Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 10: 6256 - 6269

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.533

RESEARCH PAPER

Effects of Sesame Meal-Type Low-Protein Diet on Growth Performance, Nutrient Apparent Digestibility and Serum Biochemical and Antioxidant Indices of Fattening Pigs

  • HE Junlong , 1 ,
  • PAN Zhaoyang 2 ,
  • ZHANG Hongfu 1 ,
  • HAO Yue , 1, *
Expand
  • 1 State Key Laboratory of Animal Nutrition and Feeding, Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
  • 2 Hunan Baodong Agricultural and Animal Husbandry Science and Technology Co., Ltd., Shaoyang 422001, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2024-04-11

  Online published: 2024-10-14

Fold

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of sesame meal-type low-protein diet on growth performance, nutrient apparent digestibility and serum biochemical and antioxidant indices of fattening pigs. Two hundred and eighty-eight “Duroc×Landrace×Yorkshire” ternary fattening pigs with an average body weight of (61.58±5.62) kg were randomly divided into 4 groups with 6 replicates in each group and 12 pigs in each replicate. Pigs in 4 groups were fed the sesame meal-type low-protein diets with 4 crude protein levels (15%, 14%, 13% and 12%), respectively. The pre-test period was 7 days and the test period was 60 days, of which the first 30 days were the early fattening period and the last 30 days were the later fattening period. The results showed as follows: 1) the sesame meal-type low-protein diet with different crude protein levels had no significant effects on growth performance of fattening pigs (P>0.05). 2) The sesame meal-type low-protein diet with different crude protein levels had no significant effects on the apparent digestibility of dry matter, crude fiber, calcium and phosphorus of fattening pigs (P>0.05). With the crude protein levels decreased, the crude protein apparent digestibility was decreased linearly (P<0.05). 3) During the early fattening period, the contents of total protein (TP), albumin (ALB), creatinine (CREA), urea nitrogen (UN), glucose (GLU) and activities of aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) in serum of 12% crude protein level group were significantly lower than those of 15% crude protein level group (P<0.05). During the later fattening period, the contents of TP, ALB, total cholesterol (TC), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), CREA and GLU and activities of alkaline phosphatase (ALP) and AST in serum of 12% crude protein level group were significantly higher than those of 15% crude protein level group (P<0.05). 4) During the early fattening period, the activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px) in serum of 14%, 13% and 12% crude protein level groups were significantly higher than those of 15% crude protein level group (P<0.05), and the serum malondialdehyde (MDA) content of 13% and 12% crude protein level groups was significantly lower than that of 15% crude protein level group (P<0.05). During the later fattening period, the activities of SOD and GSH-Px in serum of 14% and 13% crude protein level groups were significantly higher than those of 15% crude protein level group (P<0.05), and the serum MDA content of 13% crude protein level group was significantly lower than that of 15% crude protein level group (P<0.05). In conclusion, the sesame meal-type low-protein diet has no significantly effects on growth performance and apparent digestibility of dry matter, crude fiber, calcium and phosphorus, and improve the antioxidant capacity of fattening pigs.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(10):6256-6269]

Key words： sesame meal; low-protein diet; fattening pigs; growth performance; nutrient apparent digestibility; biochemical indices; antioxidant

Cite this article

HE Junlong , PAN Zhaoyang , ZHANG Hongfu , HAO Yue . Effects of Sesame Meal-Type Low-Protein Diet on Growth Performance, Nutrient Apparent Digestibility and Serum Biochemical and Antioxidant Indices of Fattening Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(10) : 6256 -6269 . DOI: 10.12418/CJAN2024.533

