Effects of Low Protein Diet Supplemented with-Fermented Canola Meal on Growth Performance and Meat Quality of Finishing Pigs

GU Fang; LIU Shilong; LI Hongsheng; NI Dongjiao; WANG Li; XU Xiaoming; WU Shansen; JIN Zhenhao; YANG Xuefen; JIANG Zongyong

doi:10.12418/CJAN2023.141

2023 , Vol. 35 >Issue 3: 1489 - 1500

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.141

RESEARCH PAPER

Effects of Low Protein Diet Supplemented with-Fermented Canola Meal on Growth Performance and Meat Quality of Finishing Pigs

GU Fang ^,¹^,² ,
LIU Shilong ¹^,^* ,
LI Hongsheng ³ ,
NI Dongjiao ³ ,
WANG Li ¹ ,
XU Xiaoming ¹^,² ,
WU Shansen ¹ ,
JIN Zhenhao ¹ ,
YANG Xuefen ^,¹^,^** ,
JIANG Zongyong ¹

Expand

¹ Maoming Branch,Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture, Guangdong Provincial Key Laboratory of Animal Breeding and Nutrition, Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affair, State Key Laboratory of Livestock and Poultry Breeding, Institute of Animal Science, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China
² College of Animal Science and Technology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China
³ Boen Biotechnology Co., Ltd., Guangzhou 511400, China

**professor, E-mail: yangxuefen@gdaas.cn

*Contributed equally

Received date: 2022-08-02

Online published: 2023-03-16

Fold

Abstract

The purpose of this experiment was to study the effects of low protein diet using fermented canola meal instead of soybean meal on the growth performance, carcass traits and meat quality of finishing pigs. A single factor randomized trial was conducted. A total of 36 Duroc × (Landrace × Large white) crossbred pigs with initial body weight of (60±2) kg were randomly assigned to 3 experimental groups according to sex, with 6 replicates in each group and 2 pigs in each replicate (half male and half female). Pigs in control group and low protein group (LP-SM group) were fed corn-soybean meal diets with crude protein contents of 14.03% and 11.79%, respectively. The pigs in low protein-fermented canola meal group (LP-CM group) was fed diets using fermented rapeseed meal instead of 50% soybean meal, and the dietary crude protein content was 11.81%. Feeding experiment was terminated when pigs reached around 110 kg, all pigs were slaughtered and sampled. The results showed as follows: 1) compared with the control group, no significant difference in growth performance or carcass traits was observed among the three groups (P>0.05). 2) Compared with control group, the activity of serum glutathione peroxidase was significantly higher than that in LP-SM group (P<0.05). Compared with LP-SM group, the total antioxidant capacity of muscle in LP-CM group was significantly decreased (P<0.05). 3) Compared with LP-SM group, the redness value of longissimus dorsi muscle in LP-CM group decreased significantly at 24 and 48 h post slaughter (P<0.05). 4) Longissimus dorsi muscle in the LP-CM group tended to be better flavor (P=0.075) when compared with the control and LP-SM groups (P<0.05). Compared with LP-SM group, the low protein-fermented canola meal diet significantly reduced the turbidity of broth (P<0.05). 5) In the longissimus dorsi muscle, there was no significant difference in content of intramuscular fat among groups (P>0.05), while the content of inosine monphosphate (IMP) was significantly increased in the LP-CM group when compared with the other groups (P<0.01). 6) No significant difference in the content of total fatty acids among groups was observed (P>0.05). When compared with the control group, the contents of C18:1(cis-9) and total monounsaturated fatty acid in LP-CM group were increased (P<0.05), while the contents of C18:2(all-cis-9,12), C20:2(all-cis-11,14) and total polyunsaturated fatty acid were decreased (P<0.05). In conclusion, partial substitution of fermented canola meal for soybean meal on the basis of low protein diet has no negative impact on the growth performance and carcass traits of finishing pigs. Using fermented canola meal in the low protein diet fed to finishing pigs improves IMP content, sensory scores and fatty acid composition of pork.

Key words： finishing pigs; low protein diet; fermented canola meal; growth performance; carcass traits; meat quality

Cite this article

GU Fang , LIU Shilong , LI Hongsheng , NI Dongjiao , WANG Li , XU Xiaoming , WU Shansen , JIN Zhenhao , YANG Xuefen , JIANG Zongyong . Effects of Low Protein Diet Supplemented with-Fermented Canola Meal on Growth Performance and Meat Quality of Finishing Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023 , 35(3) : 1489 -1500 . DOI: 10.12418/CJAN2023.141

饲料成本占生猪养殖成本的60%~70%,直接制约养猪生产效益。随着我国生猪产能的不断扩大,饲料原料供应和养殖排放污染的矛盾日益突出。一方面,由于国内普遍推行玉米-豆粕型饲粮,导致人畜争粮现象突出(饲粮占全国粮食消费的50%以上),豆粕资源紧缺、进口依赖度大、价格居高不下,推升了生猪饲养成本;另一方面,相对较高的蛋白质水平可导致部分蛋白质在未被完全消化的情况下排放到环境中,造成原料浪费和环境污染。在生长育肥猪中推广低蛋白质饲粮、开发及应用非常规蛋白质饲料原料,从而减少蛋白质原料用量和氮排泄,成为提高商品猪养殖效益、缓解养殖环境压力的关键措施。在全国饲粮减量替代行动背景下,由谯仕彦院士等起草的《生猪低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范》(团体标准T/CFIAS 8001—2022)^[1]在2022年正式发布。该团标推荐50~75 kg、75~100 kg和100 kg~出栏的生长育肥猪饲粮粗蛋白质水平分别为13%~15.5%、11%~14%和10%~13%,并推荐了非常规饲料原料在不同生理阶段猪饲粮中的最高使用限量。菜籽粕存在营养价值较低、氨基酸不平衡、适口性差、含有多种抗营养因子(硫代葡萄糖苷、芥酸、植酸、单宁等)等问题,不利于猪生长性能的发挥。生物发酵技术具有改善原料营养组成、消除抗营养因子、降低pH、改善适口性等功效^[2⇓⇓-5],是目前改善菜籽粕营养价值的有效途径之一,可以提高菜籽粕在育肥猪上的营养物质消化率和吸收率^[6]。然而,现有发酵技术并不能完全消除菜籽粕中的抗营养因子^[7],过量添加对猪的生长性能可能产生负面影响^[8],因而发酵菜籽粕在实际生产中的使用比例仍有待商榷。此外,发酵菜籽粕对育肥猪肉质的影响亦鲜见报道。因此,本研究拟通过生物发酵技术对菜籽粕进行预处理,研究发酵菜籽粕替代部分豆粕在育肥猪低蛋白质饲粮中的应用及其对猪生长性能和肉品质的影响,为非常规饲料原料和低蛋白质饲粮的开发应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 发酵菜籽粕制备

