饲料业是连接种植业与养殖业的中间环节,近年来随着畜牧的发展,常规饲料资源逐渐供不应求,饲料成本不断攀升,开发新型饲料资源成为行业研究热点。油橄榄作为经济作物中主要的油料作物其副产物中不仅含有丰富的营养成分,并且含有丰富的纤维,提高纤维摄入量,有助于消化系统的健康,并减少胆固醇吸收,在增加猪饱腹感的同时减少采食量,降低饲料成本。此外,其中的抗氧化物质可以抑制自由基的生成,减少猪肉氧化损伤,改善猪肉的抗氧化性。油橄榄副产物中优良的不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA),膳食纤维和多酚等通过影响猪肠道微生物菌群从而影响猪的生长,适量添加可以改善猪生长性能,丰富肠道微生物以及提升肉的品质,使其肉质更加丰满、多汁、营养。
1 油橄榄副产物的特点与饲用价值
1.1 油橄榄资源量及其分布
油橄榄是世界著名的优质高产木本食用油料植物,喜暖耐寒,原产于地中海地区,目前在亚热带地区广泛栽培,自20世纪60年代以来,我国先后引进170余个油橄榄种质,在湖北、云南、四川、甘肃以及陕西等多地进行种植培育[1]。根据联合国粮食及农业组织(FAO)发布的数据,2022年油橄榄全球种植面积达到1 095万hm2,我国种植面积为315 hm2。根据中国林业和草原统计年鉴数据[2],2022年全国油橄榄产量为83 719 t,国内现种植规模较大的省份主要有重庆市产量为1 603 t,云南省产量为3 656 t,四川省产量为29 277 t,甘肃省产量为48 100 t,其他地区包括湖北、湖南、广东、贵州和陕西5省共产1 083 t。据全国油橄榄鲜果年产量与橄榄油年产量比值可知:1 t新鲜油橄榄可产生0.3~0.4 t油橄榄果渣[3],2022年全国油橄榄果渣产量可达2.51万~3.35万 t,但由于生长条件的约束,油橄榄资源目前仍属于地方性特有资源,相较于其他木本油料产量较小,种植范围受限。不过,油橄榄副产物含有丰富的营养成分与活性物质,以油橄榄副产物为饲料原料具有较高的经济价值,所以针对不同省份的自然条件应当实施不同的发展策略,通过优良品种培育、改良土壤、加大农业科技投入、发展油橄榄产业新质生产力等途径有效提升油橄榄产量,培育适应性较强的品种进行全国推广种植。
1.2 油橄榄副产物的营养成分与活性物质
1.2.1 营养成分
油橄榄果渣中含有粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维和矿物质元素等常规营养成分,与大麦等饲料原料相比,其粗蛋白质含量较低,粗脂肪含量较高,但油橄榄果渣中氨基酸含量丰富,其中必需氨基酸含量为0.39%~0.57%,占总氨基酸含量的42.78%~43.47%,与FAO/WHO推荐的人体每日所需摄取的氨基酸比例(必需氨基酸/总氨基酸=40%)十分接近[6]。此外,不同的萃取工艺所得到的油橄榄果渣成分差异主要体现在油脂含量以及粗蛋白质含量低且差异较大。由表1可知,油橄榄果渣的粗蛋白质含量在7.69%左右,粗脂肪含量在11.08%左右,粗纤维含量在28.80%左右,粗灰分含量在8.24%左右[7⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-15]。
表1 油橄榄副产物营养成分Table 1 Nutritional components of olive by-products |
| 项目 Items | 油橄榄果渣 Olive pomace[7⇓⇓⇓⇓-12] | 油橄榄叶 Olive leaves[13-14] | 青贮油橄榄 Silage olive[15] |
|---|---|---|---|
| 干物质 DM/% | 88.77±8.12 | 89.15±5.55 | 93.60 |
| 粗蛋白质 CP/% DM | 7.69±2.41 | 10.63±1.80 | 12.92 |
