牛肉對小白鼠體質量及運動能力的影響

曹 元，于尚譽，扈洪波,*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100086；2.中國農業大學動物科技學院，北京 100193)

牛肉對小白鼠體質量及運動能力的影響

曹 元1，于尚譽2，扈洪波1,*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100086；2.中國農業大學動物科技學院，北京 100193)

目的：探討牛肉對小白鼠運動能力的影響。方法：雄性小白鼠50只，隨機分為2組，對照組20只、牛肉組30只，單籠飼養。限制采食量，初始量為6.0g/(d·只)，喂養4周。測小白鼠力竭運動時間、抓力、體質量，取肝組織和后腿肌肉測定肝糖原、肌糖原含量。結果：牛肉組與對照組相比。有降低體質量，增加速度，提高游泳力竭時間和抓力的趨勢，但無顯著差異。采食牛肉后，不論對小白鼠是否施加負荷，都能提高肝糖原、肌糖原、血清SOD水平(P＜0.05)，能顯著降低MDA水平(P＜0.05)。 結論：在日糧蛋白質和能量攝取量相同條件下，牛肉日糧具有控制小白鼠體質量和提高小白鼠的抓力和游泳力竭時間的趨勢。不論是否附加負荷，都能提高肝臟和肌肉組織的糖原水平，并且顯著提高機體的抗氧化能力。

小白鼠；牛肉；體質量；力竭運動；抓力；肌糖原；肝糖原

就氨基酸和脂肪酸構成而言，動物源比植物源更接近人的營養需要，并且前者含有更多的功能性食品成分。牛肉是高蛋白、低脂肪的肉類食品之一，比豬肉含有更多的瘦素[1-2]、共軛亞油酸[3]、肉堿[4]以及支鏈氨基酸[5-6]等功能性食品成分。研究證明，瘦素、共軛亞油酸和肉堿是改變脂肪代謝途徑，抑制脂肪在體內沉積或動員體脂肪分解的重要物質[1-2,7-9]，而支鏈氨基酸則是機體肌肉的必需氨基酸[10-11]，是運動飲料和運動食品內必須添加的重要營養物質。由此可見，牛肉對于人體健康和體育運動，有可能是一種更為適宜的肉類食品，然而，沒有發現有關攝取牛肉與運動能力之間的量化報道，已有的有關食品成分與運動能力的報道，大多是研究補充外源性提取液或純度較高的營養物質如共軛亞油酸[12]、L-肉堿[8]、亮氨酸等支鏈氨基酸[9]與脂肪代謝或運動能力的關系。

本實驗通過對小白鼠飼喂日常食用的牛肉，研究牛肉對小白鼠的運動能力及其生化指標的影響。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

雄性昆明種小白鼠、不含動物源性原料的標準鼠糧中國軍事醫學科學院；冷鮮牛肉(左后腿) 美廉美超市。

糖原測試、MDA、SOD試劑盒 南京建成生物工程研究所。

KjeltecTM2100凱氏定氮儀 福斯賽諾分析儀器(蘇州)有限公司；FD-1C-50冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司；DHG-9030A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；UV-1700紫外分光光度計島津國際貿易(上海)有限公司；YLS-13A大小鼠抓力測定儀 山東省醫學科學院濟南益延科技發展有限公司；AK-400B(200g)搖擺式中藥粉碎機 溫嶺市奧利中藥機械有限公司；GR-3500氧氮式熱量計 長沙長興高教儀器設備公司。

1.2 實驗動物及分組

雄性昆明種小白鼠35日齡50只，體質量24～32g，隨機將20只分配到采食不含動物源性原料的標準鼠糧的對照組，其余30只分配到標準鼠糧混合了牛肉的牛肉組。對照組和牛肉組均為每籠1只，金屬制專用飼養。

1.3 飼料調制與飼喂

1.3.1 飼料調制

對照組的飼料使用標準鼠糧。牛肉組的飼料依據對照飼料的蛋白質和能量水平，用26.14%的攪碎冷鮮牛肉(左后腿、半腱肌(Semitendinosus))和 4.73%的食用色拉油替代30.87%的對照飼料，混合造粒，并在52℃烘箱干燥8h后備用。調制后，實驗飼料的蛋白質和能量含量與對照飼料相同。