饲料蛋白质资源短缺成为制约我国畜牧业可持续发展的主要问题。我国大豆进口量长期居高不下,对国外进口大豆依存度高,这种局面严重威胁着我国的粮食安全。2022年,我国进口粮食总量14 687万t,其中进口大豆总量9 108万t,仅饲用大豆就达8 024万t,占进口大豆总量的88.1%。可以说,粮食安全的主要压力在饲料粮,本质在于大豆[1]。因此,必须加快推进豆粕减量替代进程。这是由饲料原料结构性短缺所决定的,是从维护我国饲料粮安全大局出发所做出的国家层面的战略,是畜牧业降本增效的有效路径[2]。
目前,我国在饲用豆粕减量替代方面虽已取得了阶段性的显著成效[3],然而,仍然存在着进一步拓展和提升的空间。豆粕减量替代技术的途径主要包括以下2个方面:一是全面推广氨基酸平衡的低蛋白质饲粮,这是目前最主要的豆粕减量替代途径,通过优化饲料配方,降低粗蛋白质水平,同时补充合成氨基酸,保证氨基酸平衡,提高蛋白质利用效率,从而减少豆粕的使用量;二是充分利用非豆粕类蛋白质饲料资源,如菜籽饼粕、棉籽饼粕、花生饼粕、葵花饼粕和芝麻饼粕等,这些饲料原料可部分替代豆粕在饲粮中的使用。非常规饲料资源能够缓解“人畜争粮”局面,也是解决饲料原料卡脖子核心技术的重要抓手,在饲料粮减量替代方面具有独特优势[4]。因此,如何在低蛋白质饲粮中豆粕减量的基础上利用国内非常规蛋白质饲料资源进一步替代豆粕,促进饲料配方原料多样化、多元化发展,加速推进我国豆粕减量替代进程,以维护我国的粮食安全,是接下来畜牧行业工作者共同的努力方向。
芝麻粕是芝麻榨油后的副产物,是我国一种具有地域特色的优质蛋白质资源。芝麻粕是非常规饲料资源的一种,其粗蛋白质含量在42.5%~47.9%,与豆粕的粗蛋白质含量相似。此外,芝麻粕中富含的抗氧化物质如亚油酸、维生素E等,具有清除自由基、减少氧化应激反应的作用。这些抗氧化物质在猪体内的吸收和代谢过程中,会对血清抗氧化能力产生直接影响。另外,芝麻粕富含动物生长所必需的多种氨基酸,这使得其在猪饲粮中的应用价值凸显。研究表明,芝麻粕在猪饲粮中的必需氨基酸利用率与豆粕相近,这为芝麻粕型低蛋白质饲粮技术在育肥猪上应用提供了的现实基础。但芝麻粕适口性较差,且含有植酸、草酸等抗营养因子,可能降低猪的采食量,影响猪对养分的吸收和利用。从地域角度来看,芝麻粕在猪饲粮中的应用受到产量分布(芝麻粕的主要产地集中在河南、湖北、江西等省份)、品质差异、运输成本以及地域文化等因素的影响,这些因素共同限制了其在大范围地域的推广和应用。因此,在猪饲粮中应用芝麻粕原料时,需要考虑地域性差异,制定合适的策略,克服这些限制因素。因此,本试验旨在探讨芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能、养分表观消化率及血清生化和抗氧化指标的影响,从而有效开发利用芝麻粕,拓宽低蛋白质饲粮技术在育肥猪饲粮上的应用范围,为打造适合我国国情特色的育肥猪低蛋白质低豆粕多元化饲粮提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验经过中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物实验福利伦理委员会审批通过,审批编号为IAS2023-130。试验选取平均体重为(61.58±5.62) kg的健康“杜×长×大”三元育肥猪288头,采用单因素完全随机区组设计,随机分为4组,每组6个重复,每个重复12头猪(公母各占1/2)。各组分别饲喂4种粗蛋白质水平(15%、14%、13%、12%)的8%芝麻粕型低蛋白质饲粮。试验于2022年12月20日至2023年2月26日在湖南太阳农业发展有限公司邵东猪场进行。预试期7 d,正试期60 d,其中前30 d为育肥前期,后30 d为育肥后期。芝麻粕购自河南濮阳广源油脂有限公司。芝麻粕营养成分含量(实测值)如下:粗蛋白质46.63%,粗脂肪3.20%,粗纤维13.91%,粗灰分11.85%,钙1.83%,磷1.26%,赖氨酸0.73%,苏氨酸1.32%,蛋氨酸0.82%,色氨酸0.60%。试验饲粮参照NRC(2012)猪营养需要标准配制,为颗粒料(由湖南宝东农牧科技股份有限公司配制)。试验饲粮组成及营养水平见表1。
表1 试验饲粮组成及营养水平(饲喂基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (as-fed basis)%

项目
Items		 粗蛋白质水平 Crude protein level/%
15 14 13 12
原料 Ingredients
玉米 Corn 61.00 64.50 67.85 65.30
稻谷 Rice grain 15.00 15.00 15.00 20.00
豆粕 Soybean meal (CP 43%) 9.55 6.15 2.95
芝麻粕 Sesame meal 8.00 8.00 8.00 8.00
豆油 Soybean oil 2.25 1.85 1.45 1.70
磷酸氢钙 CaHPO4 0.65 0.65 0.65 0.65
石粉 Limestone 0.55 0.55 0.55 0.55
L-赖氨酸硫酸盐 L-Lys·H2SO4 0.52 0.72 0.85 0.98
DL-蛋氨酸 DL-Met 0.02
L-苏氨酸 L-Thr 0.03 0.08 0.13 0.18
L-色氨酸 L-Trp 0.01 0.06 0.13 0.18
氯化胆碱 Choline chloride 0.20 0.20 0.20 0.20
食盐 NaCl 0.45 0.45 0.45 0.45
沸石粉 Zeolite powder 0.75 0.75 0.75 0.75
植酸酶 Phytase 0.04 0.04 0.04 0.04
预混料 Premix1) 1.00 1.00 1.00 1.00
合计 Total 100.00 100.00 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
干物质 DM 90.01 89.75 88.80 89.39
消化能 DE/(MJ/kg) 13.65 13.58 13.49 13.40
钙 Ca 0.70 0.79 0.78 0.88
总磷 TP 0.53 0.55 0.50 0.48
粗蛋白质 CP 14.93 14.32 12.86 12.16
标准回肠可消化赖氨酸 SID Lys 0.70 0.70 0.70 0.70
标准回肠可消化苏氨酸 SID Thr 0.45 0.45 0.45 0.45
标准化回肠可消化蛋氨酸+胱氨酸
SID Met+Cys		 0.47 0.47 0.47 0.47
标准回肠可消化色氨酸SID Trp 0.12 0.12 0.12 0.12