| 粗脂肪 EE/% DM | 11.08±4.31 | 6.23±2.01 | 17.87 |
| 粗纤维 CF/% DM | 28.80±11.57 | 54.08±1.75 | 20.33 |
| 粗灰分 Ash/% DM | 8.24±4.78 | 5.51±0.99 | |
| 酸性洗涤纤维 ADF/% DM | 43.51±13.61 | 27 | 36.83 |
| 中性洗涤纤维 NDF/% DM | 53.08±14.88 | 42.25±1.65 | 50.27 |
1.2.2 脂肪酸组成
油橄榄果渣中脂肪含量高,但油橄榄果渣中的脂肪酸组成与含量受到品种和生长冠层的影响。油橄榄主要的UFA是油酸、亚油酸及少量的棕榈油酸和十七碳烯酸,而饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)则主要是棕榈酸、硬脂酸及少量的花生酸。袁小虎等[16]探究了新鲜油橄榄果中的脂肪酸组成与含量,结果表明,不同品种的油橄榄果中脂肪酸相对含量为油酸68.26%~77.06%、棕榈酸12.65%~16.42%、亚油酸4.68%~10.39%、硬脂酸1.22%~3.26%、棕榈油酸1.18%~2.32%;选择的4个品种的油橄榄果中UFA相对含量为79.87%~86.89%,其中单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)和多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)相对含量分别为70.46%~79.00%和4.60%~10.39%,SFA相对含量为13.11%~20.13%。李勇杰等[17]的试验结果与袁小虎等[16]相符合,说明不同地区同一品种的油橄榄脂肪酸具有相似性。
饲粮中SFA与UFA比例对生长育肥猪的生长性能和肉品质以及母猪的繁殖性能都具有影响,探究饲粮中油橄榄副产物的适宜添加水平对提升猪肉品质和改善繁殖性能具有重要的意义。
1.2.3 生物活性物质
油橄榄叶多酚结构中作为氢供体的酚羟基能够将单线态氧还原成低活性的三线态氧,从而减少自由基在机体中的产生,进而直接清除自由基;酚羟基还能捕捉活性氧自由基,与环境中的氧结合生成醌类结构,进而发挥清除自由基的能力[22]。以往研究中,油橄榄叶多酚含量最高可达8.29%,油橄榄果渣中多酚含量可达0.64%~1.56%[23]。在土耳其,以当地3个不同种植区的油橄榄样品进行试验发现,不同种植区的橄榄多酚对自由基清除活性分别为29.52%、21.76%和31.79%[24]。此外,油橄榄果不同部位的多酚提取物的抗氧化能力也有所不同。池玉闽等[25]以常见多酚没食子酸作为标准阳性对照发现,油橄榄果肉多酚抗氧化活性最高,其次分别是油橄榄果仁和核壳。油橄榄果3个不同部位的多酚对氧自由基吸收能力均强于没食子酸,为没食子酸的2.5~4.5倍。聂龙英等[26]将油橄榄果渣多酚与维生素C做体外抗氧化试验证明,油橄榄果渣多酚在质量浓度为10 mg/mL时,铁离子(Fe3+)还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)值为5.42 μg/mL,与维生素C相比仅差1.08 μg/mL,即证明油橄榄果渣多酚具有良好的抗氧化性能。
近年来,植物提取物在畜牧生产中的应用增多,植物多酚种类繁多,橄榄多酚在众多植物多酚中具有橄榄苦苷,羟基酪醇是橄榄苦苷的主要降解物。试验表明,利用来自草本脂环酸芽孢杆菌(Ahe)的嗜热嗜盐β-葡糖苷酶和来自耻垢分枝杆菌(MsAcT)的酰基转移酶进行生物降解,将橄榄苦苷转化为羟基酪醇后其清除自由基的能力提升了接近2倍[27]。
1.2.4 抗营养因子
