運動對蘇尼特羊脂肪代謝和肉品質的影響

黃 歡，郭月英，張 敏，張 月，要 鐸，蘇 琳，薩仁圖亞，劉培清，靳 燁,*

（1.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.烏拉特中旗農牧和科技局，內蒙古 巴彥淖爾 015300；3.烏蘭察布市市場監督管理局，內蒙古 烏蘭察布 012000）

衡量肉品質優劣的指標包括肉的色澤、嫩度、風味、肌內脂肪含量等。隨著生活水平的不斷提高，消費者對飲食健康也越來越重視，具有良好感官品質和功能特性的健康肉類受到了廣泛的關注。動物脂肪組織作為三大營養素之一，是機體主要的儲能物質，也是肉類重要的風味前體物質[1]。機體的脂肪代謝包括脂肪分解、脂肪合成和類脂的代謝，畜禽脂肪沉積與脂肪代謝關系密切。脂肪代謝紊亂會導致畜禽生長性能下降，肉品質降低[2]。

我國是羊肉的生產大國，羊肉作為人們主要食用的肉類之一，是人體攝取優質蛋白質和必需脂肪酸的重要食品來源。傳統羊的養殖方式為放牧飼養，然而該方式易對生態環境造成破壞，因此國家開始相應采取限牧政策，隨著限牧政策的實施開展，不少研究表明飼養方式的改變增加了羊的屠宰性能卻降低了其營養和食用品質[3]。本課題組先前的研究表明，與舍飼羊肉相比，放牧羊肉具有較高的營養價值和食用價值[4]。王宇研究發現舍飼有利于肌外脂肪的沉積，放牧飼養有利于肌內脂肪的沉積[5]。

為了改善這一現狀，近年來人們做了很多關于營養因素和不同飼養方式對畜產品品質影響的研究，但在當下集約化畜牧生產過程中關于運動因素對羊肉品質影響的研究卻很少。每天進行適宜的運動可以提高動物脂肪代謝水平，調節機體能量代謝平衡；而運動不足會導致動物抗病力、耐受各種應激能力和其他生長性能指標水平下降；還會間接影響動物的生長發育和繁殖力[6]。楊毅等發現耐力運動能夠使脂滴水解酶活力上調，促使骨骼肌中的脂滴水解，降低了脂肪在骨骼肌中的沉積[7]。Gangnat等研究表明運動會影響牛的新陳代謝，使得肌纖維類型發生改變，進而影響牛肉品質[8]。因此本實驗通過對蘇尼特羊進行驅趕運動訓練，探究運動因素影響蘇尼特羊脂肪代謝和肉品質的內在機制，以期為之后通過脂肪代謝改善蘇尼特羊肉品質提供參考。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

選取生長在內蒙古巴彥淖爾市烏拉特中旗哈拉圖蘇木牧區的12 只蘇尼特羊（3 月齡，體況良好），平均體質量為（20.22±0.68）kg，公母各半。

氫氧化鈉、體積分數75%乙醇、三氟化硼-乙醚絡合物國藥集團化學試劑有限公司；甲醇 山東西亞化學股份有限公司；三氯甲烷 北京化工廠；異丙醇 上海振興化工二廠有限公司；正己烷（色譜純） 上海麥克林生化科技有限公司；其他試劑均為分析純。

PrimeScriptTMRT reagent Kit with gDNA Eraser（Perfect Real Time）反轉錄試劑盒、TB GreenTMPremix Ex TaqTMII（Tli RNaseH Plus）實時熒光定量聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）試劑盒。

1.2 儀器與設備

pH-STAR型胴體直測式pH計 北京賽多利斯科學儀器有限公司；TCP2全自動測色色差計 北京奧依克光電儀器有限公司；C-LM3B嫩度儀 北京天翔飛域國際有限公司；氣相色譜-質譜聯用儀 美國賽默飛世爾科技公司；RE-52AA旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 運動實驗設計與分組

