豬肉蛋白和牛肉蛋白對生長期大鼠生理功能的影響

藺茜莎，李影球，朱瑩瑩，石學彬，周光宏，徐幸蓮，李春保（南京農業大學 國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京 210095）

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豬肉蛋白和牛肉蛋白對生長期大鼠生理功能的影響

藺茜莎，李影球，朱瑩瑩，石學彬，周光宏，徐幸蓮，李春保*
（南京農業大學 國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京 210095）

摘 要：目的：研究長期攝入豬肉蛋白和牛肉蛋白對生長期大鼠生長性能、生理功能的影響。方法：30 只雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠隨機分為3 組，分別飼喂添加酪蛋白、豬肉蛋白和牛肉蛋白作為蛋白質來源的半合成飼料，實驗期為90 d，觀察其對大鼠生理指標的影響。結果：相對于酪蛋白組，豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠的生長速率變緩，脂肪沉積減少（P＜0.05），但有較高的谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活力（P＜0.05）。豬肉蛋白和牛肉蛋白可降低大鼠血清中的甘油三酯濃度（P＜0.05），牛肉蛋白還可降低總膽固醇和血糖濃度（P＜0.05），豬肉蛋白則對其沒有顯著影響（P＞0.05）。豬肉蛋白組和牛肉蛋白組的大鼠有較低的血清游離氨基酸水平（P＜0.05）。結論：長期攝入豬肉蛋白和牛肉蛋白會對大鼠機體代謝產生不同的影響，這與蛋白質來源及其消化和吸收有關。豬肉蛋白和牛肉蛋白有控制大鼠體質量增長的作用，牛肉蛋白還可以降低大鼠肝臟代謝水平，具有降血脂的功能。

關鍵詞：豬肉蛋白；牛肉蛋白；血液生化；脂質代謝

引文格式：

藺茜莎,李影球,朱瑩瑩,等.豬肉蛋白和牛肉蛋白對生長期大鼠生理功能的影響[J].食品科學,2016,37(5):175-179.

LIN Xisha,LI Yingqiu,ZHU Yingying,et al.Effect of dietary pork and beef proteins on physiological responses of growing rats[J].Food Science,2016,37(5):175-179.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605031.http://www.spkx.net.cn

肉類食品富含多種營養成分，是健康均衡飲食的重要組成部分，在人類的進化發展過程中起著重要的作用。近年來，人們越來越關注肉的攝入與機體健康之間的關系，降低心血管疾病等代謝疾病的風險已經成為研究者在21世紀的重要目標[1]。過去人們主要過多關注脂質的種類和數量對代謝疾病的影響[2-3]，而對膳食肉蛋白及其營養價值的研究較少。

蛋白質的質量，特別是氨基酸組成對人體健康具有極其重要的作用[4]。國內外研究表明，膳食蛋白質的類型可能會影響機體代謝，但目前大多數研究集中于大豆蛋白。Simmen等[5]研究發現大豆蛋白可以改善機體脂質代謝水平，Azadbakht等[6]發現大豆蛋白可改善血糖水平，減少胰島素抵抗。然而，作為優質蛋白的動物蛋白則被人們所忽略。酪蛋白、豬肉和牛肉在全球人類營養膳食中占有重要地位，可提供平衡的氨基酸，且消化率高，適宜機體生長發育。然而，關于不同膳食肉蛋白對大鼠生長和代謝反應的長期影響仍然是未知的。本實驗以酪蛋白、豬肉蛋白和牛肉蛋白為對象，研究蛋白質的氨基酸組成對大鼠生長、血清代謝指標的影響，旨在為通過膳食蛋白調控機體健康提供一定的科學依據。