减少油橄榄副产物中的抗营养因子能有效提高猪对油橄榄副产物饲料的利用率。目前,多采用微生物固态发酵工艺,利用微生物产生的酶降解以上2种抗营养因子。谢普军等[30]以油橄榄叶渣为原料,以单个菌种和黑曲霉与产朊假丝酵母混菌分别发酵,试验7 d后表明,单个菌种中黑曲霉发酵效果最好,而混合菌种的效果比单个菌种好,发酵后粗蛋白质含量可达18.63%,比初始油橄榄叶渣的粗蛋白质含量(7.82%)提高了138.23%,并且单宁降解率最高能达到86.94%。Chebaibi等[31]利用微生物固态发酵的方法可以降低单宁含量。Quan等[32]利用植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌混合菌发酵9 d后,油橄榄果渣中82%的单宁被降解,没食子酸和鞣花酸含量降低,单宁酸含量几乎不变,羟基酪醇、儿茶素、齐墩果酸-28-O-p-D-吡喃葡萄糖苷、柚皮苷、羊毛甾醇和橄榄苦苷含量提高。Salgado等[33]通过利用固态发酵产生的纤维素酶和木质素酶使得油橄榄果渣等的纤维素、半纤维素、木质素和酚类抗营养因子含量分别降低了28.08%、10.78%、13.30%和28.32%,粗蛋白质含量提高了8.61%。
综上可知,利用微生物固体发酵技术能提升油橄榄果渣的蛋白质含量,有效降低抗营养因子含量,提高其利用率。但微生物发酵效果会因为选择发酵菌的种类以及发酵环境的不同而改变,混合菌种的发酵效果高于单一菌种,若想在提升蛋白质含量并降低抗营养因子含量的同时不影响橄榄多酚的生物活性,需要进一步探究选择发酵效果更好的菌种和发酵条件。
2 油橄榄副产物在猪生产中的应用
2.1 油橄榄副产物在仔猪生产中的应用
Liehr等[34]将31头断奶仔猪按体重均分为3组,在(25.0±1.0)日龄断奶,在饲喂第20天开始注射大肠杆菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导仔猪肠道炎症发生,试验组饲粮中添加油橄榄生物活性提取物(olive-oil bioactive extract,OBE)作为饲料添加剂,分别在断奶当天,断奶后第7、14、19和29天测量体重,发现在阴性对照组中注射LPS使仔猪采食量由(6.6±0.4) kg显著降低到(5.1±0.3) kg,增重下降24%,饲料转化率下降13%,而添加OBE的试验组的采食量仅下降到(5.5±0.2) kg,增重只下降了12%,饲料转化率只下降了7%,即油橄榄提取物可缓解因仔猪肠道炎症引起的增重和饲料转化率下降的情况。Gerasopoulos等[35]在饲粮中添加1.9%的橄榄多酚,能降低硫代巴比妥酸反应物质含量,即改善仔猪血液和组织的氧化状态。Leskovec等[36]选用48头被阉割的雄性仔猪[(10.6±0.99) kg],在饲粮中添加额外的PUFA以建立仔猪氧化应激,并试验组饲粮中分别添加0.34、3.4和8.5 mg/g的油橄榄叶提取物(olive leaf extract,OLE),21 d后,收集饮食、血液和尿液样本,结果表明,额外添加n-3 PUFA会降低仔猪饲料转化率,而OLE不会对仔猪采食量和饲料转化率产生负面影响,并且在不影响血浆和尿液中氧化损伤指标的情况下能有效降低仔猪体内氧化低密度脂蛋白的含量;即说明在n-3 PUFA诱导的氧化应激条件下,与维生素E相比,不同水平的OLE对仔猪都具有积极的抗氧化作用。
Zhang等[39]将30头断奶仔猪[(6.9±0.9) kg]分为5组,分别添加油橄榄活性物质与抗生素,结果发现添加油橄榄活性物质能缓解肠道中由LPS引起的低血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)和白蛋白(ALB)水平,以及减少给十二指肠和回肠肠道中绒毛高度和隐窝深度所带来的负面影响,减少LPS引起的仔猪氧化应激、炎症以及肠绒毛损伤,促进仔猪健康生长。Liehr等[34]设计体外试验用LPS攻击巨噬细胞诱导促炎物质巨噬细胞炎症蛋白1α、一氧化氮合酶2和白细胞介素-1β,引发肠道炎症,试验中油橄榄提取物能减弱20%~40%的炎症反应,并且仔猪肠道微生物的组成与功能也不会受到负面影响。