1.3.2 飼喂條件

實驗小白鼠在(23±2)℃恒溫環境下飼養。采取限制飼喂方式飼喂，根據預飼實驗結果，對照組和牛肉組實驗開始時的飼料飼喂量為6.0g/(d·只)，其后按前日采食量的101%的比例逐日增加采食量，喂養4周。實驗期間所有小白鼠均自由飲水。

1.3.3 實驗設計

飼喂實驗結束后，所有小白鼠禁食16h，然后分別進行無負荷處理和負荷處理。無負荷處理采取隨機方式，分別從對照組和牛肉組取10只小白鼠用于處死取樣。負荷處理采取運動能力測定，即對牛肉組10只小白鼠使用抓力儀進行一次性抓力測定，對照組和牛肉組各10只小白鼠進行一次性游泳力竭測定。力竭運動采取水溫(26±1)℃、水深約為36cm的無負重游泳，以小白鼠入水到小白鼠頭沒入水中7s不能抬起為持續游泳時間。以小白鼠的抓力作為爆發力，以持續游泳時間作為耐力，也就是疲勞度的指標。

1.3.4 記錄、采樣與化學測定

記錄實驗開始前后小白鼠的體質量、每天的飼料采食量、小白鼠在水槽中游泳的持續時間以及抓力。對無負荷處理小白鼠和游泳力竭后的小白鼠眼底取血，然后斷頭處死采集肝臟和左后腿肌肉。血液制備血清后立即進行相應的化學分析，采集的肝臟和肌肉用生理鹽水漂洗后，濾紙吸干，保存于－196℃備用。對血清采用眶動脈和眶靜脈取血的方法測定超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的含量，采用生物研究所配置的試劑盒，嚴格按照說明書的操作測定肝臟和腿肌中的糖原含量。

1.4 計算與統計

用實驗結束與實驗開始小白鼠的體質量之差作為實驗期間小白鼠的體質量的增加量。實驗數據使用SAS9.1軟件進行單因子方差分析，對平均值之間的差異進行t檢驗。

2 結果與分析

2.1 小白鼠的體質量增加量、力竭運動時間和抓力

采食牛肉對小白鼠的體質量增加量、力竭運動時間和抓力的影響見表1。小白鼠的初始體質量、結束體質量和體質量增加量在對照組與牛肉組之間沒有顯著差異，但牛肉組的體質量增加量小于采食標準鼠糧的對照組。游泳力竭時間、抓力、單位結束體質量的游泳力竭時間和抓力在對照組與牛肉組之間沒有顯著差異，但牛肉組均大于對照組。

表1 采食牛肉對小白鼠的體質量增加量、力竭運動時間和抓力的影響(±s)Table 1 Effect of beef supplementation on body weight, exhaustion time of exercise, and holding power of mice

表1 采食牛肉對小白鼠的體質量增加量、力竭運動時間和抓力的影響(±s)Table 1 Effect of beef supplementation on body weight, exhaustion time of exercise, and holding power of mice

項目 對照組 牛肉組初始體質量/g (對照組n=20，牛肉組n=30) 27.45±3.30 26.10±1.74結束體質量/g (對照組n=20，牛肉組n=30 ) 29.48±2.90 27.89±2.01體質量增加量/g (對照組n=20，牛肉組n=30 ) 2.03±0.03 1.79±0.02游泳力竭時間/min (對照組n=10，牛肉組n=10) 282.71±26.74 286.00±30.58抓力/g (對照組n=10，牛肉組n=10) 170.43±13.06 174.3±15.41游泳力竭時間/結束體質量/(min/g)(對照組n=10，牛肉組n=10) 9.6±0.8 10.3±1.5抓力/結束體質量(g/g)(對照組n=10，牛肉組n=10) 5.8±0.6 6.2±0.7

2.2 不同負荷處理條件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA的含量

攝取牛肉對不同負荷處理條件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA水平的影響見表2。無負荷與游泳力竭處理條件下，牛肉組和對照組小白鼠肝臟的肝糖原、肌肉的肌糖原、血清SOD和MDA水平呈現相同的變化趨勢。在無負荷處理條件下，采食牛肉組小白鼠肝臟的肝糖原、肌肉的肌糖原以及血清SOD的水平顯著高于對照組(P＜0.05)，血清MDA含量顯著低于對照組(P＜0.05)。在游泳力竭條件下，采食牛肉組小白鼠肝臟的肝糖原、肌肉的肌糖原以及血清SOD的水平較對照組有升高的趨勢，其中SOD水平在牛肉組與對照組之間有顯著差異(P＜0.05)，而牛肉組的血清MDA含量顯著低于對照組(P＜0.05)。

