張 泰,李抒柏,耿 凱,耿春銀,張 敏,金英海*,房家琛,楊立彬
(1.延邊大學農學院,吉林延吉 133000;2.弘前大學農學生命科學部,日本弘前 036-8560;3.北京君德同創(chuàng)農牧科技股份有限公司,北京 100089)
胍基乙酸(Guanidinoacetic Acid,GAA)又稱胍乙酸或N-咪基甘氨酸,廣泛存在于動物體細胞中,是人體和動物體中合成肌酸的前體物質,GAA 作為一種功能性促進劑,沒有任何毒性,使用過程不需要休藥期,是一種安全綠色的飼料添加劑[1]。GAA 在提高動物生產性能、改善耗料增重比等方面發(fā)揮顯著作用;同時作為動物體內合成肌酸的前體物質,可通過降低宰后肌肉中乳酸的沉積,緩解肌肉pH 的下降,從而降低屠宰后肌肉的滴水損失率,提高肌肉系水能力,達到改善豬肉品質的目的[2]。聞愛友等[3]研究結果表明,在日糧中添加不同水平的GAA均可有效改善斷乳仔豬的平均日增重及飼料利用率。
中藥制劑原料來源廣泛,資源可再生,同時具有無污染、無殘留的特點,作用效果多樣,既可以用于提高動物生產性能、調節(jié)機體免疫能力、調節(jié)機體激素水平、增強動物抗應激能力,又具有很好的殺菌或抑菌作用[4]。據報道,紅棗中的多糖、五環(huán)三萜類物質、蘆丁、紅棗皂苷、環(huán)腺苷酸等成分對提高機體免疫力效果顯著[5]。張文連等[6]研究結果表明,復方陳皮粉可對豬胃腸道菌群的數(shù)量和結構產生一定影響,減少或抑制了致病菌的數(shù)量,促進了有益菌的生長,維持或建立了新的動物胃腸道菌群平衡,使胃腸道菌群趨于健康狀態(tài)。山楂中的有機酸可通過促進胃腸道蠕動,提高動物消化能力[7],提高飼料利用率。柴艷等[8]研究結果表明,日糧中添加0.1 %白術粗多糖不僅能夠提高仔豬的平均日增重,還能提高飼料報酬。GAA 與中藥制劑聯(lián)合使用在以往的研究中鮮有報道。本試驗旨在研究GAA 和中藥制劑聯(lián)合使用對育肥豬生長性能、胴體品質及氮磷排放的影響,以期在提高動物生產性能的同時,保障機體健康水平,提高畜產品品質,為胍基乙酸中藥制劑在生豬養(yǎng)殖中的應用推廣提供理論基礎。
1.1 添加劑制作 主要原料包:GAA(河北固安君德同創(chuàng)生物工程有限公司),蛋氨酸(贏創(chuàng)蛋氨酸有限公司),紅棗、山楂、白術、陳皮(毫州市眾益堂中藥材銷售有限公司),電氣石粉和硫磺。將上述原料粉碎過40 目篩(顆粒直徑<0.45 mm),按一定比例均勻混合制成胍基乙酸中藥制劑,配方保密。
1.2 試驗設計及基礎日糧 采用單因素變量控制,選擇健康狀況良好、遺傳基礎相近、體重(88±0.5)kg 的杜×長×大三元雜交育肥豬36 頭,隨機分成2 組,每組3 個重復,每個重復6 頭豬,公母各半。對照組飼喂基礎日糧,試驗組在基礎日糧中添加0.5%胍基乙酸中藥制劑?;A日糧組成及營養(yǎng)成分見表1。試驗在圖們市富巖村日新養(yǎng)殖廠進行,試驗預試期10 d,其間逐漸增加添加劑的使用比例,直至第10 天完全替換成試驗日糧,正試期41 d。
表1 基礎日糧組成及營養(yǎng)成分 %
1.3 樣品采集
1.3.1 飼料樣品采集 在各組育肥豬階段性換料前1 d,用四分法采集適量的飼料樣品,在65℃干燥箱中烘至恒重,制成風干樣品后將其粉碎過40 目篩,而后裝入密封袋內放入冰箱保存。
1.3.2 糞樣采集 在階段換料前3 d,每天每組從各重復中隨機收集糞樣200 g,其中取50 g 加入適量的10%硫酸溶液混合均勻后放在-20℃冰箱內保存,用于測定糞中粗蛋白質含量。試驗結束后,將各重復收集到的糞樣充分混勻,在65℃烘干箱中烘至恒重,制成風干樣品后將其粉碎過40 目篩,而后裝入密封袋內放入冰箱保存。