综上可知,在仔猪饲粮中添加油橄榄副产物其活性物质能够通过影响仔猪肠道健康以及肠道微生物丰度,从而达到改善仔猪生长性能的目的。
2.2 油橄榄副产物在生长育肥猪生产中的应用
油橄榄副产物部分替代部分传统饲料原料能够提升生长育肥猪的生长速度与体重,提升饲料转化率。Ferrer等[40]评估了油橄榄副产物在猪整个生产过程中的影响,结果表明在80头初始体重为(60.4±7.0) kg的育肥猪饲粮中添加含有12%的脱脂油橄榄饼,可使试验组平均日增重达到1.03 kg,平均日采食量为2.93 kg,饲料转化率提升2.85%,背膘厚达12.1 mm,且与对照组没有显著差异,即添加12%脱脂油橄榄饼粕对猪的平均日增重、平均日采食量、饲料转化率以及背膘厚均没有负面影响;并且在采集的脂肪样本中测得的脂肪酸谱发现,脂肪酸分布也没有显著差异,但饲喂12%脱脂油橄榄饼组的猪肉中MUFA含量较高,PUFA含量较低。Chiofalo等[41]研究显示,在生长育肥猪的饲粮中添加5%~10%的油橄榄副产物能够增加胴体重和饲料转化率,而当添加量大于15%时则会表现出降低饲料转化率和减少背膘厚,原因在于高纤维饲粮刺激了胃肠道的生长,对猪的生产性能产生了负面影响,对胴体产量也产生了负面影响。Joven等[42]试验表明,油橄榄副产物替代大麦添加量达到10%时对猪生长性能的影响效果较好;未经加工处理的油橄榄副产物替代传统饲料原料,在猪饲粮中的添加量最好不要超过15%,当添加量过大时,其高纤维特性反而会降低猪生长性能。
油橄榄果渣中具有酸性油橄榄果渣油和粗油橄榄果渣油,二者能提升猪肉脂肪的抗氧化性。Albendea等[43]试验表明,在猪饲粮中添加2.5%~5.0%的粗制油橄榄果渣油和酸性油橄榄果渣油,与添加相同比例的粗棕榈油相比,前二者能够提升新鲜猪里脊肉中的UFA含量,并且不会影响猪肉的气味、色泽等感观,但生育酚和生育三烯酚含量会降低,新鲜猪肉的硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值和挥发性化合物含量不受影响,在冷藏条件下酸性油橄榄果渣油组的TBA值和其他挥发性化合物含量最高,即可能会影响新鲜猪肉的抗氧化性。
油橄榄副产物中的UFA和多酚等生物活性物质主要通过调节肠道微生物及其代谢物、促进线粒体生物合成、调节生物活性酶通路以及减少氧化应激等多种方式提升猪肉品质[22]。例如,新鲜油橄榄果渣中含有果渣油,添加5%用于替代传统粗棕榈油饲喂生长育肥猪,能够达到总脂肪酸全消化道表观消化率的最高值,并且猪背膘和最长肌中的UFA含量均高于粗棕榈油组[44]。Nuernberg等[45]试验证明,与饲粮添加5%亚麻籽油相比,饲粮添加5%橄榄油能够使n-6/n-3脂肪酸的比例更加平衡,猪的肌肉脂质氧化稳定性更高,并且不会对去势猪的肉和背膘整体风味产生负面影响。由此可说明油橄榄果渣油是一种优良的油脂来源,能使猪肉具有更多的肌内脂肪,并富含MUFA等。Caparra等[46]研究表明,在育肥猪120 d饲粮中添加干物质含量为40%的青贮油橄榄副产物会使肌内脂肪的脂肪酸分布存在差异,其中MUFA和油酸含量升高,PUFA和亚油酸含量降低,其中油酸和亚油酸与肉风味呈正相关。Ma等[47]认为,n-3脂肪酸与其他脂肪酸的平衡可以增加猪肉中有益的n-3脂肪酸含量,食用猪肉是人类摄取n-3脂肪酸的重要方式,提升猪肉中n-3 PUFA对人体健康具有重要影响。Tsala等[48]在20头阉割公猪的饲粮中添加5%的干油橄榄果肉对肉的pH、亮度值、红度值、蒸煮损失、持水力和嫩度均没有负面影响;并且,与对照组相比,添加5%干油橄榄果肉组肉的黄度值呈线性下降趋势。Leite等[49]在猪的饲粮中分别添加10%粗油橄榄饼、10%油橄榄饼粕、10%油橄榄副产物以及10%油橄榄副产物+1%橄榄油,以普通商业饲料作为对照,结果发现,在Bísaro猪的饲粮中加入不同的油橄榄产物不会产生黑干肉(DFD肉)和灰白肉(PSE肉),不会对胴体特征、构造以及肉和脂肪质量造成任何的负面影响。