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:Fe 85 mg,Cu 20 mg,Zn 90 mg,Mn 35 mg,I 0.45 mg,Se 0.50 mg,VA 10 500 IU,VD 2 800 IU,VE 30 mg,VK3 1.45 mg,VB1 1.8 mg,VB2 5.5 mg,VB6 2 mg,VB12 0.025 mg,烟酰胺 nicotinamide 25 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 12.5 mg,生物素 biotin 0.04 mg,叶酸 folic acid 0.7 mg。

2)消化能和标准回肠可消化氨基酸为计算值,参照NRC(2012),其余为实测值。DE and standard ileal digestible amino acids were calculated values, refered to NRC (2012), while the others were measured values.

1.2 饲养管理

试验前对猪舍全面清扫消毒,常规圈舍饲养,自由采食、饮水。每日清粪2次,每日08:30和17:00各饲喂1次,保持圈舍通风、清洁、干燥和卫生,各试验组饲养管理条件保持一致。相关驱虫、防疫程序与猪场正常程序一致。

1.3 检测指标及方法

1.3.1 生长性能指标

记录每日饲喂量、料槽余料并称重,计算采食量。记录疾病、死亡发生情况。试验开始第1天、第30天和试验结束时各称重1次,用于计算试验猪的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.3.2 养分表观消化率

饲粮样品和粪样的总能(GE)及干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、钙(Ca)、总磷(TP)含量的测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[5],饲粮样品和原料的氨基酸含量测定参照GB/T 18246—2019[6],饲粮样品和粪样的盐酸不溶灰分(AIA)含量参照GB/T 23742—2009测定[7]。采用内源指示剂盐酸不溶灰分法计算养分表观消化率[8],公式如下:

养分表观消化率(%)=[1-(饲粮中盐酸不溶

灰分含量/粪便中盐酸不溶灰分含量)×

(粪便中该养分含量/饲粮中该养分含量)]×100。

1.3.3 血清生化和抗氧化指标

正式试验开始第30天和第60天,在每个重复中随机选取3头猪,禁食12 h,前腔静脉采血。离心后,将血清分装于2 mL冻存管,置于-80 ℃冰箱冷冻保存。血清生化指标包括总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、尿素氮(UN)、肌酐(CREA)、葡萄糖(GLU)含量和谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)活性,血清抗氧化指标包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量,按照试剂盒说明书进行测定,所用试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.4 数据分析

试验数据使用SPSS 29.0软件进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,结果以“平均值±标准差”表示。另外,采用线性和二次曲线模型分析指标变化趋势。P<0.05表示差异显著,P>0.05表示无显著差异。

2 结果

2.1 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能的影响

由表2可知,在育肥前期和育肥后期,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能无显著影响(P>0.05)。在育肥前期,随着粗蛋白质水平的下降,ADFI逐渐降低;在育肥后期,随着粗蛋白质水平的下降,ADFI和ADG先降低后升高,F/G先升高后降低,但不呈线性和二次变化(P>0.05)。
表2 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能的影响

Table 2 Effects of sesame meal-type low-protein diets on growth performance of fattening pigs

项目
Items		 粗蛋白质水平 Crude protein level/% P值 P-value
15 14 13 12 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
育肥前期 Early fattening stage
初始体重 IBW/kg 61.74±6.76 61.90±6.76 61.10±5.47 61.57±5.62 0.99 0.90 0.99
终末体重 FBW/kg 89.58±9.02 89.01±7.45 89.65±7.10 89.11±4.01 0.99 0.95 0.99
平均日采食量 ADFI/(g/d) 2 660±289 2 653±143 2 607±194 2 593±164 0.92 0.49 0.79
平均日增重 ADG/(g/d) 928±93 903±53 951±243 917±98 0.94 0.94 0.99
料重比 F/G 2.86±0.15 2.94±0.13 2.86±0.58 2.85±0.36 0.97 0.85 0.94
育肥后期 Later fattening stage
终末体重 FBW/kg 116.13±10.29 112.93±9.30 110.64±8.61 111.21±9.38 0.74 0.31 0.53
平均日采食量 ADFI/(g/d) 2 696±253 2 693±190 2 620±195 2 646±142 0.89 0.53 0.81
平均日增重 ADG/(g/d) 921±101 864±48 839±152 841±103 0.53 0.17 0.32
料重比 F/G 2.93±0.19 3.11±0.10 3.19±0.47 3.18±0.35 0.48 0.16 0.28

