川藏黑猪是以藏香猪、梅山猪为育种核心的一类品种,其既保有地方猪种肉质优异、抗病力强的特点,又拥有较高的生长性能。川藏黑猪猪肉呈味物质含量丰富,风味浓郁,有较高的食用价值。我国是猪肉消费大国,人均年消费量已超过韩国和日本达到欧盟水平,但目前仍有很大缺口,所以提高猪肉产量满足市场需求、提升猪肉品质保证食品安全是猪肉生产的重要方向。
中药是我国人民在长期医疗经验中形成的独特智慧,其能够治疗疾病和预防疾病。中药富含大量营养物质和生理活性物质,作为饲料添加剂有促进生长发育、增强免疫等功能。在猪肉生产过程中,饲养不当、环境变化、运输屠宰等外界刺激都有可能引发氧化应激,使内环境稳态失衡,损伤细胞功能和生物膜结构[1],从而阻碍生长发育和降低猪肉品质。本文将探索在基础饲粮中添加杞芪提取物对川藏黑猪生长性能、肉品质和抗氧化性能的影响。
1 材料与方法 1.1 试验材料杞芪提取物:由本实验室自制,枸杞和黄芪总共1 500 g,按1 : 2的比例混合,煎煮3次,加水10倍量,每次2 h;合并药液,静置过夜,取上清液,浓缩至相对密度为1.25~1.30(50 ℃),干燥,用淀粉补至900 g混匀,即得。其中多糖含量为114.7 mg/g。
1.2 试验动物和试验设计试验选用50头175日龄体重为(70±2) kg的健康川藏黑猪,血缘、胎次相近,随机分为2组,每组5个重复,每个重复5头猪。试验期间对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂基础饲粮+0.1‰杞芪提取物,试验期共90 d。动物免疫程序、畜舍管理方法等与常规养殖一致。
1.3 试验饲粮试验所用基础饲粮组成及营养水平见表 1。
试验结束当天逐头称重并记录出栏体重,计算每组猪平均出栏体重以及平均日增重。计算公式:
平均日增重(g/d)=总增重/天数/头数。
1.4.2 平均日采食量和料重比试验开始时清除槽内余料,然后改喂试验饲粮,记录每天投料重量,试验结束时截料,记录剩余饲粮重量。计算公式:
平均日采食量(g/d)=总耗料量/天数/头数;
料重比=平均日采食量/平均日增重。
1.4.3 屠宰率屠宰前称取体重,屠宰后对应记录每头猪的胴体重(去头、蹄、尾以及内脏后的重量)。计算公式:
屠宰率=100×宰后胴体重/宰前空体重。
1.4.4 平均背膘厚每头猪选取距离背中线65 mm的肩胛后沿、第11肋、腰荐接合处3个点,使用游标卡尺测量平均值作为平均背膘厚。
1.5 肉品质测定在对照组和试验组分别随机选5头猪,分别取0.3 cm2背最长肌样品用4%多聚甲醛固定,用于组织切片;另外分别取背最长肌1 kg,进行氨基酸、脂肪酸和其他基础营养成分含量等肉品质指标的检测,其中pH的检测在4 ℃环境中进行。
1.5.1 猪肉基础营养成分含量1) 肉色与大理石纹:屠宰后45 min内截取厚度约1.5 cm的腰背结合处的背最长肌,在没有阳光直射的正常室内光线下使用比色卡比对肉样,分别读取记录肉色和大理石纹比色数值。
2) 组织切片苏丹Ⅳ染色:用锋利刀片将组织块修成2 mm×2 mm×5 mm的小块,依次进行固定、洗涤、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、烤片和脱蜡处理。切片在Harris苏木素中淡染1~2 min,自来水冲洗后移入70%酒精5 s,用苏丹Ⅳ染液在56 ℃温箱内染色30 min后,在70%酒精和蒸馏水中依次洗涤,将切片周围的水分小心擦掉,使用甘油明胶封固。
3) pH:分别在屠宰后45 min和排酸24 h后使用pH测定仪在腰背结合处背最长肌上刺孔测定,结果分别记为pH45 min和pH24 h。
4) 灰分含量采用GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》方法测定,粗蛋白质含量采用GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法测定,粗脂肪含量采用GB 5009.6—2016《食品中粗脂肪的测定》中的索氏抽提法测定,胆固醇含量采用GB 5009.128—2016《食品中胆固醇的测定》中的气相色谱法测定,维生素A和维生素E含量采用GB 5009.82—2016《食品中维生素A、D、E的测定》中的反向高效液相色谱法测定。
1.5.2 猪肉氨基酸和脂肪酸含量测定氨基酸含量采用GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》方法测定,脂肪酸含量采用GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》中的内标法测定。
