饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质 抗氧化特性以及关键转运载体基因表达的影响
饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质 抗氧化特性以及关键转运载体基因表达的影响动物营养学报2022,34(9):5630⁃5641Chinese Journal of Animal Nutritiondoi:10.3969/ j.issn.1006⁃267x.2022.09.019 韩萌萌等:饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质、抗氧化特性以及关键转运载体基因表达的影响9期1365 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质 、抗氧化特性 以及关键转运载体基因表达的影响 韩萌萌 1,2 龚赛明 3 殷运菊 3 罗 杰 4 舒剑成 4 邓 沈 康 4 郭秋平 1 李凤娜 1,2∗ 敦 4 (1.中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室 ,动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室 ,长沙 410125;2.中国科学院大学 ,北京 100049;3.湖南农业大学动物科学技术学院 ,长沙 410128;4.唐人神集团股份有限公司 ,株洲 412007) 摘 要 :本试验旨在研究饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质 、抗氧化特性以及肌肉组织中 硒 、铁关键转运载体基因表达的影响 。选用体况良好 、体重约 70 kg 的 “杜 ×长 ×大 ”三元杂交育 肥猪 240头 ,随机分成 2个组 ,每组 6个重复 ,每个重复 20头猪 (公母各占 1/2)。对照组饲粮中 添加亚硒酸钠和硫酸亚铁 ,试验组饲粮中添加酵母硒和甘氨酸亚铁 ,硒含量均为 0.30 mg/kg ,铁 含量均为 100 mg/kg 。预试期 3 d ,正试期 60 d 。结果表明 ,与对照组相比 :1)饲粮添加有机硒和 铁对育肥猪生长性能和胴体性状无显著影响 (P >0.05);2)试验组育肥猪股二头肌中粗蛋白质 含量 、血清和肌肉组织中硒元素含量均显著提高 (P <0.05);3)试验组育肥猪背最长肌 24 h 红度 值和肉色评分显著提高 (P <0.05);4)饲粮添加有机硒和铁显著提高育肥猪血清总抗氧化能力 (P <0.05),极显著提高血清谷胱甘肽过氧化物酶活性 (P <0.01);5)饲粮添加有机硒和铁显著提 高育肥猪肌肉组织中肌红蛋白 (Mb )、铁调节蛋白 1( IRP 1)、转铁蛋白 (TF )和转铁蛋白受体 1(TFR 1)的 mRNA 相对表达量 (P <0.05),显著提高肌肉组织中谷胱甘肽过氧化物酶 1(GPX 1)、硒蛋白 W (SELENOW )和硒蛋白 P (SELENOP )的 mRNA 相对表达量 (P <0.05)。综上所述 ,与 无机硒和铁相比 ,育肥猪饲粮中添加有机硒和铁可改善猪肉感官品质 ,提高血清中硒和铁元素 含量 ,促进肌肉组织中硒元素的沉积 ,提高机体抗氧化能力 ,同时提高肌肉组织中与铁 、硒相关 的部分转运载体的 mRNA 表达水平 。 关键词 :有机硒 ;有机铁 ;肉品质 ;抗氧化特性 ;育肥猪 中图分类号 :S816 文献标识码 :A 文章编号 :1006⁃267X (2022)09⁃5630⁃12 硒和铁是维持人和动物健康必需的微量元 素 ,在机体内参与多种生物学过程 ,如维持机体免 疫 、调节氧化还原反应等 。硒是 25种硒蛋白的主 要成分 ,其中大部分具有抗氧化和免疫功能 [1]。通常来说 ,有机硒比无机硒有更高的生物利用度 和生物功能价值 [2-3]。白雪等 [4]研究表明 ,酵母硒 相对于亚硒酸钠在提高机体脏器硒含量及维持肉 质保鲜储存方面效果更佳 。铁在体内主要存在于 血液 、肝脏 、脾脏和肌肉中 ,60%~70%的铁元素分 布在血红蛋白中 ,2%~20%的铁元素分布在肌红 蛋白 (myoglobin ,Mb )中 ,剩余的铁以铁蛋白 (转铁 蛋白 、乳铁蛋白等 )、血铁黄素和各种酶 、细胞色素 等形式存在 [5]。氨基酸螯合铁具有氨基酸和铁元 素双重营养作用 ,生物利用效价高 ,更易被机体吸 收稿日期 :2022-03-30 基金项目 :湖南省重点研发计划项目 (2022NK2026);湖南省科技创新领军人才计划 (2021RC4039) 作者简介 :韩萌萌 (1996—),男 ,安徽亳州人 ,硕士研究生 ,从事分子营养与肉品质调控研究 。 E⁃mail : 15591808189@163.com ∗通信作者 :李凤娜 ,研究员 ,博士生导师 ,E⁃mail : lifengna@isa.ac.cn 收 [6]。研究表明 ,适量添加氨基酸螯合铁可显著 改善猪的生产性能 、免疫机能和肉色 [7]。随着生 活水平的不断提高 ,消费者更加追求优质猪肉 ,不 仅要求肉品外观表现好 ,而且对营养价值也有着 更高的要求 。因此 ,本试验以育肥猪为研究对象 ,通过在基础饲粮中添加酵母硒和甘氨酸亚铁 ,探 讨有机硒和铁对育肥猪肉品质 、组织硒含量 、抗氧 化特性以及铁 、硒关键转运载体基因表达水平的 影响 ,旨在为生产优质猪肉产品提供理论依据 。 1 材料与方法 1.1 试验材料 试验用添加剂酵母硒 、甘氨酸铁 、亚硒酸钠和 硫酸亚铁均为市购 。 1.2 试验动物与分组 试验选用体况良好 、体重约 70 kg 的 “杜 ×长 ×大 ”三元杂交育肥猪 240头 ,采用单因素试验设 计 ,按体重及遗传背景基本一致的原则随机分成 2个组 ,每组 6个重复 ,每个重复 20头猪 (公母各 占 1/2)。 1.3 饲粮及饲养管理 本试验在湖南省群丰试验猪场进行 。