2. 华南农业大学动物科学学院, 广州 510642;
3. 湘潭市农业农村局, 湘潭 411104;
4. 湘潭华阳构树产业发展有限公司, 湘潭 411228;
5. 湘潭市家畜育种站, 湘潭 411104
2. College of Animal Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;
3. Xiangtan Agricultural and Countryside of Bureau, Xiangtan 411104, China;
4. Xiangtan Huayang Broussonetia Papyrifera Industry Development Limited Company, Xiangtan 411228, China;
5. Animal Breeding Station of Xiangtan, Xiangtan 411104, China
随着畜牧业的快速发展,对饲料原料(尤其是蛋白质饲料原料)的需求量不断增长。然而我国人多地少,蛋白质饲料资源严重短缺并引发“人畜争粮”,已成为畜牧业快速发展的瓶颈。因此,寻找新的蛋白质饲料资源,开发利用非常规饲料原料已刻不容缓[1]。
杂交构树在我国各地被广泛种植,其适应性、抗逆性极强,且生长迅速、生物产量高。采用密植状态栽种(每亩1 000~2 000株,1亩≈666.7 m2),第1年亩产鲜枝叶可达3.0~4.5 t,自第2年起亩产量可达8 t以上,可制构树干粉饲料2 t以上,可连续收割20年以上[2]。此外,杂交构树营养价值高,其树叶粗蛋白质含量约为26%(以干物质计),高于玉米、小米、大米;粗脂肪含量是小麦和大米的2倍,仅次于大豆;氨基酸和矿物质含量丰富,且氨基酸组成结构合理,钙、锰含量远高于大豆、苜蓿和玉米[3-4]。据报道,杂交构树叶粗蛋白质含量仅次于豆粕,比苜蓿草粉高出了6.7%,故而有望替代饲粮中一部分豆粕[5]。因此,杂交构树资源和营养均丰富,可作为一种蛋白质饲料的替代原料进行开发利用,不仅可解决我国饲料原料特别是蛋白质饲料资源短缺的问题,还可大大降低饲料成本,为养殖业的发展带来新机遇,具有重要现实意义。然而,既往关于构树在生猪养殖中的研究主要集中在构树叶的饲喂效果[6-8],对构树全株饲喂生猪的研究还寥寥无几,且构树全株以干粉还是发酵的形式饲喂效果更佳亦不得而知。此外,低蛋白质饲粮亦可缓解蛋白质饲料资源短缺,但其会使育肥猪脂肪率过高,故而降低胴体品质[9]。有趣的是,研究发现饲粮中添加植物性饲料对育肥猪胴体品质和肉品质具有改善作用[10-11]。因此,本试验拟在低蛋白质饲粮中添加构树全株干粉(Broussonetia papyrifera powder,BPP)或构树全株发酵饲料(fermented Broussonetia papyrifera,FBP),旨在研究其对育肥猪生长性能、胴体性状和肉品质的影响,以期为构树全株发酵饲料在生猪养殖中的应用提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料构树全株干粉和构树全株发酵饲料:由湘潭某构树产业发展有限公司提供。
试验用构树全株干粉(风干基础)主要营养成分为:消化能15.98 MJ/kg,粗蛋白质含量13.20%,粗脂肪含量3.59%,粗纤维含量22.61%,粗灰分含量6.10%。
试验用构树全株发酵饲料(风干基础)主要营养成分为:总能14.40 MJ/kg,粗蛋白质含量15.99%,粗脂肪含量2.55%,粗纤维含量9.63%,粗灰分含量15.28%。具体见张兴等[12]的测定结果。
1.2 试验设计试验于2019年9月30日至2019年11月15日在中国科学院亚热带农业生态研究所动物试验基地进行,预试期7 d,正试期为45 d。选择28头健康、体重[(63.53±0.40) kg]相近的三元杂交育肥公猪,随机分为4组,每组7头:正常蛋白质饲粮组(A组,饲粮粗蛋白质含量为16%)、低蛋白质饲粮组(B组,饲粮粗蛋白质含量为13%)、构树干粉组(C组,饲粮中添加10%构树全株干粉,且其粗蛋白质含量为13%)、发酵构树组(D组,饲粮中添加10%构树全株发酵饲料,且其粗蛋白质含量为13%)。所有饲粮均参照NRC(2012)育肥猪营养需要量配制而成,饲粮组成及营养水平见表 1。