1.3.3 血樣采集 全期試驗結束后,各組隨機選取3 頭育肥豬(每個重復選擇1 頭接近平均體重的豬),在晨飼前用采血器進行頸下采血,血液在常溫下靜置15 min后,3 000 r/min 離心15 min,將獲得的血清儲存在-80℃冰箱中備用。
1.3.4 肉樣采集 每組選擇6 頭(每個重復選擇2 頭,公母各半)豬進行屠宰。屠宰前使育肥豬空腹12 h,保證充足的飲水。屠宰后取背最長肌中段,留下部分新鮮肉樣保存在4℃冰箱中用于檢測豬肉品質,其余保存在-80℃冰箱中備用。取肝臟樣本收集在保鮮袋中在4℃條件下保存待測。
1.4 測定指標及方法
1.4.1 生長性能 在飼養(yǎng)試驗開始前和結束后對育肥豬逐頭空腹稱重,并記錄每頭育肥豬的耳標號、初始體重和末重,每天06:00 飼喂,記錄各組育肥豬的采食量。試驗結束后計算各組育肥豬平均日增重、平均日采食量和耗料增重比。
1.4.2 養(yǎng)分表觀消化率 試驗運用內源指示劑法測定飼料與糞便中的養(yǎng)分含量,其中所用的內源指示劑為鹽酸不溶灰分(AIA),所測指標包括干物質、粗蛋白質、粗灰分、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物。根據公式計算各養(yǎng)分表觀消化率:
某養(yǎng)分表觀消化率=100%-100% ×(飼料中AIA含量/ 糞中AIA 含量)×(糞中該養(yǎng)分含量/ 飼料中該養(yǎng)分含量)
1.4.3 屠宰性能和肌纖維直徑 每組隨機選取6 頭,屠宰后分離胴體左半部分,去除頭部、蹄和尾部,保留板油和腎臟,稱取胴體重量,計算屠宰率。通過三點取樣法測量胴體背膘厚度。使用硫酸紙描出眼肌橫截面,計算眼肌橫截面積。在10%福爾馬林固定液中保存,按照脫水、包埋、切片等制作石蠟切片,后經伊紅-蘇木精染色、封片,在顯微鏡下觀察。在4×10 倍顯微鏡下保存圖片,在10×10 倍顯微鏡下測定100 根肌纖維直徑,經計算得出平均肌纖維直徑。
1.4.4 肉色 屠宰后取豬第6 至第7 根肋骨間的背最長肌,厚度5 cm,使用肉色分析儀分別測量儲藏第1、4、7、10 天豬肉的亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)值。
1.4.5 pH 屠宰后取豬第6 至第7 根肋骨間的背最長肌,保存于4℃冰箱中,使用pH 計分別測量儲藏第1、4、7、10 天豬肉的pH。
1.4.6 系水力 滴水損失:豬肉屠宰后取第6 至第7根肋骨位置之間的背最長肌,將每份肉樣切成5 cm×3 cm×2 cm 規(guī)格的樣品,稱重,重量記為W0,將肉樣用鐵絲懸掛在密封袋中,肉樣不要與密封袋內壁接觸,放在4℃冰箱中保存,依靠重力使肉樣自然滴水。在屠宰后第1、4、7、10 天分別測量儲藏肉樣重量記為W1,滴水損失率計算公式:
滴水損失率=(W0-W1)/W0×100%
離心損失:每組均取背最長肌肉樣10 g,以3 000 r/min離心脫水10 min,稱取離心后肉樣所剩重量,計算離心損失率。
蒸煮損失:取各組育肥豬背最長肌50 g,放入80℃水浴鍋中加熱至中心溫度到達75℃,取出肉樣后稱重,計算蒸煮損失率。
1.4.7 揮發(fā)性鹽基氮 采用半微量定氮法測定肉樣中揮發(fā)性鹽基氮含量,取豬背最長肌處肉樣剁碎成肉泥,準確轉移10 g 樣品到錐形瓶中,加入100 mL 雙蒸水,充分震蕩30 min。使用濾紙過濾震蕩液,準確吸取10 mL 濾液至裝置反應器中,加入10 mL MgO 懸濁液作為催化劑,使用20 g/L 硼酸溶液作為吸收液,蒸餾時間為5 min,反應結束用0.01 mol/L 稀鹽酸滴定,計算揮發(fā)性鹽基氮含量。