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪养分表观消化率的影响

由表3可知,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪干物质、粗纤维、钙和磷表观消化率无显著影响(P>0.05)。随着粗蛋白质水平的下降,粗蛋白质表观消化率呈线性下降(P<0.05)。13%粗蛋白质水平组的粗脂肪表观消化率显著低于15%、14%和12%粗蛋白质水平组(P<0.05),但粗脂肪表观消化率不呈线性和二次变化(P>0.05)。
表3 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪养分表观消化率的影响

Table 3 Effects of sesame meal-type low-protein diets on nutrient apparent digestibility of fattening pigs%

项目
Items		 粗蛋白质水平 Crude protein level/% P值 P-value
15 14 13 12 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
干物质 DM 85.81±0.57 85.89±0.30 86.52±0.56 85.48±1.00 0.43 0.86 0.45
粗蛋白质 CP 78.27±1.25 77.36±0.20 76.61±1.45 75.21±2.50 0.25 0.03 0.12
粗脂肪 EE 67.50±1.43a 66.84±1.31a 62.09±1.29b 68.74±2.08a <0.01 0.90 0.08
粗纤维 CF 34.62±3.86 32.32±1.64 36.06±3.44 35.94±8.77 0.83 0.58 0.81
钙 Ca 48.01±1.94 46.90±2.20 55.72±3.51 49.06±4.43 0.05 0.33 0.38
磷 P 56.02±3.12 55.28±5.49 57.74±3.80 56.52±2.74 0.91 0.70 0.93

2.3 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清生化指标的影响

由表4可知,在育肥前期,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清TC、TG、HDL-C、LDL-C含量和ALP活性无显著影响(P>0.05)。随着粗蛋白质水平的下降,血清TP、ALB、LDL-C、CREA、UN、GLU含量和AST和ALT活性均呈线性和二次曲线变化(P<0.05)。12%粗蛋白质水平组的血清TP、ALB、CREA、UN、GLU含量和AST和ALT活性显著低于15%粗蛋白质水平组(P<0.05)。
表4 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清生化指标的影响

Table 4 Effects of sesame meal-type low-protein diets on serum biochemical indices of fattening pigs

