2. 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所, 兰州 730050;
3. 甘肃省牦牛繁育重点实验室, 兰州 730050
2. Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730050, China;
3. Key Laboratory for Yak Genetics, Breeding and Reproduction Engineering of Gansu Province, Lanzhou 730050, China
牦牛(Bos grunniens)是青藏高原及其毗邻地区稀缺而珍贵的家畜，对该地区牧业生产和发展发挥着巨大的作用[1]。全球约有2 000万头牦牛，牦牛肉年产量约30万吨[2]。牦牛在7 000~10 000年前被人类驯化，并随藏族人口穿越高原而迁移，为居民提供肉、奶、交通和燃料[1]。牦牛肉是低温缺氧条件下牧区人民饮食中动物蛋白的主要来源[2]。
在青藏高原地区，由于海拔和地形的不同，四季是不确定的。自然放牧是牦牛的传统养殖模式，受长达半年枯草期营养匮乏的影响，牦牛体况呈现出夏壮、秋肥、冬瘦、春乏的现象，诸多因素对牦牛生产产生极大影响[3]。在传统的饲养方式下，牦牛肉是季节性供应的，生产周期长，品质不稳定，产量低，其生长状况也不适合屠宰，因此，在寒冷季节无法供应新鲜牦牛肉[4]。为此，发展一种不同于传统牦牛生产的管理体制，提高青藏高原及其周边地区农业生产的可持续性至关重要。为了提高生长效率和肉品质，人们开发了各种现代动物管理方法，包括集约化育肥、短期育肥等[5]。在寒冷季节舍饲育肥、补饲等技术成为产业发展的趋势，为牦牛提供了足够的营养，使其生产效率得到提高，最终以牦牛肉产量提高来满足市场逐年增长的需求。
全混合日粮(total mixed rations, TMR)可以提高动物营养物质的消化率和消化能含量[6]。它有几个优点: 成本相对较低，时间短，效果好，不论动物性别和年龄等。因此，它已被广泛用于动物饲喂，包括公牛、小母牛和山羊[7-9]。育肥技术已经广泛用于动物饲养和育种研究，然而，关于TMR在牦牛育肥饲养中的应用研究很少，大都聚焦在不同品种、年龄等，补饲手段也不尽相同。本研究以冷季传统放牧饲喂和短期育肥牦牛为研究对象，同时进行放牧与育肥饲养，控制其生长条件，减少其他因素对试验的影响，以明确冷季育肥对牦牛肉品质及营养品质的影响。旨在为促进寒冷季节牦牛产业的发展和短期育肥营养调控牦牛肉品质提供科学依据和数据参考，使其适合于高海拔寒冷季节牧区畜牧业发展。
1 材料与方法 1.1 动物饲养系统评估动物研究和程序经甘肃农业大学伦理委员会和中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所伦理委员会批准(2019—002)。在青海海北州选取体重为(270±10) kg的5岁雄性牦牛12头，随机分为放牧组(n=6体重(268±7.3) kg)和育肥组(n=6，体重(271±5.2) kg)，每组6个重复，每个重复1头牛。全放牧组牦牛在海北州天然牧场采食自然生长牧草，没有任何补饲。育肥牦牛在当地夏华清真食品有限公司进行TMR育肥饲养，经卧式TMR搅拌机搅拌后由工作人员开小拖拉机人工撒料，每日喂食两次，自由饮水，进行为期120 d的育肥试验。样品采集：育肥试验结束后按照《牛屠宰操作规程》于青海夏华清真食品有限公司屠宰场进行标准化屠宰，屠宰前12 h禁食，2 h禁水。屠宰后快速采集背最长肌(longissimus dorsi, LD)、肱二头肌(biceps brachii, BB)和股二头肌(biceps femoris, BF)各500 g，将所采集的36个样品装入自封袋内，放入－20 ℃冷库过夜，保温箱(0~4 ℃)保存运回实验室待测营养成分。部分新鲜肉样于现场测定肉色、pH、嫩度(剪切力)、压力失水率、蒸煮损失。
