2. 北京黑六牧业科技有限公司, 北京 102211
2. Beijing Heiliu Animal Husbandry Science and Technology Co., Ltd., Beijing 102211, China
随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,消费者对生猪养殖提出了更高的要求,安全、营养和美味的猪肉越来越受欢迎。养殖生产中,抗生素滥用已经威胁到猪群健康和肉食品安全,欧盟已禁止在饲料中添加抗生素,我国农业部2018年4月也启动了兽用抗菌药使用减量化行动。在此背景下,科技人员正在努力寻求安全高效的抗生素替代品。研究发现,益生菌是抗生素的最佳替代品之一,猪摄食足量的益生菌以后,可以改善肠道的菌群结构,促进营养物质消化吸收,提高机体免疫力和生长性能[1]。在仔猪阶段,饲喂益生菌后,仔猪的肠道微生物区系得到改善,促进了肠道发育,机体免疫力上升,腹泻率下降,猪群更健康,生长性能得到提高[2-9]。在生长育肥猪阶段,孙建广[10]利用发酵乳酸杆菌、李瑞[11]和侯改凤[12]利用德氏乳杆菌、相伟等[13]和张天阳等[14]利用乳酸菌液,均不同程度地改善了“杜长大”育肥猪的生长性能、胴体品质和肌肉质量。
北京黑猪是我国自主培育的优良品种,其生产性能良好,耐粗饲,抗病力强,肉质鲜美,深受消费者青睐。王四新等[8]研究了在北京黑猪保育阶段饲粮中添加干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)对其生长性能及肠道菌群的影响,发现添加干酪乳杆菌可以增加保育阶段北京黑猪肠道菌群的多样性,有利于北京黑猪的肠道健康、营养物质消化吸收和生长性能的提高。然而,益生菌在北京黑猪育肥阶段上的研究鲜有报道。鉴于此,本试验拟研究在饲粮中添加干酪乳杆菌对北京黑猪育肥阶段生长性能和背最长肌中粗蛋白质、肌内脂肪、氨基酸和脂肪酸等营养成分含量的影响,旨在为北京黑猪的绿色养殖和肉质改善提供技术支撑。
1 材料与方法 1.1 干酪乳杆菌及冻干制剂制备本试验所用干酪乳杆菌为干酪乳杆菌ZLC018菌株,是北京市农林科学院畜牧兽医研究所从健康猪肠道中分离得到的,经过体外试验证明其有益生特性,该菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号CGMCC No.9041。
干酪乳杆菌冻干制剂制备方法:将于-70 ℃下保存的干酪乳杆菌ZLC018以1%(体积分数)的接种量接种于改良的MRS液体培养基中,在37 ℃下培养18 h得到种子液;将种子液以1%(体积分数)的接种量接种于改良的MRS液体培养基中进行扩大培养,在37 ℃下培养22 h后,对发酵液进行离心分离,去掉上清液得到菌泥;将配制好的保护剂(脱脂奶粉20 g、L-半胱氨酸1 g、乳糖5 g、谷氨酸钠2 g、糊精10 g、羧甲基纤维素钠0.4 g和蒸馏水100 mL)与菌泥混合均匀,采用高剪切分散乳化机,以3 000 r/min的转速乳化30 min制成菌悬液;将乳化好的菌悬液置于冷冻盘中于-70 ℃下预冻2 h,然后真空冷冻干燥20 h,得到冻干粉;经测定,该冻干粉中干酪乳杆菌活菌数为2.0×1010 CFU/g。
1.2 试验动物分组与饲养管理选用初始体重为(62.77±0.59) kg的育肥北京黑猪120头,随机分成2组,分别为对照组和干酪乳杆菌组,每组5个重复,每个重复12头(阉公猪与母猪各占1/2)。对照组饲喂基础饲粮(不添加抗生素和干酪乳杆菌);干酪乳杆菌组饲喂在基础饲粮中添加干酪乳杆菌冻干制剂的饲粮(每千克饲粮中干酪乳杆菌的有效活菌数为2.0×109 CFU)。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