项目
Items		 粗蛋白质水平 Crude protein level/% P值 P-value
15 14 13 12 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
育肥前期 Early fattening stage
总蛋白
TP/(g/L)		 73.09±5.20a 65.91±6.66ab 64.82±15.54ab 58.00±11.43b 0.04 <0.01 0.02
白蛋白
ALB/(g/L)		 28.14±2.48a 28.66±2.20a 24.45±3.66b 22.14±4.53b <0.01 <0.01 <0.01
总胆固醇
TC/(mmol/L)		 2.24±0.34 2.17±0.45 2.13±0.65 1.79±0.43 0.23 0.06 0.13
甘油三酯
TG/(mmol/L)		 0.58±0.15 0.52±0.18 0.63±0.44 0.64±0.32 0.80 0.46 0.73
高密度脂蛋白胆固醇
HDL-C/(mmol/L)		 0.76±0.14 0.84±0.17 0.74±0.23 0.72±0.18 0.57 0.41 0.55
低密度脂蛋白胆固醇
LDL-C/(mmol/L)		 1.35±0.24 1.20±0.30 1.23±0.34 0.97±0.23 0.05 0.01 0.04
谷草转氨酶
AST/(U/L)		 35.47±7.18a 30.23±9.53ab 27.54±9.23b 25.17±9.84b 0.01 0.01 0.04
谷丙转氨酶
ALT/(U/L)		 42.04±9.45a 35.59±6.25b 29.08±7.61b 25.67±9.38b <0.01 <0.01 <0.01
肌酐
CREA/(μmol/L)		 176.30±20.56a 149.04±17.74b 149.57±31.06b 116.66±20.96c <0.01 <0.01 <0.01
尿素氮
UN/(mmol/L)		 3.60±1.15a 2.91±0.90a 3.12±1.12a 1.74±0.31b <0.01 <0.01 <0.01
碱性磷酸酶
ALP/(U/L)		 115.89±23.89 130.29±27.68 105.71±49.45 92.63±29.12 0.13 0.07 0.10
葡萄糖
GLU/(mmol/L)		 5.24±1.29a 4.18±0.86ab 4.51±1.77ab 3.48±0.72b 0.03 0.01 0.04
育肥后期 Later fattening stage
总蛋白
TP/(g/L)		 42.04±12.54b 56.45±3.55ab 51.24±13.61b 63.11±8.16a <0.01 <0.01 <0.01
白蛋白
ALB/(g/L)		 17.68±4.83b 20.09±4.58b 17.55±4.96b 24.64±3.93a <0.01 0.01 0.02
总胆固醇
TC/(mmol/L)		 1.36±0.34b 1.47±0.63b 1.26±0.66b 2.19±0.42a <0.01 0.01 <0.01
甘油三酯
TG/(mmol/L)		 0.37±0.18 0.35±0.15 0.30±0.15 0.39±0.29 0.81 0.96 0.73
高密度脂蛋白胆固醇
HDL-C/(mmol/L)		 0.54±0.14b 0.58±0.26b 0.48±0.26b 0.89±0.19a <0.01 0.01 <0.01
低密度脂蛋白胆固醇
LDL-C/(mmol/L)		 0.78±0.26b 0.86±0.32b 0.78±0.40b 1.21±0.28a 0.02 0.02 0.01
谷草转氨酶
AST/(U/L)		 20.60±6.66b 18.47±6.40b 21.97±8.71b 29.28±7.29a 0.02 0.01 0.15
谷丙转氨酶
ALT/(U/L)		 24.89±9.53 24.27±8.96 18.68±11.17 28.98±7.72 0.16 0.65 0.22
肌酐
CREA/(μmol/L)		 117.85±32.79b 108.83±34.15b 112.53±41.59b 153.68±16.48a 0.02 0.03 <0.01
尿素氮
UN/(mmol/L)		 3.33±0.92ab 3.71±1.05a 2.50±0.86b 3.55±0.65a 0.03 0.71 0.56
碱性磷酸酶
ALP/(U/L)		 65.49±24.94b 65.75±28.08b 60.58±31.61b 114.14±29.56a <0.01 <0.01 <0.01
葡萄糖
GLU/(mmol/L)		 2.66±0.90b 2.36±0.42b 2.68±1.29b 5.61±1.85a <0.01 <0.01 <0.01
在育肥后期,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清TG含量和ALT活性无显著影响(P>0.05)。随着粗蛋白质水平的下降,血清TP、ALB、TC、HDL-C、LDL-C、CREA、GLU含量和ALP活性均呈线性和二次曲线变化(P<0.05)。12%粗蛋白质水平组的血清TP、ALB、TC、HDL-C、LDL-C、CREA、GLU含量和ALP、AST活性显著高于15%粗蛋白质水平组(P<0.05),14%和13%粗蛋白质水平组的各血清生化指标与15%粗蛋白质水平组无显著差异(P>0.05)。

2.4 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清抗氧化指标的影响

由表5可知,在育肥前期,随着粗蛋白质水平的下降,血清SOD、GSH-Px活性和MDA含量均呈线性和二次曲线变化(P<0.05)。14%、13%和12%粗蛋白质水平组的血清SOD、GSH-Px活性显著高于15%粗蛋白质水平组(P<0.05),13%和12%粗蛋白质水平组的血清MDA含量显著低于15%粗蛋白质水平组(P<0.05)。
表5 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清抗氧化指标的影响

Table 5 Effects of sesame meal-type low-protein diets on serum antioxidant indices of fattening pigs

项目
Items		 粗蛋白质水平 Crude protein level/% P值 P-value
15 14 13 12 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
育肥前期 Early fattening stage
超氧化物歧化酶
SOD/(U/mL)		 74.57±5.56c 88.75±9.42b 93.80±6.59ab 99.97±4.91a <0.01 <0.01 <0.01
谷胱甘肽过氧化物酶
GSH-Px/(U/mL)		 291.90±23.40c 388.70±34.07b 412.00±40.57b 461.53±59.50a <0.01 0.01 0.02
丙二醛
MDA/(nmol/mL)		 4.32±0.64a 3.30±0.76ab 3.00±0.39b 2.62±0.39b <0.01 0.01 <0.01
育肥后期 Later fattening stage
超氧化物歧化酶
SOD/(U/mL)		 86.51±2.48c 97.69±5.21b 126.63±15.58a 89.36±11.42bc <0.01 0.01 <0.01
谷胱甘肽过氧化物酶
GSH-Px/(U/mL)		 392.70±16.26c 436.53±16.54b 495.97±42.50a 384.68±22.09c 0.02 0.02 0.01
丙二醛
MDA/(nmol/mL)		 2.98±0.18a 2.72±0.55ab 2.19±0.44b 2.90±0.37ab 0.02 0.01 0.15
在育肥后期,随着粗蛋白质水平的下降,血清SOD、GSH-Px活性均呈线性和二次曲线变化(P<0.05),血清MDA含量呈线性变化(P<0.05)。14%和13%粗蛋白质水平组的血清SOD、GSH-Px活性显著高于15%粗蛋白质水平组(P<0.05),13%粗蛋白质水平组的血清MDA含量显著低于15%粗蛋白质水平组(P<0.05),12%粗蛋白质水平组的血清SOD、GSH-Px活性和MDA含量与15%粗蛋白质水平组无显著差异(P>0.05)。