1.2 采样地介绍与试验饮食青海省海北州海晏县牧户放牧场，地理坐标100° 23′－101° 20′ E，36° 44′－37° 39′ N，寒冷期长，温凉期短，光照充足，太阳辐射强，干湿季分明，雨热同季，多夜雨和大风。该地区属高原大陆性气候的典型高山地貌。年平均气温－2.4~1.4 ℃，最高气温33.3 ℃，最低气温－36.3 ℃。年平均降水量309.9 ~529.1 mm。年日照时数2 517.6~2 995.3 h。年均辐射量每平方米5 210.2~6 568.3 MJ。无绝对无霜期。大部分地区在海拔3 000 m以上。有草地362.5万亩(约合24.2万hm2)，夏秋草地153.2万亩(约合10.2万hm2)。供试草地以高山嵩草(Kobresia pygmaea)为优势种，伴生种有草地早熟禾(Poa annua)、矮嵩草(K. myosur-oides)、紫花针茅(Stipa purpurea)、异针茅(S. alie-na)、芨芨草(Achnatherum splendens)、珠芽蓼(Po-lygonum vivparum)、条叶垂头菊(Cremanthodium linrare)等。样品采集：随机选取10块1 m2的牧场草地，采集牧草10份，每份约0.5 kg，装入密封袋中4 ℃保存，经实验室自然风干后，用饲料粉碎机粉碎磨细，TMR样品为当地育肥场提供，处理方法与牧草相同。
牧草和TMR饲粮的营养成分组成如表 1所示。根据《中国肉牛养殖标准(2004年)》，体重270 kg、平均日增重(average daily gain，ADG) 为1 000 g·d-1的肉牛营养需要，以玉米、豆粕、小麦麸、菜籽粕等为精料补充料原料，以燕麦干草、苜蓿干草、青稞酒糟等为粗料，精粗比为3∶7进行配制。
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表 1 试验日粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 The diet composition and nutrient levels (DM basis) |
苯酚(分析纯)、浓硝酸(优级纯)、柠檬酸钠(分析纯)、硫酸铜(分析纯)、硫酸钾(分析纯)、三氟化硼-甲醇、硫化钠(分析纯)、氯仿(分析纯)、正己烷(分析纯)、乙二胺四乙酸二钠(分析纯)、高氯酸(优级纯)、脂肪酸甲酯标准品、甲醇(色谱纯)、氢氧化钾(分析纯)、乙醚(分析纯)、石油醚(30~60 ℃)。
C-LM3B数显式肌肉嫩度仪、TenovoMeat-Ⅰ肉质压力仪、PH-STAR胴体肌肉pH测定仪、OPTO-STA肉色测定仪、R-1001VN旋转蒸发仪、MixerB-400均质仪、KjeltecTM8200凯氏定氮仪、TSX1400马弗炉、SoxtecTM2050索氏脂肪浸提取仪、Biochrom 30+ 氨基酸自动分析仪、Agilent7890A气相色谱仪、UV-2550紫外可见分光光度计等。
1.4 试验方法1.4.1 肉品质测定 肉色：屠宰后使用校正后的肉色测定仪测定肌肉横截面的亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)，测量3次取平均值作为该肉样的肉色评分；肌肉pH：根据中华人民共和国农业行业标准《畜禽肉质的测定》(NY/T 1333—2007)测定45 min和24 h pH，将德国MATTHAUS胴体肌肉pH测定仪校准后分3次插入肉样，分别记录数值，取3次平行测量的平均值作为该肉样的pH；剪切力：根据《肉嫩度的测定剪切力的测定》(NY/T 1180—2006)方法测定；压力失水率：根据《畜禽肉质的测定》(NY/T 1333—2007)方法测定；蒸煮损失(熟肉率)：取约250 g的肉块，在天平上称其质量(m1)，然后拴上绳子在沸水中蒸煮30 min，将其拿出并拆掉绳子，拭干表面水分，称其质量(m2)，计算公式：蒸煮损失=(m1-m2)/m1×100%。
1.4.2 常规营养成分测定 蛋白质根据《食品中蛋白质的测定》(GB/T 5009.5—2003)测定[10]，脂肪根据《肉与肉制品总脂肪含量测定》(GB/T 9695.7—2008)测定[11]，水分根据《肉与肉制品水分含量测定》(GB/T 9695.15—2008)测定[12]，氨基酸含量测定按照国标《肉与肉制品氨基酸的测定》(GB5009.124—2016) 方法[13]，利用保留时间定性、峰面积定量、通过标准曲线测定16种氨基酸的含量。脂肪酸的测定按照Song等[14]的方法，首先提取出脂肪样品，水解、衍生化之后，再利用气相色谱仪测定并换算为脂肪酸含量，最后计算脂肪酸的相对含量。
