牛肉对小白鼠体质量及运动能力的影响

曹 元，于尚誉，扈洪波,*

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100086；2.中国农业大学动物科技学院，北京 100193)

牛肉对小白鼠体质量及运动能力的影响

曹 元1，于尚誉2，扈洪波1,*

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100086；2.中国农业大学动物科技学院，北京 100193)

目的：探讨牛肉对小白鼠运动能力的影响。方法：雄性小白鼠50只，随机分为2组，对照组20只、牛肉组30只，单笼饲养。限制采食量，初始量为6.0g/(d·只)，喂养4周。测小白鼠力竭运动时间、抓力、体质量，取肝组织和后腿肌肉测定肝糖原、肌糖原含量。结果：牛肉组与对照组相比。有降低体质量，增加速度，提高游泳力竭时间和抓力的趋势，但无显著差异。采食牛肉后，不论对小白鼠是否施加负荷，都能提高肝糖原、肌糖原、血清SOD水平(P＜0.05)，能显著降低MDA水平(P＜0.05)。 结论：在日粮蛋白质和能量摄取量相同条件下，牛肉日粮具有控制小白鼠体质量和提高小白鼠的抓力和游泳力竭时间的趋势。不论是否附加负荷，都能提高肝脏和肌肉组织的糖原水平，并且显著提高机体的抗氧化能力。

小白鼠；牛肉；体质量；力竭运动；抓力；肌糖原；肝糖原

就氨基酸和脂肪酸构成而言，动物源比植物源更接近人的营养需要，并且前者含有更多的功能性食品成分。牛肉是高蛋白、低脂肪的肉类食品之一，比猪肉含有更多的瘦素[1-2]、共轭亚油酸[3]、肉碱[4]以及支链氨基酸[5-6]等功能性食品成分。研究证明，瘦素、共轭亚油酸和肉碱是改变脂肪代谢途径，抑制脂肪在体内沉积或动员体脂肪分解的重要物质[1-2,7-9]，而支链氨基酸则是机体肌肉的必需氨基酸[10-11]，是运动饮料和运动食品内必须添加的重要营养物质。由此可见，牛肉对于人体健康和体育运动，有可能是一种更为适宜的肉类食品，然而，没有发现有关摄取牛肉与运动能力之间的量化报道，已有的有关食品成分与运动能力的报道，大多是研究补充外源性提取液或纯度较高的营养物质如共轭亚油酸[12]、L-肉碱[8]、亮氨酸等支链氨基酸[9]与脂肪代谢或运动能力的关系。

本实验通过对小白鼠饲喂日常食用的牛肉，研究牛肉对小白鼠的运动能力及其生化指标的影响。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

雄性昆明种小白鼠、不含动物源性原料的标准鼠粮中国军事医学科学院；冷鲜牛肉(左后腿) 美廉美超市。

糖原测试、MDA、SOD试剂盒 南京建成生物工程研究所。

KjeltecTM2100凯氏定氮仪 福斯赛诺分析仪器(苏州)有限公司；FD-1C-50冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司；DHG-9030A电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；UV-1700紫外分光光度计岛津国际贸易(上海)有限公司；YLS-13A大小鼠抓力测定仪 山东省医学科学院济南益延科技发展有限公司；AK-400B(200g)摇摆式中药粉碎机 温岭市奥利中药机械有限公司；GR-3500氧氮式热量计 长沙长兴高教仪器设备公司。

1.2 实验动物及分组

雄性昆明种小白鼠35日龄50只，体质量24～32g，随机将20只分配到采食不含动物源性原料的标准鼠粮的对照组，其余30只分配到标准鼠粮混合了牛肉的牛肉组。对照组和牛肉组均为每笼1只，金属制专用饲养。

1.3 饲料调制与饲喂

1.3.1 饲料调制

对照组的饲料使用标准鼠粮。牛肉组的饲料依据对照饲料的蛋白质和能量水平，用26.14%的搅碎冷鲜牛肉(左后腿、半腱肌(Semitendinosus))和 4.73%的食用色拉油替代30.87%的对照饲料，混合造粒，并在52℃烘箱干燥8h后备用。调制后，实验饲料的蛋白质和能量含量与对照饲料相同。