对菜籽粕采用两步两段工艺进行发酵。第1步(浅层固态发酵),将米曲霉(接种量为1‰)接种于粉碎菜籽粕,添加蔗糖糖蜜8%,调节水分45%~48%,环境温度28~30 ℃,发酵时间为30 h。第2步(深层固态发酵),将复合菌种(枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母、干酪乳杆菌,接种量各为1‰)接种于菜籽粕,添加蔗糖糖蜜8%,调节水分45%~48%,环境温度30~35 ℃,发酵时间为30 h。2步发酵后,将米曲霉发酵菜籽粕与复合菌发酵菜籽粕按1:4比例混合,密封进行厌氧发酵,发酵温度30~35 ℃,发酵时间4 d;发酵结束后立即中低温烘干,即得发酵菜籽粕成品。发酵菜籽粕成品主要成分及含量(风干基础)如下:粗蛋白质40.12%、酸溶蛋白(占总蛋白质比例)21.67%、粗纤维5.43%。

1.2 试验动物及饲粮

本试验采用单因素随机试验设计,选取36头体重[(60±2) kg]相近、遗传背景一致的健康杜长大三元杂交猪,按性别随机分配至3个组,每组6个重复,每个重复2头猪(公母各占1/2)。其中,对照组和低蛋白质组饲喂玉米-豆粕型饲粮,粗蛋白质含量分别为14.03%和11.79%;低蛋白质-发酵菜籽粕组饲粮以发酵菜籽粕替代50%的豆粕,饲粮粗蛋白质含量为11.81%。除粗蛋白质水平和来源不同外,各组饲粮的代谢能、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、钙、有效磷、维生素、矿物质含量保持一致,且均满足NRC(2012)猪营养需要所推荐的60~110 kg猪的营养需求。试验饲粮组成及营养水平见表1。试验猪体重达到110 kg时结束饲养试验并对所有猪实施屠宰取样。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)%

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein-fermented canola meal group
原料 Ingredients
玉米 Corn (8.1% CP)	70.30	77.00	76.15
豆粕 Soybean meal (43% CP)	15.40	9.40	4.85
发酵菜籽粕 Fermented canola meal (40% CP)			4.85
豆油 Soybean oil	4.45	4.00	3.95
麸皮 Bran	3.85	3.60	4.20
L-赖氨酸 L-Lys (70%)	0.30	0.53	0.44
DL-蛋氨酸 DL-Met		0.05	0.08
L-色氨酸 L-Trp		0.03	0.05
L-苏氨酸 L-Thr		0.07	0.06
石粉 Limestone	0.60	0.60	0.60
磷酸氢钙 CaHPO₄	1.50	1.50	1.50
食盐 NaCl	0.50	0.50	0.50
氯化胆碱 Choline chloride (60%)	0.20	0.22	0.22
次粉 Wheat short	1.90	1.50	1.55
预混料 Premix¹⁾	1.00	1.00	1.00
合计 Total	100.00	100.00	100.00
营养水平 Nutrient levels²⁾
代谢能 ME/(MJ/kg)	13.82	13.82	13.82
粗蛋白质 CP	14.03	11.79	11.81
钙 Ca	0.66	0.64	0.65
有效磷 AP	0.35	0.34	0.36
赖氨酸 Lys	0.78	0.77	0.77
蛋氨酸 Met	0.25	0.26	0.27
蛋氨酸+半胱氨酸 Met+Cys	0.51	0.50	0.51
苏氨酸 Thr	0.51	0.49	0.49
色氨酸 Trp	0.15	0.15	0.15
胆碱 Choline/(mg/kg)	2 004.21	2 004.58	2 006.85

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 3 000 IU,VD 3 400 IU,VE 50 mg,VK 1 mg,VB₁ 1.5 mg,VB₂ 2.5 mg,VB₃ 30 mg,VB₆ 2 mg,VB₁₂ 0.01 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 0.2 mg,叶酸 folic acid 0.4 mg,生物素 biotin 0.1 mg, Fe(FeSO₄·H₂O)50 mg,Cu(CuSO₄·5H₂O)4 mg,Zn(ZnSO₄·H₂O)60 mg,Mn(MnSO₄·H₂O) 4 mg,I(CaI₂O₆)0.14 mg,Se(Na₂SeO₃)0.3 mg。

2)粗蛋白质为实测值,其余为计算值。CP was a measured value, while the others were calculated values.