1.4.8 糞便樣品中的氮、磷元素 采用凱氏定氮法測定氮含量。采用分光光度法測定磷含量,樣品經過消煮過程后,游離的磷元素在酸性條件下與釩鉬酸銨發(fā)生絡合反應生成黃色的釩鉬黃絡合物[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]。在400 nm 波長下測試試樣溶解液的吸光度值,與繪制好的標準曲線作比較,計算試樣中磷含量。
1.5 統(tǒng)計分析 數(shù)據采用Excel 軟件進行分析整理,并采用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據進行單因素方差分析。
2.1 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬生長性能的影響 由表2 可知,對照組與試驗組育肥豬初始體重差異不顯著,試驗組育肥豬的末重和平均日增重均高于對照組(P<0.01),試驗組平均日采食量和耗料增重比與對照組均差異不顯著。試驗結果表明,胍基乙酸中藥制劑具有提高育肥豬生長性能作用。
表2 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬生長性能的影響
2.2 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬養(yǎng)分表觀消化率的影響由表3 可知,試驗組干物質、粗蛋白表觀消化率均高于對照組(P<0.01),試驗組粗灰分、粗脂肪及無氮浸出物的表觀消化率均高于對照組(P<0.05),試驗組育肥豬對粗纖維的表觀消化率與對照組差異不顯著。通過分析可知,日糧中添加胍基乙酸中藥制劑可顯著提高育肥豬對營養(yǎng)成分的表觀消化率。
表3 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬養(yǎng)分表觀消化率的影響 %
2.3 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬屠宰性能的影響 由表4 可知,試驗組育肥豬的宰前活重、胴體重、屠宰率、眼肌面積、背膘厚與對照組均無顯著差異。
表4 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬屠宰性能的影響
2.4 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬肌肉纖維的影響 由表5 可知,對照組育肥豬肌肉纖維直徑與試驗組差異不顯著,表明日糧中添加胍基乙酸中藥制劑未對育肥豬肌肉纖維直徑產生影響。
表5 胍基乙酸中藥制劑對豬肉肌纖維直徑的影響 μm
圖1 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬肌肉纖維的影響(×40)
2.5 胍基乙酸中藥制劑對豬肉儲藏期肉品質的影響 由表6 可知,在育肥豬屠宰的第1 天對照組肌肉L*高于試驗組(P<0.05),在屠宰后第4 天對照組與試驗組肌L*度差異不顯著,在屠宰后第7 天和第10 天對照組肌肉L*高于試驗組(P<0.01),各組育肥豬肉色的a*值和b*值在屠宰后第1、4、7、10 天均差異不顯著。
由表7 可以看出,豬肉中水分含量隨著儲存天數(shù)的增加逐漸流失。對照組的滴水損失率在屠宰后第1 天和第4 天(P<0.01)、第7 天和第10 天(P<0.05)均高于試驗組。試驗組的蒸煮損失率、離心損失率與對照組均差異不顯著。