参照 NRC (2012)猪营养需要配制饲粮 ,对照组饲粮中 添加亚硒酸钠和硫酸亚铁 ,试验组饲粮中添加酵 母硒和甘氨酸亚铁 ,硒含量均为 0.30 mg/kg ,铁含 量均为 100 mg/kg 。饲粮组成及营养水平见表 1。试验猪自由采食和饮水 ,消毒和免疫等按照猪场 常规程序进行 。试验预试期 3 d ,正试期 60 d 。 表 1 饲粮组成及营养水平 (风干基础 ) Table 1 Composition and nutrient levels of diets ( air⁃dry basis ) % 项目Items 含量 Content 原料Ingredients 稻谷 Rice 10.00 小麦 Wheat 47.40 碎米 Broken rice 20.00 面粉 Flour 10.00 豆粕 Soybean meal 3.00 大豆油 Soybean oil 0.60 生物饲料 Biological feed 3.15 磷酸氢钙 CaHPO4 0.80 石粉 Limestone 1.05 预混料 Premix1) 4.00 续表 1 项目Items 含量 Content 合计 Total 100.00 营养水平 Nutrient levels2) 消化能 DE/(MJ/kg) 13.56 粗蛋白质 CP 13.51 赖氨酸 Lys 0.94 蛋氨酸 Met 0.28 苏氨酸 Thr 0.59 色氨酸 Try 0.17 有效磷 AP 0.35 钙 Ca 0.69 1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of the diet :VA 6 000 IU ,VD3 3 000 IU ,VE 40 IU ,VK3 4 mg ,VB1 3 mg ,VB2 10 mg ,VB6 4 mg ,VB120.03 mg ,生物素 biotin 0.2 mg ,叶酸 folicacid 2 mg ,烟酸 niacin 35 mg ,D -泛酸 D ⁃calcium pantothenate 20 mg ,Cu ( as copper sulfate ) 15 mg ,Fe ( as ferrous sulfate or ferrous glyci⁃nate ) 100 mg ,Mn ( as manganese oxide ) 15 mg ,Zn ( as zinc sulfate ) 75 mg ,I ( as potassium iodide ) 0.5 mg ,Se ( as sodi⁃um selenite or selenium yeast ) 0.3 mg 。 2)消化能为计算值 ,其余为实测值 。 DE was acalcu⁃lated value , while the others were measured values. 1.4 样品采集与处理 试验结束时 ,每组随机选取 10头猪运往当地 屠宰场 (唐人神集团 )进行屠宰和样品采集 。颈静 脉采血后 ,血液样品静置 0.5 h 后离心分离血清 ,用于后续检测血清抗氧化酶活性和微量元素含 量 ;取右半边胴体的背最长肌和股二头肌组织用 于现场检测肉品质感官指标和后续肌肉化学组 成 、微量元素含量的分析 ,另取背最长肌样品于液 氮速冻后保存于 -80 ℃,用于分子生物学检测 。 1.5 指标测定及其方法 1.5.1 生长性能的测定 试验开始和结束时 ,称量并记录各组猪的体 重 ,统计出每个重复的总采食量 ,计算得出平均日 增重 (ADG )、平均日采食量 (ADFI )和料重 比 (F/G )。 1.5.2 胴体性状的测定 空腹称量宰前活重 ,电击后屠宰开膛并称量 胴体重 (去头 、蹄 、尾及内脏 ,保留板油和肾脏的躯 体重量 ),计算屠宰率 (胴体重与宰前活重之比 );测量吊挂左半胴体的胴体斜长 (由第 1肋骨与胸 骨结合处至耻骨联合中线的距离 )和胴体直长 (由 枕寰关节底部前缘至耻骨联合前缘中线的距离 )。用手术刀分离 2片胴体上的板油 ,称量重量后计 算板油率 [100×(板油重 /胴体重 )]。用游标卡尺 测量背膘厚 (第 1肋骨 、第 6~7肋骨及最后腰椎 处 ,计算 3处背部皮下脂肪厚度的平均值 )。用游 标卡尺测量第 6~7肋骨背最长肌横断面的宽度和 高度 ,计算眼肌面积 (宽度 ×高度 ×0.7)。 1.5.3 肉品质的测定 参照中华人民共和国农业行业标准 NY/T 821—2019《猪肉品质测定技术规程 》进行背最长 肌肉色评分和大理石纹评分 ;采用手持 pH 计 (Matthaus pH Star ,德国 )、色差计 (CR-410,Kinica Minolta Sensing Inc.,Osaka ,日本 )分别测定宰后背 最长肌 45 min 和 24 h 的 pH 以及肉色亮度 (L ∗)、红度 ( a ∗)和黄度 (b ∗)值 ;采用质构仪 (TMS⁃Pro ,FTC ,美国 )测定宰后背最长肌的剪切力 ;采用悬 挂法测定滴水损失 ,以及采用蒸煮法测定蒸煮 损失 。 1.5.4 肌肉化学组成的测定 肌肉样品的干物质 (DM )、肌内脂肪 ( IMF )和 粗蛋白质 (CP )含量分别参照中华人民共和国国家 标准 GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品 中水分的测定 》、GB 5009.6—2016《食品安全国家 标准食品中脂肪的测定 》和 GB 5009.5—2016《食 品安全国家标准食品中蛋白质的测定 》规定的方 法进行测定 。 1.5.5 血清抗氧化指标的测定 血清总抗氧化能力 ( totalantioxidant capacity ,T⁃AOC )采用南京建成生物工程研究所生产的商 业试剂盒检测 ,血清过氧化氢酶 ( catalase ,CAT )、超氧化物歧化酶 ( superoxide dismutase ,SOD )和谷 胱甘肽过氧化物酶 (glutathione peroxidase ,GSH⁃Px )活性以及丙二醛 (malondialdehyde ,MDA )含量 均采用长沙奥基生物科技有限公司生产的酶联免 疫吸附测定 (ELISA )试剂盒检测 ,并严格按照试 剂盒说明书进行操作 。 