表2 攝取牛肉對不同負荷處理條件下小白鼠肝糖原和肌糖原及血清SOD和MDA水平的影響Table 2 Effect of beef supplementation on liver glycogen and serum SOD and MDA in mice

3 結論與討論

本研究從牛肉含有較高的功能性食品成分[1,3-5]出發，考慮到在食品中添加外來的營養物質來提高運動能力[8,11,13]，攝取牛肉也有可能提高運動能力，以小白鼠為動物模型，比較了攝取與不攝取牛肉在運動能力、與運動能力有關的肝糖原和肌糖原以及血清SOD和MDA水平上的差異。結果發現，攝取4周的牛肉有減少小白鼠體質量增加量、提高游泳力竭時間和抓力的趨勢，不論是否附加負荷，都能提高肝臟和肌肉組織的糖原水平，并且顯著提高機體的抗氧化能力。

本研究之所以采取限制飼喂的方式，是為了讓所有的實驗小白鼠能夠完全攝入所配給的日糧，以保證蛋白質和能量的攝入量相同。在用26.14%的牛肉和4.17%的色拉油置換標準小白鼠日糧，調和成與標準小白鼠日糧的蛋白質和能量含量完全相同的實驗飼料，經過4周的限制飼喂后，發現采食牛肉日糧小白鼠的體質量的增加量有低于采食對照飼料(標準日糧)的趨勢(表1)，這可能與牛肉中所含的瘦素[1]、共軛亞油酸[3]、肉堿[4]比標準鼠糧多有關。外源性瘦素能引起小白鼠[12]和豬[2]的食欲下降，通過增加能耗降低包括內臟周圍的脂肪[14]在內的體脂肪的沉積，從而降低體質量[12]。外源性共軛亞油酸通過降低脂蛋白脂酶、脂肪酸移位酶以及肉堿脂酰轉移酶等多種酶的活性，減少脂肪酸和甘油的轉運和貯存[15]，顯著降低小白鼠腹膜后白色脂肪，附睪、腹股溝和腸系膜上的白色脂肪沉積量[7]。肉堿最大的生理功能之一是加速脂肪分解，運載脂肪酸透過線粒體膜促進脂肪酸氧化供能，能降低肌體中的脂肪含量[16]。羊肉中的肉堿[17]和牛肉提取物[18]能有效減輕體質量及腹部脂肪量，提高腿部肌肉相對含量[18]。由此可知，本研究中采食牛肉小白鼠的體質量增加量之所以低于采食對照飼料的小白鼠，很可能源于牛肉中的瘦素、共軛亞油酸和肉堿共同作用的結果。

本研究還發現，攝取牛肉有增加小白鼠的抓力和游泳力竭時間以及單位體質量的抓力和游泳力竭時間的趨勢(表1)。抓力和游泳力竭時間是衡量瞬間和持續釋放的力量的參考指標，二者同樣需要能量，這取決于肌肉線粒體能否提供足夠的能量。肉堿能加速脂肪酸在線粒體的高氧化供能[16]，支鏈氨基酸不但能阻止運動中肌肉蛋白質的分解，還能通過氨基酸的糖異生過程生成葡萄糖或糖原，節省骨骼肌中肌糖原的利用，加速肝臟的能量轉換[10]。任可欣[19]報道，給白鼠補給外源性支鏈氨基酸30d，力竭運動中及其后的SOD比對照組明顯升高，認為長期服用支鏈氨基酸有利于機體減少自由基和提高抗氧化酶活性，具有明顯的抗疲勞效果[11]。王麗霞等[17]從羊肉中提純肉堿后，以200mg/kg bw的劑量對小白鼠灌胃21d，發現小白鼠的游泳時間顯著長于未使用肉堿和使用了合成肉堿的小白鼠，認為羊肉中的肉堿比合成肉堿更有利于吸收，具有更強的體脂肪利用能力和抗疲勞作用。本研究中小白鼠攝取牛肉提高抓力和游泳力竭時間的原因，可能是源于牛肉中含有更多的肉堿和支鏈氨基酸的供能效應，但本研究沒有使用外源性支鏈氨基酸和牛肉提取物，并且只飼喂了4周，如果延長飼喂牛肉的時間，這種效果可能會更加明顯，對此需要今后進一步驗證。