3 讨论

3.1 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能的影响

生长性能是衡量养猪经济效益最关键的指标。芝麻粕作为蛋白质饲料原料应用研究,多集中在家禽饲粮方面,但应用在育肥猪饲粮的研究还不多。吴东等[9]研究发现,在猪肥育期饲粮中添加30%的小麦或40%的小麦与10%的发酵芝麻粕相结合,不仅能够提高育肥猪的ADG,还有助于降低F/G,优化了育肥猪饲养效果。此外,吴东等[10]通过营养成分测定和鸡代谢试验来评定不同处理芝麻粕营养价值研究发现,发酵芝麻粕的组氨酸、蛋氨酸和磷表观代谢率以及组氨酸和蛋氨酸真代谢率均高于普通芝麻粕。
近年来的研究发现,将育肥猪饲粮中粗蛋白质水平适度降低1~3个百分点,同时补充相应的饲用工业合成氨基酸,并不会对育肥猪的生长性能产生负面影响[11⇓⇓-14]。在育肥猪饲粮中应用低蛋白质饲粮技术,还可以显著降低饲料成本,进而降低企业养殖猪增重成本[15-16]。目前关于杂粕型低蛋白质饲粮在育肥猪上的应用研究还较少,其中黄健等[17]研究发现,将粗蛋白质水平为15.3%的8%杂粕饲粮(棉籽粕和菜籽粕)粗蛋白质水平降低3个百分点,对50~80 kg育肥猪生长性能无负面影响。本试验发现,在满足育肥猪氨基酸需要量的条件下,在育肥前期,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪生长性能无显著影响。这表明在育肥前期,芝麻粕型低蛋白质饲粮能够满足其氨基酸种类及含量的需求,且不会显著影响其生长性能。这可能是因为育肥猪在育肥前期对蛋白质的需求相对较低,且芝麻粕作为一种优质的蛋白质来源,可能较好地匹配了育肥猪营养需求。但在育肥后期,随着粗蛋白质水平的下降,ADFI和ADG先降低后升高,F/G先升高后降低,但均无显著差异。这可能是由于随着育肥猪的生长发育,其对蛋白质和其他营养素的需求逐渐增加。在育肥后期,芝麻粕型低蛋白质饲粮可能无法满足育肥猪对更高水平蛋白质和氨基酸的需求,因而ADG和ADFI出现一定的下降。

3.2 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪养分表观消化率的影响

养分表观消化率是反映饲料利用率的关键指标,其中粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维以及部分矿物元素的消化率尤其重要。芝麻粕中粗蛋白质含量大于45%,总磷和钙含量高[18],是一种优质的非常规蛋白质饲料原料,但3.6%~5.2%的抗营养因子植酸含量是限制芝麻粕应用的主要因素[19]。另外,在猪饲粮中使用时还需考虑其外观、气味、抗营养因子含量等因素的影响。芝麻粕在饲粮中的用量一般限制在5%~8%,以避免因高含量的不饱和脂肪酸引起猪胴体软脂肪[20]。Kaneko等[21]研究发现,在饲粮中添加14%的芝麻粕抑制了肉鸡的生长性能。这可能是由于芝麻粕中较高的植酸含量所致,植酸可能对肉鸡的生长产生了不利影响。谭本宏等[22]研究发现,将育肥猪饲粮粗蛋白质水平降低3.1个百分点,粗脂肪、干物质、粗蛋白质和有机物的表观消化率显著或极显著提高。安靖等[23]研究发现,猪饲粮蛋白质水平降低2个百分点并添加氨基酸,对养分表观消化率并未产生显著影响,这与本研究结果相似。
在本试验中,不同粗蛋白质水平的芝麻粕型低蛋白质饲粮并未显著影响育肥猪干物质、粗蛋白质、粗纤维、钙和磷表观消化率,说明这些营养成分在猪体内的吸收和利用效率并没有因为粗蛋白质水平的降低而随之降低。但粗蛋白质表观消化率则呈线性下降,这可能是由于芝麻粕的氨基酸组成与豆粕有所不同,降低饲粮粗蛋白质水平会导致某些必需氨基酸含量不足,造成氨基酸不平衡,进而影响猪只对饲粮中蛋白质的吸收。此外,本研究还发现,芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白质水平降低2个百分点时,育肥猪粗脂肪表观消化率显著下降。这可能是由于芝麻粕中含量较高的抗营养因子(如植酸、单宁和胰蛋白酶抑制因子等)会通过抑制消化酶的活性,从而降低饲粮中粗蛋白质和粗脂肪表观消化率。