運動實驗設計如圖1所示，12 只蘇尼特羊隨機分為對照組和運動組，每組6 只，公母各半。對照組和運動組在相同的圈中集中飼養，運動組每日趕至運動場內進行驅趕運動：在18.5 m×10.5 m的羊圈中上下午各進行驅趕運動30～40 min，步數10 000 步以上，運動距離約為6 km。兩組飲食均以青貯飼料、精飼料、玉米為主，自由飲水。預實驗期7 d，實驗期90 d。

圖1 運動實驗設計（n＝6）Fig. 1 Exercise experimental design (n = 6)

1.3.2 屠宰性能的測定

屠宰前禁食24 h、禁飲水2 h，稱質量（活體質量）。宰后45 min內剪取5 g背最長肌置于凍存管中，迅速放入液氮罐中速凍，然后轉移至-80 ℃冰箱保存；取背最長肌約50 g，于-20 ℃下保存備用。宰后按照GB/T 9961—2008《鮮、凍胴體羊肉》進行胴體分割，同時測定胴體質量、胴體深、胴體長、眼肌面積指標，并按式（1）計算屠宰率[9-10]。

1.3.3 羊肉pH值、色澤、嫩度、蒸煮損失率的測定

羊屠宰后取其背最長肌，使用pH-STAR型胴體直測式pH計分別測得的最初pH值（pH45min）；靜置排酸24 h后測得的pH值記為pH24h，使用TCP2全自動測色色差計測定樣品色澤，L*值表示亮度，b*值表示黃藍度，a*值表示紅綠度。采用C-LM3B型嫩度儀用于嫩度的測定。根據GB/T 9695.7—2008《肉與肉制品 總脂肪含量測定》采用索氏抽提法測定肌內脂肪含量。將背最長肌切為2.5 cm×3 cm×5 cm的肌肉塊放置在密封袋中，在75 ℃水浴鍋中煮制45 min，取出冷卻至室溫，按式（2）計算蒸煮損失率。

式中：m1為肌肉塊初始質量/kg；m2為肌肉塊煮制冷卻后質量/kg。

1.3.4 脂肪酸相對含量測定

將1.3.1節得到的背最長肌解凍，剔除筋膜剁碎后，按照GB 5009.168—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》提取肌肉脂肪酸，參照參考文獻[11]制備脂肪酸甲酯后用氣相色譜聯用儀分析。使用Rt-2560石英毛細管色譜柱（100 m×0.25 mm，0.20 μm）。程序升溫分兩步：溫度由60 ℃升高至120 ℃，速率為30 ℃/min，穩定5 min后繼續將溫度提高至250 ℃，速率為5 ℃/min，穩定25 min后結束升溫。離子源溫度和傳輸線溫度分別為250 ℃和280 ℃。樣品中脂肪酸根據37 種脂肪酸混合標準品來定性，參考GB 5009.168—2016測定背最長肌中的脂肪酸相對含量。

1.3.5 脂肪代謝調控基因相對表達量的測定

參照文獻[5]進行蘇尼特羊背最長肌RNA的提取并測定脂肪代謝相關調控基因（過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）、激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive triglyceride lipase，HSL）、脂肪酸合成酶（fatty acid synthetase，FASN）、過氧物酶體增殖激活受體γ輔激活因子（peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator，PGC）-1α、鋅指蛋白正調節結構域蛋白16（positive regulatory domain containing 16，PRDM16）和解偶聯蛋白-1（uncoupling protein-1，UCP-1））相對表達量。使用微量分光光度計測定cDNA濃度后將RNA置于-80 ℃冰箱保存。將提取好的RNA樣品稀釋成質量濃度500 ng/μL的溶液，參考反轉錄試劑盒說明書進行RNA的反轉錄，得到的cDNA置于-20 ℃冰箱內保存。引物如表1所示，均由上海生工生物工程有限公司設計并合成，其中18S rRNA為管家基因。PCR定量方法參考文獻[11]，反應體系擴增條件參考文獻[9]。

表1 實時熒光定量PCR引物序列Table 1 Primer sequences used for real-time fluorescent quantitativePCR

1.4 數據處理與分析

結果用平均值±標準差表示，使用SPSS 22.0軟件對數據進行t檢驗，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 運動對蘇尼特羊屠宰性能的影響

