一种新型的纳米硒元素能够改善育肥猪的生长性能和肉质，可能通过AMPK-mTOR信号通路调节肌肉的能量代谢

《The Journal of Nutrition》：A novel elemental nano-selenium improves growth performance and meat quality with potentially regulating muscle energy metabolism via the AMPK-mTOR signaling in finishing pigs

　　

罗伟才|黄荣辉|刘萌|杨家成|赵宇伟|左刚|程远志|邓章超|孙丽辉

中国农业大学生物技术学院动物科学系，湖北洪山农业微生物国家重点实验室，中国武汉，430070

摘要

背景

硒（Se）是一种对肌肉发育和质量具有重要影响的微量元素。目的：本研究旨在评估亚硒酸钠（SeNa）、硒代蛋氨酸（SeMet）和纳米硒（SeNPs）对育肥猪生长性能和肉质的影响及其作用机制。

方法

将育肥猪（每组120头）分别喂食基础日粮（CON，含0.108 mg Se/kg）或添加0.4 mg Se/kg SeNa、SeMet或SeNPs的基础日粮。在第6周时，采集背最长肌（LD）进行肉质、硒含量、氧化还原状态、代谢组学和转录组学分析。

结果

与CON组相比，三种硒补充形式均显著增加了（P < 0.05）体重增长（1.84–6.07%）并降低了（P < 0.05）饲料转化率（2.72–4.89%）。SeNPs组的饲料摄入量有所增加（P < 0.05），而SeNa和SeMet组没有显著变化。与SeNa组相比，SeNPs组进一步提高了（P < 0.05）这些指标1.65–4.16%。此外，SeNPs和SeMet增强了（P < 0.05）LD肌肉中的硒浓度、大理石纹和颜色，但降低了（P < 0.05）滴水损失。值得注意的是，SeNPs独特地稳定了死后45分钟（pH_{45 min}）和24小时（pH_{24 h}）的pH值，并减少了滴水损失。此外，SeMet和/或SeNPs增加了（P < 0.05）LD肌肉中的甘油三酯（TG）含量以及谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和硫氧还蛋白还原酶（TXNRD）的活性。代谢组学和转录组学分析表明，SeNPs减少了与脂质代谢相关的途径，并协调调节了肌肉和脂肪组织的发育。多组学整合进一步确定AMPK-mTOR信号通路是SeNPs作用的核心调控网络，从而有助于提高育肥猪的生长性能和肉质。

结论

与SeNa或SeMet相比，SeNPs通过激活AMPK-mTOR调控网络，表现出改善育肥猪生长性能、肉质和抗氧化状态的独特能力。

引言

由于猪肉是高质量蛋白质的重要来源，提高猪肉质量已成为现代畜牧业的基石，以满足日益增长的健康意识消费者的需求[1]，[2]。肉质通常通过嫩度（剪切力）、保水能力（滴水损失）、颜色和pH稳定性等参数进行评估[3]。值得注意的是，生长性能和肉质之间往往存在复杂的权衡；因此，在加快生长速度的同时保持优质的肉质仍然是育肥猪生产中的重大挑战。此外，从肌肉到肉的转变不可避免地会导致死后氧化应激，从而促进蛋白质和脂质的氧化，导致感官品质下降和保质期缩短[4]，[5]，[6]。因此，加强肌肉组织的抗氧化防御系统对于保持肉质至关重要[7]。在这种情况下，营养干预作为一种复杂而主动的调控策略应运而生[8]。通过策略性地调整猪的日粮以增强全身和局部的抗氧化能力，可以优化控制最终肉质的代谢途径，从而满足全球市场的日益严格的要求。