1.3.2 饲喂条件

实验小白鼠在(23±2)℃恒温环境下饲养。采取限制饲喂方式饲喂，根据预饲实验结果，对照组和牛肉组实验开始时的饲料饲喂量为6.0g/(d·只)，其后按前日采食量的101%的比例逐日增加采食量，喂养4周。实验期间所有小白鼠均自由饮水。

1.3.3 实验设计

饲喂实验结束后，所有小白鼠禁食16h，然后分别进行无负荷处理和负荷处理。无负荷处理采取随机方式，分别从对照组和牛肉组取10只小白鼠用于处死取样。负荷处理采取运动能力测定，即对牛肉组10只小白鼠使用抓力仪进行一次性抓力测定，对照组和牛肉组各10只小白鼠进行一次性游泳力竭测定。力竭运动采取水温(26±1)℃、水深约为36cm的无负重游泳，以小白鼠入水到小白鼠头没入水中7s不能抬起为持续游泳时间。以小白鼠的抓力作为爆发力，以持续游泳时间作为耐力，也就是疲劳度的指标。

1.3.4 记录、采样与化学测定

记录实验开始前后小白鼠的体质量、每天的饲料采食量、小白鼠在水槽中游泳的持续时间以及抓力。对无负荷处理小白鼠和游泳力竭后的小白鼠眼底取血，然后断头处死采集肝脏和左后腿肌肉。血液制备血清后立即进行相应的化学分析，采集的肝脏和肌肉用生理盐水漂洗后，滤纸吸干，保存于－196℃备用。对血清采用眶动脉和眶静脉取血的方法测定超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的含量，采用生物研究所配置的试剂盒，严格按照说明书的操作测定肝脏和腿肌中的糖原含量。

1.4 计算与统计

用实验结束与实验开始小白鼠的体质量之差作为实验期间小白鼠的体质量的增加量。实验数据使用SAS9.1软件进行单因子方差分析，对平均值之间的差异进行t检验。

2 结果与分析

2.1 小白鼠的体质量增加量、力竭运动时间和抓力

采食牛肉对小白鼠的体质量增加量、力竭运动时间和抓力的影响见表1。小白鼠的初始体质量、结束体质量和体质量增加量在对照组与牛肉组之间没有显著差异，但牛肉组的体质量增加量小于采食标准鼠粮的对照组。游泳力竭时间、抓力、单位结束体质量的游泳力竭时间和抓力在对照组与牛肉组之间没有显著差异，但牛肉组均大于对照组。

表1 采食牛肉对小白鼠的体质量增加量、力竭运动时间和抓力的影响(±s)Table 1 Effect of beef supplementation on body weight, exhaustion time of exercise, and holding power of mice

表1 采食牛肉对小白鼠的体质量增加量、力竭运动时间和抓力的影响(±s)Table 1 Effect of beef supplementation on body weight, exhaustion time of exercise, and holding power of mice

项目 对照组 牛肉组初始体质量/g (对照组n=20，牛肉组n=30) 27.45±3.30 26.10±1.74结束体质量/g (对照组n=20，牛肉组n=30 ) 29.48±2.90 27.89±2.01体质量增加量/g (对照组n=20，牛肉组n=30 ) 2.03±0.03 1.79±0.02游泳力竭时间/min (对照组n=10，牛肉组n=10) 282.71±26.74 286.00±30.58抓力/g (对照组n=10，牛肉组n=10) 170.43±13.06 174.3±15.41游泳力竭时间/结束体质量/(min/g)(对照组n=10，牛肉组n=10) 9.6±0.8 10.3±1.5抓力/结束体质量(g/g)(对照组n=10，牛肉组n=10) 5.8±0.6 6.2±0.7

2.2 不同负荷处理条件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA的含量

摄取牛肉对不同负荷处理条件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA水平的影响见表2。无负荷与游泳力竭处理条件下，牛肉组和对照组小白鼠肝脏的肝糖原、肌肉的肌糖原、血清SOD和MDA水平呈现相同的变化趋势。在无负荷处理条件下，采食牛肉组小白鼠肝脏的肝糖原、肌肉的肌糖原以及血清SOD的水平显著高于对照组(P＜0.05)，血清MDA含量显著低于对照组(P＜0.05)。在游泳力竭条件下，采食牛肉组小白鼠肝脏的肝糖原、肌肉的肌糖原以及血清SOD的水平较对照组有升高的趋势，其中SOD水平在牛肉组与对照组之间有显著差异(P＜0.05)，而牛肉组的血清MDA含量显著低于对照组(P＜0.05)。

