甘薯渣替代白酒糟對育肥牛肌內脂肪沉積相關基因表達的影響

張海波

(宜春學院生命科學與資源環(huán)境學院，宜春 336000)

甘薯渣是甘薯經過脫淀粉后的副產物，具有高粗纖維、低粗蛋白質和低脂肪含量的特性，而反芻動物瘤胃微生物可以有效利用粗纖維，故甘薯渣可作為反芻動物飼料資源加以利用。白酒糟是生產白酒后的副產物，我國白酒糟年產量約為1 500萬t，常作為肉牛養(yǎng)殖中主要的糟渣類飼料，可以緩解我國飼料資源緊張，在節(jié)糧型畜牧業(yè)方面具有重要的作用[1-3]。肌內脂肪(IMF)含量與肉品風味、嫩度和多汁性等密切相關[4]，直接影響牛肉的分級、牛肉產品的開發(fā)以及市場競爭力[5]。IMF沉積是脂肪酸的合成與分解相互競爭的結果，受到固醇調節(jié)元件結合蛋白-1(SREBP-1)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)和過氧化物酶增殖激活受體γ(PPARγ)等脂肪合成基因的調控[6-7]以及激素敏感脂肪酶(HSL)和肉堿轉移酶-1(CPT-1)等脂肪分解基因的調控[8-9]。以前的研究多集中在飼糧添加酒糟對肉牛生長性能及肉品質的影響，而研究甘薯渣替代白酒糟對育肥牛IMF沉積相關基因表達的研究較少。因此，本研究旨在研究甘薯渣替代白酒糟對育肥牛生長性能、屠宰性能、血清生化指標及與IMF沉積相關基因表達的影響，為育肥牛合理添加甘薯渣和白酒糟提供理論依據(jù)和基本參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計、飼糧及飼養(yǎng)管理

將16月齡、體重約400 kg的健康西雜閹公育肥牛(西門塔爾?！帘镜攸S牛)30頭，隨機分為3組，每組10頭，每個重復1頭牛。A組(對照組)飼喂基礎飼糧，B組和C組分別用甘薯渣替代基礎飼糧中50%和100%的白酒糟(分別含10%甘薯渣和20%甘薯渣)。試驗期為9周(預試期1周和正試期8周)。

甘薯渣來自同一個紅薯淀粉廠，經脫水后窖藏，供整個試驗用。白酒糟來自同一個酒廠生產的高粱鮮酒糟。飼喂時將白酒糟和甘薯渣拌入精補料。精粗比40∶60?；A飼糧的配制參考肉牛營養(yǎng)需要[10]，試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。白酒糟的營養(yǎng)成分(干物質基礎)為：粗蛋白質24.83%，粗脂肪13.21%，酸性洗滌纖維41.12%，中性洗滌纖維47.79%，鈣0.31%，磷0.42%。甘薯渣的營養(yǎng)成分(干物質基礎)為：粗蛋白質3.90%，粗脂肪0.60%，酸性洗滌纖維14.63%，中性洗滌纖維24.10%，鈣0.19%，磷0.02%。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)

1)預混料為每千克飼糧提供 The premix provided the following per kg of diets：VA 9 000 IU，VD32 000 IU，VE 16 IU，Cu (as copper sulfate) 9 mg，F(xiàn)e (as ferrous sulfate) 100 mg，Mn (as manganese sulfate) 54 mg，Zn (as zinc sulfate) 54 mg，Se (as sodium selenite) 0.20 mg。2)綜合凈能、鈣和磷為計算值，其余為實測值。NEmf, Ca and P were calculated values, while the others were measured values.

試驗牛的管理按照肉牛常規(guī)管理進行，每頭牛單獨拴養(yǎng)飼喂，在每天固定時間(08:00和16:00)飼喂2次，自由采食，自由飲水。

1.2 樣品采集

試驗結束后，每組選擇5頭接近組平均體重的牛進行屠宰試驗，牛屠宰后立即采集背最長肌樣品，一部分立刻放入液氮罐中凍存，然后放入-80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆茫糜谔崛NA后測定基因表達；另外一部分放入-20 ℃冰箱，用于酶活性的測定。試驗結束后空腹頸靜脈采血15 mL，3 000 r/min離心10 min，收集血清后馬上-20 ℃冰箱保存，用于血清生化指標的測定。

