李蛟龍 馬冰冰 陳作棟 邢 通 張 林 楊立彬 陳政寬 高 峰

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院；江蘇省動物源食品生產(chǎn)與安全保障重點(diǎn)實驗室；江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心1，南京 210095)(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所2，南京 210014)(北京君德同創(chuàng)農(nóng)牧科技股份有限公司3，北京 100085)

胍基乙酸，又稱為胍乙酸(Guanidinoacetic acid，GAA)和N-咪基甘氨酸，是肌酸在動物機(jī)體內(nèi)合成的前體物質(zhì)。肌酸在動物體內(nèi)主要由甘氨酸、精氨酸和蛋氨酸三種氨基酸合成：第一步主要在腎臟中發(fā)生，甘氨酸和精氨酸在精氨酸-甘氨酸脒基轉(zhuǎn)移酶的作用下通過脒基轉(zhuǎn)移作用，生成鳥氨酸和GAA，GAA經(jīng)血液運(yùn)輸通過門靜脈進(jìn)入肝臟；第二步主要在肝臟中發(fā)生，GAA和S-腺苷蛋氨酸在胍基乙酸甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，通過甲基化形成肌酸[1,2]。然后肌酸進(jìn)入血液被運(yùn)輸?shù)胶哪鼙容^高的細(xì)胞和組織中[3]。一旦進(jìn)入細(xì)胞，肌酸就被磷酸化形成磷酸肌酸，這一過程需要在肌酸激酶的參與下進(jìn)行[4]。肌酸與磷酸肌酸一起構(gòu)成磷酸原能量緩沖系統(tǒng)，當(dāng)動物機(jī)體能量供應(yīng)不足時，可以生成ATP補(bǔ)充能量。

動物屠宰后肌肉中的能量狀態(tài)與肉品質(zhì)緊密相關(guān)，當(dāng)肌肉中磷酸肌酸含量較高時，可以延緩宰后肌肉的糖酵解速率[5]。有研究表明，日糧中補(bǔ)充GAA可以增加動物機(jī)體內(nèi)肌酸和磷酸肌酸含量，提高其能量儲備[6,7]，改善其能量利用率[8]，進(jìn)而提高生長性能，改善肉質(zhì)[9-11]。肌肉的抗氧化能力也是影響肉質(zhì)的重要因素[12]，有報道指出日糧中補(bǔ)充GAA可以增強(qiáng)動物抗氧化能力[13]，但其作用效果有待進(jìn)一步研究確認(rèn)，同時不同水平GAA對宰后豬肉的肉質(zhì)改善效果也并不一致。本實驗旨在研究日糧中添加不同水平GAA對宰后豬肉儲存過程中的肉質(zhì)變化和抗氧化能力的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

育肥豬、飼料用胍基乙酸。

1.2 實驗設(shè)計

采用單因子實驗設(shè)計，選擇140頭健康的體重相近(68 kg左右)杜×長×梅山閹公豬，隨機(jī)分為4個處理，其中處理1為對照組，飼喂基礎(chǔ)日糧；處理2、處理3和處理4分別在基礎(chǔ)日糧基礎(chǔ)上添加300、500、700 mg/kg的GAA。每個處理5個重復(fù)，每個重復(fù)7頭豬，飼養(yǎng)期為35 d。飼養(yǎng)期內(nèi)自由采食、自由飲水。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平

1.3 實驗檢測指標(biāo)

1.3.1 生長性能

分別在養(yǎng)殖實驗第1天和最后1天對所有實驗豬按重復(fù)稱質(zhì)量、結(jié)料，計算平均日采食量、平均日增重和料重比。

1.3.2 屠宰性能

飼養(yǎng)實驗結(jié)束后，每個處理組選取10頭豬，每個重復(fù)(圈)選取體重接近每個重復(fù)平均體重的2頭，運(yùn)輸至附近屠宰場進(jìn)行屠宰，宰前禁食12 h，稱質(zhì)量，自由飲水。

屠宰率：屠宰時稱量胴體重，計算屠宰率。

屠宰率=胴體重/宰前活重×100%

平均背膘厚:用游標(biāo)卡尺測定肩腰結(jié)合處、最后肋和腰薦結(jié)合處3點(diǎn)背膘后，取其平均值。

眼肌面積：使用眼肌面積測定板測定。

板油率=板油重/胴體重×100%

1.3.3 肉質(zhì)指標(biāo)

