金艷梅，張曉慶，王沖，李美，王燚，嚴沁

(1.山東大學威海海洋學院，山東 威海 264209；2.中國農業(yè)科學院草原研究所，內蒙古 呼和浩特 010010)

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放牧時間對羊肉多不飽和脂肪酸沉積及氧化穩(wěn)定性的影響

金艷梅1，張曉慶2*，王沖1，李美1，王燚1，嚴沁1

(1.山東大學威海海洋學院，山東 威海 264209；2.中國農業(yè)科學院草原研究所，內蒙古 呼和浩特 010010)

摘要：分析不同放牧時間對羊肉抗氧化性能的影響。選擇40只烏珠穆沁去勢公羔，按照體重和出生月份接近的同質原則隨機分成5個處理組：舍飼組(0H，對照)，放牧2 h組(2H)、放牧4 h組(4H)、放牧8 h組(8H)和放牧12 h組(12H)。舍飼組圈養(yǎng)，4個放牧組在清晨6:00出牧，依組次分別在8:00、10:00、14:00和18:00歸牧。試驗期102 d，預試期15 d，正式期87 d。放牧試驗結束后，從各組挑選體重接近的6只屠宰，取背最長肌，測定多不飽和脂肪酸(PUFA)和抗氧化物濃度。結果表明，1)放牧時間顯著影響羊肉中抗氧化物的濃度。舍飼組的丙二醛(MDA)含量顯著(P<0.001)高于4個放牧組，且4個放牧組之間差異不顯著。放牧4～12 h組的谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)顯著(P=0.020)低于舍飼組，但其超氧化物歧化酶(SOD)顯著(P<0.001)高于舍飼組。總抗氧化能力(T-AOC)在各組間差異不顯著。2)放牧時間與羊肉中的MDA、SOD水平呈二次曲線關系，MDA先降低,至放牧10 h后升高，SOD先升高,至放牧10 h后降低；GSH-Px水平與放牧時間呈負線性關系，放牧時間越長其值越低。3)放牧4，12 h組的PUFA和高度氧化多不飽和脂肪酸(HP-PUFA)均顯著高于放牧2 h和舍飼組(P<0.01)。PUFA和HP-PUFA沉積量與抗氧化物濃度之間關系密切。綿羊每天放牧2～10 h，可以改善羊肉的氧化穩(wěn)定性，防止PUFA氧化，從而延長高品質羊肉的保質期。

關鍵詞：放牧時間；綿羊；抗氧化物；脂質穩(wěn)定性；多不飽和脂肪酸

肉類氧化變質是畜產品生產加工鏈中特別需要關注的問題。肉產品出現(xiàn)氣味難聞、肉色惡化后，隨之會發(fā)生油脂和肌血球素氧化，最終導致劣質而廢棄[1]。肉類的氧化穩(wěn)定性取決于許多因素，其中最重要的是促氧化成分和抗氧化成分之間的平衡[2]。多不飽和脂肪酸(PUFA)是肌肉細胞膜脂質氧化反應啟動和加速的優(yōu)選底物[3]，如同金屬離子、血紅素蛋白和活性氧一樣，是一種氧化強化劑。作為肉類產品中的一種高度不飽和成分，PUFA極易受氧化攻擊而損傷[4]，特別是磷脂極性部分含有的PUFA，比例最高、氧化敏感性很強[5]。飲食中的PUFA對人體健康起著非常重要的作用，有防癌、抗心腦血管疾病等功能，但一旦遭受氧化破壞，不僅會引起肉產品質量下降、保存期變短，甚至產生毒素，引發(fā)消費者動脈粥樣硬化、癌癥等疾病[5-6]。飼糧中的外源性抗氧化分子和內源性抗氧化防御，能夠通過對抗氧化反應而提高脂質氧化穩(wěn)定性，從而延長肉品保存期。

