来源于碎米荠的植物源硒对肉兔生长性能、肉品质与抗氧化能力的影响

赵 娜,刘春玲,符 翔,郭子涵,王 彬,朱云芬,孙铝辉,吕景智*,宋代军*

(1.西南大学 动物科学技术学院,重庆 400715;2.湖北省恩施农科院,湖北 恩施 445000;3.华中农业大学,湖北 武汉 430000)

硒是一种对生命至关重要的微量元素,其以硒代氨基酸的形式存在是一些如谷胱甘肽过氧化物酶等重要蛋白质的关键成分[1]。动物无法在体内合成硒元素,只能通过食物获取。硒化合物中的亚硒酸钠可保护机体免受重金属等有毒物质侵害,并显著降低肿瘤的发生率[2]。相比无机硒,天然有机硒具有更安全,营养更全面,生物利用度高,环境污染小等优点。WANG等[3]报道了来源于植物或者微生物(酵母)等有机硒具有更高的生物利用率和更低的毒性。

目前生产中常用的有机硒源大多为硒代蛋氨酸、酵母硒、富硒益生菌和纳米硒,但其成本较高[4],限制了有机硒在我国饲料工业中的应用。植物可以吸收土壤中的无机硒并将其转化为硒氨基酸、硒多糖、硒蛋白等有机形式。恩施碎米荠主产于湖北、湖南等地,是一种具有富硒特性的植物,其中的有机硒以硒蛋白为主[5],有较高的营养价值。因此,恩施碎米荠很可能成为饲料行业所亟需的经济有机硒源。当前,关于恩施碎米荠的研究大多集中在其植物学特性,而在畜牧生产方面的研究报道较少。本试验以伊拉肉兔为研究对象,探讨来源于碎米荠的植物源硒对其生长性能、屠宰性能、肌肉品质和抗氧化能力的影响,为碎米荠在饲料工业生产的开发利用提供更多资料。

1 材料与方法

1.1 试验动物与饲养管理将144只35日龄雄性伊拉肉兔按体质量随机分成4组,每组6个重复,每个重复6只兔。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,亚硒酸钠组(S组)饲喂基础饲粮添加1 mg/kg亚硒酸钠,普通碎米荠组(C1组)饲喂基础饲粮添加1.33%水平的普通碎米荠,高硒碎米荠组(C2组)饲喂基础饲粮添加1.33%水平的高硒恩施碎米荠(有机硒含量为1 mg/kg)。基础饲粮配方和营养成分见表1,在2碎米荠添加组用普通碎米荠和高硒碎米荠替代等量的麦麸。试验期为35 d,其中预试期7 d,正式期28 d。预试验期间,按正常免疫程序对肉兔进行免疫接种与驱虫,后将肉兔分组,每笼2只。饲料每天08:00和17:00分喂2次。在正式试验期,肉兔可以自由进食与饮水。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) %

1.2 样品采集与制备在试验开始后的第28天早晨空腹称体质量后对肉兔进行耳缘静脉采血5 mL,室温避光静置 10 min后放入离心机,2 827 r/min离心15 min,所得血清分装于离心管中置于-20℃冰箱中待测。每组选12只接近平均体质量的试兔进行屠宰,于背最长肌、腿股二头肌上大致相同位置各取两块肌肉和肝脏一并转至-80℃冰箱中保存待测。

1.3 测定指标与方法

1.3.1生长性能 测定试兔体质量并记录饲粮饲喂量,计算日增重(average daily gain,ADG)、采食量(average daily feed intake,ADFI)和饲料转化率(feed conversion ratio,FCR)。

1.3.2屠宰性能及器官指数 记录兔的心、肝、脾、肺、肾等器官质量和全净膛质量并计算全净膛率、半净膛率和器官指数。屠宰率=屠宰质量/宰前活体质量×100%,其中半净膛质量为全净膛质量加上心脏、肝脏和肾脏的质量;器官指数=器官质量/宰前活体质量×100%

1.3.3血清生化指标 采用全自动生化分析仪(Beckman DXC-800)(美国贝克曼)测定胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)在肉兔血清中的含量。