屠宰后取左半胴體背最長肌樣品，置于4 ℃冷庫待冷卻成熟，測定肉樣的pH值、肉色、滴水損失、蒸煮損失和剪切力。

pH：用HI9125型便攜式pH計測定肉樣宰后0.75、24、48、72 h的pH，每個樣品測3次取平均值。

肉色：用CR-410全自動測色色差儀測定肉樣宰后24、48、72 h的亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)值，各豬肉樣本取3個點(diǎn)進(jìn)行測定，取其平均值進(jìn)行統(tǒng)計。

滴水損失：將肉樣切成5 cm×3 cm×2 cm的肉條，稱初始質(zhì)量，用回形針鉤住肉條的一端，使肌纖維方向垂直向下，懸掛于自封袋中(肉條不得與自封袋壁接觸)，扎緊袋口后吊掛于4 ℃冰箱中，分別測定肉條懸掛24 h和48 h后的末質(zhì)量。

滴水損失率=(初始質(zhì)量-末質(zhì)量)/初始質(zhì)量×100%

蒸煮損失：測定肉樣宰后成熟24、48、72 h的蒸煮損失。切取2.5 cm厚的肉片，剝離外膜和附著的脂肪后稱初始質(zhì)量，置于75 ℃水浴鍋中，待肉樣中心溫度達(dá)72 ℃停止加熱，冷卻至室溫，用吸水紙輕輕擦去表層汁液，再稱末質(zhì)量。

蒸煮損失=(初始質(zhì)量-末質(zhì)量)/初始質(zhì)量×100%

剪切力：測定肉樣宰后成熟24、48、72 h的剪切力值。取測定完蒸煮損失的肉樣，用取樣刀沿肌纖維方向切取3條2.5 cm × 1 cm × l cm樣方的肉條(肌纖維方向與2.5 cm邊長方向平行)，將切好的肉條置于嫩度儀受力平臺上，使肌纖維方向與刀口方向垂直。每個樣品測定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 抗氧化指標(biāo)

屠宰時采集血漿樣品和背最長肌樣品保存于-80 ℃冰箱中待測。測定指標(biāo)主要包括血漿和背最長肌中的總抗氧化能力(Total antioxidant capacity，T-AOC)、谷胱甘肽過氧化物酶活性(Glutathione peroxidase，GSH-Px)、超氧化物歧化酶活性(Superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶活性(Catalase，CAT)、丙二醛含量(Malondialdehyde，MDA)和蛋白質(zhì)羰基含量。測定方法參照試劑盒說明書進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel作初步處理用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件中的單因子方差分析(One-Way ANOVA)進(jìn)行多重比較。結(jié)果用平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤表示，以P<0.05為顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

由表2可知，日糧添加不同水平的GAA，均有提高育肥豬日采食量、日增重的趨勢，也有降低料重比的趨勢，但差異均不顯著(P>0.05)。

表2 不同水平胍基乙酸對育肥豬生長性能的影響

由表3可知，日糧添加不同水平的GAA，對育肥豬屠宰率、板油率和眼肌面積均無顯著影響(P>0.05)，但500 mg/kg GAA可以顯著降低其背膘厚(P<0.05)。

表3 不同水平胍基乙酸對育肥豬屠宰性能的影響

由表4可知，日糧添加500和700 mg/kg GAA可以顯著提高育肥豬背最長肌宰后0.75 h的pH值(P<0.05)，對宰后24、48、72 h的pH值影響不顯著(P>0.05)。日糧添加GAA對豬肉宰后24、48、72 h的肉色(L*值、a*值和b*值)影響不顯著(P>0.05)。500 mg/kg GAA可以顯著降低豬肉宰后懸掛24 h的滴水損失(P<0.05)，對懸掛48 h的滴水損失影響不顯著(P>0.05)。500 mg/kg GAA可以顯著降低豬肉宰后24 h的蒸煮損失(P<0.05)，日糧添加不同水平GAA均可以顯著降低豬肉宰后48、72 h的蒸煮損失(P<0.05)。500 mg/kg GAA可以顯著降低豬肉宰后24、48、72 h的剪切力(P<0.05)，700 mg/kg GAA可以顯著降低豬肉宰后24 h的剪切力(P<0.05)。