3.3 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清生化指标的影响

血清生化指标能够反映动物机能状况。血清蛋白质代谢指标包括TP、ALB、UN、CREA含量等,血清中TP、ALB在动物体内可调节血浆胶体渗透压、运输养分[24],其含量变化反映蛋白质在动物机体中的消化吸收和代谢水平,也与动物机体的免疫状况有关[25]。血清TP、ALB含量越高,动物机体就会越健康[26]。UN含量与蛋白质利用率之间呈现出负相关关系,可作为反映动物蛋白质代谢状况的重要指标[27]。CREA作为衡量肾脏功能的关键指标,能够直观地反映动物机体肾脏的健康状况。曾燕霞等[14]研究发现,将体重为60 kg的育肥猪饲粮粗蛋白质水平分别调整至13.86%和12.86%,并补充4种限制性氨基酸,结果表明会导致血清CREA含量显著提高,而血清TP含量则未见显著变化。还有研究表明,饲喂低蛋白质氨基酸平衡饲粮,在有效降低UN含量的同时,还能显著提升氨基酸与蛋白质的利用率,从而实现更为高效的营养吸收与利用[28⇓-30]。
本试验发现,在育肥前期,随着粗蛋白质水平的下降,育肥猪血清TP、ALB和CREA含量均呈线性和二次变化。蛋白质在体内合成及沉积速度受赖氨酸水平的影响,赖氨酸不仅作为底物参与蛋白质合成,还能作为信号分子,调控真核翻译起始因子-2(EIF-2)活性,从而影响血液中蛋白质合成。芝麻粕赖氨酸含量较低,随着饲粮粗蛋白质水平的下降,蛋白质在体内的合成及沉积可能受到影响。氨基酸的可消化性及氨基酸之间的比例关系影响蛋白质的合成代谢。芝麻粕的赖氨酸含量和氨基酸可消化性均低于豆粕,氨基酸之间比例不平衡,影响了蛋白质在动物体内的合成。血清ALB含量的下降进一步揭示了蛋白质摄入与血清蛋白质含量之间的密切关系。当饲粮中粗蛋白质水平降低时,ALB的合成原料减少,导致其在血清中的含量降低。此外,蛋白质摄入不足还可能影响肝脏的功能,进一步减少ALB的合成和分泌。育肥猪血清CREA含量下降反映了蛋白质摄入与动物体内氮代谢和肾脏功能之间的紧密联系。CREA的生成量与肌肉量和肌酸代谢速率有关,但也受到蛋白质摄入量和氮代谢的影响。当饲粮中粗蛋白质水平降低时,蛋白质分解代谢减少,导致体内氨基酸和肌酸的代谢速率降低,进而减少CREA的生成。另外,CREA的排泄量反映了肾脏的滤过功能。当饲粮粗蛋白质水平降低时,由于CREA生成量减少,肾脏的滤过负担相应减轻,可能进一步导致血清中CREA含量的下降。UN含量能间接反映动物机体对蛋白质的利用程度,UN含量过高说明机体蛋白质分解代谢高,表明饲粮中氨基酸比例不合理;UN含量过低则说明摄入蛋白质含量不足。当饲粮粗蛋白水平降低3个百分点时,血清UN含量显著下降,这反映了饲粮粗蛋白质水平的下降对动物体内蛋白质代谢和氮代谢的直接影响。当饲粮粗蛋白质水平降低时,摄入蛋白质不足导致体内蛋白质合成的原料减少,从而影响了TP的合成和积累。此外,UN含量的下降可能与氮代谢的改善有关。低蛋白质饲粮通过添加合成氨基酸的方法替代部分饲粮中的豆粕原料,从源头减少氮的摄入量,进而降低了氮代谢产物的生成[31]。这反映了低蛋白质饲粮对氮代谢的积极影响,有助于减少氮的浪费和排泄。在育肥后期,饲粮粗蛋白质水平降低1~2个百分点,对各血清生化指标无显著影响,与育肥前期的变化有所不同。这可能意味着随着饲养时间的延长,育肥猪逐渐适应了芝麻粕型低蛋白质饲粮。
血清脂质代谢产物的含量能反映畜禽机体对脂肪代谢的总体状况,指标主要包括TC、TG、HDL-C和LDL-C等。血清TG与TC是衡量动物机体代谢能量平衡和脂肪代谢程度的重要指标,其含量降低时,说明机体脂肪代谢能力增强[32]。HDL-C可将外周组织中的胆固醇转运回肝脏进行代谢,相反,LDL-C是将肝脏合成的胆固醇转运到肝脏外的组织[33]。本试验发现,育肥猪芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白质水平降低1~3个百分点,在育肥前期,各组育肥猪血清TC、TG、HDL-C、LDL-C含量均无显著差异,表明在该阶段育肥猪的脂质代谢可能处于相对稳定的状态,能够应对一定程度的粗蛋白质水平变化。另外,尽管饲粮粗蛋白质水平降低,但饲粮中的其他营养成分(如碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质)保持相对平衡,这有助于维持育肥猪正常的脂质代谢。在育肥后期,各组血清TG含量无显著差异,但当饲粮粗蛋白质水平降低3个百分点时,血清TC、HDL-C、LDL-C含量显著提高,均呈线性和二次曲线变化。肝脏是胆固醇合成和代谢的主要器官。当饲粮粗蛋白质水平降低时,肝脏的功能可能发生变化,育肥猪可能通过调整胆固醇的代谢途径来应对。
AST和ALT活性可反映肝脏的损伤情况,当肝脏受到损伤时,血清ALT和AST活性会升高。ALP是一种重要的生化指标,可以反映肝脏、骨骼等组织的健康状况。朱青青等[34]研究发现,在20 kg生长猪的饲粮中同时添加豆粕、菜籽粕以及新型蛋白酶后,并未发现这些添加物对生长猪的血清AST和ALT活性产生显著影响。本试验发现,芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白水平降低2~3个百分点,在育肥前期,育肥猪血清ALT、AST的活性显著下降,表明在芝麻粕型低蛋白质饲粮中,粗蛋白质水平降低2~3个百分点有助于育肥猪肝脏功能的改善。而在育肥后期,饲粮粗蛋白质水平降低3个百分点时,血清AST、ALP活性显著提高。当饲粮粗蛋白质水平下降时,育肥猪可能需要调动更多的能量来支持其生长和脂肪沉积,这可能导致肝脏代谢活动增加,进而表现为AST和ALP活性的提高。
血清GLU是反映动物体内糖代谢状态的重要参数。王荷香等[35]研究发现,使用10%的黑曲霉发酵的菜籽粕等氮替代饲粮豆粕饲喂育肥猪,血清TC、TG和GLU含量差异均不显著,血清TP和GLB含量显著提高。李美君等[36]研究发现,在24.16 kg的生长猪低蛋白质饲粮中添加限制性氨基酸,血清TP、ALB、GLU、TC、TG含量无显著变化。本试验发现,在育肥前期,当饲粮粗蛋白质水平降低3个百分点时,血清GLU含量显著下降,这可能是由于低蛋白质饲粮影响了猪的能量代谢和GLU的利用。育肥前期是猪快速生长的阶段,对能量和蛋白质的需求较高。当饲粮中蛋白质水平降低时,猪可能需要调整其代谢途径,以满足生长所需的能量需求,这可能导致GLU的利用增加,从而使血清GLU含量下降。然而,在育肥后期,当饲粮粗蛋白质水平同样降低3个百分点时,育肥猪血清GLU含量显著提高。这可能是因为随着猪的生长,其代谢状态发生了变化。育肥后期,猪的生长速度逐渐放缓,对蛋白质的需求减少,而能量需求可能仍然较高。此时,低蛋白质饲粮可能促进了猪对能量的利用,减少了蛋白质分解代谢所产生的能量消耗,从而使更多的葡萄糖得以保留在血液中,导致血清GLU含量上升。