1.3 样品采集及指标测定

1.3.1 生长性能和胴体性状

试验开始前及结束后,试验猪空腹12 h后称重,记录全程饲粮采食量,计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。计算公式如下:

ADG=(末重-初重)/饲喂天数;

ADFI=(总投料量-剩料量)/(饲喂天数×饲养头数);

F/G=ADFI/ADG。

试验猪屠宰后,去除内脏、头、尾、蹄,沿背部中线分割,称取胴体重。使用透明硫酸纸测绘右侧胴体第10肋骨处背最长肌眼肌横断面图形,使用求积仪测量眼肌面积。使用游标卡尺测定右侧胴体颈椎处、第10肋骨处和腰荐结合处背膘厚度,并取平均值作为平均背膘厚。

1.3.2 血清和背最长肌抗氧化指标

屠宰当天对试验猪进行耳缘静脉采血,4 ℃条件下,4 000 r/min离心10 min,分离血清后放置于-80 ℃冰箱保存。采集背最长肌样品,迅速投入液氮中进行速冻,随后转入-80 ℃冰箱保存待测。采用试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定血清和肌肉匀浆液中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)含量。

1.3.3 背最长肌肉品质指标

切取胴体第4~6肋骨处背最长肌,用于测定肌肉剪切力、肉色、pH、肌内脂肪含量和大理石纹评分以及肌苷酸含量和脂肪酸组成。

1)肌苷酸含量:根据Li等^[9]的研究,采用高效液相色谱(HPLC)法测定肌肉样品中肌苷酸的含量。

2)脂肪酸组成:使用Agilent-7890B气相色谱仪(Agilent Technologies Inc.,美国)系统进行分析。

3)肉色:使用Konica MinoltaCR-410型色差仪测量并记录屠宰后45 min、24 h和48 h背最长肌的亮度(L^*)、红度(a^*)和黄度(b^*)值。

4)pH:使用便携pH计分别于屠宰后的45 min、24 h和48 h测定背最长肌3个不同位置处的pH,取平均值。

5)滴水损失:将各组背最长肌样品裁剪成约100 g的长条状,悬挂在充气密封袋中,于4 ℃冷库中放置。在取样后的24和48 h,分别对样品进行称重,计算滴水损失。计算公式如下:

滴水损失(%)=100×[悬挂前肉条重(g)-悬挂后肉条重(g)]/悬挂前肉条重(g)。

6)剪切力:将背最长肌样品置于80 ℃恒温水浴锅中,加热至肌肉中心温度达到70 ℃后取出,室温冷却,用圆孔取样器将其分割成同等厚度的长条状,使用嫩度仪测量样品的剪切力。

7)大理石纹评分:屠宰时取背最长肌横断面,参照美国国家猪肉生产委员会(NPPC, Des Moines,美国)指南给出的标准评分卡,选定10名评测人员对样品大理石纹进行评分,取平均值。

8)肉质感官评分:将背最长肌按照统一规格整切后,置于不锈钢容器中并以锡箔纸密封,置于120 ℃水浴锅中蒸煮10 min,提供给12名有感官评估经验的小组成员进行评定。小组成员有大约4 min的时间对18个样本的9个主观特征(颜色外形、气味、嫩度、多汁度、风味、香味、异味、肉汤鲜度和肉汤清度)进行评估。试验为评估小组成员提供蒸馏水(约30 ℃),以清洁上颚残留的样本。感官变量使用1~8分量表进行评级:颜色外形(1=苍白,8=非常好),气味(1=非常差,8=非常好),嫩度(1=非常硬,8=非常嫩),多汁(1=非常干,8=非常多汁),风味(1=非常差,8=非常好),香味(1=很弱,8=很浓),异味(1=很浓,8=很弱),肉汤鲜度(1=很差,8=很浓),肉汤清度(1=非常清澈,8=非常混浊)。

9)肌内脂肪含量:取各组背最长肌样品用绞肉机搅拌成泥,称重后置于冻干机中至肉样完全干燥,干燥后迅速称取质量,使用粉碎机打磨成粉,称取粉样1 g放置于滤袋中,滤袋封口后放入XT15i全自动脂肪分析仪中进行浸提。浸提完毕后,将样品放于105 ℃ DHG-9070A电热鼓风干燥箱中烘干30 min,干燥器中冷却20 min后进行称重,计算肌内脂肪含量。计算公式如下:

肌内脂肪(%)=100×萃取后油量(g)/风干肉样重(g)。

1.4 数据分析

试验数据使用SPSS 25.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并用Tukey test进行多重比较,以P<0.01表示差异极显著,P<0.05表示差异显著,0.05≤P<0.10表示有显著趋势。

2 结果与分析

2.1 菜籽粕发酵前后营养物质和主要抗营养因子含量比较

与发酵前菜籽粕相比,发酵提高了菜籽粕的粗蛋白质含量,大幅度降低了硫苷、植酸和单宁等抗营养因子含量(表2)。

表2 菜籽粕发酵前后的营养成分

Table 2 Nutrient composition of canola meal before and after fermentation

项目 Items	发酵前 Before fermentation	发酵后 After fermentation
水分 Moisture/%	10.94	9.72
粗蛋白质 CP/%	39.77	42.47
粗灰分 Ash/%	6.39	7.35
硫苷 GS/(μmol/g)	32.44	7.39
植酸 Phytic acid/%	2.45	0.87
单宁 Tannin/%	1.58	0.66

2.2 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪生长性能和胴体性状的影响

由表3可知,各试验组间的ADG、ADFI、F/G无显著差异(P>0.05),各组之间胴体重、眼肌面积和背膘厚也无显著差异(P>0.05)。

表3 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪生长性能和胴体性状的影响

Table 3 Effects of low protein diet supplemented with fermented canola meal on growth performance and carcass traits of finishing pigs

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein-fermented canola meal group	P值 P-value
初重 IBW/kg	59.99±2.38	61.22±2.27	60.46±1.04	0.908
末重 FBW/kg	108.54±3.10	112.51±4.03	112.02±2.57	0.666
平均日增重 ADG/kg	0.88±0.02	0.93±0.04	0.94±0.04	0.485
平均日采食量ADFI/kg	2.27±0.19	2.46±0.15	2.32±0.19	0.731
料重比 F/G	2.57±0.21	2.68±0.18	2.50±0.22	0.807
胴体重 Carcass weight/kg	78.32±0.95	81.46±2.45	81.68±1.82	0.378
眼肌面积 Eye muscle area/cm²	53.72±2.99	53.36±2.29	52.98±2.87	0.982
背膘厚 Backfat depth/mm	23.40±2.19	28.99±2.21	29.41±1.56	0.094