1.5.6 微量元素含量的测定 微量元素铁 、硒含量测定采用微波消解法进 行样品前处理 ,铁元素含量采用电感耦合等离子 发射光谱仪 (Agilent 5110 ICP⁃OES ,美国 )测定 ,硒元素含量采用电感耦合等离子体质谱仪 (Agi⁃lent 7900 ICP⁃MS ,美国 )测定 ,步骤如下 :肌肉样 品切薄片冻干 72 h ,粉碎后称取 0.25 g 左右 ,记录 数值 ,然后用称量纸将样品送入消解管底部 (血清 样品直接取 1 mL 左右于消解管中 )。在通风橱内 用玻璃注射器加入 5 mL 浓硝酸 ,1 mL 过氧化氢 (H2O2),然后将样品放入微波消解仪 ,消解程序 设定为 150 ℃ 10 min 、180 ℃ 5 min 、200 ℃25 min 。消解结束后每管加 0.4 mL 高氯酸 ,并用 赶酸仪 (BHW-09A45)继续操作 ,冷却后用超纯水 冲洗并转移至 50 mL 容量瓶中定容 ,用 0.45 μ m 水系滤膜过滤杂质 ,4 ℃冰箱保存待测 。 1.5.7 肌肉中铁 、硒关键转运载体基因表达的 测定 采用 TRIzol ( Invitrogen ,Carlsbad ,CA ,美国 )提取肌肉组织中的总 RNA ,用 NanoDrop 2000分 光光度计 (NanoDrop Technologies , Inc.,Wilming⁃ton ,DE ,美国 )测定总 RNA 浓度及在 260和 280 nm 处的吸光度 (OD )值 ,所有样品的 RNA 浓 度用焦碳酸二乙酯 ( DEPC )处理水调至 1 000 ng/μ L 左右 ,利用 RNA 反转录试剂盒 (TaKaRa Biotechnology Co., Ltd.,大连 ),按照说 明书步骤合成 cDNA ,以合成的 cDNA 为模板采用 实时荧光定量 PCR (RT⁃PCR )方法测定背最长肌 组织中铁 、硒关键转运载体相关基因的 mRNA 表 达水平 ,引物序列 (表 2)由生工生物工程 (上海 )股份有限公司合成 ,以甘油醛 -3-磷酸脱氢酶 (GAPDH )为内参基因 ,按照 2-ΔΔ Ct 法 (ΔΔ Ct=Δ Ct 目的基因 -Δ Ct GAPDH )计算各目的基因的 mRNA 相 对表达量 [8]。 1.6 数据统计分析 利用 SPSS 22.0统计软件的独立样本 t 检验 法进行组间差异性比较 ,试验数据采用 “平均值 ±标准误 ”表示 。 P <0.05表示差异显著 ,P <0.01表 示差异极显著 ,0.05<P <0.10表示有差异显著 趋势 。 2 结 果 2.1 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪生长性能的 影响 由表 3可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁对育肥猪平均日增重 、平均日采食量和料重 比均无显著影响 (P >0.05)。 表 2 RT⁃PCR 引物序列 Table 2 Primer sequences used for RT⁃PCR 基因 Genes 引物序列 Primer sequences (5′—3′) GenBank登录号 GenBank accession No. 肌红蛋白 Mb F:CCGCACTTGCTCTGTTTCTCT NM 214236 R:GACATCAGCCTCCACCTTCC F:TACTACCTGCGAGAAAGTGGAG XM 003357729 铁调节蛋白1IRP1 R:CCGCTGTTGCCGATGC F:GTATCCGCAGAAAACACCG 转铁蛋白 TF R:AGGACAGGCACCAGACCAC NM 001244653 F:CAGTTGAACAGAATGGCACG 转铁蛋白受体1 TFR1 R:CAGACTCAGACCCATCTCCCT NM 214001 F:GATGCCACTGCCCTCATGA AF532927 谷胱甘肽过氧化物酶1 GPX1 R:TCGAAGTTCCATGCGATGTC F:GATTTAACAAGCGGGTCATGCT 硫氧还蛋白还原酶1 TXNRD1 R:CAACCTACATTCACACACGTTCCT AF537300 F:TGGTGGAGGAGCTGAAGAAGTAC HM018602 硒蛋白H SELENOH R:CGTCATAAATGCTCCAACATCAC F:CACCCCTGTCTCCCTGCA 硒蛋白W SELENOW R:GAGCAGGATCACCCCAAACA AF380118 硒蛋白T SELENOT F:GGCTTAATAATCGTTGGCAAAGA R:TGGCCCCATTGCCAGATA GQ140624 硒蛋白K SELENOK F:CAGGAAACCCCCCTAGAAGAA R:CTCATCCACCGGCCATTG GQ140624 硒蛋白 I SELENOI F:GATGGTGTGGATGGAAAGCAA AK347874 硒蛋白P SELENOP F:AACCAGAAGCGCCAGACACT EF113596 R:TGCTGGCATATCTCAGTTCTCAGA 硒蛋白F SELENOF F:ACAGCCCTGCCAAGCAGAT EF178474 R:AACAGGGAGGCTGGGTAACAC 硒蛋白N SELENON F:ACCTGGTCCCTGGTGAAAGAG EF113595.2 R:AGGCCAGCCAGCTTCTTGT 硒蛋白O SELENOO F:CTTCCGACCCCAGATGGAT AK236851 R:GGTTCGACTGTGCCAGCAT 