表2 摄取牛肉对不同负荷处理条件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA水平的影响Table 2 Effect of beef supplementation on liver glycogen and serum SOD and MDA in mice

3 结论与讨论

本研究从牛肉含有较高的功能性食品成分[1,3-5]出发，考虑到在食品中添加外来的营养物质来提高运动能力[8,11,13]，摄取牛肉也有可能提高运动能力，以小白鼠为动物模型，比较了摄取与不摄取牛肉在运动能力、与运动能力有关的肝糖原和肌糖原以及血清SOD和MDA水平上的差异。结果发现，摄取4周的牛肉有减少小白鼠体质量增加量、提高游泳力竭时间和抓力的趋势，不论是否附加负荷，都能提高肝脏和肌肉组织的糖原水平，并且显著提高机体的抗氧化能力。

本研究之所以采取限制饲喂的方式，是为了让所有的实验小白鼠能够完全摄入所配给的日粮，以保证蛋白质和能量的摄入量相同。在用26.14%的牛肉和4.17%的色拉油置换标准小白鼠日粮，调和成与标准小白鼠日粮的蛋白质和能量含量完全相同的实验饲料，经过4周的限制饲喂后，发现采食牛肉日粮小白鼠的体质量的增加量有低于采食对照饲料(标准日粮)的趋势(表1)，这可能与牛肉中所含的瘦素[1]、共轭亚油酸[3]、肉碱[4]比标准鼠粮多有关。外源性瘦素能引起小白鼠[12]和猪[2]的食欲下降，通过增加能耗降低包括内脏周围的脂肪[14]在内的体脂肪的沉积，从而降低体质量[12]。外源性共轭亚油酸通过降低脂蛋白脂酶、脂肪酸移位酶以及肉碱脂酰转移酶等多种酶的活性，减少脂肪酸和甘油的转运和贮存[15]，显著降低小白鼠腹膜后白色脂肪，附睾、腹股沟和肠系膜上的白色脂肪沉积量[7]。肉碱最大的生理功能之一是加速脂肪分解，运载脂肪酸透过线粒体膜促进脂肪酸氧化供能，能降低肌体中的脂肪含量[16]。羊肉中的肉碱[17]和牛肉提取物[18]能有效减轻体质量及腹部脂肪量，提高腿部肌肉相对含量[18]。由此可知，本研究中采食牛肉小白鼠的体质量增加量之所以低于采食对照饲料的小白鼠，很可能源于牛肉中的瘦素、共轭亚油酸和肉碱共同作用的结果。

本研究还发现，摄取牛肉有增加小白鼠的抓力和游泳力竭时间以及单位体质量的抓力和游泳力竭时间的趋势(表1)。抓力和游泳力竭时间是衡量瞬间和持续释放的力量的参考指标，二者同样需要能量，这取决于肌肉线粒体能否提供足够的能量。肉碱能加速脂肪酸在线粒体的高氧化供能[16]，支链氨基酸不但能阻止运动中肌肉蛋白质的分解，还能通过氨基酸的糖异生过程生成葡萄糖或糖原，节省骨骼肌中肌糖原的利用，加速肝脏的能量转换[10]。任可欣[19]报道，给白鼠补给外源性支链氨基酸30d，力竭运动中及其后的SOD比对照组明显升高，认为长期服用支链氨基酸有利于机体减少自由基和提高抗氧化酶活性，具有明显的抗疲劳效果[11]。王丽霞等[17]从羊肉中提纯肉碱后，以200mg/kg bw的剂量对小白鼠灌胃21d，发现小白鼠的游泳时间显著长于未使用肉碱和使用了合成肉碱的小白鼠，认为羊肉中的肉碱比合成肉碱更有利于吸收，具有更强的体脂肪利用能力和抗疲劳作用。本研究中小白鼠摄取牛肉提高抓力和游泳力竭时间的原因，可能是源于牛肉中含有更多的肉碱和支链氨基酸的供能效应，但本研究没有使用外源性支链氨基酸和牛肉提取物，并且只饲喂了4周，如果延长饲喂牛肉的时间，这种效果可能会更加明显，对此需要今后进一步验证。