畜禽的屠宰性能可以反映其產肉性能，同時也可以衡量養殖場的經濟效益。由表2可知，運動組的活體質量、背膘厚度都顯著低于對照組（P＜0.05），兩組的胴體質量、胴體高度、胴體深度、眼肌面積均無顯著性差異（P＞0.05）。其中背膘厚度是胴體脂肪含量的標志，運動是促進脂肪分解的主要途徑，林誠等研究發現運動可以降低大鼠的體質量和脂肪含量[12]，這與本研究的結果相似，可能是因為運動增加了機體的脂質代謝能力，通過調節脂肪細胞因子、相關調控基因促進更多脂肪分解為機體提供能量，脂肪分解代謝的增加減少了脂肪沉積。

表2 運動對蘇尼特羊屠宰性能的影響（n＝6）Table 2 Effect of exercise on slaughter performance of Sunit sheep (n = 6)

2.2 運動對蘇尼特羊肉品質的影響

肌肉的pH值可以反映動物宰后肌肉糖原酵解速率，pH值會影響肉色、嫩度等多個肉品質評價指標[13]。由表3可知，兩組初始pH值并無顯著性差異（P＞0.05），排酸24 h后的運動組pH值顯著高于對照組（P＜0.05），這是因為肌肉中糖原發生無氧酵解時，乳酸水平不同程度的升高，乳酸電離產生的H+改變了肌細胞pH值[14]。肌肉的嫩度通常用剪切力來表示，與肌內脂肪含量存在著一定的相關性。肌內脂肪沉積在肌外膜、肌束膜，可以疏松結締組織，從而提高肌肉嫩度[15]。對照組肌內脂肪含量高于運動組（P＜0.05），嫩度顯著低于運動組（P＜0.05）。Marcus等發現12 周的運動會降低人體肌內脂肪的含量[16]。Gangnat等發現加強運動使肌纖維類型發生改變，導致牛肉嫩度變差[8]。Jiang等發現運動會減少機體脂肪的沉積[17]，這與本研究結果相似。肉色是影響消費者選擇畜產品的重要因素，有研究表明運動對肉色有潛在影響[18]，對照組亮度L*值、紅度a*值、黃度b*值均顯著高于運動組（P＜0.05），說明運動組肉色亮度降低，這與Vestergaard等研究結果[19]相似。肉色會受到pH值下降速率和程度的影響，肌肉pH值較高與氧化代謝、較高的血紅素色素含量和較深的顏色有關，對照組排酸后pH值比運動組下降更快，這可能導致運動組紅度低[20]。畜禽肉品質中保水性會直接影響肉的營養成分、嫩度和色澤等指標，由表3可知，對照組蒸煮損失率高于運動組，但兩組之間并無顯著性差異（P＞0.05）。

表3 運動對蘇尼特羊肉品質的影響（n＝6）Table 3 Effect of exercise on meat quality of Sunit sheep (n = 6)

2.3 運動對蘇尼特羊脂肪酸組成的影響

脂肪酸組成不僅影響肉的營養價值，還與肌肉的氧化穩定性有關，進而會影響其風味和肌肉顏色。耐力運動會增加骨骼肌的能量需求，其能量底物來源主要是從血液循環中攝取和源自脂肪脂解的非酯化脂肪酸，參與脂肪代謝的過程中，大部分脂肪酸被消耗，僅有少部分轉化為肌內脂肪。而反芻動物脂肪酸組成主要取決于瘤胃中的脂肪代謝[20]。由表4可知，蘇尼特羊背最長肌中飽和脂肪酸主要以棕櫚酸和硬脂酸為主，其中硬脂酸含量過高會加重羊肉的膻味[21]，實驗結果顯示運動組月桂酸相對含量顯著增加，花生酸的相對含量顯著降低（P＜0.05），其他飽和脂肪酸相對含量并無顯著差異（P＞0.05）。反芻動物的長鏈飽和脂肪酸合成主要與瘤胃微生物氫化有關，飽和脂肪酸攝入過多會增加血液中膽固醇的含量，從而增加其他代謝類疾病的患病風險[22]。