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 GAPDH F:CAGCAATGCCTCCTGTACCA R:CCACGATGCCGAAGTTGTC AF017079 表 3 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪生长性能的影响 Table 3 Effects of dietary organic selenium and iron on growth performance of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 Experimental group P值 P⁃value Items Control group 初始体重IBW/kg 70.37±1.87 69.53±1.76 0.75 终末体重 FBW/kg 153.80±2.76 151.50±2.52 0.55 平均日增重 ADG/(kg/d) 1.03±0.02 1.02±0.01 0.62 平均日采食量 ADFI/(kg/d) 3.60±0.09 3.56±0.09 0.59 料重比 F/G 3.54±0.07 3.44±0.09 0.80 同行数据肩标无字母表示差异不显著 (P >0.05),不同小写字母表示差异显著 (P <0.05),不同大写字母表示差异极显 著 (P <0.01)。下表同 。 In the same row , values with no letter superscripts mean no significant difference (P >0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P <0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant differ⁃ence (P <0.01) . The same as below. 2.2 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪胴体性状的影响 由表 4可知 ,与对照组相比 ,试验组育肥猪胴 体斜长有增加的趋势 (P =0.08);试验组育肥猪胴 体重 、屠宰率和眼肌面积等均略有增加 ,而背膘厚 和肾周脂肪含量均有所降低 ,但差异均不显著 (P >0.05)。 表 4 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪胴体性状的影响 Table 4 Effects of dietary organic selenium and iron on carcasstraits of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 P值 Items Control group Experimental group P⁃value 胴体重 Carcass weight/kg 119.94±2.48 121.18±1.30 0.28 屠宰率 Dressing percentage / % 78.24±2.34 79.05±0.79 0.47 胴体直长 Carcass straight length/ cm 101.68±0.71 107.62±5.53 0.30 胴体斜长 Carcass bevel length/ cm 85.65±0.64 87.31±0.59 0.08 眼肌面积 Loin⁃eye area / cm2 44.86±3.68 49.42±2.75 0.33 背膘厚 Backfat thickness / mm 26.24±0.95 23.35±1.55 0.13 肾周脂肪 Perirenal fat / kg 2.67±0.19 2.27±0.20 0.17 板油率 Leaf lard rate / % 2.24±0.17 1.87±0.16 0.12 2.3 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质的影响 a ∗值和肉色评分 (P <0.05),对其他肉品质感官指 标无显著影响 (P >0.05)。 由表 5可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁显著提高育肥猪宰后 24 h 背最长肌的肉色 表 5 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质的影响 Table 5 Effects dietary of organic selenium and iron on meat quality of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 P值 Items Control group Experimental group P⁃value 宰后45 min Slaughter after 45 min 亮度 L∗ 48.12±1.10 46.94±1.05 0.45 红度a∗ 14.09±0.29 14.25±0.16 0.65 黄度 b∗ 4.46±0.25 4.54±0.22 0.81 pH 5.69±0.17 5.86±0.16 0.50 宰后24 h Slaughter after 24 h 亮度 L∗ 51.38±0.70 50.54±0.93 0.48 红度a∗ 14.68±0.27b 15.56±0.21a 0.02 黄度 b∗ 6.29±0.15 6.33±0.31 0.92 pH 5.49±0.03 5.50±0.12 0.94 滴水损失 Drip loss / % 2.73±0.14 2.56±0.12 0.37 蒸煮损失 Cooking loss / % 35.95±0.56 36.72±0.42 0.28 剪切力 Shear force / N 76.02±4.65 76.67±9.66 0.95 肉色评分 Meat color score 3.36±0.26b 4.16±0.21a 0.03 大理石纹评分 Marbling score 1.27±0.21 1.72±0.30 0.24 显著影响 (P >0.05)。 