试验在冬季进行,圈舍内温度12~18 ℃,相对湿度60%~70%,对照组和试验组育肥猪饲养在同一猪舍,猪群自由采食,自由饮水,饲养管理按场内统一技术规程进行,试验期为42 d。
1.3 样品采集饲喂试验结束时,从对照组和试验组各选取10头(每个重复2头,阉公猪和母猪各1头,平均体重92 kg)试验猪,禁食24 h后屠宰,分割胴体,在第6~7肋间的背最长肌处取肉样150 g,装袋密封,-20 ℃保存,用于营养成分含量测定。
1.4 指标测定 1.4.1 生长性能测定试验开始和试验结束时,分别空腹称重,记录试验期间的耗料量,计算平均日增重、平均日采食量和料重比。
1.4.2 背最长肌营养成分含量测定利用直接干燥法测定水分含量,高温炉法测定粗灰分含量,凯氏定氮法测定粗蛋白质含量,酸水解加石油醚抽提法测定肌内脂肪含量。氨基酸含量测定参照《食品中氨基酸的测定》(GB 5009.124—2016)中的方法,具体操作如下:样品经盐酸(6 mol/L)水解后过滤、定容,再在40~50 ℃下减压干燥,蒸干后用1.0 mL pH 2.2柠檬酸钠缓冲溶液溶解,振荡混匀,溶液经0.22 μm滤膜过滤,为样品测定液,利用日立L-8800氨基酸分析仪测定样品测定液中氨基酸含量,乘以稀释倍数后换算成肌肉中氨基酸的含量。脂肪酸含量测定参照《食品中脂肪酸的测定》(GB 5009.168—2016)中的水解-提取法,具体操作如下:样品中加入内标物十一碳酸甘油三酯内标溶液,试样经盐酸水解,乙醚溶液提取其中的脂肪后,在碱性条件下皂化和甲酯化,生成脂肪酸甲酯,利用安捷伦-6890型气相色谱仪分析脂肪酸甲酯含量,依据各种脂肪酸甲酯含量和转换系数计算出各种脂肪酸含量。
1.5 数据处理与分析数据结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,采用SPSS 19.0统计软件进行t检验,P < 0.05为差异显著,P > 0.05为差异不显著。
2 结果与分析 2.1 生长性能由表 2可知,与对照组相比,饲粮中添加干酪乳杆菌后北京黑猪育肥阶段的平均日增重提高8.02%,料重比降低7.20%,差异均达到显著水平(P < 0.05),但饲粮中添加干酪乳杆菌对北京黑猪育肥阶段的平均日采食量无显著影响(P > 0.05)。
由表 3可知,干酪乳杆菌组背最长肌中粗灰分、粗蛋白质和肌内脂肪含量高于对照组,水分含量低于对照组,但差异均不显著(P > 0.05)。
由表 4可知,干酪乳杆菌组背最长肌中鲜味氨基酸(谷氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸和酪氨酸)、必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸含量高于对照组,但差异均不显著(P > 0.05)。
由表 5可知,干酪乳杆菌组背最长肌中饱和脂肪酸含量低于对照组,不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量高于对照组,差异均不显著(P > 0.05)。