1　材料與方法

1.1材料、動物與試劑

酪蛋白 南通特洛菲飼料科技有限公司；豬背最長肌 淮安蘇食肉品有限公司；牛背最長肌 河南眾品食業股份有限公司。

30 只雄性清潔級Sprague-Dawley（SD）大鼠，體質量（97±9） g，購于浙江省實驗動物中心，許可證號SCXK（浙）2008-00。

血清胰島素試劑盒購于北京北方生物技術研究所；其他試劑均為分析純。

1.2儀器與設備

L-8900全自動氨基酸分析儀 日本Hitachi公司；ZKSY-600恒溫水浴鍋 南京科爾儀器設備有限公司；熱電偶溫度計 深圳市安普華電子科技有限公司；DxC-800全自動生化分析儀 美國Beckman Coulter公司；GC-911 γ放射免疫計數器 安徽中科中佳科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1蛋白粉的制備

將豬背最長肌、牛背最長肌剔除可見結締組織，絞碎混勻后平鋪在大號蒸煮袋中，將熱電偶溫度計插入其幾何中心并置于72 ℃水浴中加熱至中心溫度為70 ℃，取出流水下冷卻至室溫。將冷卻的熟肉從蒸煮袋中取出平鋪于托盤上，置于－18 ℃凍存，用于后續冷凍干燥。凍干的肉樣用粉碎機粉碎，將肉粉平鋪于托盤上，40 ℃干燥箱中過夜烘干。每100 g肉粉加入1.5 L二氯甲烷與甲醇的混合液（2∶1，V/V），用玻璃棒攪拌抽提30 min，之后采用布氏漏斗抽濾，濾渣收集起來重復抽提1 次。抽提后的肉粉平鋪于托盤中，置于通風櫥中揮干有機試劑，過25 目篩備用。

1.3.2動物分組及處理

給大鼠預飼AIN-93G標準飼料1 周后，隨機分成3 個處理組，每組10 只：酪蛋白組、豬肉蛋白組和牛肉蛋白組。飼料蛋白來源由上述蛋白粉分別提供，其他營養組分相同，飼料參照AIN-93G標準配制[7]，由南通特洛菲飼料科技有限公司制作完成，于－20 ℃保存待用。飼料配方見表1，飼料氨基酸組成見表2。所有動物實驗方案均獲得南京農業大學動物福利委員會的批準。實驗地點為南京農業大學實驗動物中心（許可證號SYXK（蘇）2011-0037），大鼠飼養溫度為（22±2） ℃，相對濕度50%～60%，保持12 h光照周期，自由采食及飲水。實驗期90 d，每2 d飼喂1 次，每周記錄大鼠采食量及體質量。

表1　大鼠日糧組成Table 1 Composition of experimental diets g/kg

表2　飼料中氨基酸含量（x ±s，n==33）Table 2 Concentrations of amino acids in experimental diets(x ± s,,n　=　3)g/100 g

實驗結束后，大鼠禁食4 h后稱質量，斷頭處死。收集血液室溫放置30 min，4 ℃條件下1 500×g離心15 min，分離血清，－80 ℃保存待測。迅速解剖大鼠，剪取心臟、肝臟、脾臟、腎臟以及附睪、腎周的脂肪組織，稱質量，用生理鹽水漂洗干凈后液氮速凍，－80 ℃保存待測。

1.3.3飼料氨基酸含量的測定

采用氨基酸自動分析儀測定氨基酸含量，方法如下：精確稱取0.1 g樣品裝入安瓿瓶中，加入10 mL 6 mol/L HCl水解，置于液氮中冷凍1～2 min后抽真空封口，置于110 ℃恒溫干燥箱中，水解24 h，冷卻，混勻，將所有溶液轉移至蒸餾瓶中，并用0.02 mol/L HCl沖洗安瓿瓶1～2 次，將蒸餾瓶置于旋轉蒸發儀上蒸干。移取20 mL 0.02 mol/L HCl于蒸餾瓶，待充分溶解瓶內干物質后移取4 mL溶液于25 mL容量瓶，用0.02 mol/L HCl定容。取1 mL液體過濾后通過氨基酸自動分析儀檢測，以保留時間定性氨基酸種類，標準峰面積計算氨基酸含量。