表4 不同水平胍基乙酸對育肥豬背最長肌肉品質(zhì)的影響

由表5可知，與對照組相比，日糧添加不同水平GAA均可以顯著提高育肥豬血漿中GSH-Px活性(P<0.05)，對血漿中SOD活性、CAT活性和羰基含量影響不顯著(P>0.05)。與對照組相比，日糧添加500 mg/kg GAA可以顯著增加血漿中T-AOC能力(P<0.05)，700 mg/kg GAA可以顯著降低血漿中的MDA含量(P<0.05)。

表5 不同水平胍基乙酸對育肥豬血漿抗氧化指標(biāo)的影響

由表6可知，與對照組相比，日糧添加500、700 mg/kg GAA可以顯著提高育肥豬背最長肌中SOD活性，降低MDA含量(P<0.05)；700 mg/kg GAA可以顯著提高背最長肌中T-AOC能力，降低羰基含量(P<0.05)。而不同水平的GAA對背最長肌中GSH-Px活性無顯著影響(P>0.05)。

表6 不同水平胍基乙酸對育肥豬背最長肌抗氧化指標(biāo)的影響

3 討論與結(jié)論

胍基乙酸是動物體內(nèi)天然存在的一種合成肌酸的前體物質(zhì)[14]。肌酸是動物體內(nèi)一種重要的能量物質(zhì)，日糧中添加GAA可以提高動物體內(nèi)的肌酸合成，進(jìn)一步提高細(xì)胞內(nèi)磷酸肌酸和ATP等能量物質(zhì)的儲存，調(diào)控能量代謝關(guān)鍵酶的活性，改善細(xì)胞的能量代謝[6,15,16]，并提高動物的能量利用率，促進(jìn)動物生長[17,18]。在本研究中，日糧添加不同水平的GAA，可以在一定程度上改善育肥豬的生長性能，這與前人研究比較類似[19]。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，在保育豬、生長豬和育肥豬日糧中添加GAA，可以顯著增加日增重，提高飼料效率[9,13,20]。當(dāng)動物體內(nèi)肌酸和磷酸肌酸等能量物質(zhì)含量增加后，細(xì)胞內(nèi)的水合作用增強(qiáng)，并能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，抑制蛋白質(zhì)的分解[21,22]。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，GAA可以促進(jìn)動物體內(nèi)IGF-1的分泌，IGF-1做為一種重要的促生長因子，可以顯著促進(jìn)動物的生長[23]。

本實驗還研究了日糧中添加不同水平GAA對育肥豬屠宰性能的影響，結(jié)果顯示對育肥豬屠宰率、板油率和眼肌面積均無顯著影響，但可以顯著降低其背膘厚，前人研究也有類似報道。潘寶海等[11]研究發(fā)現(xiàn)日糧中添加500 mg/kg的GAA可以顯著提高育肥豬瘦肉率，降低第10肋骨處背膘厚，對眼肌面積無影響。陳政寬等[10]也指出，GAA可以降低育肥豬肩部最厚處、最后肋處以及腰薦結(jié)合處的背膘厚，同時提高眼肌面積。但也有研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加GAA對豬的屠宰率、眼肌面積、背膘厚和瘦肉率等無影響[20]。GAA的添加可以增強(qiáng)動物細(xì)胞內(nèi)水合作用和機(jī)體IGF-1的分泌，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成與沉積[21,22]，導(dǎo)致機(jī)體吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì)存積在肌肉組織中，從而可以提高瘦肉率，減少皮下脂肪的沉積。

