酵母多糖對(duì)育肥牛屠宰性能和肉質(zhì)風(fēng)味的影響

王 燕 侯鵬霞,* 李 丹 李 博 施 安 陳志龍 孫文陽(yáng) 黃曉瑜 張恩平** 梁小軍**

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,楊凌 712100;2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所,銀川 750000;3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院,固原 756000)

牛肉蛋白質(zhì)含量高,脂肪含量低,微量元素和礦物質(zhì)含量豐富,食用牛肉更符合現(xiàn)代人健康低脂的飲食觀念[1]。隨著生活質(zhì)量的提高,人們對(duì)肉品質(zhì)要求越來(lái)越高,涉及肉品質(zhì)(熟肉率、系水力、剪切力和肌內(nèi)脂肪含量等指標(biāo))的研究越來(lái)越受到從業(yè)者關(guān)注[2]。酵母多糖是酵母細(xì)胞壁的重要組成部分,β-葡聚糖和甘露聚糖是其主要活性物質(zhì)。研究表明,酵母多糖可提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能[3-6],在改善肉品質(zhì)方面具有積極作用[7-8]。武曉紅等[9]研究報(bào)道,飼糧添加0.2%酵母多糖可改善肉雞屠體性能和肉質(zhì)性狀;熊子標(biāo)[10]研究報(bào)道,飼糧添加2%酵母培養(yǎng)物可改善四川白鵝肉質(zhì)嫩度。目前,關(guān)于酵母多糖的研究主要集中在單胃動(dòng)物,對(duì)反芻動(dòng)物肉品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。因此,本試驗(yàn)在前期研究[11]基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究飼糧添加酵母多糖對(duì)育肥牛屠宰性能和肉質(zhì)風(fēng)味的影響,為酵母多糖在肉牛生產(chǎn)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

選擇健康的16月齡、體重550 kg左右的西門塔爾雜交育肥牛40頭,隨機(jī)分為4組,每組10頭。對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼糧,3個(gè)試驗(yàn)組分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中添加5、10和15 g/(d·頭)酵母多糖(主要成分及含量:甘露聚糖≥20%,β-葡聚糖≥20%,粗蛋白質(zhì)≥25%,水分≤6%)的飼糧?；A(chǔ)飼糧根據(jù)NRC(2016)肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合養(yǎng)殖場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際配制,其組成及營(yíng)養(yǎng)水平參照前期研究[11]。預(yù)試期10 d,正試期94 d。

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)開(kāi)始前對(duì)圈舍進(jìn)行打掃、消毒。試驗(yàn)牛分圈舍群飼,各組按試驗(yàn)設(shè)計(jì)飼喂對(duì)應(yīng)飼糧,基礎(chǔ)飼糧以全混合日糧(TMR)形式飼喂,每日2次(08:00和16:00),自由飲水。每日晨飼時(shí),將酵母多糖用水溶解噴灑于試驗(yàn)組飼糧表面(確保育肥牛短時(shí)間內(nèi)采食完)。其他飼養(yǎng)管理?xiàng)l件保持一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 屠宰性能

飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)照組和試驗(yàn)組[體增重最好的15 g/(d·頭)酵母多糖添加組]各選擇3頭體重接近平均值的牛進(jìn)行屠宰試驗(yàn)。屠宰前禁食24 h,禁水2 h。頸動(dòng)脈放血屠宰,測(cè)定宰前活重、胴體重、背膘厚(電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺,TK13-CD-P20M)和眼肌面積(數(shù)字式求積儀,QCJ-2000)等,測(cè)定方法參照NY/T 2660—2014《肉牛生產(chǎn)性能測(cè)定技術(shù)規(guī)范》[12]。

1.3.2 肌肉理化性質(zhì)和化學(xué)成分

試驗(yàn)牛屠宰后45 min,測(cè)定左半側(cè)胴體背最長(zhǎng)肌pH(pH測(cè)定儀,pH-STAR);取左半側(cè)胴體背最長(zhǎng)肌2.0 kg,測(cè)定熟肉率、系水力、剪切力以及粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量。熟肉率、系水力按照NY/T 1333—2007《畜禽肉質(zhì)的測(cè)定》[13]測(cè)定;剪切力按照NY/T 1180—2006《肉嫩度的測(cè)定 剪切力測(cè)定法》[14]測(cè)定;粗蛋白質(zhì)含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[15]第2法進(jìn)行測(cè)定;粗脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[16]第2法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 電子鼻感官測(cè)定