作为支持采食牛肉提高抓力和游泳力竭时间的直接证据，本研究得到了不论无负荷还是有负荷，采食牛肉组小白鼠的肝糖原，肌糖原和血清SOD水平均高于、血清MDA水平均低于对照小白鼠的结果(表2)。虽然本研究并没有测定、比较对照饲料和实验饲料中诸如瘦素、共轭亚油酸、肉碱和支链氨基酸的含量，但是在蛋白质和能量进食量相同的条件下，牛肉组比对照组小白鼠具有较高的肝糖原和肌糖原水平，只能考虑归结于牛肉中上述功能性食品成分的特殊生理作用，这些成分在利用体脂肪氧化供能、支链氨基酸在氨基酸的糖异生过程生成葡萄糖或糖原，节省骨骼肌中肌糖原、加速肝脏能量转换方面，所具有的不同于其他脂肪成分和氨基酸成分的作用，是支持本研究所得结果的因素。SOD与MDA是衡量机体抗自由基氧化能力和运动产生自由基水平的一对对立统一的指标。本研究中，不论施加负荷与否，采食牛肉比不采食牛肉小白鼠的血清SOD含量高、血清MDA含量低。共轭亚油酸含量在牛肉中约占总脂肪酸的0.5%～1.5%，是猪肉和鸡肉的2.5～15倍[3]。不少研究证明其具有抑癌作用[20]，Clement[21]对大鼠给予直接致癌物MNU后，立即饲以含共轭亚油酸的饲料，5周后结果显示，乳腺肿瘤的数目减少了39%，认为癌细胞的消失得益于共轭亚油酸对自由基的清理作用和抗氧化作用。MDA在正常生理状态下在体内保持一定的水平，在运动时其含量因耗氧产生自由基而升高。因此，本研究中采食牛肉小白鼠在无负荷和有负荷状态下的血清SOD高水平和MDA低含量，可能与牛肉中含有较多的共轭亚油酸有关。

共轭亚油酸[22-24]和肉碱[25-27]的含量在动物体内比植物体内高，瘦素仅由动物的脂肪细胞分泌产生[1-2]。支链氨基酸合成的原料是丙酮酸，而丙酮酸又是反刍动物瘤胃发酵的主要产物之一，但并没有人对植物和牛肉中的支链氨基酸含量进行过比较。本研究所用实验饲料的牛肉含量比对照饲料高26.14%，而对照饲料的原料均为非动物源性原料，因而没有再测定两种饲料中上述功能性食品成分的含量。

本研究表明，在日粮蛋白质和能量摄取量相同条件下，牛肉日粮具有控制小白鼠体质量增加量和提高小白鼠的抓力和游泳力竭时间的趋势，不论是否附加负荷，都能提高肝脏和肌肉组织的糖原水平，并且显著提高血清SOD含量，降低血清MDA含量。

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Effect of Beef Supplementation on Body Weight and Sport Performance of Mice

CAO Yuan1，YU Shang-yu2，HU Hong-bo1,*
(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100086, China；2. College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Objective: To investigate the effect of beef supplementation on body weight and sport performance of mice. Methods:Fifty male mice were randomly divided into two groups: control group (n = 20) and beef group (n = 30), with each mouse in separate cages. During the first four weeks, the intake of mice were limited to 6.0 g/d. Exhaustion time of exercise, holding power, body weight were measured before mice were immediately slaughtered and the tissues of liver and hind leg muscle were sampled. Results:Body weight gain in beef group tended to decline compared with control while exhaustion time of swimming and holding power tended to increase (P＞ 0.05). For beef group, liver glycogen, muscle glycogen, and serum SOD in mice increased (P＜0.05) while the serum MDA level was reduced (P＜0.05) with or without extra load. Conclusion: Under the same dietary protein and energy intakes, the ration with beef included enables mice to have a stable body weight and increase holding power and exhaustion time of swimming, as well as to increase glycogen levels in liver and muscle tissue and significantly improve theantioxidant capacity no matter whether there was additional load to mice.

mouse；beef；body weight；sport performance；holding power；muscle glycogen；liver glycogen

TQ936.16

A

1002-6630(2010)23-0356-04

2010-09-13

教育部“国家大学创新性实验计划”项目(091001927)

曹元(1988—)，女，本科生，研究方向为食品营养与安全。E-mail：mashall004@163.com

扈洪波(1965—)，男，教授，博士，研究方向为营养/食物因素对癌症形成的调控作用及其分析机制。E-mail：hongbo@cau.edu.cn