1.3.4臟器指數的測定

記錄大鼠的體質量及大鼠各個臟器的質量，并按照下式計算各個器官的臟器指數。

1.3.5血清生化指標的測定

通過全自動生化分析儀測定大鼠血清生化指標。測定指標包括：總蛋白、尿素氮、葡萄糖水平，谷丙轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、谷草轉氨酶（aspartate transaminase，AST）活力以及甘油三酯（triglyceride，TG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）和低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）水平。

1.3.6血清游離氨基酸水平的測定

取50 μL血清樣品置于1.5 mL離心管，加入150 μL 50 g/L的磺基水楊酸沉淀蛋白，20 000 r/min離心10 min，吸取1 mL上清液，過0.22 μm濾膜后通過氨基酸自動分析儀檢測。

1.3.7血清胰島素含量的測定

采用放射性免疫試劑盒測定血清胰島素含量，嚴格按照試劑盒說明書方法操作。批內變異系數＜10%，批間變異系數＜15%。同一指標的放射性免疫試劑盒來自同一批號。示蹤元素（125I）的放射性檢測采用γ計數器。

1.4數據分析

2　結果與分析

2.1膳食蛋白對大鼠采食量及生長指標的影響

由表3可知，各組大鼠的初始體質量無顯著差異（P＞0.05）；實驗結束時，與酪蛋白組相比，牛肉蛋白組大鼠的終體質量、日增體質量和采食量都顯著降低（P＜0.05）；豬肉蛋白組大鼠的終體質量與酪蛋白組無顯著差異；豬肉蛋白組大鼠的附睪脂肪質量顯著低于酪蛋白組（P＜0.05），牛肉蛋白組大鼠的腎周脂肪質量和附睪脂肪質量均顯著低于酪蛋白組（P＜0.05）。長期飼喂牛肉蛋白對大鼠的生長發育有一定的影響，這與Brandsch等[8]短期研究結果不同，這種差異可能與肉蛋白的生理功能、 采食量、脂肪沉積和飼喂時間有關[9]。牛肉蛋白組大鼠較低的體質量可能與其較低的采食量有關。神經中樞、消化系統和生理調節因子可能會影響動物的采食量。動物食欲下降，可能是由于機體產生了一些生理調節因子，作用于攝食中樞神經系統，從而導致采食量的下降[10]。豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠較低的脂肪沉積水平可能與膳食中較高水平的精氨酸有關。例如，Yao Kang等[11]研究發現精氨酸可能通過激活mTOR途徑來調控骨骼肌蛋白質的形成。膳食中補充精氨酸會減少機體的脂肪沉積，這可能與肝臟中脂肪酶活性降低有關[12]。此外，Mikkelsen等[13]研究發現，相對于植物蛋白，豬肉蛋白飲食中組氨酸、蛋氨酸、亮氨酸的含量較高，氨基酸比例合理，有利于蛋白質的合成，可增加24 h能量消耗，這也可以部分解釋為何本實驗中豬肉蛋白組大鼠具有較低的脂肪沉積水平。

表3　膳食蛋白對大鼠采食量及生長指標的影響（x ±s，n＝1100）Table 3 Effect of dietary proteins on feed intake and growth parameters in rats(x ,= 10)

2.2膳食蛋白對大鼠臟器指數的影響

表4　膳食蛋白對大鼠臟器指數的影響（x ＝10）Table 4 Effect of dietary proteins on organ weight and indices x ,= 10)

由表4可知，牛肉蛋白組大鼠的心臟指數和腎臟指數顯著高于其他兩組（P＜0.05），豬肉蛋白組大鼠的心臟指數和腎臟指數與酪蛋白組無顯著差異（P＞0.05）；豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠的肝臟指數顯著低于酪蛋白組（P＜0.05）。臟器指數可近似地反映臟器功能狀態和病變情況，可為診斷異常狀況提供重要的信息[14]。牛肉蛋白組大鼠的肝臟質量和腎周脂肪質量最輕，這表明牛肉蛋白組大鼠的脂質合成水平較低[15]。牛肉蛋白組大鼠的心臟指數和腎臟指數顯著高于其他組，長期攝入牛肉蛋白可能會對心臟、腎臟產生一定的影響[16]。

