现，桑叶中的生物活性物质如桑叶黄酮，可以降低动物体内血糖和胆固醇的含量，并抑制脂肪在胴体内的积累[24-25]。上述研究结果与本试验所得结果不一致，出现这种现象的原因可能是本试验采用的是全株饲料桑，前人的研究中主要使用的是桑叶，桑树茎、叶营养成分差异较大，从而导致研究结果不一致。综上所述，在本试验条件下，饲粮中配合一定比例的全株饲料桑对肥湖羊的眼肌面积、胴体重和屠宰率无显著影响，有利于脂肪在胴体内沉积，但对肌内脂肪含量的调节作用不明显。

3.2 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃组织形态的影响

瘤胃壁分为黏膜层、肌层和浆膜层，黏膜层是瘤胃壁的最里层，也称为瘤胃上皮，与营养物质接触，是瘤胃进行养分吸收的部位[26]。反刍动物在胚胎时期瘤胃黏膜层的发育就已经开始，瘤胃乳头是黏膜层向外生长的小突起，乳头高度和乳头宽度等形态学结构决定了瘤胃上皮对养分吸收和离子转运的能力[27]。反刍动物瘤胃壁上大约有25万个乳头，可以使瘤胃上皮表面积扩大6～7倍，非常有利于吸收瘤胃内挥发性脂肪酸，因此瘤胃乳头表面积的大小是评估瘤胃及黏膜层代谢水平的关键指标。本试验中，MUL4组和MUL8组瘤胃背囊和腹囊的乳头长度和乳头宽度与对照组相比均有所提高，且背囊的乳头长度显著高于对照组，说明饲粮中添加全株饲料桑有利于瘤胃上皮的发育，与Ouyang等[28]的研究结果一致。研究表明，饲料的物理刺激是影响瘤胃肌层发育的主要原因，本研究中MUL8组瘤胃背囊的肌层厚度要显著高于对照组，可能是因为饲粮中的全株饲料桑对瘤胃的物理刺激较对照组时间更长。虽然各组饲粮的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量一致，采用相同的饲料加工工艺使得颗粒长度一致，但纤维来源不同，由于全株饲料桑枝条中的粗纤维比玉米秸秆中的粗纤维更难以消化，导致其在瘤胃停留的时间较长，对瘤胃的刺激时间更长，因而MUL8组湖羊的瘤胃肌层厚度要大于对照组，与MUL8组瘤胃重显著升高的结果一致。

3.3 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊肉品质的影响

肉品质已逐渐成为消费者选购羊肉关注的重要指标，肉品质的高低直接决定了畜产品的经济效益。通常评价肉品质的指标主要有肉色、pH、失水率和蒸煮损失，近些年质构特性也成为评价肉品质的关注点，其主要包括剪切力、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性等。

pH是评估肉品质的重要指标之一，活体动物肌肉一般为中性或者弱碱性，屠宰后由于氧气缺失，肌肉内糖原进行无氧酵解，产生的乳酸会导致pH下降，从而导致肉品质下降。罗阳[7]在绵羊饲粮中添加桑树叶后发现，添加桑树叶组绵羊屠宰后45 min和24 h背最长肌的pH和股外侧肌的a*值都要明显大于对照组。本试验中，MUL8组湖羊在屠宰后45 min的肌肉pH显著低于对照组，但是在屠宰24 h后各组之间肌肉pH无显著差异。肉色是消费者评估肉品质好坏的最关键的指标之一，会直接影响购买欲望。肉色可以通过色差仪进行测量，肌肉中氧合肌红蛋白和血红蛋白含量决定了肉色的深浅。本研究发现，配合8%全株饲料桑的MUL8组背最长肌a*值在屠宰后45 min和24 h均显著高于对照组，与Ouyang等[6]的试验结果一致。Zhang等[29]研究指出，动物屠宰后体内的氧合肌红蛋白会逐渐氧化为肌红蛋白。桑叶中含有的具有抗氧化功能的物质如黄酮类，会竞争性的与氧合肌红蛋白结合，减缓氧合肌红蛋白中心的二价铁离子被氧化成高铁肌红蛋白，使肌肉保持鲜艳的红色，而不被氧化成棕褐色[30]，由此可以看出全株饲料桑可以改善肉色。