屠宰后,取左半側(cè)胴體背部肌肉50 g,4 ℃熟化24 h。將肉樣切成肉糜狀,剔除脂肪和筋膜,稱取10 g放入15 mL進(jìn)樣瓶密封,每個(gè)樣品平行重復(fù)3次,室溫條件下靜置30 min后,使用電子鼻(PEN3,德國(guó)Airsense公司)測(cè)定揮發(fā)性氣味物質(zhì)。試驗(yàn)參數(shù):1 Hz采樣頻率,200 mL/min進(jìn)氣流速,60 s清洗時(shí)間,60 s進(jìn)樣時(shí)間。電子鼻性能和參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)分析

取背最長(zhǎng)肌10 g左右,于2 mL凍存管分裝,立即投入液氮,帶回實(shí)驗(yàn)室于-80 ℃保存,用于測(cè)定揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。色譜條件:色譜柱為DB-5 MS(30 m×250 μm×0.25 μm),載氣為高純氦氣,流速為3 mL/min,前進(jìn)樣口溫度為280 ℃,進(jìn)樣量為1 μL,分流進(jìn)樣,溶劑延遲6.27 min。升溫程序:初始溫度50 ℃保持1 min,10 ℃/min升溫至310 ℃,保持8 min。質(zhì)譜條件:電噴霧離子源溫度250 ℃,傳輸線溫度180 ℃,電離電壓-70 eV。掃描質(zhì)量范圍為50～500 m/z,掃描速率12.5 spectra/s。以上檢測(cè)由北京諾禾致源科技股份有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

屠宰性能和肉品質(zhì)數(shù)據(jù)在Excel 2019中采用單因素方差分析(one-way ANOVA)進(jìn)行分析,結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示,P<0.05為差異顯著,0.051.0、FC>1.2或FC<0.833且P<0.05,同時(shí)對(duì)篩選出的差異代謝物進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母多糖對(duì)育肥牛屠宰性能的影響

由表2可知,與對(duì)照組相比,試驗(yàn)組育肥牛宰前活重顯著提高(P<0.05),胴體重、屠宰率和眼肌面積無(wú)顯著差異(P>0.05),但胴體重和眼肌面積分別提高了7.28%和11.54%;試驗(yàn)組背膘厚顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。

表2 酵母多糖對(duì)育肥牛屠宰性能的影響

2.2 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉理化性質(zhì)和化學(xué)成分的影響

由表3可知,與對(duì)照組相比,試驗(yàn)組育肥牛背最長(zhǎng)肌pH45 min、熟肉率、系水力和粗蛋白質(zhì)含量均無(wú)顯著差異(P>0.05);試驗(yàn)組背最長(zhǎng)肌剪切力無(wú)顯著差異(P>0.05),但較對(duì)照組降低了5.77%;試驗(yàn)組背最長(zhǎng)肌粗脂肪含量有提高的趨勢(shì)(P=0.078)。

表3 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉理化性質(zhì)和化學(xué)成分的影響

2.3 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉氣味輪廓的影響

由表4可知,試驗(yàn)組育肥牛肌肉W3S傳感器響應(yīng)值顯著高于對(duì)照組(P<0.05),說(shuō)明飼糧添加酵母多糖能促進(jìn)育肥牛肌肉中合成更多的長(zhǎng)鏈烷烴芳香物質(zhì)。對(duì)2組樣品10種傳感器響應(yīng)值進(jìn)行PCA,結(jié)果如圖1-a所示,主成分1(PC1)和主成分2(PC2)的貢獻(xiàn)率分別為76.7%和11.9%,總貢獻(xiàn)率為88.6%,說(shuō)明PC1和PC2能反映樣本總體特征的大部分信息,試驗(yàn)組和對(duì)照組氣味輪廓存在一定差異。根據(jù)肌肉氣味響應(yīng)值繪制氣味雷達(dá)圖,以反映2組牛肉總體輪廓信息,結(jié)果如圖1-b所示,W1W、W2W和W5S傳感器響應(yīng)值較其他傳感器高,說(shuō)明西門塔爾雜交育肥牛肌肉中可能含硫化合物和氮氧化合物較多。

表4 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉氣味響應(yīng)值的影響

圖1 PCA得分圖(a)和電子鼻氣味響應(yīng)值雷達(dá)圖(b)