2.3膳食蛋白對大鼠血清生化指標的影響

表5　膳食蛋白對大鼠血清生化指標的影響（x±s，n＝1100）Table 5 Effect of dietary proteins on serum biochemical parameters in rats(x ,= 10)

由表5可知，各組大鼠的總蛋白水平無顯著差異（P＞0.05），這可能是由于大鼠處于生長階段，蛋白質代謝旺盛，機體對蛋白質的消化利用率較高。尿素氮由鳥氨酸循環合成，是反映機體蛋白質代謝和氨基酸平衡較為準確的指標[17]，各組大鼠間的血清尿素氮水平差異不顯著，說明兩個肉蛋白組的氨基酸組成合理，利于機體蛋白質的合成代謝。血清中ALT和AST的活性變化趨勢相似，豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠血清中這兩種轉氨酶的活性高于酪蛋白組。血清ALT和AST的活性可作為肝功能的診斷指標之一，各種肝臟疾病都可能引起ALT和AST活性的升高。攝入豬肉蛋白和牛肉蛋白可能會使機體蛋白質代謝活動增強，削弱了肝臟的解毒功能，導致代謝廢物和毒素堆積，增加肝臟的負擔，還可能會影響消化道的正常功能，因此建議肉蛋白的攝入要適量。

長期攝入牛肉蛋白后大鼠血糖水平下降（P＜0.05），但對胰島素分泌無顯著影響（P＞0.05）。這說明牛肉蛋白組大鼠血糖水平降低不是通過胰島素調節實現的，可能與肝臟糖代謝調節有關。糖代謝水平降低，減少了糖基化終產物的形成和多元醇代謝異常的可能，降低了動脈粥樣硬化的發生率。血糖濃度降低時，機體就會利用脂肪作為燃料，最終導致體質量減輕[18]。胰島素對蛋白質合成過程及相關酶類的活性有促進作用，從而促進機體蛋白質的合成。

2.4膳食蛋白對大鼠血清脂質代謝水平的影響

表6　膳食蛋白對大鼠血清脂質代謝的影響（x ＝10）Table 6 Effect of dietary proteins on serum lipid concentrations in rats(x ,= 10)mmol/L

由表6可知，豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠的血清TG水平顯著低于酪蛋白組（P＜0.05）；牛肉蛋白組大鼠的TC、HDL-C和LDL-C水平顯著低于酪蛋白組和豬肉蛋白組（P＜0.05）。脂質代謝異常與動脈粥樣硬化密切相關，控制機體TG、TC的含量是預防心血管疾病及其相關代謝疾病的有效途徑。本研究發現，攝入肉蛋白后大鼠血清TG濃度顯著低于酪蛋白組，這可能與肝臟脂質合成能力降低相關，或者與血清清除TG能力增強有關[19]。血液TG代謝水平的改善對抑制血液凝固作用和促進纖溶作用有良好的影響[20]。此外，膳食蛋白的種類和數量可能會影響血脂水平和血壓，蛋白質中的特定氨基酸也可能參與膳食蛋白的降血脂功能。Gudbrandsen等[21]研究發現膳食中較低的蛋氨酸/甘氨酸或賴氨酸/精氨酸比例有助于降血脂。研究表明精氨酸有抗動脈粥樣硬化的作用，甘氨酸有降膽固醇的作用[22]。飼料中添加蛋氨酸或賴氨酸會引起大鼠血清膽固醇水平的升高，可能是因為其影響肝臟中磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺的比例[23]。與酪蛋白相比，豬肉蛋白和牛肉蛋白有較低的蛋氨酸/甘氨酸和賴氨酸/精氨酸水平，可部分解釋兩個肉蛋白組大鼠較低的血脂水平，但仍需進一步研究。