1.3.4肉品质 肌肉品质的测定包括肉兔背最长肌和腿肌的pH、失水率、熟肉率及剪切力。pH:屠宰24 h后的背肌肉样,使用德国麦特斯PH-STAR肉质pH值测定仪测定;失水率:精确称取10 g左右肉样放置到离心管中,7 529 r/min离心30 min,离心后使用滤纸吸去肉样表面水分称重。失水率=(肉样离心前重-肉样离心后重)/肉样离心前重×100%;熟肉率:精确称取10 g左右肉样放入水浴锅中,当肉样中心温度达到70℃时,取出并冷却至室温,滤纸吸去表面水分后称重。熟肉率=(肉样煮后重/肉样煮前重)×100%;剪切力:取蒸煮后的背最长肌和腿肌,使用GR-150 Warner-Bratzler进行测定,每块肌肉进行3～5次检测后求取平均值。

1.3.5抗氧化指标 血清及肝脏中的总蛋白质(TP)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)等指标使用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定。

1.3.6肝脏氧化还原代谢与脂代谢相关基因的mRNA相对表达量的测定 测定肝脏组织谷胱甘肽过氧化物酶1(GPX1)、胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)、3-羟基-3-甲基戊二酰单酰辅酶A还原酶(HMGCR)基因mRNA表达水平。通过GenBank进行序列查找,由生工生物工程(上海)股份有限公司设计合成引物(表2),肝脏组织的RNA提取使用SteadyPure Universal RNA Extraction Kit(AG21017,Accurate Biology),根据Evo M-MLV RT Premix for qPCR(AG11706,Accurate Biology)说明书进行gDNA去除和cDNA合成。Real-time PCR 采用QuantiTect SYBR®Green PCR Kit(208054,QIAGEN)。目的基因mRNA的相对表达量参照LIVAK等[6]的方法计算,内参基因为甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH),通过归一化法,以相对于对照组的表达量表示。

表2 引物信息

2 结果

2.1 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔生长性能的影响由表3可知,C2组的采食量和日增重显著高于CON组(P<0.05),S、C1和CON组间采食量和日增重差异不显著(P>0.05)。C1、C2和S组间采食量差异不显著(P>0.05),C2组的日增重显著高于其他3组(P<0.05)。本试验饲粮中添加碎米荠和亚硒酸钠对肉兔的饲料转化率均无显著影响(P>0.05)。

表3 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔生长性能的影响

2.2 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔屠宰性能及器官指数的影响由表4可知各组之间的全净膛率、心脏指数、肝脏指数、胸腺指数、脾脏指数和肺脏指数没有显著性差异(P>0.05)。S组中的半净膛率显著高于其他3组,肾脏指数显著高于对照组(P<0.05)。

2.3 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔肌肉品质的影响由表5可知,对照组与试验组中肌肉pH均无显著变化(P>0.05)。与CON组相比,各试验组肉兔肌肉的失水率均有显著降低(P<0.05),肌肉的熟肉率均有显著提高(P<0.05),其中C2组的添加效果优于S和C1组。与CON组相比,饲粮中添加两种碎米荠均可显著降低肉兔腰肌的剪切力(P<0.05),其中添加高硒碎米荠的效果更显著(P<0.05)。

表5 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔肌肉品质的影响

2.4 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血脂的影响由表6可知,饲粮中添加不同源硒均可降低肉兔血清中TC含量,S、C1组的TG含量显著低于对照组(P<0.05)。对照组和试验组肉兔血清中LDL、VLDL含量无显著性差异(P>0.05)。与对照组相比,饲粮中添加高硒碎米荠可以显著提高肉兔血清中HDL含量(P<0.05)。

表6 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血脂的影响 mol/L

2.5 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血清和肝脏抗氧化的影响由表7可知,对照组和试验组血清中的T-AOC、血清和肝脏中的SOD活性差异不显著(P>0.05),但C2组肝脏中的T-AOC显著高于其他3组(P<0.05)。C2组血清和肝脏中的GSH-Px活性显著高于对照组(P<0.05),S 、C1和对照组之间无显著性差异(P>0.05)。C2组血清中的MDA含量显著低于对照组和S组,肝脏中的MDA含量显著低于其他3组(P<0.05)。