益生菌是一类对宿主有益的活菌,能够优化肠道微生物区系,改善宿主的消化、吸收和免疫功能。干酪乳杆菌是我国农业部公告[2045号]允许使用的一种益生菌。在仔猪阶段,索成等[5]给体重在11~13 kg的断奶仔猪(大×长)饲喂植物乳杆菌ZJ316发酵液后显著提高了仔猪的平均日增重,显著降低了料重比;王四新等[8]在北京黑猪保育阶段饲粮中添加干酪乳杆菌,结果发现,保育猪平均日增重提高12.71%,料重比降低7.34%;周盟[9]给断奶仔猪(长×大)补充植物乳杆菌和芽孢杆菌后发现其对平均日增重的影响不显著,但显著降低了料重比,节约了饲料成本。在生长育肥猪阶段,Tufarelli等[15]在生长育肥猪饲粮中添加复合益生菌后发现日增重显著提高,料重比显著降低。孙建广[10]在育肥猪饲粮中添加发酵乳酸杆菌后发现育肥猪的平均日增重提高6.7%,平均料重比降低4.6%。李瑞[11]在育肥猪饲粮中补充德氏乳杆菌后发现育肥猪的平均日增重提高5.11%,料重比降低1.25%。本试验中,在北京黑猪育肥阶段饲粮中添加干酪乳杆菌后,平均日增重提高8.02%,料重比降低7.20%。可见,无论是国外瘦肉型猪种,还是国内培育品种,在仔猪阶段和生长育肥阶段饲喂益生菌,均可不同程度地提高猪群的生长性能。这说明益生菌有利于猪群肠道健康、机体健康和营养物质消化吸收,进而促进猪群的生长发育。
3.2 干酪乳杆菌对北京黑猪育肥阶段肌肉营养成分含量的影响猪肉中粗蛋白质、肌内脂肪、氨基酸和脂肪酸具有重要的营养价值。氨基酸的种类、比例和数量是评价肉品营养与风味的重要指标[16]。谷氨酸、天门冬氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸和酪氨酸等鲜味氨基酸,与猪肉风味有直接关系。饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的组成与含量,对猪肉营养、硬度、鲜嫩、风味和保健性等有重要作用[17-18]。Tufarelli等[15]在生长育肥猪饲粮中添加复合益生菌,饲喂84 d后,猪背最长肌中粗蛋白质和多不饱和脂肪酸含量显著高于对照组,而对饱和脂肪酸的含量无显著影响。孙建广[10]在“杜×长×大”育肥猪饲粮中添加发酵乳酸杆菌,猪肉中亚油酸、顺二十碳二烯酸和花生四烯酸等多不饱和脂肪酸的含量显著升高。侯改凤[12]在“杜×长×大”育肥猪饲粮中添加德氏乳杆菌,饲喂42 d后,猪背最长肌中粗蛋白质和肌内脂肪含量与对照组相比没有显著变化,甘氨酸、丙氨酸等鲜味氨基酸的含量显著升高,葵酸和棕榈酸的含量显著降低,棕榈油酸、亚油酸和多不饱和脂肪酸的含量显著升高。相伟等[13]和张天阳等[14]给生长育肥阶段的“杜×长×大”猪饲喂乳酸菌液(植物乳杆菌和戊糖片球菌),100 kg体重时屠宰测定,发现猪肉中粗蛋白质和肌内脂肪含量与对照组没有显著差异,总氨基酸和鲜味氨基酸含量显著升高,单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量显著升高。
本试验在北京黑猪育肥阶段饲粮中添加干酪乳杆菌,饲喂42 d后,猪背最长肌中粗蛋白质和肌内脂肪含量均比对照组高,但差异不显著,与侯改凤[12]和张天阳等[14]的报道一致;猪背最长肌中鲜味氨基酸、必需氨基酸和总氨基酸含量均高于对照组,但差异不显著,与侯改凤等[12]和相伟等[13]的研究结果有差异;猪背最长肌中饱和脂肪酸含量下降,单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量上升,但差异不显著,与孙建广[10]、侯改凤[12]、相伟等[13]、张天阳等[14]和Tufarelli等[15]的报道存在差异。这可能是由于北京黑猪与“杜×长×大”猪的肠道菌群结构不同,益生菌对2种类型猪的作用效果有差异,尤其是经过复杂的生理生化过程,对肌肉内氨基酸和脂肪酸含量的影响可能需要更长的试验期才能反映出来;此外,也可能是由于不同猪种、不同益生菌和不同养殖环境之间存在互作效应的缘故。这有待于进一步研究。