肉色、pH、實系水力、嫩度等是用于評價肉質(zhì)的常用指標(biāo)。在本實驗中，日糧中添加GAA顯著降低了宰后45 min的pH值，這與陳政寬等[10]和Jayaraman等[13]研究結(jié)果一致。在動物屠宰之后，隨著血液循環(huán)的停止，細(xì)胞中的能量代謝逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃臒o氧酵解，導(dǎo)致乳酸的積累，肌肉中pH值逐漸降低。日糧中添加GAA，可以提高肌肉中肌酸和磷酸肌酸的含量，進(jìn)而緩解宰后肌肉的糖酵解以及乳酸的積累，延緩肌肉pH值的降低。同時肌肉的pH值與保水性也有一定的相關(guān)性[24]。當(dāng)肌肉pH值下降時，肌肉中蛋白質(zhì)分子所攜帶的凈電荷發(fā)生改變，凈電荷的下降使蛋白質(zhì)分子發(fā)生緊縮，系水力下降。本研究也發(fā)現(xiàn)，GAA可以顯著降低育肥豬背最長肌宰后的滴水損失和蒸煮損失，提高系水力，這也與其提高宰后背最長肌pH值的結(jié)果一致。日糧中添加GAA可以降低滴水損失和蒸煮損失，改善豬肉的保水性，這也可能與其提高肌肉的蛋白質(zhì)溶解度有關(guān)[6,15]。肉色主要由肌肉中的色素物質(zhì)—肌紅蛋白的含量決定[25]，在本研究中，補(bǔ)充GAA對育肥豬背最長肌的L*值、a*值、b*值均無顯著影響，表明GAA的添加并不會對肉色起到改善效果，這也與Wang等[19]的研究結(jié)果類似。但是也有報道指出，GAA可以提高背最長肌的L*值和a*值[10,11]，這可能與GAA的添加劑量和實驗豬品種的不同有關(guān)。剪切力是衡量肉品嫩度的一個重要指標(biāo)，與肌纖維內(nèi)部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)的降解程度有關(guān)。當(dāng)GAA提高了動物體內(nèi)肌酸和磷酸肌酸等能量物質(zhì)含量后，細(xì)胞內(nèi)的水合作用增強(qiáng)，延展肌原纖維結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)，從而可能改善嫩度[26]。此外肌肉成熟過程中蛋白質(zhì)的降解主要依賴于鈣蛋白酶系統(tǒng)，其中鈣蛋白酶可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的降解，而鈣蛋白酶抑制蛋白可以抑制這一過程。GAA的添加提高了育肥豬背最長肌中鈣蛋白酶mRNA的表達(dá)，影響了蛋白質(zhì)的降解[15]，進(jìn)而促進(jìn)了肌肉嫩度的改善[27]。本研究也發(fā)現(xiàn)，不同水平的GAA對肉質(zhì)的影響存在差異，這也表明需要進(jìn)一步明確GAA的適宜添加劑量。

當(dāng)動物機(jī)體受到內(nèi)源性或外源性氧化物質(zhì)攻擊時，機(jī)體的氧化系統(tǒng)-抗氧化系統(tǒng)功能異常，產(chǎn)生過量自由基，造成機(jī)體免疫能力下降，影響畜產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)體自身也存在抗氧化系統(tǒng)，包括GSH-Px、SOD、CAT等酶促系統(tǒng)，和谷胱甘肽、維生素C、維生素E等抗氧化物質(zhì)組成的非酶促系統(tǒng)[28]。此外MDA和羰基作為脂肪和蛋白質(zhì)的氧化產(chǎn)物，也可以作為機(jī)體抗氧化能力的標(biāo)志物[29,30]。在本實驗中，日糧添加GAA可以提高育肥豬血液和肌肉中GSH-Px、SOD、CAT和T-AOC等抗氧化酶的活性，降低MDA和羰基的含量，提高了機(jī)體的抗氧化水平，這與前人在育肥豬上的實驗結(jié)果一致[10,13,19]，驗證了GAA具有抗氧化劑的功能。此外也有研究指出，GAA可以增加櫻桃谷鴨血液和肝臟中的谷胱甘肽含量，提高SOD和GSH-Px活性[31]。人體臨床實驗也表明，補(bǔ)充GAA提高了血液中的SOD活性[32]。GAA的這種抗氧化性可能與其提高機(jī)體內(nèi)肌酸含量有關(guān)。有研究指出，補(bǔ)充肌酸可以降低骨骼肌中活性氧的含量[33]，并減少線粒體和DNA的氧化損傷[34]。有體外實驗表明，高濃度的肌酸可消除自由基[35]，而肌肉中肌酸濃度主要取決于肌酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)量[3]，與GAA的添加呈正相關(guān)，解釋了機(jī)體抗氧化能力與GAA添加量的相關(guān)性。可見，GAA在一定程度上可通過提高抗氧化酶活性、減少氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生進(jìn)而提高機(jī)體的抗氧化能力。

日糧中添加不同水平GAA對育肥豬的生產(chǎn)性能有提高趨勢，可以降低其背膘厚，對肉質(zhì)有較好的改善效果，并提高了機(jī)體的抗氧化能力。綜合而言，在本實驗中，500 mg/kg的添加劑量即可以達(dá)到改善育肥豬肉質(zhì)和提高抗氧化能力的作用。