1.3 生長性能和屠宰性能的測定

在試驗開始和結束后分別稱取牛的體重用于計算平均日增重(ADG)，其計算公式為ADG=(末重-初重)/天數(shù)。每天記錄精、粗料實際飼喂量，并計算平均日采食量和料重比。動物飼養(yǎng)試驗結束后，每組選擇5頭接近組平均體重的牛進行屠宰，測定胴體產肉率和屠宰率。

1.4 血清生化指標的測定

用全自動生化儀測定血清中膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白的含量。

1.5 背最長肌IMF含量及酶活性的測定

牛背最長肌IMF含量參照Zhang等[11]的方法測定。按照南京建成生物工程研究所的試劑盒說明書測定牛背最長肌的FAS、ACC、CPT-1和HSL的活性。

1.6 基因表達的測定

采用RNAiso試劑盒提取牛背最長肌總RNA，用NanoDrop 2000(Thermo Scientific，美國)測定總RNA的濃度，然后用瓊脂糖凝膠電泳檢查其完整性。用反轉錄試劑盒將總RNA轉錄為cDNA。采用Zhang等[11]的方法設計引物和測定基因表達，用β-肌動蛋白做內參基因，計算目標基因的表達量，引物序列見表2。

表2 實時熒光定量PCR引物序列

1.7 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)用Excel 2003處理，經SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析后，采用Duncan氏法對各組間平均值進行多重比較，結果表示為平均值±標準差，P<0.05為差異顯著。

2 結 果

2.1 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛生長性能和屠宰性能的影響

由表3可知，平均日采食量、初始體重、屠宰率和胴體產肉率組間差異均不顯著(P>0.05)。C組的ADG和IMF含量顯著低于A組和B組(P<0.05)，但料重比顯著高于A組和B組(P<0.05)。A組和B組之間終末體重、ADG、料重比和IMF含量差異均不顯著(P>0.05)。

2.2 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛血清生化指標的影響

由表4可知，C組血清中甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量顯著低于A組(P<0.05)。A組和B組血清中甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量差異均不顯著(P>0.05)。

表3 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛生長性能和屠宰性能的影響

同行數(shù)據(jù)肩標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

表4 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛血清生化指標的影響

2.3 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛背最長肌酶活性的影響

由表5可知，C組背最長肌FAS和ACC活性顯著低于A組和B組(P<0.05)，HSL和CPT-1活性顯著高于A組和B組(P<0.05)。B組背最長肌FAS和ACC活性顯著低于A組(P<0.05)，HSL和CPT-1活性顯著高于A組(P<0.05)。

表5 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛背最長肌酶活性的影響

2.4 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛背最長肌IMF沉積相關基因表達的影響

由圖1可知，C組背最長肌SREBP-1、FAS、ACC和PPARγ基因表達量顯著低于A組和B組(P<0.05)，HSL和CPT-1基因表達量顯著高于A組和B組(P<0.05)。B組背最長肌SREBP-1、FAS、ACC和PPARγ基因表達量顯著低于A組(P<0.05)，HSL和CPT-1基因表達量顯著高于A組(P<0.05)。

SREBP-1:受到固醇調節(jié)元件結合蛋白-1 sterol regulator element binding protein-1; FAS: 脂肪酸合成酶 fatty acid synthetase;ACC:乙酰輔酶A羧化酶 acetyl coenzyme A carboxylase;PPARγ:過氧化物酶增殖激活受體γ peroxidase activation receptor γ;HSL:激素敏感脂肪酶 hormone sensitive lipase;CPT-1:肉堿轉移酶-1 carnitine transferase-1。