试验期间,试验猪在漏缝地板式猪床上单栏饲养,按照常规饲养管理,自由饮水,自由采食,每日饲喂3次。于试验开始当天08:00—09:00空腹称重,试验期间记录采食量,试验结束当天08:00—09:00再次空腹称重,用于计算平均日增重(average daily gain,ADG)、平均日采食量(average daily feed intake,ADFI)和料重比(feed/gain,F/G)。
1.4 样品采集与制备试验结束时,将所有试验猪禁食12 h,颈静脉采血后屠宰采样。血液样品于4 ℃、3 500 r/min条件下离心10 min以分离血清,所得血清于-20 ℃保存以供后续检测使用。在褪毛、去头和内脏后,胴体被沿中线分割为左右两半。同时,称取心脏、肝脏和脾脏重并记录。左半边胴体被用于胴体分割并检测胴体性状,右半边胴体分离部分背最长肌和比目鱼肌样品用于肉品质检测和游离氨基酸组成分析。
1.5 测定指标和方法 1.5.1 生长性能试验结束后,将所有试验猪进行屠宰测定。试验猪空腹12 h,宰前称重,按TY/T 825—2004《瘦肉型猪胴体性状测定技术规范》进行胴体性状测定。测定的胴体性状主要包括胴体直长、平均背膘厚、瘦肉率、脂肪率、眼肌面积、心脏重量、肝脏重量、脾脏重量等。
胴体直长:由枕寰关节底部前缘至耻骨联合前缘中线的距离。
平均背膘厚度:用游标卡尺分别垂直测定肩部(第1根肋骨处)、腰部(最后1根肋骨处)及臀部(腰荐结合处)3处的背膘厚度,记录数据并求出平均背膘厚度。
使用全自动生化分析仪(Beckman CX4)和相应试剂盒(北京利德曼生物科技有限公司)检测血清中总蛋白(total protein,TP)、白蛋白(albumin,ALB)、尿素氮(urea nitrogen,UN)、葡萄糖(glucose,GLU)和免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)含量以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性。
1.5.4 肉品质肉色:采用便携式色差仪(CR-410,柯尼卡美能达公司,日本)测定宰后第10~11肋骨处背最长肌的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值。
pH45 min和pH24 h:采用便携式手持专用pH计(pH-STAR,德国)测定宰后第10~11肋骨处背最长肌45~60 min内的pH45 min和宰后24 h的pH24 h。
失水率:采用无限压缩仪测定宰后第10~11肋骨处背最长肌的失水率。
剪切力(嫩度):采用质构仪测定宰后第10~11肋骨处背最长肌的剪切力。
背最长肌和比目鱼肌的游离氨基酸组成由离子交换氨基酸分析仪(日立L8800,日本)检测,上机前处理依照Liu等[11]提供的方法进行。
背最长肌和比目鱼肌的肌内脂肪含量参考陈亚静等[13]研究中所用索氏抽提法检测。
1.6 数据处理与分析试验数据用Excel 2010进行初步处理,用SAS 8.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并用Duncan氏法进行多重比较检验,试验数据以平均值和均值标准误表示,当P < 0.05作为差异显著性判断标准,当0.05 < P < 0.10时表示有显著性差异趋势。
2 结果与分析 2.1 不同饲粮处理对育肥猪生长性能的影响如表 2所示,不同饲粮处理对育肥猪的ADFI、ADG和F/G均无显著影响(P < 0.05)。