关于脂肪酸组成与含量对肉质的影响,Cameron等[17]分析指出,饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量高的猪肉,鲜嫩、多汁,评分高;多不饱和脂肪酸含量高的猪肉,尽管对健康有利,但由于易氧化、有异味,其评分较低。Cameron等[18]进一步研究发现,猪肉中单不饱和脂肪酸(棕榈油酸、油酸)与肉风味及整体可接受性呈正相关,多不饱和脂肪酸(亚油酸、α-亚麻酸、二十碳三烯酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸、二十二碳六烯酸)与肉风味及整体可接受性呈负相关。Wood等[19]、Li等[20]分析了“杜×长×大”育肥猪肌肉中的脂肪酸组成,发现饱和脂肪酸以棕榈酸和硬脂酸为主,不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主;宋倩倩等[21]测定了金华猪肌肉中脂肪酸组成,也发现类似规律,只是金华猪肌肉中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的含量显著高于大约克猪等外来猪种,多不饱和脂肪酸的含量显著低于大约克猪。王继英等[22]测定了鲁莱黑猪肌肉中脂肪酸组成,以油酸含量最多,棕榈酸和硬脂酸次之。本试验结果发现,北京黑猪背最长肌的脂肪酸组成与Wood等[19]、Li等[20]、宋倩倩等[21]和王继英等[22]的报道规律基本一致,以油酸含量最高,其次是棕榈酸、硬脂酸和亚油酸。棕榈酸和硬脂酸的熔点较高,有利于保持猪肉硬度、鲜嫩和综合评分。油酸属于单不饱和脂肪酸,对心血管有保护作用,可以降低心血管病的风险。多不饱和脂肪酸中的亚油酸和α-亚麻酸是人体必需脂肪酸,在人体内有至关重要的生理功能,一旦缺乏会导致多种疾病的产生,在营养和保健上有重要意义,必须从膳食中获取。孙建广[10]、侯改凤[12]、相伟等[13]、Tufarelli等[15]和本试验都有同样的发现,即饲喂益生菌影响了育肥猪背最长肌中脂肪酸的分布,不同程度提高了肌肉中多不饱和脂肪酸的含量。
到目前为止,益生菌对肉质的作用机制尚不十分明确,可能的机制是:益生菌调控肠道菌群,产生有益物质,影响肉质基因及其mRNA的表达,影响氨基酸、脂肪酸、钙离子等物质的分子信号、代谢通路和关键酶活性,最终影响各种营养成分在肌肉内的沉积。近几年,与肌肉生物学特性相关的若干功能基因已被分离和鉴定出来[23],如乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、脂蛋白脂酶(LPL)、激素敏感性脂肪酶(HSL)、脂肪酸转运蛋白1(FATP-1)、脂肪酸转运蛋白4(FATP-4)等基因,这些功能基因参与成肌细胞增殖、分化和肌纤维类型转化,参与脂肪细胞增殖、分化和脂类代谢调控。胡诚军等[24]在饲粮中添加1%亮氨酸或1%谷氨酸后发现育肥猪背最长肌中FATP-1和FATP-4 mRNA的相对表达量显著上调,LPL mRNA的相对表达量显著下调,育肥猪背最长肌中饱和脂肪酸含量显著降低,多不饱和脂肪酸亚油酸含量显著升高。任阳[25]发现,不饱和脂肪酸可促使肌细胞腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)基因的表达量显著上调,推测不饱和脂肪酸可促进氧化型肌纤维的形成,影响猪肉品质。包括干酪乳杆菌在内的益生菌是如何影响肠道菌群、改善机体健康、影响基因表达、调控氨基酸和脂肪酸代谢,是如何改善猪肉品质的,尚有待于深入研究。
4 结论在饲粮中添加干酪乳杆菌能在一定程度上提高北京黑猪育肥阶段的生长性能和饲料利用率,而对其肌肉中营养成分含量无显著影响。
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