1.5.3 猪肉抗氧化性能测定猪屠宰劈半后,立即在胴体左侧倒数第3、第4根肋骨间取手掌大小的背最长肌肌肉组织块置于干冰上,于干净处在冰袋上取大约1 g肌肉组织于冻存管中,每只猪取3管,液氮速冻后,于实验室-80 ℃保存。冻存管组织取0.2 g加1.8 mL生理盐水,冰水浴中机械研磨成10%的组织匀浆,3 000 r/min低温离心8 min后取上清液留用。
过氧化氢酶(CAT)活性测定:经过预试验确定最佳取样浓度为2%,使用CAT试剂盒按说明书操作。谷胱甘肽(GSH)含量测定:使用GSH试剂盒,按说明书操作。总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性测定:预试验确定最佳取样量为1%组织匀浆0.06 mL,按照超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒说明书操作。丙二醛(MDA)含量测定:使用MDA试剂盒,按说明书操作。所有试剂盒均为南京建成生物工程研究所生产。
1.6 数据统计和分析试验数据采用SPSS 16.0软件进行独立样本t检验,并进行差异显著性比较,其中P < 0.05为差异显著,试验结果用“平均值±标准差”的形式表示。
2 结果 2.1 杞芪提取物对川藏黑猪生长性能的影响由表 2可知,试验组川藏黑猪初始重与对照组无显著差异(P>0.05),试验组川藏黑猪出栏重、平均日增重和平均日采食量显著高于对照组(P < 0.05),试验组料重比低于对照组但差异不显著(P>0.05),试验组与对照组的屠宰率和平均背膘厚无显著差异(P>0.05)。
由表 3可知,与对照组相比,试验组川藏黑猪猪肉大理石纹显著增多(P < 0.05),猪肉维生素E含量显著提高(P < 0.05)。在猪肉肉色、pH以及粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、胆固醇和维生素A含量方面,对照组与试验组无显著差异(P>0.05)。
由图 1可知,无论横向切片还是纵向切片,试验组苏丹Ⅳ染色面积均大于对照组,这说明试验组肌内脂肪含量明显多于对照组。
由表 4可知,与对照组相比,试验组川藏黑猪猪肉16种单项氨基酸含量无显著差异(P>0.05),必需氨基酸含量显著升高(P < 0.05),总氨基酸含量虽然差异不显著但提高了3.4%(P>0.05)。
由表 5可知,试验组川藏黑猪猪肉十五碳酸、棕榈油酸、二十碳一烯酸和二十碳二烯酸含量显著高于对照组(P<0.05),其他脂肪酸含量与对照组相比无显著差异(P>0.05);试验组川藏黑猪猪肉总不饱和脂肪酸含量和总脂肪酸含量与对照组相比显著提高(P < 0.05)。
由表 6可知,与对照组相比,试验组川藏黑猪猪肉CAT、T-SOD活性和GSH含量均显著提高(P < 0.05),猪肉MDA含量显著降低(P < 0.05)。
提高动物生长性能是畜牧业一直以来的发展目标之一,作为肉类食物的重要来源,猪的生长性能高低影响着最终的猪肉产量高低。在猪的生长发育过程中,平均日增重、平均日采食量等指标能够直接反映出生长性能情况,本试验中,试验组川藏黑猪出栏重、平均日增重和平均日采食量均显著高于对照组,料重比相对较低,这说明杞芪提取物提高了动物对饲粮的利用率,能对动物起到显著增重的作用。杞芪提取物复方中的枸杞、黄芪也具有和中理气、补虚益精、补中益气、壮脾胃的作用,可以提高免疫力、促进营养消化吸收、促进动物生长发育。
3.2 杞芪提取物对川藏黑猪肉品质的影响随着生活水平的提升,人们对食品质量的要求也日益提高,对于猪肉而言,猪肉品质的高低会影响猪肉的风味和口感。本试验从猪肉中营养成分含量和抗氧化性能的角度分析了猪肉品质,结果发现,在大理石纹以及维生素E、必需氨基酸、不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量方面,试验组显著高于对照组,这说明试验组猪肉营养成分含量更高;在抗氧化性能方面,试验组猪肉CAT、T-SOD活性和GSH含量均显著高于对照组,猪肉MDA含量显著低于对照组。
首先,大理石纹评分能反映肌内脂肪多寡,而肌内脂肪对肌肉具有嫩化作用,与猪肉的嫩度和香味密切相关[2]。试验组大理石纹评分显著升高说明试验组肌内脂肪含量高,有助于提升猪肉的嫩度和香味、保证猪肉的良好口感。另外,背最长肌组织切片苏丹Ⅳ染色后,试验组的染色面积明显多于对照组,这也能说明试验组的肌内脂肪含量更多。