TPA是模拟牙齿咀嚼肌肉的过程，可更为全面地评价肉品质。剪切力是反映肌肉嫩度的指标之一，剪切力越小代表嫩度越好，反之嫩度越差。挤压硬度表示受力时抵抗变形能力的大小，用质构仪下在设定下降位移过程中压力的峰值表示，肌肉的硬度值出现在最大变形处，挤压硬度越小代表肌肉的嫩度越好。内聚性代表的是当牙齿咀嚼食物时食物抵抗受损并紧密连接，使其食物自身保持原样的性质。胶黏性表示当食物在口腔中与牙齿、舌以及口腔黏膜附着时，分离它们所需要的力。咀嚼性代表将口中固体食物咀嚼至能够吞咽状态所做功的大小，其主要受到肌肉中肌原纤维的影响。陈亚迎等[31]在肉兔饲养试验中发现，桑叶的添加可以显著提高肉兔的肌肉嫩度，显著降低肌肉的滴水损失和蒸煮损失。李飞鸣等[32]给予育肥猪含桑叶饲粮后，其肌肉剪切力和失水率显著降低，罗阳[7]以绵羊为研究对象也得出了相似的结论。本试验结果表明，饲粮中配合全株饲料桑可以使羊肉的剪切力降低，但是各组之间剪切力并无显著差异，滴水损失、失水率和蒸煮损失的差异也均不显著，这可能是本试验中试验组饲粮中全株饲料桑的配合量较少导致的。本研究发现，MUL8组的挤压硬度、穿刺力均显著低于对照组，咀嚼性较对照组有降低趋势，MUL8组比对照组低了23.74%，说明饲喂配合8%全株饲料桑饲粮的湖羊其羊肉在口中有更嫩的口感。弹性是指肌肉在口中受到牙齿挤压时恢复形变程度的大小。本试验发现MUL8组的弹性与对照组和MUL4组相比显著降低，这可能因为穿刺力和挤压硬度的变小导致肌肉在口中咀嚼时受力减少，从而导致弹性变小。

3.4 饲粮中不同比例全株饲料桑对育肥湖羊瘤胃微生物组成的影响

反刍动物有消化功能强大的前胃系统，可以降解富含纤维的植物性饲料[33]，瘤胃中数量庞大、种类丰富的细菌是实现这一功能的前提，而细菌数量主要受到反刍动物饲粮组成的影响[34]。饲粮不同中性洗涤纤维水平和来源都会影响到瘤胃纤维分解菌如白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌、产琥珀酸丝状杆菌的数量[35-36]。徐俊[37]以苜蓿、燕麦草、羊草和稻草为粗饲料来源，配制成中性洗涤纤维水平相同的饲粮饲喂荷斯坦奶牛，结果发现燕麦草中细菌丰富度指数更高，燕麦草上附着的纤维分解菌的数量高于羊草，造成了燕麦草的降解率远远高于羊草。本试验发现，饲粮中玉米秸秆比例较高的对照组的瘤胃中纤维分解菌的数量高于配合了8%全株饲料桑的MUL8组。虽然各组饲粮的中性洗涤纤维水平一致，但来源有差异。对照组饲粮中的中性洗涤纤维全部来源于玉米秸秆，而试验组饲粮中的中性洗涤纤维不仅来源于玉米秸秆还来源于全株饲料桑，由于玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量高，全株饲料桑的木质素含量高，而瘤胃内的细菌并不能分解木质素，导致试验组瘤胃中纤维分解菌的底物减少，从而使琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌和白色瘤胃球菌的数量减少。真菌在瘤胃微生物中的占比在8%左右，并且真菌的穿透力和降解纤维的能力更强，可以溶解饲粮中部分木质素[37]。虽然MUL8组湖羊瘤胃中纤维分解菌的数量高于对照组，但本课题组的相关研究中发现MUL8组和对照组的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化率无显著差异[8]，推测其原因可能与瘤胃内的真菌降解了全株饲料桑中的木质素有关。