采食作為動植物生產層的交界點，決定著動物從飼糧中攝入抗氧化物和脂肪酸的數(shù)量，從而影響肉產品的氧化穩(wěn)定性[7-8]。放牧家畜的采食活動遠比舍飼家畜豐富而復雜，這致使二者在肉品質上存在明顯差異，主要體現(xiàn)在抗氧化物、促氧化物和脂肪酸成分的不同[2]。而且，放牧能夠提高畜肉中PUFA含量[9-10]和抗氧化物水平，改善PUFA的氧化穩(wěn)定性[11-12]。研究發(fā)現(xiàn)，放牧提高了牛肉中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)水平和總抗氧化能力(T-AOC)[13]，提高了牛奶的脂肪穩(wěn)定性和GSH-Px、SOD活性[14]。放牧畜產品的這些優(yōu)勢可能來源于長時間的放牧采食活動。作為一種新興放牧方式，限時放牧有顯著提高羊肉中PUFA的作用[15-16]。這種作用是否與羊肉的抗氧化性能有關？與放牧時間又有什么關系？為了回答這些問題，本試驗以烏珠穆沁羔羊為研究對象，通過分時段放牧，研究不同時長放牧對羔羊肉抗氧化性能的影響，并揭示PUFA含量與抗氧化物水平之間的伴隨關系。試驗結果可以為提高高品質羊肉的氧化穩(wěn)定性及延長保質期，提供方法指導。

1材料與方法

1.1試驗地點

試驗于2011年6-9月，在內蒙古錫林郭勒盟毛登牧場進行。毛登牧場距離錫林浩特市東36 km(115°13′-116°30′ E，43°02′-44°49′ N)。屬溫帶大陸性季風氣候，年平均溫度2.0 ℃，年平均降水量300～360 mm，主要集中在6-8月份。草原類型屬于克氏針茅(Stipakrylovii)典型草原，其中，克氏針茅和糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)分別占56%和26%，羊草(Leymuschinensis)、寸草苔(Carexduriuscula)、野韭(Alliumramosum)等其他物種占18%[17]。土壤類型主要是栗鈣土。草地畜牧業(yè)是當?shù)氐闹鲗Мa業(yè)，主要放牧生產牛和羊。常見的綿羊品種有烏珠穆沁羊，屬脂尾肉用粗毛羊，具有肉質鮮美、羔羊生長發(fā)育快的特征。

1.2試驗動物與分組

將40只斷奶、健康的烏珠穆沁去勢公羔按照同質原則[3～3.5月齡，(21.9±0.4) kg]隨機分成5個處理組，每組重復8只：舍飼組為0H(對照)，放牧2，4，8，12 h組分別為2H，4H，8H，12H。舍飼組圈養(yǎng)，4個放牧組單獨分群放牧在約30 hm2草地。所有羔羊的補飼飼料均由全價精料和谷草干草組成(干物質中蛋白質和代謝能分別為18.7%，5.9%和12.3，8.7 MJ/kg)，補飼量參照我國和NRC推薦的日增重200 g綿羔羊的營養(yǎng)需要量設置。各處理組的總干物質采食量(DMI)、放牧采食量及營養(yǎng)物質攝入量，見表1。試驗期102 d，預試期15 d，正式期87 d。

表1　各處理組飼料采食量及營養(yǎng)物質攝入量Table 1　Feed and nutrient intakes of lambs

1.3飼養(yǎng)管理

試驗開始前，所有參試羔羊免疫、驅蟲。從預試期開始，舍飼組每天12:00、18:00分兩次飼喂精料。4個放牧組每天6:00同時出牧，依組次分別在8:00，10:00，14:00，18:00結束放牧。歸牧后2H、4H組飼喂精料的時間與舍飼組相同，8H、12H組僅在18:00飼喂1次。5個處理組精料投喂量分別為464，393，267，229，122 g/d。谷草干草從早8:00到晚9:00隨時添加，晚9:00后禁飼。所有羔羊自由飲水，自由舔舐鹽磚。預試期結束，轉入正式期，各處理組飼養(yǎng)制度不變。放牧試驗結束后，從每組挑選體重相近的6只屠宰。屠宰前24 h禁食，宰前2 h禁水。