其次,试验组猪肉维生素E含量显著高于对照组。维生素E可降低糖酵解速度和抑制线粒体中磷脂酶A2的活性,从而减少PSE肉的发生[3-4];肌肉中维生素E含量增加既能通过抑制高铁血红蛋白的产生稳定肉色,也能通过消除自由基降低脂质氧化概率,从而有利于猪肉中营养成分的储存持久性[5-7]。维生素E还能通过防止维生素A氧化对维生素A起到保护作用[4],本试验结果也显示试验组猪肉维生素A含量高于对照组。
然后,氨基酸作为构成蛋白质的基本单位,肉类中的氨基酸种类和含量是衡量其营养价值的重要指标,尤其是必需氨基酸和半必需氨基酸对于人的健康非常重要[8]。许多研究都显示,中药添加剂能提高猪肉中必需氨基酸含量[9-12]。本试验中,试验组猪肉必需氨基酸含量显著高于对照组,这说明饲粮中添加杞芪提取物可以增强猪肉营养价值,满足人们对营养的需求。除了氨基酸含量,猪肉风味还受到肌肉组织中不饱和脂肪酸含量的影响。不饱和脂肪酸在加工受热时更易反应成为芳香气味的不饱和醛,不饱和脂肪酸含量提升会改善猪肉风味[13]。研究表明,摄入不饱和脂肪酸有改善胰岛素抵抗、保护心血管、预防心脏病等作用[13-15]。多项试验也表明中药可以显著提高肉类中不饱和脂肪酸含量[16-17]。本研究中,试验组猪肉总不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量显著高于对照组,这说明杞芪提取物对脂肪酸组成和含量有一定调控作用,有利于提高猪肉风味。
最后,猪在生长和运输过程中容易受到外界因素的影响产生氧化应激反应,造成组织氧化损伤,使其处于亚健康状态,降低生产性能和猪肉品质。因此,机体的抗氧化能力对维持猪的健康生长和良好的猪肉品质有重要意义。肉类酸败与脂类氧化密切相关,环境温度大范围波动和长时间暴露在氧气中都会加速脂类氧化,使肉色和气味发生巨大改变降低品质[18-19]。MDA是脂类氧化的重要产物,具有细胞毒性、致突变性和致癌性,会抑制与保护细胞免受氧化应激有关的酶,导致细胞功能障碍[20]。本试验中,试验组猪肉MDA含量显著低于对照组,这说明杞芪提取物能降低脂质过氧化水平从而保持肉的品质。
此外,机体的抗氧化系统中,CAT、GSH和SOD都是重要的抗氧化成分。CAT属于末端氧化酶,广泛分布在生物体内,对保护细胞不受过氧化氢(H2O2)损伤有重要作用,当CAT被抑制时,谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化物氧还蛋白不能阻止H2O2诱导的氧化应激,导致细胞膜脂质过氧化程度加重[21-22]。研究显示,在母猪饲粮中添加CAT可以提高其抗氧化能力和对粗蛋白质和粗脂肪的消化率[23]。GSH是生物体非常重要的抗氧化小分子肽,可以作为谷胱甘肽过氧化物酶的底物,从而减缓自由基或脂质过氧化物对细胞的损伤作用[24]。还原型GSH可利用具有活性的巯基与自由基结合,通过转丙氨基、羧甲基等反应转化为易于代谢的酸类,促进自由基排泄出体外,避免细胞器官受损[25]。GSH对动物生长发育也有影响,Perkins等[26]试验表明,作为细胞还原氧化状态的关键调节因子,当GSH合成不足以及在前额叶内侧皮层、纹状体和丘脑中水平降低时,会使神经元功能受损,造成神经发育异常。试验表明,中药可以通过激活Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-核因子E2相关因子2-抗氧化反应元件(Keap1-Nrf2-ARE)信号通路驱动GSH表达,从而降低脂蛋白氧化程度,提高对细胞的保护作用[27-29]。另有试验表明,补充外源性GSH能使肿瘤坏死因子-α依赖的核因子-κB(NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号恢复正常[30]。SOD是机体防御内外环境中超氧阴离子对机体损伤的重要酶,SOD催化反应比体内自动歧化反应快1 010倍,所以SOD活性下降会引起活性氧堆积。贺映侠等[31]和Ren等[32]研究发现,中药能提高细胞SOD活性,降低细胞MDA含量。本试验中,试验组猪肉CAT和T-SOD活性以及GSH含量显著高于对照组,猪肉MDA含量显著低于对照组,这表明试验组有更强的清除H2O2和活性氧的能力;另外,不饱和脂肪酸更容易受到自由基攻击从而使肉质氧化变质,本研究结果表明,通过提升猪肉的抗氧化性能也有助于保持不饱和脂肪酸的稳定性,从而保证猪肉品质。
4 结论在基础饲粮中添加0.1‰杞芪提取物可以改善川藏黑猪的生长性能,提升其猪肉营养品质和抗氧化性能。
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