表7 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬肌肉系水力的影響 %
由表8 可知,伴隨豬肉儲藏時間的延長,揮發(fā)性鹽基氮含量也不斷升高。在屠宰后第1、4、7 天對照組與試驗組揮發(fā)性鹽基氮含量差異不顯著,在宰后第10 天對照組揮發(fā)性鹽基氮含量高于試驗組(P<0.05)。試驗組與對照組育肥豬的pH 在屠宰后第1、4、7、10 天均差異不顯著。
2.6 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬糞便氮磷排放量的影響 由表9 可知,試驗組與對照組豬糞便中氮、磷元素含量差異不顯著,但添加胍基乙酸中藥制劑有降低育肥豬糞便氮、磷元素的排放量的趨勢。
表9 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬糞便氮磷排放量的影響 %
3.1 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬生長性能的影響 飼料中添加GAA 會促進肌酸的大量合成,進而提高肌肉細胞中磷酸肌酸含量[9],提高育肥豬生長性能。GAA 可通過改善肌肉組織能量代謝,促進肌纖維的發(fā)育,進而改善肉仔雞的生長性能[10]。胡金良等[1]研究表明,日糧添加0.1 % 和0.2 % GAA 可以顯著提高育肥豬平均日采食量和平均日增重。潘寶海等[11]研究表明,日糧中添加500 μg/kg GAA 可顯著提高育肥豬平均日增重,對于平均日采食量無顯著影響。另一方面,中草藥中富含的活性成分可通過促進胃腸道內多種消化酶的分泌,提高飼料在體內的利用率,提高動物生長性能[12]。王中華[13]研究表明,添加0.4 % 和0.8 % 大棗低糖組肉雞的平均日增重和平均日采食量較對照組和1.2%大棗低糖組顯著增加。劉秀玲等[14]研究表明,添加大棗低聚糖可以顯著提高仔豬平均日增重、平均日采食量和腸道乳酸菌數(shù)量。山楂具有消積食、補脾、治小腸疝氣等作用。山楂中含有黃酮、有機酸、黃烷、活性多糖等活性成分,具有降血壓、降血脂、提高畜禽生長性能等作用[15]。戴永利[16]研究表明,育肥豬日糧中添加山楂粉可以顯著提高育肥豬平均日增重、降低耗料增重比。以上各項研究結果與本試驗結果一致,原因可能是一方面GAA 可促進機體內肌酸的合成,進而提高了高磷酸肌酸和ATP 等高能量物質的存儲量或利用效率,減少了蛋白質和脂肪分解,加快動物生長發(fā)育[17];另一方面山楂中含有的有機酸會增加消化道中消化酶的分泌,增強酶的活性,同時增加胃腸道蠕動,促進動物多養(yǎng)分的消化吸收,提高動物采食量[18]。
GAA 能夠有效應對腸道形態(tài)的負面效應[19],提高胃腸道對營養(yǎng)物質消化吸收能力。中草藥中的活性成分對胃腸道內有害菌具有抑制作用,通過改善胃腸道環(huán)境,可提高對營養(yǎng)物質的消化吸收能力[20]。劉冬等[21]研究顯示,0.25%、0.5%、1.0% 復方中藥制劑組育肥豬對干物質、粗灰分的表觀消化率顯著高于對照組,0.5%組和1.0%組的粗蛋白質、粗脂肪表觀消化率也顯著高于對照組。向凌云等[22]研究表明,兔日糧中添加復方中藥制劑可以顯著提高日糧干物質、總能、粗蛋白質表觀消化率。本研究表明,0.5% 胍基乙酸中藥制劑可極顯著提高日糧中干物質及粗蛋白質的表觀消化率,顯著提高粗灰分、粗脂肪、無氮浸出物的表觀消化率。