	同行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。
	Values in the same row with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.3 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪组织抗氧化指标的影响

由表4可知,与对照组相比,低蛋白质组血清谷胱甘肽过氧化物酶活性显著提高(P<0.05)。与低蛋白质组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕组肌肉总抗氧化能力显著降低(P<0.05)。

表4 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of low protein diet supplemented with fermented canola meal on antioxidant indexes of finishing pigs

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein-fermented canola meal group	P值 P-value
血清 Serum
总抗氧化能力 T-AOC/(mmol/L)	0.20±0.01	0.33±0.08	0.28±0.01	0.203
总超氧化物歧化酶 T-SOD/(U/mL)	61.03±4.98	62.78±2.76	67.92±1.81	0.365
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px/(U/mL)	172.59±10.73^b	229.26±12.58^a	200.74±12.27^ab	0.015
丙二醛 MDA/(mmol/L)	1.83±0.22	2.61±0.33	1.83±0.21	0.083
过氧化氢酶 CAT/(U/mL)	6.81±1.40	10.95±2.39	13.25±3.78	0.264
肌肉 Muscle
总抗氧化能力 T-AOC/(mmol/L)	0.14±0.00^ab	0.15±0.01^a	0.13±0.01^b	0.047
总超氧化物歧化酶 T-SOD/(U/mL)	101.36±3.54	100.16±3.38	94.83±3.10	0.365
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mL)	49.66±9.56	39.06±5.97	22.69±6.19	0.063

2.4 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪肉品质的影响

由表5可知,与低蛋白质组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕组宰后24、48 h的背最长肌红度值显著降低(P<0.05),其他肉色指标各组间无显著差异(P>0.05)。

表5 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪肉品质的影响

Table 5 Effects of low protein diet supplemented with fermented canola meal on meat quality of fattening pigs

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein- fermented canola meal group	P值 P-value
肉色 Meat color
45 min亮度 $L 45 m i n *$	50.07±1.06	49.84±0.36	51.94±0.78	0.153
45 min红度 $a 45 m i n *$	18.11±0.55	18.72±0.50	17.24±0.49	0.164
45 min黄度 $b 45 m i n *$	6.19±0.52	5.76±0.50	6.77±0.58	0.426
24 h亮度 $L 24 h *$	60.37±1.04	60.82±0.24	61.47±0.70	0.579
24 h红度 $a 24 h *$	17.27±0.44^ab	17.80±0.28^a	16.23±0.35^b	0.023
24 h黄度 $b 24 h *$	9.11±0.21	8.73±0.14	9.38±0.21	0.083
48 h亮度 $L 48 h *$	59.71±1.14	60.11±0.52	61.53±0.45	0.243
48 h红度 $a 48 h *$	17.81±0.39^ab	18.28±0.31^a	16.52±0.36^b	0.010
48 h黄度 $b 48 h *$	9.07±0.35	9.04±0.34	9.15±0.09	0.963
滴水损失 Drip loss/%
24 h	2.52±0.14	2.38±0.04	2.40±0.08	0.554
48 h	3.23±0.16	3.28±0.14	3.42±0.08	0.595
pH
pH_{45 min}	6.17±0.10	6.16±0.13	6.28±0.06	0.675
pH_{24 h}	5.37±0.11	5.32±0.08	5.39±0.10	0.872
pH_{48 h}	5.65±0.02	5.62±0.02	5.64±0.02	0.538
剪切力 Shear force/N	77.55±7.95	66.31±8.36	58.98±6.23	0.249

由表6可知,与对照组、低蛋白质组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮趋于提高背最长肌风味(P=0.075);与低蛋白质组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮显著降低肉汤浑浊度(P<0.05)。

表6 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪肉感官评定的影响

Table 6 Effects of low protein diet supplemented with fermented canola meal on meat sensory evaluation of fattening pigs

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein- fermented canola meal group	P值 P-value
颜色 Color	5.30±0.09	5.39±0.11	5.22±0.08	0.470
气味 Fragrance	5.42±0.16	5.35±0.17	5.08±0.22	0.423
风味 Flavor	5.17±0.10	5.19±0.10	5.51±0.13	0.075
异味 Off-flavors	5.52±0.17	5.62±0.14	5.51±0.25	0.911
嫩度 Tenderness	4.76±0.21	5.04±0.18	5.10±0.20	0.458
多汁度 Juiciness	5.13±0.21	5.37±0.12	5.35±0.17	0.548
肉汤清浊 Broth clarity	5.39±0.19^ab	5.73±0.11^a	5.00±0.19^b	0.021
肉汤鲜度 Broth freshness	5.46±0.09	5.53±0.18	5.39±0.12	0.751
大理石纹 Marbling score	1.94±0.22	2.08±0.22	2.22±0.18	0.641

由表7可知,与对照组和低蛋白质组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮显著提高背最长肌肌苷酸含量(P<0.05)。各组间背最长肌肌内脂肪含量无显著差异(P>0.05)。尽管各组间总脂肪酸含量无显著差异(P>0.05),但与对照组相比,低蛋白质-发酵菜籽粕组油酸、单不饱和脂肪酸含量均显著提高(P<0.05),亚油酸、二十烷二烯酸及多不饱和脂肪酸含量均显著下降(P<0.05)。

表7 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪背最长肌肌苷酸、肌内脂肪含量和脂肪酸组成的影响

Table 7 Effects of low protein diet supplemented with fermented canola meal on IMP,intramuscular fat content and fatty acid composition of longissimus dorsi of fattening pigs

