王慧明 吕爱辉 李香子 旦周松毛 张 敏 严昌国*

(1.延边大学农学院，延吉 133002;2.延边畜牧开发集团有限公司，延吉 133000)

随着我国经济的快速发展，居民生活水平明显提高，对优质牛肉的需求量也越来越大，高档牛肉逐渐受到人们的青睐。延边黄牛是我国五大“地方良种牛”之一，具有优良的产肉性能，其独特的肉质风味可媲美日本的和牛、韩国的韩牛，在东北亚地区具有较高的经济价值［1］。但是，由于我国高档牛肉生产水平处于较落后的状态，加之我国畜产品安全问题频发，使得大量高档牛肉依靠进口，制约了我国高档牛肉产业的发展。因此，研究开发新型环保、高效饲料添加剂对提高我国牛肉品质、促进高档牛肉产业健康发展有着深远的现实意义。纳米科技是在20世纪80年代末90年代初发展起来的前沿、交叉性新兴学科。纳米粒子细小，具有尺寸效应、量子隧道效应和表面效应等特性，造就了纳米营养素具有吸收迅速、改善消化、促进生长和提高免疫力等功能特征，为其在饲料添加剂中的应用提供了广阔的发展前景［2-3］。电气石粉是由电气石经特殊工艺粉碎至超微细的一种添加剂，电气石是一种复合晶体硅酸盐，它能够和周围环境进行能量交换，电离周围空气，激发空气中电子的释放，从而产生负氧离子。负氧离子被喻为空气维生素或生长素，是人类提神醒脑的保健空气，对机体健康具有极大的作用［4］。负氧离子具有降血压、促进机体新陈代谢、提高免疫力等作用［5］。锗作为一种微量元素，是在1886年由德国化学家Winkler发现的。20世纪60年代后，锗化合物在生物学领域中的研究和应用得到广泛开展。大量试验证实，锗具有参与免疫调节［6］、消除体内自由基［7］、抗氧化［8］、影响脂类代谢［9］、促生长［10］等作用。硫作为动物机体内必需的非金属元素，在体内参与多种生理功能，包括组织构建(胶原)、氧的载体(血红蛋白)和合成B族维生素中的硫胺素和生物素以辅酶的形式催化蛋白质、碳水化合物和脂肪代谢中的各种反应，对反刍动物的正常生命活动具有重要意义［11］。目前，关于电气石粉、锗、硫单独对畜禽的影响已有报道，但将三者配合成复合制剂对反刍动物的影响鲜见报道。本研究采用纳米技术加工硫磺粉、电气石粉与锗矿粉，并按特殊加工工艺配合成硫磺负离子复合制剂添加到延边黄牛育肥后期饲粮中，旨在验证不同水平的硫磺负离子复合制剂对延边黄牛生长性能、养分表观消化率和屠宰性能的影响，为负离子饲料添加剂在肉牛养殖中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

硫磺负离子复合制剂:由吉林省延吉市永大饲料有限公司提供。该复合制剂的组成为:硫磺粉46%、锗矿粉4%、大豆粉5%、电气石粉38%、石粉7%。

1.2 试验设计及饲养管理

试验在吉林省珲春市天一牧业有限公司进行。试验期共100 d，其中预试期10 d，正试期90 d。试验动物为60头平均体重为(550±16)kg、平均年龄为24月龄、健康无病的延边黄牛阉牛。试验采用单因子随机区组设计，分为4个组，每组15头牛，分别为:对照组(Ⅰ组)、试验1组(Ⅱ组)、试验2组(Ⅲ组)、试验3组(Ⅳ组)。Ⅰ组饲喂基础饲粮，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组在育肥后期基础饲粮中添加不同水平硫磺负离子复合制剂，添加水平分别为16、18、20 mg/(头·d)。基础饲粮营养水平根据我国农业部颁发的2004年版《肉牛饲养标准》［12］设计，其组成及营养水平见表1。试验牛每天05:00和17:00分2次饲喂，精粗料混合饲喂，自由饮水。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 采食量的测定

每天准确称量饲粮的饲喂量和剩余量，测定其干物质的含量，计算每头牛的日采食量(干物质基础)，计算平均日采食量(ADFI)。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.3.2 生长性能

以预试期末体重为始重，试验结束时空腹，连续2 d称重，计算每头牛的平均日增重(ADG)，并根据平均日采食量和平均日增重计算饲料转化率(FCR)，计算公式如下:

1.3.3 养分表观消化率

采用全收粪法进行消化试验，为期5 d，记录每头牛每天的采食量，收集每头牛24 h的排粪量，并加入10%硫酸保存氨氮，然后按四分法取样，密封，冷冻保存备用。饲粮及粪中常规成分(干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙、磷)的分析参照《饲料分析及饲料质量检测技术》［13］中的分析方法进行，按以下公式计算饲粮中各种养分的表观消化率:

1.3.4 屠宰性能

宰前活重:肉牛在空腹24 h后宰前的活重。

胴体重:屠宰放血后，剥去毛皮、去头、去内脏及前肢膝关节和后肢趾关节以下部分后，整个躯体(包括肾脏及其周围脂肪)静置30 min的重量。

屠宰率:胴体重与宰前活重之比，用百分率表示。

净肉重:动物体所有肉块重量的总和。

净肉率:净肉重与宰前活重之比，用百分率表示。

胴体净肉率:净肉重与胴体重之比，用百分率表示。

肉骨比:净肉重与骨重之比，用百分率表示。

背膘厚度:第12～13胸椎结合处的背部，用直尺量其皮下脂肪的厚度，不包括皮在内。

1.4 数据统计与分析

试验数据采用SPSS 17.0统计软件进行方差分析和多重比较，结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果

2.1 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛生长性能的影响

由表2可知，Ⅳ组的平均日增重和平均日采食量显著高于Ⅰ组(P＜0.05)，分别提高了34.69%和4.33%，其他组间差异不显著(P＞0.05)。Ⅳ组的饲料转化率显著低于Ⅰ组(P＜0.05)，降低了26.37%，其他组间差异不显著(P＞0.05)。

表2 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛生长性能的影响Table 2 Effects of sulfur-anion complex preparation on growth performance of Yanbian yellow cattle

2.2 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛养分表观消化率的影响

由表3可知，Ⅳ组的粗蛋白质表观消化率显著高于Ⅰ组(P＜0.05)，提高了5.28%，其他组间差异不显著(P＞0.05)。Ⅲ、Ⅳ组的粗纤维表观消化率显著高于Ⅰ组(P＜0.05)，分别提高了4.61%、5.35%，其他组间差异不显著(P＞0.05)。干物质、粗脂肪、粗灰分、钙、磷表观消化率各组间均无显著差异(P＞0.05)，但Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组在数值上均高于Ⅰ组。

2.3 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛屠宰性能的影响

由表4可知，随着硫磺负离子复合制剂添加水平的提高，供试牛的宰前活重、胴体重、屠宰率和眼肌面积呈先上升后下降趋势，但差异不显著(P＞0.05)。3个试验组的背膘厚均低于对照组，而净肉率、胴体净肉率、肉骨比则均高于对照组，但差异均不显著(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛生长性能的影响

在延边黄牛育肥后期饲粮中添加硫磺负离子复合制剂对延边黄牛生长性能有明显促进作用。这种促进作用可能是由于硫磺负离子复合制剂的组成成分(硫磺粉、电气石粉与锗矿粉)均具有促进家畜生长发育的功能。有研究表明，锗可以通过提高碘和三碘甲腺原氨酸、四碘甲腺原氨酸含量，增强机体代谢功能，进而促进动物的生长发育，产生增重效果［14］。Li［15］研究发现，二氧化锗(GeO2)对2日龄罗斯肉鸡具有一定的促生长作用，饲料转化率提高7.5%，生长速率提高12%。温萍等［16］用 GeO2与锗 -132(Ge-132)对 1～42日龄肉仔鸡进行试验，发现可以不同程度地提高生长效率。杨志强等［17］用无机锗粉饲喂7周龄伊莎褐公鸡，发现锗对公鸡生长有明显的促进作用，提高了饲料报酬。关于锗单独添加到反刍动物饲粮中的研究报道还很少，有待于进一步研究。硫磺负离子复合制剂的另一种重要组成成分——电气石粉，能够电离周围空气，激发空气中电子的释放，从而产生负氧离子，负氧离子对机体健康具有极大的作用［4］。汪财生等［18］研究表明，负氧离子可促进仔猪的生长发育，试验组比对照组日增重提高了20.08%，料重比下降了16.89%。分析其原因可能是由于负氧离子可以对动物的神经、体液起调节作用，从而增强和提高机体一系列新陈代谢过程，改善动物的食欲，有助于动物生长发育［18］。硫是反刍动物所必需的重要养分之一，但硫不能在体内储存，必须由饲粮供给。当反刍动物缺乏硫时，会表现为食欲减退、增重降低、生产力下降。硫磺是含硫矿物盐，但是其刺激性大，利用率较低［19］。而当物质粒子尺寸下降到纳米级时，纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大并引起性质上的变化，使纳米物质具有巨大的比表面积、强烈的化学活性和催化活性，因此纳米物质具有极高的表面能和扩散率［20］。在本研究中，延边黄牛的采食量随着硫磺负离子复合制剂添加水平的提高呈上升趋势，说明采用纳米技术加工硫磺粉，使其刺激性减小，改善了硫磺的适口性。由于本试验采用的是硫磺负离子复合制剂，故不能证明单一的锗、硫或电气石粉是否可以促进延边黄牛的生长发育，但可表明三者在肉牛体内不存在拮抗作用。在本试验中，随着硫磺负离子复合制剂添加水平的增加，延边黄牛生长性能随之提高，这表明在合理的添加量范围内硫磺负离子复合制剂不会对延边黄牛的健康状况造成不良影响。