1.5 数据处理采用SPSS 18.0软件对数据进行单因素和Duncan’s多重比较，每个样品进行3次重复试验，结果以“平均值±标准差”表示，以P＜0.05表示显著性差异，以P＜0.01表示极显著性差异。
2 结果 2.1 不同饲养模式对牦牛肉品质的影响舍饲育肥对牦牛肉肉色、pH、压力失水率、蒸煮损失、剪切力的影响如表 2所示。育肥对于牦牛肉pH影响不显著(P＞0.05)。对于肉的色泽，参考CIE LAB色度坐标，舍饲育肥对于牦牛肉肉色L*和a*具有显著影响(P＜0.05)，但对BF的b*影响不显著(P＞0.05)。育肥对于牦牛肉肉色有一定影响。对于加工品质来说，舍饲育肥均显著或极显著降低了各部位肉的压力失水率和蒸煮损失(P<0.05或P<0.01)。对于食用品质嫩度(剪切力)来说，育肥极显著降低了LD的剪切力，提高了肉的嫩度(P＜0.01)，显著降低了BF和BB的剪切力(P＜0.05)。尤其是LD的蒸煮损失和剪切力，分别降低了19.6% 和31.8%。结果显示，舍饲育肥不仅改善了肉品的加工特性还明显提高了各部位肉的嫩度。
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表 2 不同饲养模式对牦牛背最长肌，股二头肌和肱二头肌肉品质的影响(x±s) Table 2 Effects of different feeding systems on the meat quality in longissimus dorsi, biceps femoris and biceps brachii of yak(x±s) |
舍饲育肥对牦牛LD、BF和BB中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、磷、钙含量的影响如图 1所示。育肥对牦牛不同部位肌肉中水分、蛋白质、脂肪、钙和磷的含量均存在极显著影响(P＜0.01)。对BF和BB灰分含量影响不显著(P＞0.05)。结果显示，舍饲育肥对于肌肉营养成分含量有很大影响，育肥牦牛肉一般营养价值优于放牧牦牛肉。
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肉类数据均为鲜样基础 All meat indicator values are based on fresh samples 图 1 不同饲养模式对牦牛背最长肌、肱二头肌、股二头肌中水分、蛋白、脂肪、灰分、钙、磷含量的影响 Fig. 1 Effects of different feeding systems on the moisture, protein, fat, ash, calcium and phosphorus content in longissimus dorsi, biceps femoris and biceps brachii of yak |
育肥对牦牛不同部位肌肉中氨基酸含量的影响如表 3所示。3个部位均检测到16种氨基酸，在LD中除蛋氨酸含量差异不显著(P＞0.05)，组氨酸(His)、酪氨酸(Tyr) 含量差异显著(P＜0.05) 外，其余13种氨基酸含量存在极显著差异(P＜0.01)。育肥对BF和BB中大部分氨基酸含量有提高作用，但其影响均不显著(P＞0.05)。对于LD中总氨基酸(total amino acid, TAA)、必需氨基酸(essential amino acid, EAA)、非必需氨基酸(non-essential amino acid, NEAA) 含量均有显著影响(P＜0.05)，对BF和BB影响不显著(P＞0.05)。结果显示，舍饲育肥对牦牛不同部位肌肉中各种氨基酸含量均有所提高，在LD中表现出很好的增长作用，但对BB和BF影响不大。
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表 3 不同饲养模式对牦牛背最长肌、股二头肌、肱二头肌中氨基酸的影响(x±s) Table 3 Effects of different feeding systems on amino acids in longissimus dorsi, biceps femoris and biceps brachii of yak(x±s) |