2.4 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉風(fēng)味物質(zhì)的影響

2.4.1 多元統(tǒng)計(jì)分析

2.4.1.1 PCA

通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行無(wú)監(jiān)督模式識(shí)別的PCA,初步了解了各組樣本的總體代謝差異和組內(nèi)樣本間變異度大小,結(jié)果如圖2所示,PC1、PC2和主成分3(PC3)貢獻(xiàn)率分別為46.11%、24.39%和12.31%,2組樣品明顯分開(kāi)。

2.4.1.2 PLS-DA

為了消除其他因素的影響,進(jìn)一步采用有監(jiān)督的PLS-DA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如圖3-a所示,可見(jiàn)組間樣品無(wú)交叉重疊部分,區(qū)分度良好,說(shuō)明飼糧添加酵母多糖對(duì)肌肉代謝物有顯著影響。對(duì)照組內(nèi)樣品間雖有離散,但小于組間差異。PLS-DA模型參數(shù)R2Y表示模型的解釋率,Q2Y用于評(píng)價(jià)模型的預(yù)測(cè)能力,R2Y越接近1,表明模型越穩(wěn)定可靠,且R2Y大于Q2Y時(shí)表示模型建立良好。本研究中,R2Y和Q2Y分別為0.94和-0.12,說(shuō)明該模型的解釋率高,且R2Y大于Q2Y,說(shuō)明該模型建立良好。此外,為了避免過(guò)度擬合,本研究還進(jìn)行了PLS-DA模型驗(yàn)證(置換檢驗(yàn)n=200),結(jié)果如圖3-b所示,置換回歸曲線R2與Q2截距分別達(dá)到0.95和-0.92,R2大于Q2且Q2回歸線與Y軸截距小于0,說(shuō)明模型穩(wěn)健可靠且不存在過(guò)擬合現(xiàn)象。以上結(jié)果說(shuō)明樣品具有足夠的重現(xiàn)性,適合于后續(xù)的分析驗(yàn)證。

圖3 PLS-DA得分圖(a)和模型驗(yàn)證圖(b)

2.4.2 差異代謝物分析

以VIP>1.0、FC>1.2或FC<0.833且P<0.05作為篩選差異代謝物的條件,由表6可知,與對(duì)照組相比,試驗(yàn)組篩選出2種顯著上調(diào)差異小分子代謝物——磷酸吡哆醛和赤蘚糖-4-磷酸(P<0.05),可作為潛在標(biāo)記物。

表5 酵母多糖對(duì)育肥牛背最長(zhǎng)肌差異代謝物的影響

2.4.3 層次聚類分析

為了全面直觀地顯示樣本間的關(guān)系及代謝物在不同樣本中的表達(dá)模式差異,對(duì)差異代謝物進(jìn)行層次聚類分析,結(jié)果如圖4所示,對(duì)照組和試驗(yàn)組樣本通過(guò)聚類出現(xiàn)在同一簇中,并且具有類似表達(dá)模式的代謝物聚類在同一簇內(nèi),說(shuō)明組間整體代謝物相對(duì)定量值層次聚類區(qū)分明顯。

3 討 論

3.1 酵母多糖對(duì)育肥牛屠宰性能的影響

屠宰性能是衡量畜禽產(chǎn)肉量、飼料轉(zhuǎn)化率和飼養(yǎng)管理水平的重要指標(biāo)。黃文明等[17]、李俊朋等[18]研究報(bào)道,飼糧添加酵母培養(yǎng)物對(duì)育肥牛屠宰率、胴體產(chǎn)肉率和眼肌面積均無(wú)顯著影響;趙國(guó)宏等[19]研究報(bào)道,飼糧添加不同水平酵母培養(yǎng)物對(duì)育肥湖羊胴體重、屠宰率及眼肌面積等均無(wú)顯著影響。本試驗(yàn)中,2組之間育肥牛胴體重、屠宰率和眼肌面積差異不顯著,與上述研究結(jié)果一致。值得注意的是,雖然無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異,但酵母多糖添加組育肥牛胴體重和眼肌面積較對(duì)照組分別提高了7.28%和11.54%,說(shuō)明飼糧添加酵母多糖在一定程度上改善了育肥牛胴體品質(zhì),提高了產(chǎn)肉性能。

all_Control:對(duì)照組樣本 samples in control group;all_Test:對(duì)照組樣本 samples in test group。