硒（Se）作为动物必需的微量元素，在生长和发育、生殖、免疫调节、抗氧化防御和激素平衡等多种生物过程中起着关键作用[9]。在日粮中添加适量的硒可以促进动物的生长和发育[10]。因此，近年来，包括无机硒（亚硒酸钠，SeNa）和有机硒（硒代蛋氨酸，SeMet）在内的多种硒源已被广泛用于动物营养，以改善肉质[11]，[12]，[13]，[14]。先前的研究表明，SeMet对减少新鲜猪肉和禽肉的滴水损失和稳定颜色有积极作用[15]，[16]，[17]。随着纳米技术的快速发展，纳米硒（SeNPs）作为一种新的硒源受到了越来越多的关注，并在过去两年中开始被整合到饲料添加剂行业中[18]。当前的研究表明，SeNPs具有高生物利用率、低毒性和优异的稳定性，与其他硒源相比，是一种可持续、经济且具有长期营养潜力的饲料添加剂[19]，[20]，[21]。尽管各种硒形式已在动物营养中得到广泛应用，但它们对育肥猪生长性能、肉质和抗氧化能力的不同影响仍不清楚。此外，不同硒形式调节肌肉代谢和肉质的分子机制尚未完全阐明。因此，本研究旨在利用多组学方法全面探讨SeNa、SeMet和SeNPs日粮补充对育肥猪生长性能、肉质和抗氧化状态的影响。这项研究将为硒的来源特异性生物功能提供新的见解，并为优化硒补充策略以改善猪肉行业的肉质和生产效率提供理论基础。

部分摘录

动物实验设计和样本收集

动物实验程序得到了中国华中农业大学机构动物护理和使用委员会（HZAUSW-2025-0101）的批准。共有480头育肥猪（杜洛克×长白×约克夏，87.45 ± 0.83 kg）被随机分配到4个处理组，每组20头，重复6次[22]。处理组包括一个对照组（CON），接受典型的商业日粮（补充表1），以及三个添加了0.4 mg Se/kg Se的实验组

生长性能

育肥猪的生长性能数据见表1。与CON组相比，不同形式的硒补充显著增加了（P < 0.05）育肥猪的体重增长，其中SeNPs组的增长最为显著。SeMet和SeNPs组的饲料摄入量有所增加（P < 0.05），而所有三个硒补充组的饲料转化率（F/G值）均有所降低，其中SeNPs组的F/G值最低。

肉质评估

与CON组相比，大理石纹有所增加（P < 0.001）

讨论

日粮中添加硒已被广泛认为可以促进动物生长[10]。根据NRC（2012）的建议和先前的研究，猪营养中通常使用约0.3-0.5 mg/kg的硒水平，以确保安全性和生物学效果[23]，[38]。在本研究中，所有硒源均提高了体重增长和饲料摄入量，同时显著降低了饲料转化率（F/G值）[39]，[40]。值得注意的是，SeNPs组的生长性能最好，F/G值最低

作者贡献声明

罗伟才：撰写——原始草稿，撰写——审阅与编辑，可视化，监督，软件，资源，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。黄荣辉：撰写——原始草稿，撰写——审阅与编辑，可视化，软件，资源，方法学，调查，正式分析，数据管理。刘萌：概念化，撰写——审阅与编辑。杨家成：概念化，撰写——审阅与编辑。赵宇伟：

注释

所有作者均已阅读手稿，并同意以当前形式提交以供期刊发表。

数据可用性声明

手稿中描述的数据将在获得批准后提供。

资助

本研究部分得到了农业微生物国家重点实验室（AMLKF202501）、科技部基础研究基金项目（2030-Major项目（2023ZD04045）、山东省重点研发计划（2023TZXD038）以及中央高校基础研究基金（2662025DKPY006）的支持。

利益冲突声明

W.-C. Luo, R.-H. Huang, M. Liu, J.-C. Yang, Y.-W. Zhao, Y.-Z. Cheng, Z.-C. Deng, 和 L.-H. Sun 没有利益冲突。G. Zuo 是北京德远顺生物技术有限公司的员工。

致谢

我们感谢国家农业微生物重点实验室核心设施在多模式微孔板读数器方面的协助。