表7 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血清和肝脏抗氧化的影响 U/L

2.6 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔肝脏抗氧化和脂代谢相关基因表达的影响由表8可知,与对照组相比,饲粮中添加高硒碎米荠可以显著提高肉兔肝脏中GPX1和CYP7A1基因mRNA的表达(P<0.05),添加普通碎米荠对GPX1 mRNA和CYP7A1 mRNA的表达无显著性影响(P>0.05),添加亚硒酸钠显著提高了肉兔肝脏中GPX1 mRNA的表达(P<0.05),但对CYP7A1 mRNA的表达无显著性影响(P>0.05)。对照组与试验组肝脏中HMGCR mRNA表达无显著性差异(P>0.05)。

3 讨论

3.1 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔生长性能的影响硒参与合成甲状腺激素,甲状腺激素参与生长激素和胰腺胰岛素的分泌,并增加基础代谢和促进糖蛋白质脂盐代谢,机体硒不足时甲状腺激素合成严重受阻从而导致动物生长发育受到抑制[7]。作为微量元素,硒是动物生长发育和生产过程中所必需的,不同硒源及添加水平对家兔生长性能有不同的影响。张艳艳等[8]研究发现,饲粮亚硒酸钠添加水平为0.23 mg/kg时,肉兔日增重和料肉比均相对较好。AMER等[9]研究发现0.3 mg/kg亚硒酸钠与0.6 mg/kg硒酵母配合使用可以显著改善断奶新西兰白兔的生长性能。ABDEL-WARETH等[10]的研究表明,饲粮中添加0.4 mg/kg的纳米硒,显著提高了兔的日增重,但对采食量和料肉比无显著性影响。

亚硒酸钠为简单扩散形式被肠道吸收,无机硒进入动物肠道后,少量参与形成硒蛋白被机体利用,大部分硒经代谢排出体外,所以利用率较低[11]。机体对二价硒的吸收能力相对较弱,可能导致了本试验中高剂量的无机硒(亚硒酸钠)对肉兔生长性能影响不显著。而碎米荠中硒存在形态主要为硒代蛋氨酸(Se-Met)[12],Se-Met和蛋氨酸(Met)都会被机体主动吸收,且Met和Se-Met无法被机体区分,所以Se-Met通过肠道内的Met转运蛋白进入Met池,随机参与硒蛋白的合成。Se-Met还可以储存在机体的蛋白池内,通过参与蛋白质的不断转换来维持体内硒的动态平衡[11]。本试验中,与添加同剂量无机硒组相比,饲粮中添加来源于碎米荠的有机硒可提高肉兔生长性能,试验结果提示机体对有机硒比无机硒有更高的利用度。

3.2 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔屠宰性能及器官指数的影响屠宰率是评价畜禽肉用性能的一个重要指标,其水平与畜禽的品种、年龄、体质量、日粮组成和饲养方式密切相关[13]。AYYAT等[14]研究表明,饲粮中添加有机硒对新西兰兔的胴体、肝脏、肾周脂肪等的质量没有显著的影响。郭肖兰[15]研究发现,饲粮中纳米硒和VE联用可以改善獭兔的全净膛率和半净膛率,但与对照组相比无明显差异。有关饲粮硒添加对肉兔屠宰性能及脏器指数影响的研究较少,在本试验中,饲粮中添加1 mg/kg的有机硒对肉兔的全净膛率无显著影响,添加1 mg/kg的亚硒酸钠提高了肉兔的半净膛率和肾脏指数,与前人的研究结果相似。

3.3 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔肌肉品质的影响硒主要通过抗氧化功能对肉品质起到改善作用,肉品质在一定程度上可以从失水率、熟肉率和剪切力中反映。SILVA等[16]发现,饲粮中添加硒代蛋氨酸可以降低育肥猪肌肉的失水率,这与朱宏娟[17]和谢开春[18]分别在肉鸡和肉兔试验中得出的结论相似。张永翠等[19]在研究饲粮中添加酵母硒对杜寒杂交羊肉品质的影响中发现,饲粮中添加酵母有机硒源能显著降低杂交羊肌肉的剪切力,提高熟肉率。本试验中,饲粮中添加不同来源的硒均能使肉兔肌肉的失水率和剪切力降低,熟肉率提高,且添加来源于碎米荠的有机硒对肉质的改善效果更显著,与前人研究结果基本一致。