不同饲养模式对牦牛3个部位肌肉中脂肪酸组成的影响如图 2所示，各部位主要脂肪酸都为以C16:0、C16:1、C18:0、C18:1N9C、C18:2N6C和C20:4N6为主。在放牧牦牛LD和BF中共检出31种脂肪酸，BB中检出28种；在育肥牦牛LD和BB中共检出32种脂肪酸，BF中检出30种。其中C22:1、C20:3N3、C22:2在不同饲养模式牦牛3个部位肌肉中均未检出。
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图 2 不同饲养模式对牦牛背最长肌、肱二头肌、股二头肌中高含量脂肪酸的影响 Fig. 2 Effects of different feeding systems on high content fatty acids in longissimus dorsi, biceps brachii and biceps femoris of yak |
不同饲养模式对牦牛3个部位肌肉脂肪酸组成的影响如表 4所示。由于育肥极显著提高了肌肉的脂肪含量，因此极显著提高了BF和BB饱和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA) 含量(P＜0.01)，极显著降低了不饱和脂肪酸含量(unsaturated fatty acid，UFA)(P＜0.01), 但极显著降低了各部位肌肉的PUFA含量(P＜0.01)，极显著提高了MUFA的含量(P＜0.01)，并降低了各部位n-6/n-3的比值。
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表 4 不同饲养模式对牦牛背最长肌、肱二头肌、股二头肌中脂肪酸组成的影响(x±s) Table 4 Effects of different feeding systems on fatty acids composition in longissimus dorsi, biceps brachii and biceps femoris of yak (x±s) |
肉的食用品质是现代肉品质概念中重要的部分，其中，pH被认为能很好地反映肉的品质，刚屠宰的肉pH在6~7之间，僵直适当达到5.1~5.6，较高的pH不利于肉品的贮藏保鲜，但过低又会引起异常肉的发生[15]。pH不仅会直接影响肉的适口性、嫩度、蒸煮损失和货架时间，还与牛肉系水力、肉色和风味等相关[16]。本试验中，育肥牦牛肉pH24 h略低于放牧牦牛肉，可以推测育肥改善了牦牛肌肉的营养水平，肌肉中丰富的糖原转化为乳酸，从而整体地降低了牦牛肉的pH，该结果与张丽等[17]和谭子璇等[18]的研究结果一致。
肉色也是评价肉品质的重要指标，是消费者接触牦牛肉的第一感官印象[19]。参考CIE LAB色度坐标，L*代表明度系数，100为白色，0为黑色，数值越高代表肉色越亮；a*为红度值，数值越高代表肉色越红；b*为黄度值。育肥牦牛不同部位L*均好于放牧牦牛，但放牧牦牛a*好于育肥牦牛，由于放牧牦牛运动量以及需氧量远高于同一时期育肥牦牛，血液中肌红蛋白含量高以至于其各部位肉a*要好于育肥牦牛，这也与金颖等[20-21]对肉色的研究一致，说明育肥会在一定程度上改变肉色。
压力失水率和蒸煮损失是做为肉品质评价最重要的指标，反映了牦牛肉的保水性能[22]，不仅影响肉品加工品质还与肉制品的经济意义相关[23]。失水率和蒸煮损失越小代表肉品的保水性能越好，本研究中放牧牦牛各部位蒸煮损失均高于育肥牦牛，育肥牦牛肉在加工过程中较放牧牦牛肉相比损耗更小，展示出良好的肉品加工特性，说明育肥有利于改善牦牛肉的加工品质。
而嫩度则是消费者最为关心的食用品质之一，并且是肉品质评价中极其重要的指标，剪切力是肌肉嫩度的直观体现，肉剪切力与嫩度成反比。放牧牦牛各部位肉剪切力高于育肥牦牛，说明育肥改善了牦牛肉的嫩度。Mamani-Linares和Gallo[24]研究发现，经过3个月饲料补饲的美洲驼因肌间脂肪含量上升而明显改善了其嫩度和风味。由此推测，育肥饲喂的TMR饲料中丰富的蛋白质与脂质，在很大程度上促进了肌肉间脂肪沉积，从而改善了牦牛肉嫩度。