由表 3可知,与正常蛋白质饲粮组相比,低蛋白质饲粮组平均背膘厚和脂肪率分别提高了18.18%和23.48%(P < 0.05)。与低蛋白质饲粮组相比,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料使育肥猪的平均背膘厚显著降低(P < 0.05),并达到正常蛋白质饲粮组水平,而添加10%构树全株干粉则对其无显著影响(P>0.05)。育肥猪的脂肪率以低蛋白质饲粮组最高,以正常蛋白质饲粮组最低,其他2组居中。与正常蛋白质饲粮组相比,构树干粉组和发酵构树组瘦肉率均显著降低(P < 0.05)。与低蛋白质饲粮组相比,构树干粉组瘦肉率显著降低(P < 0.05),而发酵构树组与之差异不显著(P>0.05)。与正常蛋白质饲粮组相比,低蛋白质饲粮组和发酵构树组肝脏重量显著降低(P < 0.05),而构树干粉组与之差异不显著(P>0.05)。不同饲粮处理对育肥猪的胴体直长、眼肌面积、心脏重量和脾脏重量均无显著影响(P>0.05)。
由表 4可知,与正常蛋白质饲粮组相比,发酵构树组血清UN含量有降低的趋势(-35.63%,P=0.07)。血清TP含量以低蛋白质饲粮组最低,以构树干粉组最高,其他2组居中。不同饲粮处理对血清ALB、GLU和IgM含量以及ALP活性均无显著影响(P>0.05)。
由表 5可知,与正常蛋白质饲粮组相比,构树干粉组背最长肌a*值(-22.52%)显著降低(P < 0.05)。与低蛋白质饲粮组相比,构树干粉组背最长肌b*值(+28.15%)显著增加(P < 0.05)。与正常蛋白质饲粮组相比,构树干粉组背最长肌剪切力升高了22.85%(P < 0.05),而其他2组与之无显著差异(P>0.05)。与低蛋白质饲粮组相比,构树干粉组失水率显著增加了33.56%(P < 0.05),而其他2组与之无显著差异(P>0.05)。与正常蛋白质饲粮组相比,发酵构树组背最长肌肌内脂肪含量提高了24.53%(P < 0.05)。不同饲粮处理对背最长肌L*值、熟肉率、pH45 min和pH24 h均无显著影响(P>0.05)。
不同饲粮处理对育肥猪背最长肌中游离氨基酸含量的影响如表 6所示。与正常蛋白质饲粮组相比,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料显著提高了背最长肌中组氨酸(+45.20%)、精氨酸(+30.87%)、甘氨酸(+17.35%)和β-氨基异丁酸(+40.52%)含量(P < 0.05),而其他2组与之无显著差异(P>0.05)。构树干粉组背最长肌中牛磺酸含量(+29.36%)显著高于正常蛋白质饲粮组(P < 0.05),鹅肌肽含量(+22.49%)显著高于低蛋白质饲粮组(P < 0.05)。不同饲粮处理对育肥猪背最长肌中其他游离氨基酸含量无显著影响(P>0.05)。
不同饲粮处理对育肥猪比目鱼肌中游离氨基酸含量的影响如表 7所示。与正常蛋白质饲粮组相比,构树干粉组比目鱼肌中异亮氨酸(-18.62%)、蛋氨酸(-35.62%)、酪氨酸(-23.76%)和α-氨基己二酸含量(-35.38%)显著降低(P < 0.05),但瓜氨酸含量(+51.73%)显著提高(P < 0.05)。发酵构树组比目鱼肌中β-氨基异丁酸含量(-49.51%)较正常蛋白质饲粮组显著降低(P < 0.05),其他游离氨基酸含量与正常蛋白质饲粮组无显著差异(P>0.05)。发酵构树组比目鱼肌中蛋氨酸(+40.85%)、丙氨酸(+44.37%)、谷氨酸(+93.84%)和α-氨基己二酸含量(+35.74%)显著高于构树干粉组(P < 0.05)。与低蛋白质饲粮组相比,构树干粉组比目鱼肌中苏氨酸(-33.24%)和谷氨酸含量(-46.39%)显著降低(P < 0.05),而β-氨基异丁酸含量(+45.66%)显著升高(P < 0.05)。发酵构树组比目鱼肌中蛋氨酸含量(+26.46%)显著高于低蛋白质饲粮组(P < 0.05)。不同饲粮处理对育肥猪比目鱼肌中其他游离氨基酸含量无显著影响(P>0.05)。