2.4 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肌肉化学 组成的影响 由表 6可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁显著提高育肥猪股二头肌中的 CP 含量 (P <0.05),同时有提高背最长肌中的 DM 含量的趋势 (P =0.05),对背最长肌和股二头肌的 IMF 含量无 2.5 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪血清抗氧化 指标的影响 由表 7可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁显著或极显著提高育肥猪血清 T⁃AOC (P <0.05)和 GSH⁃Px 活性 (P <0.01);试验组血清 SOD 活性有所提高 ,血清 MDA 含量有所降低 ,但均无 显著差异 (P >0.05)。 表 6 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肌肉化学组成的影响 Table 6 Effects of dietary organic selenium and iron on muscle chemical composition of finishing pigs (n =10) % 项目 对照组 试验组 P值 Items Control group Experimental group P⁃value 背最长肌 Longissimus dorsi muscle 干物质 DM 25.86±0.12 26.61±0.35 0.05 肌内脂肪IMF 2.65±0.21 2.44±0.28 0.55 粗蛋白质 CP 19.77±0.99 20.08±0.22 0.76 股二头肌 Biceps femoris muscle 干物质 DM 25.24±0.60 24.38±0.50 0.29 肌内脂肪IMF 3.30±0.31 3.35±0.51 0.93 粗蛋白质 CP 18.34±0.39b 20.21±0.59a 0.02 表 7 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪血清抗氧化指标的影响 Table 7 Effects of dietary organic selenium and iron on serum antioxidant indices of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 P值 Items Control group Experimental group P⁃value 总抗氧化能力 T⁃AOC/(U/mL) 1.96±0.11b 2.41±0.07a 0.01 超氧化物歧化酶 SOD/(U/mL) 156.98±2.53 161.00±4.26 0.40 丙二醛 MDA/(nmol/mL) 10.87±0.17 10.80±0.20 0.80 谷胱甘肽过氧化物酶 GSH⁃Px/(U/mL) 604.02±22.64B 742.77±58.74A <0.01 过氧化氢酶 CAT/(U/mL) 48.29±0.68 47.61±1.21 0.61 2.6 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪血清和肌肉 组织中矿物元素含量的影响 由表 8可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁显著或极显著提高育肥猪血清 、背最长肌和 股二头肌中硒含量 (P <0.05或 P <0.01),同时极显 著提高血清中铁含量 (P <0.01),有提高股二头肌 中铁含量的趋势 (P =0.08)。铁元素在肌肉组织 中高低顺序为 :股二头肌 >背最长肌 ;硒元素在肌 肉组织中高低顺序为 :背最长肌 >股二头肌 。 Table 8 Effects of dietary organic selenium and iron on mineral element contents in serum and muscle tissue of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 P值 Items Control group Experimental group P⁃value 铁 Fe 血清 Serum/(μmol/L) 17.00±0.79B 21.72±0.81A <0.01 背最长肌 Longissimus dorsi muscle /(mg/kg) 18.35±0.24 18.76±0.28 0.29 股二头肌 Biceps femoris muscle /(mg/kg) 22.15±0.37 25.13±1.54 0.08 硒 Se 血清 Serum/(μmol/L) 1.98±0.08b 2.43±0.09a 0.02 背最长肌 Longissimus dorsi muscle /(mg/kg) 0.21±0.01B 0.38±0.05A <0.01 股二头肌 Biceps femoris muscle /(mg/kg) 0.09±0.01B 0.22±0.02A <0.01 2.7 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肌肉中铁 、硒 关键转运载体基因表达的影响 由表 9可知 ,与对照组相比 ,饲粮添加有机硒 和铁显著或极显著提高育肥猪肌肉组织中 Mb 、铁 调节蛋白 1( IRP 1)、转铁蛋白 (TF )和转铁蛋白受 体 1(TFR 1)的 mRNA 相对表达量 (P <0.05或 P <0.01),同时显著提高肌肉组织中谷胱甘肽过氧化 物酶 1(GPX 1)、硒蛋白 W (SELENOW )和硒蛋白 P (SELENOP )的 mRNA 相对表达量 (P <0.05)。 