表4 運動對蘇尼特羊背最長肌中脂肪酸的影響Table 4 Effect of exercise on fatty acid composition in Longissimus dorsi muscle of Sunit sheep

羊肉中富含多種人體所需的不飽和脂肪酸。如表4所示，與對照組相比，運動組蘇尼特羊背最長肌中油酸（C18:1）相對含量更低，且差異顯著（P＜0.05）。油酸是蘇尼特羊背最長肌中主要單不飽和脂肪酸，研究表明C18:1可以降低血液中膽固醇含量，對健康有益[23]。馬惠茹等發現肉中飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量高，則肉的嫩度、多汁性和風味都較好，但肌肉中飽和脂肪酸含量過高攝入后于人體健康無益[24]。實驗結果表明對照組反式亞油酸相對含量顯著高于運動組（P＜0.05）。食物加工過程中的反式亞油酸可能會誘發人體患上心血管系統疾病、糖尿病等多種疾病，而天然食物來源的反式亞油酸進入人體后危害較小。與對照組相比，運動組C20:3、C20:4相對含量均顯著降低（P＜0.05）。二十碳五烯酸相對含量降低，但并無顯著性差異（P＞0.05）。二十碳五烯酸有助于降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量，可以促進體內飽和脂肪酸代謝。陳鑫等發現經過運動場放養的雞肉色澤、pH值、脂肪酸組成均有改善[25]，可能由于運動增加骨骼肌中脂肪酸代謝能力，經過一系列脂代謝酶和腎上腺素等細胞因子的調節，機體內甘油三酯在一系列細胞因子的調節下參與β氧化，釋放能量為機體供能[26]。這與本研究不一致，可能原因是本實驗中運動消耗營養未能及時補充[27]，減少了不飽和脂肪酸的沉積。目前人們認為理想多不飽和脂肪酸的攝入n-6與n-3的比例應為4∶1～10∶1之間[28]，運動組n-3多不飽和脂肪酸相對含量顯著低于對照組（P＜0.05），n-6/n-3與對照組相比并無顯著性差異（P＞0.05）。

2.4 運動對蘇尼特羊脂肪代謝調控基因相對表達量的影響

動物的脂肪代謝是一個復雜且精密的過程，由眾多基因參與并維持機體的能量代謝平衡和穩態。由圖2可知，與對照組相比，運動組HSL、FASN、PRDM16、UCP-1相對表達量均顯著升高（P＜0.05），基因PPARγ、PGC-1α相對表達量無顯著性差異（P＞0.05）。其中PPARγ是調控脂肪代謝的重要轉錄因子，可以調節脂肪細胞的增殖分化和一系列脂肪代謝特異性基因的表達，因此處于脂肪沉積信號傳遞的核心位置[29]。Guo等發現減少日糧中蛋白質供能水平使PPARγ基因被激活，增加了肌肉中的脂肪含量[30]。這與本研究結果不同，可能的原因為PPARγ激活了下游PGC-1α，其作為PPARγ轉錄協同激活因子參與調控能量代謝相關多種功能，可介導線粒體生物發生增加機體的氧化代謝能力，致使脂肪沉積減少[31]。有研究顯示，長期有氧運動和急性運動都可以增加骨骼肌PGC-1α的表達[32]，本研究中運動組PGC-1α基因相對表達量高于對照組，但并無顯著性差異（P＞0.05）。

圖2 運動對蘇尼特羊肉脂肪代謝相關調控基因相對表達量的影響（n＝ 6）Fig. 2 Effect of exercise on relative expression levels of lipid metabolism-related genes in lamb meat from Sunit sheep (n = 6)

PPARγ還可調控其靶基因脂肪酸合成酶（fatty acid synthetase，FASN）基因含量，影響動物的脂肪合成過程；而激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive triglyceride lipase，HSL）是參與脂質分解過程中的關鍵酶，是動物脂質沉積相關的候選基因。張海波等研究發現促進脂肪合成相關基因FASN、PPARγ等的表達，同時抑制脂肪分解相關基因HSL的表達，有利于提高肌內脂肪的沉積，增加肉的嫩度[33]。魏建翔等發現中等強度運動能夠更顯著的激活骨骼肌組織內脂肪水解酶HSL活性，從而減少骨骼肌中脂肪的異位沉積[34]。這與本研究結果相似，由圖2可知，運動增加了FASN和HSL的相對表達量，表明運動增加了機體的整體脂肪代謝水平，加快了機體的能量代謝，可能是由于運動后未能及時補充能量，因此減少了脂肪的沉積，肌內脂肪含量也減少從而導致肉的嫩度變差。