作為支持采食牛肉提高抓力和游泳力竭時間的直接證據，本研究得到了不論無負荷還是有負荷，采食牛肉組小白鼠的肝糖原，肌糖原和血清SOD水平均高于、血清MDA水平均低于對照小白鼠的結果(表2)。雖然本研究并沒有測定、比較對照飼料和實驗飼料中諸如瘦素、共軛亞油酸、肉堿和支鏈氨基酸的含量，但是在蛋白質和能量進食量相同的條件下，牛肉組比對照組小白鼠具有較高的肝糖原和肌糖原水平，只能考慮歸結于牛肉中上述功能性食品成分的特殊生理作用，這些成分在利用體脂肪氧化供能、支鏈氨基酸在氨基酸的糖異生過程生成葡萄糖或糖原，節省骨骼肌中肌糖原、加速肝臟能量轉換方面，所具有的不同于其他脂肪成分和氨基酸成分的作用，是支持本研究所得結果的因素。SOD與MDA是衡量機體抗自由基氧化能力和運動產生自由基水平的一對對立統一的指標。本研究中，不論施加負荷與否，采食牛肉比不采食牛肉小白鼠的血清SOD含量高、血清MDA含量低。共軛亞油酸含量在牛肉中約占總脂肪酸的0.5%～1.5%，是豬肉和雞肉的2.5～15倍[3]。不少研究證明其具有抑癌作用[20]，Clement[21]對大鼠給予直接致癌物MNU后，立即飼以含共軛亞油酸的飼料，5周后結果顯示，乳腺腫瘤的數目減少了39%，認為癌細胞的消失得益于共軛亞油酸對自由基的清理作用和抗氧化作用。MDA在正常生理狀態下在體內保持一定的水平，在運動時其含量因耗氧產生自由基而升高。因此，本研究中采食牛肉小白鼠在無負荷和有負荷狀態下的血清SOD高水平和MDA低含量，可能與牛肉中含有較多的共軛亞油酸有關。

共軛亞油酸[22-24]和肉堿[25-27]的含量在動物體內比植物體內高，瘦素僅由動物的脂肪細胞分泌產生[1-2]。支鏈氨基酸合成的原料是丙酮酸，而丙酮酸又是反芻動物瘤胃發酵的主要產物之一，但并沒有人對植物和牛肉中的支鏈氨基酸含量進行過比較。本研究所用實驗飼料的牛肉含量比對照飼料高26.14%，而對照飼料的原料均為非動物源性原料，因而沒有再測定兩種飼料中上述功能性食品成分的含量。

本研究表明，在日糧蛋白質和能量攝取量相同條件下，牛肉日糧具有控制小白鼠體質量增加量和提高小白鼠的抓力和游泳力竭時間的趨勢，不論是否附加負荷，都能提高肝臟和肌肉組織的糖原水平，并且顯著提高血清SOD含量，降低血清MDA含量。

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Effect of Beef Supplementation on Body Weight and Sport Performance of Mice

CAO Yuan1，YU Shang-yu2，HU Hong-bo1,*
(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100086, China；2. College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Objective: To investigate the effect of beef supplementation on body weight and sport performance of mice. Methods:Fifty male mice were randomly divided into two groups: control group (n = 20) and beef group (n = 30), with each mouse in separate cages. During the first four weeks, the intake of mice were limited to 6.0 g/d. Exhaustion time of exercise, holding power, body weight were measured before mice were immediately slaughtered and the tissues of liver and hind leg muscle were sampled. Results:Body weight gain in beef group tended to decline compared with control while exhaustion time of swimming and holding power tended to increase (P＞ 0.05). For beef group, liver glycogen, muscle glycogen, and serum SOD in mice increased (P＜0.05) while the serum MDA level was reduced (P＜0.05) with or without extra load. Conclusion: Under the same dietary protein and energy intakes, the ration with beef included enables mice to have a stable body weight and increase holding power and exhaustion time of swimming, as well as to increase glycogen levels in liver and muscle tissue and significantly improve theantioxidant capacity no matter whether there was additional load to mice.

mouse；beef；body weight；sport performance；holding power；muscle glycogen；liver glycogen

TQ936.16

A

1002-6630(2010)23-0356-04

2010-09-13

教育部“國家大學創新性實驗計劃”項目(091001927)

曹元(1988—)，女，本科生，研究方向為食品營養與安全。E-mail：mashall004@163.com

扈洪波(1965—)，男，教授，博士，研究方向為營養/食物因素對癌癥形成的調控作用及其分析機制。E-mail：hongbo@cau.edu.cn