3 討 論

3.1 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛生長性能和屠宰性能的影響

本試驗結果表明，提高甘薯渣替代白酒糟的比例，育肥牛終末體重和ADG降低，料重比增加，這與Peng等[12]、Zhang等[13]的研究結果類似。Peng等[12]研究了甘薯渣替代酒糟對育肥牛生長性能的影響，結果表明20%的甘薯渣能降低其生長性能。Zhang等[13]通過高甘薯渣替代白酒糟調控飼糧能量水平，研究其對肉牛生長性能的影響，結果表明20%的甘薯渣降低終末體重和ADG。這可能是因為隨著甘薯渣替代白酒糟的比例增加，降低了飼糧能量和粗蛋白質含量，不利于提高育肥牛的生長性能。另外，本試驗結果也表明，甘薯渣替代白酒糟的比例增加，降低了飼糧的能量和粗蛋白質含量，育肥牛背最長肌IMF含量降低，這與Peng等[12]、陳智亮等[14]的研究結果一致。Peng等[12]試驗表明，甘薯渣替代白酒糟可降低飼糧的能量，從而降低育肥牛背最長肌IMF含量。綜上，甘薯渣替代白酒糟的比例在50%的時候(總飼糧的10%)，對育肥牛生長性能和背最長肌IMF含量無顯著影響；而當替代的比例在100%的時候(總飼糧的20%)，顯著降低育肥牛生長性能和背最長肌IMF含量，說明甘薯渣替代白酒糟的比例不宜過高，甘薯渣添加量應控制在總飼糧的10%以內。

3.2 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛血清生化指標的影響

血清甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量是反映脂肪代謝活躍程度的重要參數(shù)，其含量在一定范圍內越高，表明脂肪合成代謝越旺盛。本試驗結果表明，隨著甘薯渣替代白酒糟的比例增加，血清甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量降低，這與Zhang等[13]、陳智亮等[14]的研究結果一致。這可能是因為隨著甘薯渣替代白酒糟的比例增加，降低了飼糧能量和粗蛋白質含量，從而降低育肥牛血清甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量。Zhang等[13]研究結果表明，提高甘薯渣替代白酒糟的比例可降低飼糧能量，從而降低育肥牛血清甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量。

3.3 甘薯渣替代白酒糟對育肥牛背最長肌IMF沉積相關基因表達的影響

IMF沉積是脂肪酸的分解與合成相互競爭的結果，當合成代謝大于分解代謝，表現(xiàn)為脂肪酸積累增加。首先，IMF沉積與脂肪酸合成能力密切相關，當脂肪酸的合成加強就促進IMF沉積，提高IMF含量。PPARγ基因的主要作用是正向調控脂肪代謝相關基因的表達，從而控制脂肪酸的合成與釋放[6]。SREBP-1通過調節(jié)ACC、FAS等脂肪合成基因的表達，從而控制脂肪酸的合成與釋放[15]。FAS的主要作用是在脂肪酸合成的過程中起催化作用，促進脂肪酸的合成，是脂肪酸合成的關鍵酶之一[6]。ACC的主要作用是促進脂肪酸的合成，是脂肪酸合成的限速酶之一[7]。本試驗結果表明，甘薯渣替代白酒糟的比例增加，下調育肥牛背最長肌PPARγ、SREBP-1、FAS和ACC基因的表達量，以及降低背最長肌FAS和ACC活性，表明脂肪酸的合成能力減弱，從而育肥牛背最長肌IMF沉積減少，降低IMF含量。陳智亮等[14]研究表明，提高甘薯渣替代白酒糟的比例可降低牛背最長肌PPARγ基因表達。Peng等[12]研究結果表明，提高甘薯渣替代白酒糟的比例可降低飼糧的能量，從而下調牛背最長肌PPARγ、SREBP-1、FAS和ACC基因表達量。

其次，IMF沉積與脂肪酸分解能力密切相關，當脂肪酸分解作用減弱，促進IMF沉積，提高IMF含量。HSL的主要作用是將脂肪組織中的甘油三酯水解成甘油、游離脂肪酸以及少量的甘油二酯[8]。CPT-1的主要作用是將脂肪酸進行β氧化從而分解脂肪酸[9]。本試驗結果表明，甘薯渣替代白酒糟的比例增加，育肥牛背最長肌的HSL和CPT-1活性和基因表達量都增加，使脂肪酸分解能力加強，進而減少IMF沉積，降低IMF含量，與Peng等[12]研究結果一致。

4 結 論

① 甘薯渣替代飼糧中白酒糟的比例不宜過高，應控制在飼糧組成的10%以內。

② 當提高甘薯渣替代白酒糟比例，通過下調育肥牛背最長肌脂肪酸合成相關基因(SREBP-1、FAS、ACC和PPARγ)表達以及上調脂肪分解相關基因(HSL和CPT-1)表達，從而減少背最長肌IMF沉積。

致謝：

感謝宜春學院生命科學與資源環(huán)境學院丁松林、郭冬生博士對文稿所提的寶貴意見。