3.2 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉理化性質(zhì)和化學(xué)成分的影響

西門塔爾牛肉脂肪少而分布均勻,蛋白質(zhì)含量高,礦物質(zhì)含量是豬肉的2倍以上。pH、系水力、熟肉率、剪切力以及粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量等是衡量肉品質(zhì)高低的常用指標(biāo)。栗哲[20]研究報(bào)道,飼糧添加酵母水解物對(duì)荷斯坦閹牛肌肉pH、熟肉率和系水力均無(wú)顯著影響;Zhang等[21]研究報(bào)道,飼糧添加1 g/kg β-葡聚糖對(duì)肉仔雞胸肌pH無(wú)顯著影響。本試驗(yàn)中,飼糧添加酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉pH、熟肉率和系水力均無(wú)顯著影響,與上述研究結(jié)果一致。剪切力是牛肉嫩度的重要體現(xiàn),剪切力越小,肌肉越嫩,肉品質(zhì)越高。栗哲[20]研究報(bào)道,飼糧添加酵母水解物可顯著降低荷斯坦閹牛肌肉剪切力,提高肉質(zhì)嫩度;竇曉利等[22]研究報(bào)道,飼糧添加酵母培養(yǎng)物顯著降低了黑山羊肌肉剪切力,改善了肌肉嫩度;Geng等[8]研究報(bào)道,飼糧添加50 g/d酵母培養(yǎng)物可改善牛肉嫩度,提升牛肉風(fēng)味。本試驗(yàn)中,2組之間育肥牛肌肉剪切力差異不顯著,但試驗(yàn)組剪切力較對(duì)照組降低了5.77%,說(shuō)明飼糧添加酵母多糖在一定程度上改善了牛肉嫩度。

動(dòng)物機(jī)體中脂類沉積主要取決于受飼糧因素影響較大的脂肪沉積率,沉積順序?yàn)槠は陆M織>內(nèi)臟組織>肌肉組織[17]。馬吉鋒等[23]研究報(bào)道,飼糧添加酵母細(xì)胞壁多糖有提高灘羊屠宰率、減少背膘厚的趨勢(shì)。本試驗(yàn)中,試驗(yàn)牛20月齡左右出欄,宰前活重均在700 kg以上[11],而試驗(yàn)組育肥牛背膘厚顯著低于對(duì)照組,而粗脂肪含量有顯著高于對(duì)照組的趨勢(shì),說(shuō)明飼糧添加酵母多糖能夠促進(jìn)肉牛肌肉組織脂肪沉積;此外,飼養(yǎng)時(shí)長(zhǎng)適宜,也有利于更多脂肪沉積于肌肉組織[24]。肌肉常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分是反映肉品質(zhì)的客觀指標(biāo),肌內(nèi)粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量直接決定肌肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[25],而且我國(guó)消費(fèi)者喜歡脂肪含量豐富的牛肉[26]。De Ondarza等[27]、Poppy等[28]研究報(bào)道,酵母及其衍生物可提高奶牛牛奶中乳蛋白和乳脂含量;栗哲[20]研究報(bào)道,飼糧添加酵母多糖顯著提高了荷斯坦閹牛肉肌間脂肪含量,提高了粗蛋白質(zhì)含量。本試驗(yàn)中,酵母多糖添加組育肥牛肌肉粗脂肪含量有顯著高于對(duì)照組的趨勢(shì),可能是因?yàn)榻湍付嗵翘岣吡损B(yǎng)分消化率和能量利用水平,促進(jìn)了肌內(nèi)脂肪沉積,從而改善了肉品質(zhì)。