1.4樣品采集與制備

宰后45 min取背最長肌，在-20 ℃冰箱冷冰保存。運回實驗室后，切取鮮樣約40 g，裝入鋁盒，用LABCONCO(Freezone 6，美國)凍干機冷凍干燥(凍干機工作環(huán)境：-53 ℃，0.52 mBar)。凍干樣品用100 g高速粉碎機粉碎，混合均勻，裝入錫紙袋，待測丙二醛(MDA)、GSH-Px、SOD、T-AOC和多不飽和脂肪酸含量。

1.5測定指標與方法

MDA、GSH-Px、SOD和T-AOC用試劑盒測定(購自南京建成生物工程研究所)。多不飽和脂肪酸含量用GB/T 22223-2008氣相色譜法測定[18]，色譜條件：毛細管色譜柱(60 m×250 μm×0.25 μm)，進樣溫度260 ℃(初始溫度130 ℃，持續(xù)1 min；后每min升溫4.0～6.5 ℃；230 ℃保持3 min)，檢測器溫度270 ℃，分流比20∶1，進樣量1.0 μL。每個樣品測定2次。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)用SAS V8.2軟件進行單因素方差分析。方差差異顯著時用鄧肯氏法做多重比較，結果用Mean±SD表示，當P≤0.05時視為差異顯著。放牧時間與MDA、GSH-Px、SOD和T-AOC之間的關系用簡單線性回歸模型分析，PUFA、高度氧化脂肪酸(HP-PUFA)與MDA、GSH-Px、SOD之間的數(shù)量關系用多元線性回歸模型分析。

2結果與分析

2.1抗氧化性能在各處理組間的差異

除了T-AOC外，放牧時間對各處理組的抗氧化指標均有顯著影響(表2)。舍飼組的MDA含量最高(7.67；P<0.001)，12H組最低(3.33)，而2H、4H、8H組之間差異不顯著；舍飼組的GSH-Px顯著(P=0.020)高于4H、8H和12H組，后三者之間無顯著差異；舍飼組的SOD最低(72.86；P<0.001)，2H組次之，4H、8H、12H組最高，且三者間無顯著差異；T-AOC在各組間差異不顯著。

表2　各處理組羔羊背最長肌的抗氧化性能Table 2　Antioxidant capacity of M. longissimus dorsi muscle of lambs

同行數(shù)據(jù)有相同字母或無字母者表示差異不顯著(P>0.05)，下同。In the same row, values with same or no letters are not significantly different (P>0.05). The same below.

2.2抗氧化性能與放牧時間之間的關系

簡單回歸分析結果顯示，羊肉中的MDA與放牧時長呈二次曲線關系(R2=0.551,P<0.001)，隨著放牧時間的延長，MDA先降低，至放牧10 h時升高(圖1A)。GSH-Px與放牧時長呈負線性關系(R2=0.782,P=0.046)，放牧時間越長，GSH-Px含量越低(圖1B)。SOD與放牧時長存在二次曲線關系(R2=0.710,P<0.001)，隨著放牧時間的延長，SOD含量先升高，至放牧10 h時反而降低(圖1C)。T-AOC與放牧時長之間不存在線性或二次回歸關系(R2=0.010,P=0.870)(圖1D)。

圖1　放牧時間與羔羊背最長肌中MDA(A)、GSH-Px(B)、SOD(C)、T-AOC(D)之間的關系Fig.1　Relationships between grazing time and MDA (A), GSH-Px (B), SOD (C) and T-AOC (D) of M. longissimus dorsi muscle of lambs