屠宰性能可直觀反映出動物體構成和可食部分的比例,是衡量動物生產性能的重要指標[23]。He 等[24]研究結果表明,GAA 有增加育肥豬胴體重、胴體長度及瘦肉率的趨勢。山楂能健脾開胃,行氣消食,能促進機體對營養(yǎng)物質的消化吸收,從而提高白羽肉雞的生長,提高屠宰率[25]。本試驗中,試驗組胴體屠宰率略高于對照組,說明胍基乙酸中藥制劑對屠宰性能具有一定的改善能力,但效果不明顯。
3.2 胍基乙酸中藥制劑對豬肉品質的影響 肉色是反映豬肉品質最直觀的指標。屠宰后豬肉pH 下降速度和程度對肉色影響程度較大,主要是因為pH 和溫度影響肌紅蛋白氧化,這種氧化通過影響鮮肉表面的好氧酶的活性和蛋白/酶的變性影響肉色。GAA 通過延緩pH 下降速度,保持肉色穩(wěn)定[26]。
肌纖維直徑與肌肉嫩度密切相關,肌纖維越細,肌肉嫩度越高。中草藥中含有的黃酮類和多糖等活性成分能夠增強肌纖維中抗氧化酶或能量代謝相關酶的活性,影響肌肉脂質代謝,降低了多不飽和脂肪酸含量,改變了脂肪酸的組成,最終改善了肌肉嫩度[23]。本試驗中,試驗組肌纖維直徑遠低于對照組,但無顯著差異。
肌肉的系水力是直接影響經濟效益和豬肉嫩度的重要指標,與宰后肌肉蛋白質的狀態(tài)和pH 有密切關系。動物屠宰后肌肉組織中堆積大量乳酸,導致pH 下降,當pH 下降到蛋白質等電點時會失去對結合水的離子吸附作用,同時靜電荷為零的蛋白質結構會更加緊密,不利于肌肉組織中自由水的存在,進而降低嫩度。日糧中添加GAA 可以提高肌肉中肌酸和磷酸肌酸的含量,進而緩解宰后肌肉的糖酵解以及乳酸的積累,延緩肌肉pH 的降低[29]。氨基酸、肌苷酸、鳥氨酸、肌內脂肪和脂肪酸對豬肉風味有重要貢獻,中藥可以通過抗氧化作用,調控肌纖維類型,提高游離氨基酸、肌苷酸和脂肪酸含量等來改善肉品質[27]。李蛟龍[26]報道,在育肥豬日糧中添加0.1% GAA 可以顯著降低育肥豬背最長肌滴水損失率,顯著提高宰后45 min 豬肉pH,對蒸煮損失率無顯著影響。劉洋等[28]報道,日糧中添加0.1%GAA 和0.1% GAA+甜菜堿可以顯著降低豬肉的滴水損和蒸煮損失率,顯著提高宰后45 min 和24 h 的肌肉pH。本試驗亦發(fā)現(xiàn),試驗組與對照組的蒸煮損失率和離心損失率及pH 均無顯著差異,但試驗組育肥豬背最長肌第1 天和第4 天的滴水損失率極顯著低于對照組,試驗組第7 天和第10 天的滴水損失率顯著低于對照組,說明日糧添加胍基乙酸中藥制劑可以提高豬肉品質。一方面,肌肉中大量的磷酸肌酸儲備可延緩宰后糖酵解發(fā)生,延緩pH 的降低,來完成延緩肉色改變、降低自由水滲出,進而改善肉品質[30];另一方面,中藥中的多糖、皂苷等有效成分能夠增加肌纖維中抗氧化酶活性,進而提高肌細胞的抗氧化能力,調節(jié)細胞的能量代謝速度和生化過程,減少細胞中蛋白質分解,進而影響pH、肉色、系水力和剪切力等。
3.3 胍基乙酸中藥制劑對育肥豬糞便氮磷排放量的影響研究表明,家禽日糧中額外補充GAA 可以減少家禽對于精氨酸的需要量,由于GAA 可以一定程度上替代精氨酸在體內的代謝作用[28],通過改善氨基酸平衡,提高蛋白質利用率,減少糞便中氮的排泄量。另一方面,山楂等中草藥含有的有機酸可降低胃分泌物的pH,從而改善磷的溶解性和通過腸道的時間,進而提高總磷的吸收[7]。本試驗結果表明,添加胍基乙酸中藥制劑可以降低糞便中氮、磷的含量,主要是因為飼料中的GAA降低糞便中氮含量,而中藥中特有的有機酸改善磷的溶解性,從而降低糞便中磷含量。
結果表明,日糧添加0.5%胍基乙酸中藥制劑可不同程度提高育肥豬生長性能和養(yǎng)分表觀消化率,降低肌肉滴水損失率及宰后第10 天揮發(fā)性鹽基氮含量,同時未增加糞便中的氮、磷排放量,對環(huán)境具有一定積極作用。