3.2 不同饲养模式对牦牛肉常规营养成分的影响肉的营养价值直接影响到其保健功能[31]，肉类为人体提供了优质蛋白质、脂肪酸和矿物质等必需的营养物质，所以其营养成分的含量会直接影响肉品质。本试验中，牦牛肉相较其他家畜水分和蛋白质含量较高，脂肪含量偏低，这也与张丽等[17]和刘亚娜[22]的研究结果一致，说明牦牛肉是高蛋白低脂肪的健康肉类，也更加符合现代饮食观念。本研究中，育肥对牦牛肉的蛋白质、脂肪、矿物质元素含量均有极显著提升，这与饲喂富高蛋白与油脂的TMR饲料有关，Zhao等[26]研究表明，高蛋白饲料可以有效提高动物的生产性能和肉品质。动物在青年时期生长发育快，主要是蛋白质沉积，性成熟后生长速度变缓，蛋白质沉积也逐渐转化为脂肪沉积[27]。育肥使得不同部位水分含量降低，这也与徐瑛等[28]的研究结果一致。已有研究表明，肌肉组织中影响含水量的因素很多，例如动物个体因素、蛋白质含量、脂肪含量、pH以及宰前管理等都会对肌肉水分含量造成影响[29]，本研究中，牦牛通过育肥使得肌间脂肪、蛋白质含量提高，随着脂肪及蛋白质含量的增长，吸收了一定的水分，同时也因此降低了肌肉的压力失水率和蒸煮损失。以上结果表明，育肥牦牛肌肉的一般营养价值优于放牧牦牛肉。
3.3 不同饲养模式对牦牛肉氨基酸含量的影响蛋白质是构成人体生命活动的基础[25]，牦牛肌肉中蛋白质含量在20% 左右，氨基酸含量和组成直接影响蛋白质含量和品质[30]。根据FAO/WHO标准，优质蛋白质的氨基酸组成中EAA/TAA比例约为40%，EAA/NEAA比例约为60%[31]。本试验从牦牛肉中共检测出16种氨基酸，其中EAA(Phe、Met、Lys、Leu、Thr、Val、Ile和His) 8种，NEAA(Ala、Pro、Gly、Glu、Arg、Tyr、Ser和Asn) 8种，不同部位牦牛肉EAA/TAA比例均超过40%，EAA/NEAA比例均超过60%，符合FAO/WHO标准，说明牦牛肉是优质蛋白质来源。EAA是人体不能合成或合成含量不能满足每日需求量的氨基酸，因此，EAA的含量对于肉的营养品质来说更为重要[32-33]。本研究中，和放牧牦牛相比，育肥牦牛LD中除蛋氨酸外，EAA和NEAA含量均有显著提高，在BB和BF中有提高但不显著。因此，育肥对牦牛LD中EAA的沉积具有很好的促进作用，极大地提高了LD的营养价值。在不改变肌肉氨基酸组成的情况下，育肥只增加了肌肉中的氨基酸含量，这也与Wang等[34]的研究结果一致。综合分析表明，育肥牦牛肉的AAS (氨基酸评分)更高，说明育肥牦牛的氨基酸组成优于放牧牦牛，因此蛋白质品质也更优。
3.4 不同饲养模式对牦牛肉常规脂肪酸种类和相对含量的影响脂肪是动物体内有机组织之一，一般家畜体内脂肪含量为其体重的10%~20%, 肌肉组织内的脂肪含量则各不相同，1%~20% 不等，其高低取决于家畜的饲养方式、品种和年龄等因素[25]。肌肉脂肪酸组成不仅影响胴体的经济价值，还直接影响消费者的健康[35]。随着人们对多不饱和脂肪酸营养功能的认识不断增强，对多不饱和脂肪酸产品的研究也不断深入，现代健康饮食习惯深入人心，人们开始关注多不饱和脂肪酸含量高、不饱和脂肪酸含量低的肉类。在牦牛肌肉脂肪酸中，主要都以C16:0、C18:0、C18:1N9C、C18:2N6C、C20:4N6为主，在放牧牦牛肌肉中这几种脂肪酸占比超过80%，在育肥牦牛中占比超过85%。n-6/n-3和PUFA/SFA比例是衡量膳食中脂肪酸营养价值的重要指标，中国营养学会推荐膳食中n-6/n-3比例为4~6[36]。本试验中放牧牦牛不同部位肉均达到该要求，而育肥牦牛肉距此还有一定差距，已有研究表明，天然放牧牦牛体内的n-6、n-3含量较高[37]，所以其n-6/n-3比值也就越符合推荐值。世界卫生组织推荐PUFA/SFA含量高于0.4，本研究中，放牧牦牛除BF外, PUFA/SFA均达到该要求，而育肥牦牛肉距此还有一定差距，由于育肥降低了肌肉PUFA含量而提高了MUFA含量，与推荐值有一定差距，但对于MUFA含量的提升十分显著，分别提高了36.07%、41.40% 和58.29%。这些结果显示，育肥虽然牺牲了一些肌肉中丰富、健康的脂肪酸，但在很大程度上通过加工品质与食用品质的提升进行了弥补，这也与Cao等[37]的研究结果一致。
4 结论根据肉品质和营养成分含量特征，相较传统放牧的饲养方式，冷季育肥的饲养模式对牦牛的肉品质产生极大的影响，尤其是肉品的加工品质和食用品质有了明显改善，同时可以提高肉品的一般营养价值，提高必需氨基酸含量，虽然损失了一些健康的脂肪酸，但从另一个角度来说很好地促进了牦体内蛋白质和脂肪的沉积，是更加符合消费者需求的营养健康的肉品，展现出了良好的经济效益和市场前景。
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