2.3PUFA和HP-PUFA在各處理組間的差異

放牧時間對各處理組PUFA組分均有顯著影響(P<0.01)，除C20:3外，4H、8H、12H組的C18:2、C18:3、C20:4和C20:5均顯著高于舍飼組，而在4H、8H、12H組間無顯著差異；2H、4H、8H組的C22:6顯著高于12H組和舍飼組。放牧時間對各處理組總PUFA和HP-PUFA也有顯著影響(P<0.001，P=0.006)，二者都為舍飼組最低(5.69%，2.14%)，2H組次之，4H、8H、12H組最高，且在后3組間差異不顯著(表3)。

表3　各處理組羔羊背最長肌脂肪酸含量和HP-PUFATable 3　Fatty acid composition of M. longissimus dorsi muscle of lambs　%

C18:2: 亞油酸Linoleic acid；C18:3: 亞麻酸Linolenic acid；C20:3: 二十碳三烯酸Eicosatrienoic acid；C20:4: 花生四烯酸Arachidonic acid；C20:5: 二十碳五烯酸Eicosapentaenoic acid；C22:6: 二十二碳六烯酸Docosahexenoic acid. PUFA: Polyunsaturated fatty acids. HP-PUFA: 高度氧化多不飽和脂肪酸是有3個或者更多不飽和鍵的脂肪酸的總和。Highly peroxidizable polyunsaturated fatty acids; it calculated as the sum of PUFA with three or more unsaturated bonds.

2.4抗氧化物與PUFA和HP-PUFA之間的數(shù)量關系

多元回歸分析結果顯示(圖2)，羊肉中的抗氧化物含量與PUFA、HP-PUFA沉積量之間存在線性關系，決定系數(shù)R2分別為0.586(P<0.001)和0.602(P<0.001)。其中，MDA和GSH-Px對多元回歸方程的貢獻為負增長，而SOD為正增加。

圖2　羔羊背最長肌中PUFA和HP-PUFA與MDA、GSH-Px和SOD之間的關系Fig.2　Relationships between PUFA and highly peroxidizable PUFA (HP-PUFA) and MDA, GSH-Px, and SOD of M. longissimus dorsi muscle of lambs

3討論與結論

3.1放牧時間對羊肉抗氧化性能的影響

動物在生命過程中不可避免地產生氧自由基，危害機體功能。SOD和GSH-Px可以清除氧自由基，防止細胞膜脂質過氧化。它們的活性水平可反映機體清除氧自由基的能力。而MDA是脂質參與氧化反應的終產物，其活性水平反映了機體細胞受自由基攻擊的嚴重程度。對于家畜而言，放牧對氧自由基的清除效果優(yōu)于舍飼，因而放牧畜產品具有更好的氧化穩(wěn)定性。一方面，這與放牧家畜的自由采食特性有關。因為天然草原牧草種類豐富多樣，能為放牧家畜提供如維生素E、類胡蘿卜素等高水平抗氧化物，并通過采食進入體組織，從而提高肉品質[2]。這也是本試驗4個放牧組SOD濃度顯著高于舍飼組，而MDA濃度顯著低于后者的主要原因。另一方面，放牧家畜的氧化穩(wěn)定性較優(yōu)還可能與長期放牧運動有關。顧麗燕等[19]通過不同持續(xù)時間和運動頻率的游泳鍛煉，分析了運動量對大鼠血清抗氧化指標的影響，結果表明，高頻率、長時間運動(每周6次、每次2 h)顯著(P<0.001)提高了大鼠血清中的SOD/MDA和T-AOC濃度，而顯著(P<0.001)降低了MDA濃度。Jenkins[20]和Oh-ishi等[21]也得到了類似結果。本試驗中，放牧4～12 h羔羊肉的抗氧化能力較強，主要是由于這三組羔羊的放牧采食時間較長[22]，隨之產生的放牧運動量也比較大。但是，這種運動量并不是越大越好，而是以2～10 h為最好。這一點可以從MDA、SOD和T-AOC的二次曲線圖(圖1A，C和D)得以印證(雖然關系不緊密，但趨勢明顯)。