本试验所用构树全株干粉中粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维的含量分别为13.20%、3.59%、22.61%,该结果与黄新等[14]的研究结果一致,其表明杂交构树全株年平均粗蛋白质含量为(14.80±2.13)%(风干基础)。本试验所用构树全株发酵饲料中粗蛋白质、粗脂肪和粗纤维的含量分别为15.99%、2.55%、9.63%。由此可见,经过发酵的构树全株比其粉末营养价值更高,具体表现为粗蛋白质含量增加且粗纤维含量降低。张兴等[12]研究发现,用30%的构树全株发酵饲料替代部分全价料对湘沙猪配套系商品猪(育肥阶段)生长性能无显著影响。杨青春等[8]研究发现,在基础饲粮中添加10%构树叶粉对育肥猪生长性能无显著影响。本试验结果与上述研究结果类似,在本试验中,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或10%构树全株发酵饲料对育肥猪的生长性能无显著影响。但是,该研究结果与林萌萌等[15]所得结果不同,其结果表明构树全株发酵饲料在育肥猪饲粮中的添加量应控制在3%以下,添加量越高,育肥猪生长性能越差。上述研究结果的差异可能与构树全株的发酵工艺(如发酵剂的选择和发酵条件等)不同有关,具体原因尚需进一步分析。综上所述,在本试验条件下,低蛋白质饲粮中添加构树全株干粉或构树全株发酵饲料饲喂育肥猪是可行的。
血清生化指标可反映动物机体生理机能和代谢情况。血清中TP和ALB含量可反映机体对蛋白质吸收和代谢的情况[16]。由本试验结果可知,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或构树全株发酵饲料对血清中TP和ALB含量均无显著影响,表明不同饲粮处理对育肥猪的蛋白质代谢未产生显著影响。血清中ALP活性与动物生长速度呈正相关,且可反映肝脏和胆囊组织的健康状况[17-18]。本试验发现育肥猪血清ALP活性不受饲粮处理的影响,表明不同饲粮处理对育肥猪的生长速度和肝脏健康无负面影响,该结果与生长性能结果相呼应。血清UN含量可反映机体蛋白质代谢和氨基酸平衡状态,UN含量越高,机体蛋白质分解代谢越强;反之,UN含量越低,蛋白质分解代谢越弱,蛋白质沉积增加[18]。本试验发现,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料有降低血清中UN含量的趋势,说明机体蛋白质分解代谢得到一定程度地改善。血清GLU和IgM含量可分别反映机体能量代谢水平和免疫机能[16]。本试验结果显示,不同饲粮处理对血清GLU和IgM含量无显著影响,表明低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或构树全株发酵饲料对育肥猪能量代谢和免疫力均无负面影响。
评价动物胴体品质的指标有平均背膘厚、脂肪率、瘦肉率、脏器重量等。研究表明,低蛋白质饲粮会提高平均背膘厚和脂肪率,使猪只过肥[19-20]。与该结果类似,在本试验中,低蛋白质饲粮显著提高了育肥猪的平均背膘厚和脂肪率。有趣的是,在饲粮中添加植物性饲料,如苎麻粉或桑叶粉,可降低育肥猪的背膘厚,提高眼肌面积,改善胴体性状[10-11]。本试验结果亦表明低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或构树全株发酵饲料均降低了育肥猪的平均背膘厚和脂肪率。此外,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉还显著降低了瘦肉率。既往研究表明,生长猪饲粮中添加适量发酵构树叶可增加其瘦肉率和眼肌面积,并可降低背膘厚度[21]。与添加发酵构树叶不同,湘沙猪饲粮中添加构树全株发酵饲料除有增加背最长肌大理石纹趋势外,对其他胴体性状无显著影响[12]。上述研究结果不一致的原因可能与猪的品种、发酵构树使用的阶段和添加量等有关。综上所述,低蛋白质饲粮可使猪只过肥,而添加构树全株干粉或构树全株发酵饲料均可改善猪只过肥的现象,但添加构树全株干粉亦会显著降低瘦肉率,具体作用机制有待进一步研究。