项目 Items	对照组 Control group	低蛋白质组 Low protein group	低蛋白质-发酵菜籽粕组 Low protein- fermented canola meal group	P值 P-value
肌苷酸 Inosine monophosphate/(mg/g)	1.68±0.05^b	1.87±0.07^b	2.18±0.06^a	<0.010
肌内脂肪 Intramuscular fat/%	2.28±0.43	2.83±0.38	2.96±0.46	0.495
总脂肪酸 Total fatty acids/(mg/g)	15.68±4.31	18.96±3.50	16.31±2.28	0.781
脂肪酸占总脂肪酸的比例 Ratio of fatty acids to total fatty acids/%
葵酸 C10:0	0.14±0.00	0.15±0.01	0.15±0.01	0.542
豆蔻酸 C14:0	1.37±0.06	1.37±0.03	1.37±0.05	1.000
棕榈酸 C16:0	24.33±0.23	24.48±0.37	24.83±0.49	0.642
棕榈油酸 C16:1(cis-9)	2.76±0.16	3.08±0.22	2.87±0.16	0.458
十七烷酸 C17:0	0.21±0.02	0.74±0.56	0.16±0.01	0.393
硬脂酸 C18:0	12.05±0.34	11.95±0.25	12.27±0.40	0.795
油酸 C18:1(cis-9)	37.36±1.07^b	39.43±0.87^ab	41.00±0.54^a	0.029
亚油酸 C18:2(all-cis-9,12)	14.87±1.14^a	12.85±0.94^ab	10.82±0.55^b	0.022
亚麻酸C18:3(all-cis-9,12,15)	0.85±0.07	0.82±0.14	0.58±0.02	0.106
花生酸 C20:0	0.20±0.01	0.21±0.01	0.22±0.01	0.526
花生烯酸 C20:1(cis-11)	0.66±0.03	0.67±0.03	0.70±0.06	0.803
二十烷二烯酸C20:2(all-cis-11,14)	0.56±0.04^a	0.50±0.03^ab	0.44±0.02^b	0.048
二十烷三烯酸C20:3(all-cis-8,11,14)	0.22±0.03	0.18±0.02	0.18±0.02	0.375
花生四烯酸C20:4 (all-cis-5,8,11,14)	1.67±0.34	1.31±0.22	1.20±0.13	0.383
单不饱和脂肪酸 MUFA	40.78±1.14^b	43.18±0.97^ab	44.58±0.50^a	0.031
多不饱和脂肪酸 PUFA	18.17±1.38^a	15.66±1.19^ab	13.22±0.69^b	0.024

3 讨论

3.1 菜籽粕发酵前后营养物质和主要抗营养因子含量比较

生物发酵技术是目前改善菜籽粕营养价值的重要途径,具体体现在对抗营养因子的消除作用和增加菜籽粕中益生物质含量等方面^[10-11]。本试验中,发酵菜籽粕较发酵前粗蛋白质含量增加,与周晓容等^[6]的研究结果一致。生物发酵处理降低了菜籽粕中硫苷、植酸和单宁的含量,与前人结果一致,这可能与微生物酶对其中的葡萄糖、硫分子、植酸等的分解利用有关^[12-13]。

3.2 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪生长性能和胴体性状的影响

生长育肥阶段是猪只沉积蛋白质、脂肪的重要阶段。蛋白质的沉积状况与猪只摄入的能量、蛋白质水平密切相关,此时蛋白质的供给量能否满足猪只的需要直接关系到其沉积蛋白质的水平和速度。饲粮蛋白质水平低于生猪的需求量时,会降低猪只的生长性能,但是过高的蛋白质水平则会造成过度氮排放。朱建平等^[14]研究表明,将饲粮粗蛋白质水平降低1%~2%对育肥猪生长性能无负面影响。Canh等^[15]将育肥猪饲粮中的蛋白质水平从16.5%降低到12.5%,亦未发现对育肥猪生长性能存在负面影响。本试验将60~110 kg阶段育肥猪的饲粮蛋白质水平降低到11.79%,对猪只生长性能无负面影响,与前者结论一致。

非常规蛋白质饲料原料在替代豆粕、节约蛋白质原料成本方面颇具潜力,但其也存在营养价值较低、氨基酸不平衡、适口性差、含有多种抗营养因子等方面问题,对猪生长性能存在负面影响^[8,16]。已有研究表明,微生物发酵技术具有改善非常规饲料原料营养价值的作用,可以一定程度消除非常规饲料原料对动物生长性能的不良影响^[8,17]。本研究利用微生物发酵技术对菜籽粕进行预处理并应用于育肥猪饲粮中,结果表明,在低蛋白质水平的基础上使用发酵菜籽粕等比替代50%的豆粕,对育肥猪生长性能无负面影响。高冬余^[18]研究发现,发酵技术可以提高菜籽粕粗蛋白质消化率及干物质表观消化率,增加菜籽粕饲喂育肥猪的营养价值。景义峰等^[19]在60~90 kg阶段的育肥猪饲粮中使用11.00%的发酵菜籽粕替代8.50%的豆粕,结果猪只的ADG显著提高了15.87%,F/G显著降低了15.36%。但罗振福^[20]的研究发现,在生长猪饲粮中使用发酵菜籽粕50%以上等氮替代豆粕时,会对猪只生长性能产生负面影响,推测可能与发酵杂粕中残留的抗营养因子或霉菌毒素等有关。因此,发酵杂粕虽然具有较高的营养价值和替代豆粕的潜力,但应加强对其抗营养因子、霉菌毒素的检测,并摸索最适使用量/替代量。