3.4 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血脂的影响硒可以调节肝脏胆固醇代谢相关关键基因的表达,降低血清中胆固醇和甘油三酯的含量,还可以使血清和肝脏的脂质过氧化水平降低[20-21]。研究表明,饲粮中添加富硒酵母可显著提高山羊血清HDL含量,降低TC的含量[22];饲粮中添加亚麻籽油和有机硒可显著提高新西兰兔血浆中HDL含量[23]。AMER等[9]发现,饲粮中补充硒和铬可以使新西兰兔血清中HDL含量提高,TC、TG和LDL含量降低。本试验中,饲粮中添加高硒碎米荠显著提高血清中HDL含量,降低血清中的TC含量,说明饲粮中添加来自于碎米荠的有机硒改善了肉兔的脂质代谢。

3.5 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔血清和肝脏抗氧化的影响机体抗氧化能力可以从血清和肝脏抗氧化水平上体现。硒是GSH-Px和硒蛋白的组成成分, GSH-Px也是过氧化氢和脂质及磷脂过氧化氢的清除剂,可通过减少过氧化氢的积累来保护细胞免受氧化损伤[24]。T-AOC的水平可以衡量机体的总抗氧化能力。机体脂质过氧化水平一定程度上可以从SOD和MDA的含量中体现[18]。QIN等[25]发现,饲粮中添加不同硒源均可降低新西兰兔肝脏MDA含量,提高GSH-Px和T-AOC含量,但纳米硒效果优于亚硒酸钠。韩志刚等[26]发现,饲粮中添加有机硒可以提高新西兰断奶仔兔血清中的GSH-Px和SOD活性,降低MDA含量。PAOADOMICHELAKIS等[27]研究了日粮中添加0.1,0.5和2.5 mg/kg的有机硒与基础饲粮对生长肉兔肉品质、脂肪酸组成、氧化稳定性的影响,发现饲粮中添加0.5 mg/kg的有机硒可改善肉兔机体的脂肪酸组成和氧化稳定性,而添加2.5 mg/kg的有机硒则没有显著改善作用。本试验中,饲粮中高硒碎米荠的添加使肉兔血清和肝脏中的GSH-Px含量及肝脏的T-AOC水平提高,MDA含量降低,说明饲粮中添加来源于碎米荠的有机硒可以增强机体清除自由基的能力,提高肉兔机体的抗氧化能力。

3.6 饲粮中添加来源于碎米荠的植物源硒对肉兔肝脏抗氧化和脂代谢相关基因表达的影响在哺乳动物中,目前已知6种含硒蛋白质,其中GSH-Px家族是最重要的一类[8]。王秀娜等[28]以猪为试验对象对GPX1基因表达的研究表明,相同剂量的硒添加,纳米硒组GPX1 mRNA表达量显著高于亚硒酸钠组。本试验结果显示,在硒补充量相同的条件下,高硒碎米荠组的肝脏组织中GPX1 mRNA表达量显著高于亚硒酸钠组,这与上述研究结果一致。而饲粮中补充普通碎米荠对肝脏中GPX1 mRNA的表达无显著作用,一定程度证明了是饲粮中添加来源于碎米荠的硒对肝脏GPX1 mRNA表达的提升。CYP7A1是催化胆固醇在肝脏分解为胆汁酸的限速酶,维持胆固醇代谢平衡,影响血脂代谢[29]。肝脏中CYP7A1 mRNA表达量的提高,说明饲粮中添加高硒碎米荠改善了肉兔的脂质代谢。其机制可能与植物源硒的添加诱导CYP7A1的表达,促进肝脏摄取、氧化脂肪酸与胆固醇有关。高硒碎米荠组HDL、TC含量有显著降低,也与其肝脏CYP7A1 mRNA相对表达量的显著提高相吻合。HMGCR是胆固醇从头合成的主要限速酶[30-31],杨玉等[32]研究对饲粮添加酵母硒对蛋鸡脂代谢的影响中表明,添加0.6 mg/kg酵母硒可极显著降低肝脏HMGCR mRNA相对表达量。国内外在哺乳动物研究中对硒和HMGCR mRNA表达量变化的相关研究较少,本试验与上述结果不一致,可能与试验对象不同有关,具体机制有待进一步分析。

综上所述,在本试验条件下,与同剂量无机硒相比,饲粮中添加来源于碎米荠的硒能够提高肉兔的生长性能,改善兔肉品质,提高机体抗氧化能力,并在一定程度上改善肉兔的脂质代谢。因此,恩施碎米荠在饲料生产中有潜在价值,开发与利用前景广阔。