Table 9 Effects of dietary organic selenium and iron on key iron and selenium transporter gene expression in muscle of finishing pigs (n =10) 项目 对照组 试验组 P值 P⁃value Items Control group Experimental group 肌红蛋白 Mb 1.00±0.10B 1.53±0.07A <0.01 铁调节蛋白1IRP1 1.00±0.08b 1.31±0.12a 0.04 转铁蛋白 TF 1.00±0.11B 1.63±0.18A <0.01 转铁蛋白受体1 TFR1 1.00±0.26b 1.74±0.22a 0.04 谷胱甘肽过氧化物酶1 GPX1 1.00±0.07b 1.55±0.18a 0.01 硫氧还蛋白还原酶1 TXNRD1 1.00±0.06 1.00±0.14 0.99 硒蛋白H SELENOH 1.00±0.13 1.07±0.20 0.79 硒蛋白W SELENOW 1.00±0.11b 1.42±0.15a 0.04 硒蛋白T SELENOT 1.00±0.07 1.05±0.12 0.72 硒蛋白K SELENOK 1.00±0.11 1.03±0.12 0.85 硒蛋白 I SELENOI 1.00±0.14 1.03±0.18 0.90 硒蛋白P SELENOP 1.00±0.10b 1.33±0.11a 0.04 硒蛋白F SELENOF 1.00±0.08 1.10±0.10 0.46 硒蛋白N SELENON 1.00±0.11 1.19±0.10 0.23 硒蛋白O SELENOO 1.00±0.09 1.13±0.12 0.37 3 讨 论 3.1 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪生长性能和 胴体性状的影响 硒 、铁作为动物必需的 2种微量元素 ,对猪的 生长 、免疫和繁殖等方面都有着重要作用 ,机体缺 乏这 2种微量元素将会产生各种不良症状 [5,9]。本试验结果显示 ,饲粮添加有机硒和铁对育肥猪 的生长性能并无显著影响 ,这与 Mahan 等 [10]和卓 钊等 [11]的研究结果一致 。胴体重 、胴体斜长及屠 宰率是衡量动物屠宰性状的重要指标 ,背膘厚度 和眼肌面积则反映胴体瘦肉率 [12]。部分研究表 明 ,饲粮添加不同硒源和硒水平 (0.1~0.5 mg/kg )都不会对猪的生长性能或胴体性状产生显著影 响 [10,13-14]。 Szudzik 等 [15]对不同品种 、不同生长阶 段的猪进行补铁 ,发现可有效改善仔猪缺铁性贫 血和维持正常的生长性能 ,但对生长育肥猪胴体 性状没有显著影响 。本试验中 ,试验组和对照组 育肥猪胴体性状均无显著差异 ,与上述研究报道 结果一致 。但也有研究显示 ,饲粮添加有机硒可 显著改善育肥猪胴体相关指标 ,显著增加眼肌面 积 [16-17]。不同动物个体对微量元素的需求量和利 用率不同 ,微量元素添加剂的量和形式不同可能 是导致结果存在差异的原因 。 3.2 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肉品质的影响 肉色 、pH 、系水力和大理石纹等是反映猪肉品 质的表观指标 ,这些指标直接影响消费者的购买 选择 。肉色是最直观的肉质指标 ,肌肉中的 Mb 含 量是肉色 a ∗值的决定因素 ,铁是合成 Mb 必需的 微量元素 ,相比于无机铁 ,在饲粮中添加有机铁可 有效改善断奶仔猪的肉色 a ∗值 [11]。 Lin 等 [18]研 究发现 ,提高饲粮中的铁含量 (150 mg/kg FeSO4)可显著改善黄羽肉鸡肌肉的肉色 a ∗值 。硒是 GSH⁃Px 的重要组成部分 ,可促进清除自由基 ,有 效防止 Mb 或氧合肌红蛋白 (MbO2)氧化成高铁 肌红蛋白 (MetMb ),改善肉色 [9]。与无机硒相比 ,饲粮添加酵母硒可更好地改善猪背最长肌的颜 色 [19-20],但也有研究发现饲粮添加不同硒源对育 肥猪背最长肌 45 min a ∗值和 24 h a ∗值无显著影 响 [21]。本研究结果发现 ,饲粮添加有机硒和铁可 显著提高育肥猪背最长肌 24 h a ∗值 、肉色评分以 及 Mb 的 mRNA 相对表达量 ,推测铁元素的利用 率提高 ,并通过调节 Mb 的表达水平从而影响猪肉 的肉色 a ∗值 ,而有机硒则可能通过改善肌肉的抗 氧化性能 ,对肉色的保护发挥促进作用 。 3.3 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肌肉化学 组成的影响 本研究结果发现 ,与对照组相比 ,试验组育肥 猪股二头肌中的 CP 含量显著升高 。有研究表明 ,给猪饲喂高硒饲粮会激活单磷酸腺苷活化蛋白激 酶 (AMPK )相关通路和硒蛋白在不同组织间的不 同反应 ,在调节机体蛋白质和脂质代谢方面发挥 作用 ,最终提高肌肉中的蛋白质含量 [22]。王力 [23]研究发现 ,饲粮中添加一定剂量的酵母硒可以通 过上调鱼类肌肉中 SELENOW 的表达 ,加快蛋白质 的沉积 ,这与本试验结果一致 。铁元素是合成铁 硫蛋白 (Fe⁃S )必备的微量元素 ,Fe⁃S 对高效合成 蛋白质所需的线粒体中转运 RNA 的修饰有着极 其重要的作用 [24]。