在胴体性状上,Kerr等^[21]的研究提出饲喂低蛋白质水平饲粮可能导致猪胴体脂肪沉积增多,但更多的报道表明,低蛋白质饲粮对猪的胴体组成、蛋白质沉积无负面影响^[22⇓-24]。造成上述研究结果差异的主要原因可能在于饲粮配方及所添加的必需氨基酸的比例不同^[24]。本试验在降低饲粮蛋白质水平的基础上,无论是否使用发酵菜籽粕替代豆粕,均对饲粮的必需氨基酸进行了必要补充,确保各组饲粮的必需氨基酸含量相同并均达到或超过NRC(2012)推荐标准,因此,各组育肥猪胴体性状无显著差异,这也与朱建平等^[14]的研究结果具有一致性。

3.3 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪抗氧化指标的影响

T-AOC是动物体内各种抗氧化物质和抗氧化酶等所构成的总抗氧化水平,是衡量机体抗氧化能力的重要指标^[25],反映了机体自由基代谢能力和对外界刺激代偿能力的高低^[26]。T-SOD和CAT具有抑制肌肉脂质氧化反应和清除超氧阴离子自由基的能力,其活性高低可以表示机体清除自由基能力的强弱^[27]。而MDA作为脂质过氧化的终产物,可以反映出动物机体脂质过氧化的水平^[28]。本试验中,低蛋白质组血清GSH-Px活性显著提高,说明降低蛋白质水平在一定程度上可以提高猪的血液抗氧化能力。但是在低蛋白质饲粮中以发酵菜籽粕替代部分豆粕会导致背最长肌T-AOC有一定程度的降低。肌肉脂肪酸组成结果显示低蛋白质-发酵菜籽粕组单不饱和脂肪酸含量上升,多不饱和脂肪酸含量下降,其脂质过氧化的风险应该是低于其他2组的,这与肌肉T-AOC结果相悖,具体原因有待进一步研究。

3.4 低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮对育肥猪肉品质的影响

随着现代生活水平的提高,人们对于肉品质的要求不断提高,肉质也被认为是衡量饲料配方最重要的标准之一^[29]。猪肉品质主要包括了肌肉pH、肉色、大理石纹评分、肌内脂肪含量、滴水损失、嫩度、多汁度、风味等几个方面。肉色主要由肌红蛋白和残留的少量血红蛋白含量决定的。肉中肌红蛋白含量及其3种色素形态(肌红蛋白、氧合肌红蛋白和高铁肌红蛋白)之间的相对比例发生变化导致呈现出的肉色不同^[30]。Yun等^[31]在育肥猪饲粮中添加4%的油菜籽或菜籽粕,未发现其对肉色、感官评定、滴水损失、pH等肉质产生负面影响。本研究发现,低蛋白质-发酵菜籽粕组较低蛋白质组显著降低了屠宰后24和48 h的肌肉红度值,说明发酵菜籽粕对背最长肌的宰后肉色有一定的负面影响,但其显著提高了肉汤清度,对猪肉的感官评价具有正向提升。张克英等^[32]研究发现,低蛋白质饲粮可以促进体内蛋白质周转加快,减少胶原蛋白交联结构的形成,能够提高猪肉的肌内脂肪含量,进而改善嫩度。但在本试验中,各组间的剪切力、系水力、pH、肌内脂肪含量等相关指标未发现存在显著差异。值得注意的是,在本试验中,发酵菜籽粕极显著提高了猪肉肌苷酸的含量。肌苷酸作为决定肌肉鲜味特性的主要物质,是评价肉品鲜度的重要指标^[33-34]。在低蛋白质饲粮中以发酵菜籽粕替代部分豆粕具有提高猪肉风味的作用,该结果与感官评价结果相吻合。关红民等^[35]的研究也发现,饲粮中添加8%的发酵豆粕,可以显著增加杜×长×大肉猪肌肉中肌苷酸的含量,有效改善猪肉鲜味和风味,与本研究结论一致。

肌肉中游离脂肪酸的组分决定着猪肉的风味和适口性^[36],其中不饱和脂肪酸是肉香味的重要前体物质^[30]。本试验中,各试验组背最长肌脂肪酸含量由高到低依次是油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸,与Yu等^[37]、席斌等^[38]研究结果基本一致。罗友云^[39]研究表明,油酸氧化分解产生的醛类物质具有极强的增香作用,而Cameron等^[40]研究结果也显示,猪肉的多汁性、风味品质与多不饱和脂肪酸含量呈负相关,与单不饱和脂肪酸含量呈正相关,这主要是由于多不饱和脂肪酸比单不饱和脂肪酸存在更高的氧化风险。在本试验条件下,饲喂低蛋白质-发酵菜籽粕饲粮显著增加了肌肉中油酸和单不饱和脂肪酸的含量,降低了多不饱和酸的含量,对于增加猪肉的风味具有一定的积极作用。林标声等^[41]在饲粮中添加4%的益生菌发酵饲料,同样发现育肥猪肌肉中多不饱和脂肪酸含量显著减少,单不饱和脂肪酸含量显著增加,与本试验结果具有一致性。脂肪酸含量变化的原因可能与发酵技术有关,发酵饲料中的有益菌及其发酵代谢产物通过参与调控猪体内脂肪酸的合成及代谢,改变脂肪酸的组成和含量,从而改善猪肉风味^[36]。

4 结论

综上所述,在低蛋白质饲粮的基础上使用发酵菜籽粕部分替代豆粕,对60~110 kg阶段育肥猪的生长性能和胴体性状无负面影响,但可以显著提高猪肉的肌苷酸含量和感官评价,具有改善猪肉脂肪酸组成的作用。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

[1]	中国饲料工业协会. 生猪低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范:T/CFIAS 8001—2022[S]. 北京: 中国饲料工业协会, 2022. China Feed Industry Association. Specification of practice for the diversified diets with low protein and low soybean meal for pigs[S]. Bejing: China Feed Industry Association, 2022. (in Chinese)

[2]	OBA M. Review:effects of feeding sugars on productivity of lactating dairy cows[J]. Canadian Journal of Animal Science, 2011, 91(1):37-46. DOI

[3]	DIAZ A B, BLANDINO A, CARO I. Value added products from fermentation of sugars derived from agro-food residues[J]. Trends in Food Science & Technology, 2018, 71:52-64.