本試驗4個放牧組的肌蛋白GSH-Px濃度顯著低于舍飼組(表2)，但蒙誠志[23]在比較舍飼與放牧絨山羊抗氧化功能的試驗中卻得到了相反的結果。這種差異與放牧區(qū)牧草硒含量有關，因為GSH-Px的活性中心是硒半胱氨酸。本試驗放牧草場硒水平較低(0.10 mg/kg[24])，即使全天12 h放牧，羔羊從牧草中攝取的硒僅為0.13 mg/d(放牧采食量見表1)，低于育肥羊(體重25～35 kg)對硒需要量的下限(0.16～0.23 mg/d，內蒙古飼養(yǎng)標準)[25]，故而在本試驗區(qū)放牧時間越長，羊肉中GSH-Px的活性就越低。由此可見，對于放牧羊，每天放牧運動的時間不可多于10 h。

3.2PUFA沉積與羊肉抗氧化性能的關系

對于肉類的脂質氧化，PUFA起著非常重要的作用，因為它們是氧化反應的優(yōu)選底物。而脂肪酸對氧化反應的易感性是隨其不飽和度的增加而增加的，例如，亞油酸(LA, C18:2 cis-9, cis-12)的抗過氧化作用是亞麻酸(LNA, C18:3 cis-9, cis-12, cis-15)的2倍多[26]。正是由于這個原因，雖然HP-PUFA在肌肉組織中含量甚微，但其濃度變化很小，足以維持肉類的氧化穩(wěn)定性[27]?，F(xiàn)已公認，精料舍飼會破壞家畜胴體PUFA的沉積，從而導致其含量下降[13,28]。本試驗也得到一致結果。而且，本試驗將每天8～12 h放牧轉變?yōu)槊刻? h放牧，可以獲得等同的PUFA沉積效果。如前所述，每天放牧4 h組高水平抗氧化性能可阻止肉中PUFA的氧化降解，從而保持了較高的PUFA沉積量。Luciano[28]試驗結果表明，盡管采食量較低，但下午放牧4 h組羔羊肉中仍然沉積了足夠的抗氧化物來防止脂質過氧化，從而使其PUFA和HP-PUFA濃度較高，氧化穩(wěn)定性較好。肉類產品中的PUFA之所以容易被氧化降解是因為它們具有很高的磷脂親和力，會引發(fā)脂質氧化反應，并迅速降解。本試驗多元線性回歸分析結果(圖2)進一步肯定，羊肉中的PUFA和HP-PUFA沉積量與抗氧化物MDA、GSH-Px和SOD水平密切相關，可以通過降低肌肉組織中MDA水平和提高SOD水平的方式，提高機體PUFA和HP-PUFA的沉積量。而這些抗氧化物水平的高低又由放牧時間決定。雖然有關放牧時間與畜體組織PUFA及抗氧化性能關系方面的研究報道很少，但以上結果很明顯，放牧時間或者放牧運動量對二者的強化和富集均有顯著的作用。因此，對于現(xiàn)代放牧管理制度來講，縮短放牧時間是很有必要的，不僅是為了保護放牧畜產品的優(yōu)勢，更是為了草原保護。因為當下草地資源正在逐步短缺，傳統(tǒng)的草地畜牧業(yè)生產已經(jīng)很難滿足生態(tài)保護和經(jīng)濟增收的雙重要求[29]。變革傳統(tǒng)放牧制度雖然增加了飼料投入，但同時也增加了羊肉產出。據(jù)張曉慶[16]分析，折合投入與產出，放牧2～10 h所獲得的利潤(5.0～5.2元/kg羊肉)略優(yōu)于舍飼(4.9元/kg羊肉)。綜合以上所述，綿羊每天放牧2～10 h對提高羊肉氧化穩(wěn)定性非常有益，可以保護PUFA免遭氧化降解而變質，從而延長高品質羊肉的保質期。