表3 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛养分表观消化率的影响Table 3 Effects of sulfur-anion complex preparation on nutrient apparent digestibility of Yanbian yellow cattle %

表4 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛屠宰性能的影响Table 4 Effects of sulfur-anion complex preparation on slaughter performance of Yanbian yellow cattle

3.2 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛养分表观消化率的影响

硫磺负离子复合制剂提高了延边黄牛粗纤维与粗蛋白质的表观消化率，这可能与硫磺负离子复合制剂中的硫磺粉有关。本试验采用纳米技术加工硫磺粉以补充硫源，纳米饲料具有小尺寸效应和表面活性效应，使其溶解性和传输效率远高于普通饲料，所以经纳米技术处理后的硫磺粉更容易被机体吸收，有效提高饲料利用率［20］。很多研究报道表明，硫可以提高反刍动物对粗纤维的消化率。在高纤维饲粮中添加含硫0.11%的硫酸盐，可提高饲粮的体内消化率;硫添加量为0.46%时，有机干物质、酸性洗涤纤维、粗蛋白质的表观消化率呈线性增加趋势，瘤胃真菌数目也增多［21］。Slyer等［22］在绵羊体内、体外试验中都发现，添加硫后瘤胃中纤维素分解菌的数量显著增多。卢忠民等［23］对装有永久性瘤胃瘘管的4头水牛进行了试验，研究以稻草加精料和羟甲基尿素为基础饲粮时添加硫后瘤胃内纤维消化率的变化，结果发现，瘤胃尼龙袋法纤维素消失率提高了9.39%。同时，卢忠民等［23］通过体外试验还发现，添加硫后干物质消化率从76.1%提高到80.9%。其原因可能是硫对微生物具有直接作用，能促进瘤胃微生物活动，特别是添加硫后瘤胃内纤维素分解菌的数量增加，有助于纤维素消化;同时，硫引起瘤胃环境变化，使瘤胃液周转更新率提高，有助于纤维素消化［23］。硫还可以提高机体对粗蛋白质等养分的消化利用率，这主要是由于硫作为硫胺素的成分参与碳水化合物的代谢，作为辅酶A的成分参与体内蛋白质、脂肪和能量的代谢，作为生物素的成分参与脂类代谢［19］，所以补充硫可以加强机体对各种养分消化利用的能力，促进机体新陈代谢。关于锗、电气石粉对反刍动物消化率影响的报道比较少见，相关作用机理有待进一步研究。

3.3 硫磺负离子复合制剂对延边黄牛屠宰性能的影响

背膘厚是指在肉牛第12～13胸椎结合处背部皮下脂肪的厚度，是衡量肉牛脂肪沉积的重要指标。有研究报道锗元素可以影响脂类代谢，降低脂肪沉积。袁缨等［9］应用无机锗GeO2和有机锗Ge-132饲喂艾维茵肉仔鸡，结果表明无机锗和有机锗均能不同程度地减少肉仔鸡的肝脂和腹脂的沉积，同时血清总胆固醇、总脂、甘油三酯以及胸肌胆固醇的含量均降低。目前，对于锗影响脂肪沉积的机理还不十分清楚。唐兆新等［24］研究表明锗可以促进腺垂体细胞分泌生长激素，Donkin等［25］证明生长激素是一种有效的降脂物质，熊文中等［26］研究表明生长激素可通过抵制脂肪酸合成酶mRNA的转录，降低脂肪酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶活性而减少腹脂肪的沉积，这说明锗对动物机体内脂肪含量的影响可能是通过生长激素进行调控的。在本试验中，添加硫磺负离子复合制剂降低了延边黄牛的背膘厚，同时升高了延边黄牛的净肉率、胴体净肉率、肉骨比，这可能与锗具有降低动物脂肪沉积作用相关。由于有关硫磺负离子复合制剂对反刍动物屠宰性能的影响尚未见报道，故该复合制剂对反刍动物屠宰性能影响的作用机理有待进一步深入研究。

4 结论

①延边黄牛育肥后期饲粮中添加硫磺负离子复合制剂可提高延边黄牛的生长性能和养分表观消化率。

②在本试验条件下，以硫磺负离子复合制剂添加水平为20 mg/(头·d)时取得的效果较好。

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