機體的脂肪組織依據功能不同可分為白色脂肪組織和棕色脂肪組織，其中白色脂肪主要功能是能量儲存，而棕色脂肪可調節能量代謝[35]。白色脂肪是成年動物的脂肪組成的主要形式，在交感神經興奮時（冷刺激、運動），部分白色脂肪細胞內線粒體數目增加，氧化代謝加快，此時發生的一系列變化又被稱為白色脂肪的“棕色化”[36]。因此運動增加機體脂質代謝的原因一方面可能是增加脂質代謝酶活基因的表達；另一方面可能是因為運動促進了部分白色脂肪“棕色化”[37]。其中PRDM16是控制棕色脂肪組織分化的分子開關[38]，UCP-1是存在于棕色脂肪細胞線粒體內膜上介導非顫抖性產熱的特異性蛋白。Klaus等對脂肪細胞研究發現，如果在脂肪細胞分化之前引入PRDM16時，存在于全脂肪組織中的白色脂肪細胞前體可以有效地轉化為棕色脂肪樣表型[39]。本實驗結果顯示運動組的PRDM16和UCP-1基因相對表達量顯著提高（P＜0.05），表明運動可能通過激活PRDM16，促使部分白色脂肪向棕色脂肪轉化，線粒體數量急劇增加，增加了PGC-1α和UCP-1的表達，線粒體發生增加能量代謝加快，致使體質量和脂肪含量降低。還有研究表明機體劇烈運動時肌肉內會發生無氧呼吸，此時代謝產物為乳酸，乳酸可以誘導鼠中白色脂肪褐變，進一步提高能量代謝水平[40]。

綜上所述，運動組脂肪代謝相關調控基因相對表達量都有所升高，表明運動增加了機體整體的脂肪代謝水平。動物體質量降低，肌內脂肪沉積減少，一方面可能是由于運動增加了機體能量消耗未能及時補充，另一方面可能是運動促進白色脂肪“棕色化”，促進了線粒體生物發生，脂肪酸β氧化增加使得脂肪含量降低。

2.5 脂肪酸相對含量與脂肪酸相關調控基因表達量相關性分析結果

脂肪酸沉積過程實質上是脂肪酸酯化為甘油三酯并沉積為體脂的過程，脂肪酸通過氧化反應參與機體能量代謝，整個過程中受到多種基因的調控[41]。盡管不飽和脂肪酸攝入對人體有益，但肉中含量過多會導致氧化酸敗，從而影響風味。由表5可知，HSL基因相對表達量和單不飽和脂肪酸相對含量呈極顯著負相關（P＜0.01），FASN相對表達量和單不飽和脂肪酸相對含量呈顯著負相關（P＜0.05）。PGC-1α和UCP-1的相對表達量與飽和脂肪酸相對含量呈正相關，二者都是促進線粒體生物發生的重要基因，這可能是運動降低脂肪沉積、調節脂肪酸代謝的內在機制。

表5 脂肪酸相對含量與脂肪代謝相關基因相對表達量的相關性分析Table 5 Correlation analysis between fatty acid contents and relative expression levels of genes associated with lipid metabolism in lamb meat from Sunit sheep

3 結 論

運動降低了蘇尼特羊的體質量，運動組的n-3系列不飽和脂肪酸相對含量顯著降低，運動改變了蘇尼特羊背最長肌中脂肪酸組成，運動后肌內脂肪沉積減少，使羊肉嫩度變差。進一步研究發現，運動后蘇尼特羊脂質代謝相關調控基因的表達升高，肌肉的脂肪代謝增加，可能還促進了部分白色脂肪“棕色化”。綜上所述，運動可以促進蘇尼特羊機體脂肪代謝，但并不能實現改善羊肉品質的目的。