[4]	VARGA G A, KOLVER E S. Microbial and animal limitations to fiber digestion and utilization[J]. The Journal of Nutrition, 1997, 127(5):819S-823S DOI

[5]	MADRERA R R, BEDRIÑANA R P, VALLES B S. Enhancement of the nutritional properties of apple pomace by fermentation with autochthonous yeasts[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 79:27-33. DOI

[6]	周晓容, 孙佩佩, 刘志云, 等. 发酵菜籽粕在生长育肥猪上的营养价值评定[J]. 畜牧兽医学报, 2020, 51(3):524-533. ZHOU X R, SUN P P, LIU Z Y, et al. Evaluation of nutritional value of fermented rapeseed meal in growing-finishing pigs[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2020, 51(3):524-533. (in Chinese)

[7]	何小丽. 生物发酵法改善菜粕品质的研究[D].硕士学位论文. 武汉: 华中农业大学, 2015. HE X L. The study on biological fermentation to improve the quality of repeseed mal[D].Master's Thesis. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2015. (in Chinese)

[8]

吴东, 钱坤, 徐鑫, 等. 发酵菜籽粕替代豆粕对生长肥育猪生长性能、血清生化指标和肠道菌群的影响[J]. 养猪, 2014(6):49-51.

, QIAN

, XU

, et al. Effects of fermented rapeseed meal instead of soybean meal on growth performance,serum biochemical indexes and intestinal flora of growing-finishing pigs[J]. Swine Production, 2014(6):49-51. (in Chinese)

[9]	LI F N, DUAN Y H, LI Y H, et al. Effects of dietary n-6:n-3 PUFA ratio on fatty acid composition,free amino acid profile and gene expression of transporters in finishing pigs[J]. British Journal of Nutrition, 2015, 113(5):739-748. DOI

[10]

魏炳栋, 党修利, 邱玉朗, 等. 乳酸菌固态发酵酶解对豆粕、棉籽粕和菜籽粕粗蛋白质、pH、酸度及抗营养因子含量的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2014, 41(11):107-114.

WEI

B D

, DANG

X L

, QIU

Y L

, et al. Effect of lactic acid bacteria solid-state fermentation on crude protein,pH,acidity and antinutritional factor content of soybean meal,cottonseed meal and rapeseed meal[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2014, 41(11):107-114. (in Chinese)

[11]	郭艳, 周鸿翔, 邱树毅, 等. 微生物固态发酵法提升冷榨菜籽饼粕营养价值的研究[J]. 食品科技, 2012, 37(7):176-179,184. GUO Y, ZHOU H X, QIU S Y, et al. Improving the nutritive value of cold-pressed rapeseed cake with microbes under solid-state formation[J]. Food Science and Technology, 2012, 37(7):176-179,184. (in Chinese) DOI

[12]	TRIPATHI M K, MISHRA A S. Glucosinolates in animal nutrition:a review[J]. Animal Feed Science and Technology, 2007, 132(1/2):1-27. DOI

[13]	KEROVUO J, LAURAEUS M, NURMINEN P, et al. Isolation,characterization,molecular gene cloning,and sequencing of a novel phytase from Bacillus subtilis[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1998, 64(6):2079-2085. DOI

[14]	朱建平, 胡琴, 刘春雪, 等. 低蛋白日粮对育肥猪生产性能和血清指标的影响[J]. 粮食与饲料工业, 2014(4):51-53. ZHU J P, HU Q, LIU C X, et al. Effect of low protein diets on performance and serum parameters in finishing pigs[J]. Cereal & Feed Industry, 2014(4): 51-53. (in Chinese)

[15]	CANH T T, AARNINK A J A, SCHUTTE J B, et al. Dietary protein affects nitrogen excretion and ammonia emission from slurry of growing-finishing pigs[J]. Livestock Production Science, 1998, 56(3):181-191. DOI

[16]	LINNEEN S K, DEROUCHEY J M, DRITZ S S, et al. Effects of dried distillers grains with solubles on growing and finishing pig performance in a commercial environment[J]. Journal of Animal Science, 2008, 86(7):1579-1587. DOI PMID

[17]

曾钰, 刘垚, 李友英, 等. 发酵杂粕替代豆粕对肉牛生长性能、养分表观消化率及血清生化指标的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2022, 49(2):559-568.

ZENG

, LIU

, LI

Y Y

, et al. Effects of fermented mixed meal replacing soybean meal in diets on growth performance,nutrient apparent digestibility and serum biochemical indices of beef cattle[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2022, 49(2):559-568. (in Chinese)

[18]	高冬余. 厌氧固态发酵菜籽粕研究[D].硕士学位论文. 合肥: 安徽农业大学, 2010. GAO D Y. Study on solid state anaerobic fermentation of rapeseed meal[D].Master's Thesis. Hefei: Anhui Agricultural University, 2010. (in Chinese)

[19]	景义峰, 吴晓峰, 熊凌. 发酵菜粕对育肥猪生产性能的影响[J]. 养殖与饲料, 2012(4):40-42. JING Y F, WU X F, XIONG L. Effect of fermented rapeseed meal on production performance of finishing pigs[J]. Animals Breeding and Feed, 2012(4):40-42. (in Chinese)

[20]	罗振福. 菜粕的固态发酵参数研究及在生长猪上应用效果评估[D].硕士学位论文. 长沙: 湖南农业大学, 2010. LUO Z F. Studies on solid-state fermentation parameters of rapeseed meal and evaluation of diets containing fermented rapeseed meal on growing pigs[D].Master's Thesis. Changsha: Hunan Agricultural University, 2010. (in Chinese)

[21]	KERR B J, MCKEITH F K, EASTER R A. Effect on performance and carcass characteristics of nursery to finisher pigs fed reduced crude protein, amino acid-supplemented diets[J]. Journal of Animal Science, 1995, 73(2):433-440. DOI PMID