3.3 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉氣味輪廓的影響

風(fēng)味品質(zhì)是重要的食用品質(zhì),是消費(fèi)者最終評(píng)價(jià)肉質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),影響消費(fèi)者的長(zhǎng)期購(gòu)買決策[29]。電子鼻是測(cè)定肉質(zhì)風(fēng)味的一種常用手段,可對(duì)樣品中物質(zhì)做出快速分析,試驗(yàn)結(jié)果可反映樣品的氣味特征,迄今為止已廣泛應(yīng)用于食品及產(chǎn)品加工領(lǐng)域、摻假和溯源地追蹤等方面[30-31]。田曉靜等[32]報(bào)道,電子鼻技術(shù)能有效應(yīng)用于檢測(cè)肉質(zhì)新鮮度、摻假和品質(zhì)判定等方面。馬小明等[33]通過(guò)電子鼻檢測(cè)了飼喂不同配方飼糧的灘羊肉風(fēng)味,發(fā)現(xiàn)不同配方飼糧喂養(yǎng)的灘羊肉風(fēng)味能被很好地區(qū)分。本研究通過(guò)電子鼻檢測(cè)發(fā)現(xiàn),酵母多糖添加組育肥牛肌肉的W3S傳感器響應(yīng)值顯著高于對(duì)照組,W3S傳感器對(duì)長(zhǎng)鏈烷烴芳香物質(zhì)敏感,說(shuō)明飼糧添加酵母多糖顯著促進(jìn)了肌肉中長(zhǎng)鏈烷烴芳香類物質(zhì)的合成。此外,W1W、W2W和W5S傳感器對(duì)樣品揮發(fā)性化合物顯示出較強(qiáng)的響應(yīng),說(shuō)明西門塔爾雜交育肥牛肉中含有豐富的含硫化合物和氮氧化合物。電子鼻可反映肉中氣味輪廓,但作用較局限,不能把肉質(zhì)中具體的揮發(fā)性化合物信息表示出來(lái)[34],因此本研究進(jìn)一步采用GC-MS技術(shù)詳細(xì)地分析肉中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的構(gòu)成。

3.4 酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉風(fēng)味物質(zhì)的影響

GC-MS主要是將樣品組分質(zhì)譜圖和標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)的質(zhì)譜圖進(jìn)行比較,初步確定樣品中未知組分的結(jié)構(gòu)信息,并用峰面積歸一法來(lái)確定各組分相對(duì)含量[34],是一種常用的檢測(cè)技術(shù)。李娟[35]把電子鼻測(cè)定和GC-MS技術(shù)相結(jié)合,對(duì)華中、華北、華東、西南和西北5個(gè)地區(qū)醬鹵牛肉風(fēng)味進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)不同醬鹵牛肉的風(fēng)味輪廓存在顯著差異,區(qū)分度良好。本試驗(yàn)基于GC-MS技術(shù)[36],結(jié)合PCA和PLS-DA模式識(shí)別方法對(duì)飼糧添加酵母多糖的育肥牛背最長(zhǎng)肌代謝譜進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示,對(duì)照組和試驗(yàn)組在PCA模式下基本可區(qū)分開(kāi)來(lái),但對(duì)照組內(nèi)樣本較分散;在PLS-DA模式識(shí)別方法下組間樣本可完全區(qū)分,無(wú)重疊和交叉。通過(guò)模式識(shí)別方法,試驗(yàn)組篩選出2種顯著上調(diào)差異代謝物:磷酸吡哆醛和赤蘚糖-4-磷酸。磷酸吡哆醛是100多種酶的輔酶,參與生物體內(nèi)多種代謝反應(yīng)[37]。例如,磷酸吡哆醛以輔酶活性形式參與多種氨基酸代謝反應(yīng)(包括脫羧作用、消旋作用、羥醛反應(yīng)和轉(zhuǎn)氨作用等),對(duì)生物體內(nèi)氨基酸合成代謝起重要作用[38-40];而赤蘚糖-4-磷酸是生物合成芳香族氨基酸——色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的前體。由此說(shuō)明,這2種物質(zhì)均參與氨基酸代謝,而氨基酸對(duì)微生物的生長(zhǎng)和新陳代謝有重要作用,其也是蛋白質(zhì)和多肽合成的關(guān)鍵成分,并調(diào)節(jié)多種代謝通路[41]。以上結(jié)果表明,飼糧添加酵母多糖對(duì)育肥牛肌肉氨基酸合成代謝有促進(jìn)作用。目前這2種代謝物在畜禽生產(chǎn)中研究較少,具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)條件下,飼糧添加酵母多糖降低了育肥牛背膘厚,有提高肌肉粗脂肪含量的趨勢(shì),同時(shí)顯著提高了肌肉中芳香族化合物含量,上調(diào)了肌肉中磷酸吡哆醛和赤蘚糖-4-磷酸含量。由此可見(jiàn),飼糧添加15 g/d酵母多糖不僅可促進(jìn)育肥牛生長(zhǎng),還可提高肌肉風(fēng)味中芳香族化合物含量,改善肉品質(zhì)。