由此推测 ,硒和铁元素相互关 联 ,协同提高肌肉组织的蛋白质含量 。 3.4 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪血清抗氧化 指标的影响 生物体内有 SOD 、CAT 和 GSH⁃Px 等酶类抗 氧化系统 ,部分微量元素参与抗氧化酶的活性构 成 。硒通过硒蛋白的形式在体内发挥生物学功 能 ,其中抗氧化是硒蛋白的重要功能之一 [1]。研 究表明 ,饲粮中添加不同水平的酵母硒能显著提 高育肥猪血清中 T⁃AOC 和总超氧化物歧化酶 (T⁃SOD )、GSH⁃Px 、CAT 的活性并降低 MDA 含 量 [20],有机硒在改善肉兔 、湖羊和鱼类等不同动物 机体抗氧化性能上也具有明显效果 [4,25-26]。GSH⁃Px 是常见的含硒抗氧化酶之一 ,国内外学者 均发现给动物饲喂有机硒 ,可提高其体内 GSH ⁃Px 的表达量 ,进而提高此酶活性 ,增强机体的抗氧化 能力 [4,27-28]。铁是 CAT 、SOD 发挥正常功能的必 需元素 [29],SOD 的作用是将活性氧基团转化为 H2O2,而 CAT 负责破坏过量的 H2O2。 Kwiecień 等 [29]研究发现 ,用蛋氨酸螯合铁代替 50% FeSO4提高了鸡胸肉的 T⁃AOC 。本研究结果显示 ,与对 照组相比 ,试验组育肥猪血清 GSH⁃Px 活性极显著 提高 ,肌肉组织中 GPX 1的 mRNA 相对表达量显 著提高 ,推测硒是影响此酶活性的关键元素 ;而试 验组血清 T⁃AOC 显著提高 ,说明饲粮中同时添加 有机硒和铁比无机硒和铁在提高机体抗氧化能力 上更有优势 。 3.5 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪血清和肌肉 组织中矿物元素含量的影响 饲粮添加不同硒源可显著影响猪肌肉和血清 中硒的沉积部位及含量 。张少涛 [21]报道 ,饲喂 0.3 mg/kg 酵母硒的生长育肥猪肝脏 、肾脏和背最 长肌硒沉积量显著提高 ;与亚硒酸钠相比 ,酵母硒 可以显著提高奶牛全血硒含量 [30],本试验结果与 上述报道相符 。另有研究表明 ,饲粮添加 100 mg/kg 的甘氨酸亚铁相比于硫酸亚铁有提高 断奶仔猪血清铁含量的趋势 [11],这与本试验有机 铁显著提高育肥猪血清中铁含量结果一致 ,同时 本试验还发现股二头肌中铁含量也有提高的 趋势 。 3.6 饲粮添加有机硒和铁对育肥猪肌肉中铁 、硒 关键转运载体基因表达的影响 铁是构成 Mb 的必要元素 ,Mb 对肉色的 a ∗值 起着决定性作用 。铁调节蛋白 ( IRPs )是细胞内铁 稳态重要调节蛋白 ,其可以通过与铁反应元件 ( IRE )的结合 ,对 TFR 1 mRNA 进行转录后水平的 调节 [31];肠道吸收的铁与 TF 、TFR1结合成 holo⁃TF/TFR1复合物 ,经过受体介导的内吞作用内化 ,进入细胞参与生化反应 [32-33]。本试验结果发现 ,与对照组相比 ,试验组育肥猪肌肉组织中 IRP 1、TF 和 TFR 1 mRNA 相对表达量显著升高 ,说明有 机铁的利用效率更高 ,机体铁代谢增强 。 GPX1和 SELENOW 可以调节细胞内的氧化环境 ,广泛存 在于机体各组织中 [28,34],SELENOP 在生物体内起 转运和储存硒的作用 [35]。本研究结果表明 ,与对 照组相比 ,试验组育肥猪肌肉组织中 GPX 1、SELE⁃NOP 和 SELENOW 的 mRNA 相对表达量显著升 高 ,这与 Zhang 等 [36]和张凯 [3]的研究结果一致 。有机硒的生物利用率比无机硒更高 ,摄入同等水 平的有机硒和无机硒 ,前者会显著上调关键硒蛋 白的基因表达水平 。 4 结 论 与无机硒和铁相比 ,饲粮中同时添加酵母硒 和甘氨酸铁可提高育肥猪背最长肌 24 h a ∗值和肉 色评分 ,提高血清中硒和铁元素含量 ,促进肌肉组 织中硒元素的沉积 ,提高机体抗氧化能力 ,同时提 高肌肉组织中与铁 、硒相关的部分转运载体的 mRNA 表达水平 。 参考文献 : [ 1] SCHRAUZER G N.Selenomethionine :a review of its nutritional significance ,metabolism and toxicity [ J ] .Journal of Nutrition ,2000,130(7):1653-1656. 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Hunan Provincial Key Laboratory of Animal Nutritional Physiology and Metabolic Process , Key Laboratory of Agro⁃Ecological Processes in Subtropical Region ,Institute of Subtropical Agriculture , Chinese Academy of Sciences , Changsha 410125, China ; 2. University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China ; 3. College of Animal Science and Technology , Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China ; 4. Tangrenshen Group Limited Company , Zhuzhou 412007, China ) Abstract : This experiment aimed to investigate the effects of dietary organic selenium and iron