3.4 芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪血清抗氧化指标的影响

氧化应激是促氧化状态、抗氧化防御和酶活性变化之间不平衡的结果[37]。SOD和GSH-Px是动物体内重要的抗氧化酶,其中GSH-Px活性受饲粮营养水平的影响,与机体健康状况密切相关[38-39]。MDA可以反映机体内脂质过氧化物程度,间接地反映出细胞损伤的程度。当脂质过氧化程度升高时,细胞的细胞膜结构将受到破坏,进而导致细胞内的核酸等物质受损,并引发机体代谢紊乱[40⇓-42]。高歌等[43]研究发现,饲粮粗蛋白质水平降低3个百分点,并在饲粮中添加75 mg/kg的大豆黄酮,生长猪抗氧化能力提升。然而本试验发现,在育肥前期,芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白质水平降低2~3个百分点,血清SOD、GSH-Px活性显著升高,MDA含量显著下降,均呈线性和二次曲线变化。在育肥后期,芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白质水平降低1~2个百分点,血清SOD、GSH-Px活性显著升高;芝麻粕型低蛋白质饲粮粗蛋白质水平降低2个百分点,血清MDA含量显著下降。这说明芝麻粕低蛋白质饲粮的氨基酸比例适宜,氨基酸平衡状态下,不同氨基酸在体内通过协同作用保证了蛋白质的合成代谢,促进了分解代谢,减少了多余蛋白质的沉积,加快了自由基的清除过程,有助于降低动物的应激水平,减少由营养不均衡引起的应激反应。

4 结论

芝麻粕型低蛋白质饲粮对育肥猪的生长性能及干物质、粗纤维、钙和磷表观消化率无显著影响,且能提高育肥猪的抗氧化能力。

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