2.5膳食蛋白對大鼠血清游離氨基酸的影響

血液游離氨基酸水平可反映小腸上皮細胞對氨基酸的吸收和肝臟或其他組織器官對氨基酸代謝的動態平衡，還可作為評價飲食中限制性氨基酸的準則[24]。由表7可知，酪蛋白組大鼠血清中總游離氨基酸含量和單個氨基酸的含量都高于豬肉蛋白組和牛肉蛋白組。這種差異可能是因為豬肉蛋白組和牛肉蛋白組大鼠小腸對氨基酸的吸收較少，也可能是因為這兩組大鼠分解代謝較強。一些氨基酸可能與機體的代謝水平密切相關。Hole?ek[25]研究發現，支鏈氨基酸可通過調節肌肉蛋白質合成促進動物生長。此外，精氨酸對內分泌系統有潛在的影響，可以誘導胰腺分泌胰島素和胰高血糖素，從而調節血糖代謝[26]。

表7　膳食蛋白對大鼠血清游離氨基酸的影響（x ＝10）Table 7 Effect of dietary proteins on free amino acid profile in serum of rats(x ,= 10)?mol/L

3　結 論

本實驗結果表明，與酪蛋白相比，長期攝入豬肉蛋白或牛肉蛋白對控制大鼠體質量增長、脂肪沉積等具有積極的作用，這可能與較低的肝臟代謝能力有關。兩種肉蛋白組大鼠的血清游離氨基酸水平較低，可能與腸道吸收或組織器官代謝能力相關。牛肉蛋白可降低大鼠血清中TG、TC和血糖濃度，對預防動脈粥樣硬化及其他代謝疾病有積極的影響，具體機理仍有待進一步研究。

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Effect of Dietary Pork and Beef Proteins on Physiological Responses of Growing Rats

LIN Xisha,LI Yingqiu,ZHU Yingying,SHI Xuebin,ZHOU Guanghong,XU Xinglian,LI Chunbao*
(National Center of Meat Quality and Safety Control,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)

Abstract:This study was designed to investigate the effect of dietary pork and beef proteins on growth performance and physiological responses of growing rats after a long-term intervention.Thirty young male Sprague-Dawley rats were categorized into three groups and fed a diet containing proteins isolated from pork,beef or casein,respectively.After 90-day intervention,physiological parameters were measured.The results indicated that rats fed pork and beef proteins showed a decrease in growth rate and fat deposition than those fed casein(P < 0.05),but they had higher activities of alanine aminotransferase and aspartate transaminase in serum and lower triglyceride level(P < 0.05).Pork and beef protein could decrease serum concentration of triglyceride(P < 0.05).Rats fed beef protein showed lower serum total cholesterol and glucose contents than the casein-fed group(P < 0.05),but the pork protein-fed group did not show such an effect(P > 0.05).Rats fed pork and beef protein had lower concentrations of free amino acids in serum(P < 0.05).Therefore,long-term intervention with beef and pork proteins had different effects on body metabolism,depending on protein source and variation in digestion and absorption.Pork and beef protein intakes can control body weight,and beef protein may cause lower hepatic metabolism and reduce serum lipid levels.

Key words:pork protein; beef protein; blood biochemistry; lipid metabolism

中圖分類號：TS201.4

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）05-0175-05

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605031 10.7506/spkx1002-6630-201605031.http://www.spkx.net.cn

*通信作者：李春保（1978—），男，教授，博士，研究方向為肉品加工與質量控制。E-mail：chunbao.li@njau.edu.cn

作者簡介：藺茜莎（1988—），女，碩士，研究方向為肉品加工與質量控制。E-mail：2013808104@njau.edu.cn

基金項目：國家自然科學基金面上項目（31471600）；教育部“新世紀優秀人才支持計劃”項目（NCET-11-0668）

收稿日期：2015-05-09