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DOI：10.11686/cyxb2015448

*收稿日期：2015-09-23；改回日期：2015-11-16

基金項目：國家自然科學基金項目(31402119)和中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項(1610332015014)資助。

作者簡介：金艷梅(1978-)，女，甘肅金塔人，講師，博士。E-mail: jinym2001@sohu.com *通信作者Corresponding author. E-mail: zhangxiaoqing@caas.cn

* 1Effects of grazing duration on polyunsaturated fatty acid deposition and oxidative stability of lamb meat

JIN Yan-Mei1, ZHANG Xiao-Qing2*, WANG Chong1, LI Mei1, WANG Yi1, YAN Qin1

1.FacultyofMarineStudies,ShandongUniversityatWeihai,Weihai264209,China; 2.GrasslandResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Hohhot010010,China

Abstract:The aim of this research was to investigate the effects of the grazing duration on polyunsaturated fatty acids (PUFA) deposition and oxidative stability of lamb meat. Forty castrated male Ujumuqin lambs were randomly assigned to five groups with similar liveweight and age, and then subjected to the following treatments: (i) no grazing (0H, control), (ii) 2 h grazing (2H), (iii) 4 h grazing (4H), (iv) 8 h grazing (8H), and (v) 12 h grazing (12H). Each day, the lambs began to graze at 6:00, and stopped grazing at 8:00, 10:00, 14:00 and 18:00, respectively. The lambs were raised for 102 days, comprising a 15-d feed adaptation period and an 87-d experimental period. Six lambs with similar liveweight from each group were slaughtered at the end of experiment. The longissimus dorsi muscles were sampled from each lamb to measure PUFA contents and antioxidant properties. The results showed that the grazing time significantly affected antioxidant parameters. The meat of lambs fed concentrate in stalls had a higher (P<0.001) malondialdehyde (MDA) content than those in the meat of lambs grazed for 2-, 4-, 8- and 12-h, but there was no significant difference in meat MDA content among the lambs in the four grazing treatments. The meat of lambs grazed for 4-12 h had significantly higher (P<0.001) superoxide dismutase (SOD) activity, but significantly lower peroxidase (GSH-Px) activity (P=0.020) than those in the meat of lambs exclusively fed in pens. There was no significant difference in the total antioxidant capacity (T-AOC) among the five groups. The MDA content and SOD activity showed quadratic curve relationships with grazing time. The MDA content decreased up to 10-h of grazing time, and increased after that. In contrast, SOD activity increased up to 10-h of grazing time, and then decreased. The GSH-Px activity was negatively related to grazing time. The groups grazed for 4-h and 12-h had significantly higher PUFA and peroxidizable fatty acids (HP-PUFA) contents in the meat, compared with the 2-h and 0-h grazing groups (P<0.01). There were multiple linear relationships between antioxidant activity and PUFA (R2=0.586, P<0.001) and HP-PUFA (R2=0.602, P<0.001) contents. In conclusion, the meat of lambs grazed for 2-10 h showed better oxidative stability as a result of compounds that counteract oxidative reactions. This has important consequences for extending the shelf-life of lamb meat.

Key words:grazing time; sheep; antioxidants; lipid stability; polyunsaturated fatty acids

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金艷梅， 張曉慶， 王沖， 李美， 王燚， 嚴沁. 放牧時間對羊肉多不飽和脂肪酸沉積及氧化穩(wěn)定性的影響. 草業(yè)學報, 2016, 25(7): 104-111.

JIN Yan-Mei, ZHANG Xiao-Qing, WANG Chong, LI Mei, WANG Yi, YAN Qin. Effects of grazing duration on polyunsaturated fatty acid deposition and oxidative stability of lamb meat. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(7): 104-111.