[22]	乔建国. 使用赖氨酸强化低蛋白日粮对肥育猪生产性能和胴体组成的影响[J]. 福建畜牧兽医, 2004, 26(3):20-21. QIAO J G. Effects of low protein diet fortified with lysine on performance and carcass composition of finishing pigs[J]. Fujian Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2004, 26(3):20-21. (in Chinese)

[23]	LE BELLEGO L, NOBLET J. Performance and utilization of dietary energy and amino acids in piglets fed low protein diets[J]. Livestock Production Science, 2002, 76(1/2):45-58. DOI

[24]	吴信, 黄瑞林, 印遇龙, 等. 低蛋白日粮对生长肥育猪生产性能和猪肉品质的影响[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(23):6198-6200. WU X, HUANG R L, YIN Y L, et al. Effects of the diets with low protein on the performence of fatted pig and pork quality[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2006, 34(23):6198-6200. (in Chinese)

[25]	BAKAR E, ULUCAM E, CERKEZKAYABEKIR A, et al. Investigation of the effects of naringin on intestinal ischemia reperfusion model at the ultrastructural and biochemical level[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2019, 109:345-350. DOI

[26]	YU R, SCHELLHORN H E. Recent applications of engineered animal antioxidant deficiency models in human nutrition and chronic disease[J]. The Journal of Nutrition, 2013, 143(1):1-11. DOI

[27]

李元凤, 王亚超, 敖翔, 等. 丝兰提取物和益生菌对生长肥育猪生长性能、抗氧化功能、养分消化代谢以及粪污氮磷、有害气体排放的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2022, 58(3):174-179.

Y F

, WANG

Y C

, AO

, et al. Effects of yucca extract and probiotics on growth performance,nutrient digestion and metabolism,antioxidant function,nitrogen,phosphorus,and harmful gas emissions of growing-finishing pigs[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2022, 58(3):174-179. (in Chinese)

[28]	LI Y F, HE J, SHEN X Y. Effects of nano-selenium poisoning on immune function in the wumeng semi-fine wool sheep[J]. Biological Trace Element Research, 2021, 199(8):2919-2924. DOI

[29]	CERISUELO A, TORRES A, LAINEZ M, et al. Increasing energy and lysine in diets for growing-finishing pigs in hot environmental conditions:consequences on performance,digestibility,slurry composition,and gas emission[J]. Journal of Animal Science, 2012, 90(5):1489-1498. DOI

[30]	袁艳枝, 邓文, 金瑶瑶, 等. 猪肉品质评定指标及影响因素的研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2020(1):31-35,40. YUAN Y Z, DENG W, JIN Y Y, et al. Advances in research of immune response to Salmonella in poultry[J]. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine, 2020(1):31-35,40. (in Chinese)

[31]	YUN H M, LEI X J, LEE S I, et al. Rapeseed meal and canola meal can partially replace soybean meal as a protein source in finishing pigs[J]. Journal of Applied Animal Research, 2018, 46(1):195-199. DOI

[32]	张克英, 陈代文, 胡祖禹. 影响猪肉品质的主要因素[J]. 四川农业大学学报, 2002, 20(1):67-74. ZHANG K Y, CHEN D W, HU Z Y. Factors for influencing pork quality[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2002, 20(1):67-74. (in Chinese)

[33]	吕东坡, 朱仁俊. 肌苷酸的研究现状及展望[J]. 肉类研究, 2007(11):12-15. LYU D P, ZHU R J. The research status and potential using of IMP[J]. Meat Research, 2007(11):12-15. (in Chinese)

[34]	MASIC U, YEOMANS M R. Umami flavor enhances appetite but also increases satiety[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 2014, 100(2):532-538. DOI

[35]	关红民, 贺军, 王佳. 不同水平发酵豆粕对猪肌肉中氨基酸、脂肪酸及肌苷酸含量的影响[J]. 饲料研究, 2022, 45(5):24-30. GUAN H M, HE J, WANG J. Effect of different level fermented soybean meal on contents of amino acid,fatty acid and inosine acid in muscle of pigs[J]. Feed Research, 2022, 45(5):24-30. (in Chinese)

[36]	HOOD R L, ALLEN C E. Lipogenic enzyme activity in adipose tissue during the growth of swine with different propensities to fatten[J]. The Journal of Nutrition, 1973, 103(3):353-362. DOI

[37]	YU M, LI Z M, RONG T, et al. Different dietary starch sources alter the carcass traits,meat quality,and the profile of muscle amino acid and fatty acid in finishing pigs[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2020, 11:78. DOI

[38]	席斌, 郭天芬, 杨晓玲, 等. 对不同品种猪肉中脂肪酸、氨基酸及肌苷酸的比较研究[J]. 饲料研究, 2019, 42(7):31-34. XI B, GUO T F, YANG X L, et al. Comparative research on fatty acid, amino acid and IMP of pork from different breeds[J]. Feed Research, 2019, 42(7):31-34. (in Chinese)

[39]	罗友云. 中草药对三元杂交育肥猪增重效果的影响[J]. 国外畜牧学:猪与禽, 2020, 40(6):29-31. LUO Y Y. Effect of Chinese Herbal Medicine on weight gain of three-way crossbred finishing pigs[J]. Animal Science Abroad (Pigs and Poultry), 2020, 40(6):29-31. (in Chinese)

[40]	CAMERON N D, ENSER M B. Fatty acid composition of lipid in longissimus dorsi muscle of Duroc and British Landrace pigs and its relationship with eating quality[J]. Meat Science, 1991, 29(4):295-307. DOI

[41]

林标声, 罗建, 李益明, 等. 微生物发酵饲料对生猪规模化饲养屠宰性能及肉品质影响的研究[J]. 农业科学与技术(英文版), 2016, 17(10):2329-2331,2382.

LIN

B S

, LUO