Ferrer等[52]选用30头育肥公猪[初始体重为(76.1±4.2) kg],分别以粗油橄榄粕、部分脱脂油橄榄粕替代10%和20%的基础饲粮后发现,饲粮的总多酚含量和粗脂肪表观消化率随饲粮中橄榄粕添加量的增加而增加,而总能以及粗蛋白质和干物质含量与油橄榄粕添加量呈负相关;并且,在收集的粪便和尿液中发现氮的排泄量由2.48 g/kg DM下降到1.01 g/kg DM,即油橄榄粕可降低猪排泄物中的氮含量,减少环境污染,且膳食纤维与多酚对猪肠道健康具有积极的影响。以上诸多研究表明,饲粮中添加部分油橄榄副产物对猪的排气与浆液性排泄物成分没有负面影响,对生态环境的影响较小。
综上可知,油橄榄副产物对于生长育肥猪的生长性能、抗氧化能力、肉品质及肠道健康都具有积极的影响,想要达到理想的生长性能,油橄榄副产物的添加量应在15%以下;而想要改善猪肉风味,油橄榄副产物的添加量应保持在2.5%~5.0%,最高不宜超过10%。
2.3 油橄榄副产物在种猪生产中的应用
油橄榄副产物活性物质作为饲料添加剂对种公猪和妊娠母猪也具有相应的影响。现代化养殖场多采用人工授精的方式进行繁殖,人工授精保存精子细胞的最常见方法是在5~17 ℃下短期冷藏。由于在精液保存过程中常检测到细菌污染,并且会产生过量的活性氧,因此通常方法是向精液稀释剂中添加抗氧化剂。常见的抗氧化剂有维生素E、维生素C、谷胱甘肽、槲皮素和过氧化氢酶等,现在一些植物提取物也成为保持和增强精子功能的天然添加剂,这些物质能够降低活性氧的产生量和细菌的污染[53]。油橄榄中含有多种抗氧化物质,试验证明,多数品种油橄榄叶中多酚含量在2.78%~6.22%,油橄榄果渣中多酚含量在1.0%~1.2%[23],其提取物是良好的天然抗氧化剂。
Kitaji等[54]和Hork 等[55]研究表明,多酚类、维生素E等抗氧化物质能够提高种公猪的精液抗氧化性。大多数被污染的精液中存在2种及以上的细菌,最常检测出的是葡萄球菌属、链球菌属和假单胞菌属,其他细菌如肠杆菌属、芽孢杆菌属、变形杆菌属、大肠杆菌、荧光假单胞菌和铜绿假单胞菌也存在于被污染的精液中[56]。橄榄多酚对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优秀的抗菌作用。Heras-Molina等[57]在宫内生长受限的模型中,研究以羟基酪醇(一种来自油橄榄叶和果实的多酚)和来自亚麻籽油的n-3 PUFA相结合的试验饲粮饲喂母猪发现,在妊娠期间饲粮添加羟基酪醇和n-3 PUFA对母猪生殖性状(繁殖性能、窝产仔数均匀性以及死产仔猪和低出生体重仔猪的百分比)和仔猪的出生后特征(生长模式、肥胖和代谢性状)没有负面影响;相反,尽管出生时的平均体重和繁重较低,但添加油橄榄活性物质的母猪,其仔猪在出生后表现出较高的平均日增重和生长速率。
在国内外对于油橄榄副产物以其提取物在种猪生产中应用的研究较少,但繁殖性能的好坏往往能够在根本上影响猪养殖产业的实际生产效益与经济效益。与其他植物生物活性物质相比,油橄榄生物活性物质中富含的橄榄苦苷等对种猪精液品质和母猪繁殖性能的影响应当做更深入的研究。
3 小结
在饲料资源紧缺的背景下,油橄榄作为非常规新型饲料资源具有广阔的应用前景。橄榄油的市场日益增幅的同时也带动油橄榄副产物再利用,将油橄榄副产物作为猪饲料添加或代替部分传统饲粮的研究已经取得了很大的进展。但是,仍然具有利用方式单一、技术支撑不足、产业化程度不高等缺点,并且油橄榄果副产物中活性物质受到产地、品种和加工工艺的影响。此外,目前缺乏油橄榄副产物完整的营养价值数据,国内的油橄榄生产分布范围狭窄且加工工艺粗糙,国产油橄榄副产物与进口油橄榄副产物相比饲喂效果较差。所以需要对油橄榄副产物进行进一步的研究以及开发利用,建立完整的营养价值数据,改进其加工工艺,实现多维度、深层次的开发利用。
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