肉品质一直以来都是养猪生产的重要经济性状,它与肉类加工、储存有效性和零售质量等息息相关,其评价指标包括肉色、剪切力、失水率、pH、肌内脂肪含量等[22]。肉色是消费者直观评价肉品好坏的重要指标,剪切力和失水率是评价肌肉嫩度的指标[23]。研究表明,饲粮中添加植物性饲料可以提高猪肉嫩度,改善肉色[10-11]。在猪禽饲粮中用构树发酵饲料代替部分常规饲料,可改善猪肉和鸡蛋的质量及风味[1]。李海新[21]研究表明,在生长猪饲粮中添加10%的发酵构树叶可提高肌内脂肪含量,有改善肉色的趋势。肌内脂肪含量是重要的肉品质指标,与肉的嫩度、多汁性和风味呈正相关[24-25]。与李海新[21]的研究结果一致的是,本试验发现低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料可显著提高育肥猪背最长肌中肌内脂肪含量,从而改善猪肉品质。唐亮[26]研究表明,生长育肥猪饲粮中添加4%~12%的构树叶粉可增加猪肉剪切力,降低猪肉嫩度。在本试验中,添加10%构树全株干粉的低蛋白质饲粮降低了猪肉的a*值,增加了b*值,并提高了剪切力和失水率。肉的剪切力与其嫩度呈负相关[27],而水分流失会带走肉中的营养物质、风味物质、血红素等,对肉的营养价值、风味和肉色造成损害[28]。由此可见,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉对肉品质产生了不利影响,其原因可能是未经处理的构树全株干粉中粗纤维和抗营养因子含量较高[29]。因此,从肉品质角度分析,构树全株在低蛋白质饲粮中以发酵饲料的形式添加更为适宜。
猪肉氨基酸含量及其组成比例对猪肉的营养价值有重要影响,某些氨基酸还是重要的风味物质[30]。据报道,饲粮中添加植物性饲料可提高猪肉中游离氨基酸含量,改善氨基酸组成。例如,湘村黑猪饲粮中添加桑叶粉提高了其背最长肌中蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和谷氨酸等游离氨基酸的含量[11]。李海新[21]研究表明,生长育肥猪饲粮中添加10%发酵构树枝叶或构树鲜叶可显著提高肌肉中游离氨基酸和谷氨酸钠的含量。杨青春等[8]研究亦表明,饲粮中添加10%构树叶粉可使育肥猪背最长肌中游离氨基酸和谷氨酸钠含量分别提高8.25%和13.62%。本试验结果表明,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料提高了育肥猪背最长肌中组氨酸、精氨酸和甘氨酸等游离氨基酸的含量,而低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉降低了比目鱼肌中异亮氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、苏氨酸和谷氨酸等游离氨基酸的含量。谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸和丙氨酸是肉香味的必需前体氨基酸,尤其是谷氨酸,是猪肉中的主要鲜味物质[31];苏氨酸有甜味,且经加热后,可与糖分发生反应,产生重要的挥发性味道成分[31]。综上所述,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或构树全株发酵饲料对育肥猪肉品质的影响具有肌纤维特异性,具体表现为构树全株发酵饲料可提高背最长肌(以Ⅱ型肌纤维为主)的营养价值,改善其风味,而对比目鱼肌(以Ⅰ型肌纤维为主)中游离氨基酸含量没有负面影响;而构树全株干粉对背最长肌中游离氨基酸含量影响较小,但会减少比目鱼肌中游离氨基酸的含量。
4 结论① 低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉或构树全株发酵饲料对育肥猪生长性能无负面影响,但可降低平均背膘厚和脂肪率。
② 低蛋白质饲粮中添加10%构树全株干粉会提高育肥猪背最长肌的失水率,降低其嫩度,使肉色偏黄,从而降低猪肉品质,并减少比目鱼肌中游离氨基酸含量,从而损害其风味和营养价值;而低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料可提高育肥猪背最长肌中肌内脂肪和游离氨基酸的含量,改善肌肉风味和营养价值。
③ 综上可知,低蛋白质饲粮中添加10%构树全株发酵饲料饲喂育肥猪,效果优于添加10%构树全株干粉。
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