on meat quali⁃ty ,antioxidant characteristicsand key selenium and iron transporter gene expression in muscle tissue of finish⁃ing pigs. A total of 240 healthy “Duroc×Landrace×Yorkshire ” crossbred finishing pigs with an average body weight of about 70 kg were randomly divided into 2 groups with 6 replicates per group and 20 pigs (half male and half female ) per replicate. Pigs in the control group were fed diets supplemented with sodium selenite and ferrous sulfate ,and the others in the experimental group were fed dietssupplemented with selenium yeastand ferrous glycine. The selenium content was 0.30 mg/kg , and the iron content was 100 mg/kg. The pre⁃trial pe⁃riod lasted for 3 days ,and the experiment period lasted for 60 days. The results showed as follows , compared with the control group : 1) dietary organic selenium and iron had no significant effects on growth performance and carcass traits of finishing pigs (P >0.05);2)the crude protein content in biceps femoris muscle and the se⁃lenium content in serum and muscle tissue of finishing pigs in the experimental group were significantly in⁃creased (P <0.05); 3) the 24 h redness value and meat color score in longissimus dorsi muscle of finishing pigs in the experimental group weresignificantly increased (P <0.05); 4) dietary organicselenium and iron significantly increased the serum total antioxidant capacity of finishing pigs (P <0.05),and extremely signifi⁃cantly increased the serum glutathione peroxidase activity (P <0.01); 5) dietary organic selenium and iron sig⁃nificantly increased the mRNA relative expression levels of myoglobin (Mb ), iron⁃regulatory protein 1( IRP 1),transferrin (TF ) and transferrin receptor 1 (TFR 1) in muscle tissue of finishing pigs (P <0.05),and significantly increased the mRNA relative expression levels of glutathione peroxidase 1 (GPX 1), selenpro⁃tein W (SELENOW ) and selenprotein P (SELENOP ) in muscle tissue (P <0.05) . To sum up , compared with the inorganic selenium and iron , dietary organic selenium and iron can improve the pork sensory quality , in⁃creasethe serum selenium and iron content , promote the selenium deposition in muscle tissue , improve the an⁃tioxidant capacity ,and improve the mRNA expression levels of some transporters related to iron and selenium in muscle tissue of finishing pigs.[Chinese Journal of Animal Nutrition , 2022, 34(9):5630⁃5641] Key words : organic selenium ; organic iron ; meat quality ;antioxidant characteristics ;finishing pigs
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