Chinese Journal of Animal Nutrition >

2025 , Vol. 37 >Issue 2: 879 - 892

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.077

RESEARCH PAPER

Effects of Low-Protein Diets Supplemented with Fermented Cottonseed Meal and Fermented Dried Distiller’s Grains with Solubles on Growth Performance, Antioxidant Function and Meat Quality of Finishing Pigs

  • TIAN Chaoyang , 1, 2 ,
  • LIU Shilong 2 ,
  • TIAN Min 2 ,
  • QIU Yueqin 2 ,
  • YE Guohao 1, 2 ,
  • YANG Xuefen 2 ,
  • ZHU Xiaoping 1 ,
  • SHANG Xiuguo , 1, *
Expand
  • 1 College of Life Science and Engineering, Foshan University, Foshan 528231, China
  • 2 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 Affairs, State Key Laboratory of Swine and Poultry Breeding Industry, Institute of Animal Science, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2024-07-19

  Online published: 2025-02-16

Fold

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of supplementation of fermented cottonseed meal and fermented dried distiller’s grains with solubles (DDGS) instead of soybean meal in low-protein diets on growth performance, antioxidant function and meat quality of finishing pigs. Using a single-factor random block design, 64 healthy “Duroc×Landrace×Yorkshire” three-way hybrid pigs with similar body weight of (59.45±2.00) kg were randomly divided into 4 groups with 8 replicates per group and 2 pigs per replicate (1 male and 1 female). Pigs in the positive control group were fed a common corn-soybean meal type basal diet with 13.50% crude protein; those in the negative control group were fed a low-protein corn-soybean meal type diet with synthetic amino acid supplementation, and the crude protein level was reduced to 11.55%; and those in experimental groups Ⅰ and Ⅱ were fed the low-protein diet supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS partially replacing the soybean meal in the negative control group, and supplemented with synthetic amino acids, respectively, and the crude protein level in the diets of the two groups was 11.56%. The experiment ended when the pig weight reached 110 kg, and slaughter sampling and subsequent index determination were carried out. The results showed as follows: 1) compared with unfermented cottonseed meal, the contents of crude protein and crude ash in fermented cottonseed meal were increased, and the free gossypol content was significantly decreased; compared with unfermented DDGS, the crude protein content in fermented DDGS was significantly increased, while the crude fiber content was decreased. 2) There were no significant differences in growth performance, carcass weight, dressing percentage and loin eye muscle area of finishing pigs among all groups (P>0.05); compared with the positive control group, the average backfat thickness in the negative control group, experimental groups Ⅰ and Ⅱ was significantly increased (P<0.05). 3) There were no significant differences in total antioxidant capacity (T-AOC), activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) as well as malondialdehyde (MDA) content in serum of finishing pigs among all groups (P>0.05); compared with the other three groups, the serum glutathione peroxidase (GSH-Px) activity in experimental group Ⅰ was significantly decreased (P<0.05). There were no significant differences in activities of SOD and GSH-Px in longissimus dorsi muscle of fattening pigs among all groups (P>0.05); compared with the other three groups, the T-AOC in longissimus dorsi muscle in experimental group Ⅱ was significantly decreased (P<0.05). 4) There were no significant differences in meat color, drip loss, pH, shear force and marbling score in longissimus dorsi muscle of fattening pigs among all groups (P>0.05). Compared with positive control group, the intramuscular fat content in longissimus dorsi muscle in the negative control group was significantly increased (P<0.05), the inosine monophosphate content in longissimus dorsi muscle in the negative control group, experimental groups Ⅰ and Ⅱ was significantly increased (P<0.05), the eicosandienoic acid proportion in longissimus dorsi muscle in experimental groups Ⅰ and Ⅱ was significantly decreased (P<0.05), and the monounsaturated fatty acid (MUFA) proportion in longissimus dorsi muscle in the negative control group and experimental group Ⅰ was significantly increased (P<0.05). In conclusion, the supplementation of fermented cottonseed meal and fermented DDGS to partially replace soybean meal in low-protein diets has no negative effects on growth performance and carcass traits of finishing pigs, but can increase muscle inosine monophosphate content and improve muscle fatty acid composition.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025, 37(2):879-892]

Key words： fattening pigs; low-protein diet; fermented cottonseed meal; fermentation DDGS; growth performance; antioxidant function; meat quality

Cite this article

TIAN Chaoyang , LIU Shilong , TIAN Min , QIU Yueqin , YE Guohao , YANG Xuefen , ZHU Xiaoping , SHANG Xiuguo . Effects of Low-Protein Diets Supplemented with Fermented Cottonseed Meal and Fermented Dried Distiller’s Grains with Solubles on Growth Performance, Antioxidant Function and Meat Quality of Finishing Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(2) : 879 -892 . DOI: 10.12418/CJAN2025.077

低蛋白质饲粮的开发、应用及推广是降低猪养殖成本、缓解环境压力的有效措施。然而,低蛋白质饲粮也可能导致动物营养不足,降低生长性能,影响遗传潜力的发挥。因此,探索有效的非常规饲粮补充方式成为当前动物营养领域的研究热点。棉籽粕作为棉籽榨油后的副产物,蛋白质含量较高且营养成分全面,但其抗营养因子如棉酚、单宁和植酸常对动物生长性能产生负面影响[1]。干酒糟及其可溶物(DDGS)虽然富含蛋白质和脂肪,但也含有如呕吐毒素和黄曲霉毒素等有毒物质,可能对动物健康造成损害[2]。微生物发酵技术能够显著改善这些副产物的营养成分,使得发酵棉籽粕中的棉酚等抗营养因子含量降低,同时提高棉籽粕的消化率[3⇓-5];而发酵DDGS中粗蛋白质含量较发酵前明显提高,粗纤维含量显著降低,从而提高其营养价值和安全性[6]。本研究旨在通过厌氧发酵技术处理棉籽粕和DDGS,去除其中的部分抗营养因子,提高2种蛋白质原料的消化率,评估其对育肥猪生长性能、抗氧化功能和肉品质的影响,探索发酵棉籽粕和发酵DDGS在低蛋白质饲粮中替代部分豆粕的可行性,以期为非常规饲料原料和低蛋白质饲粮的开发与应用提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 发酵棉籽粕制备

棉籽粕购自中粮(昌吉)粮油工业有限公司。采用菌酶协同发酵工艺,以棉籽粕作为固态发酵基质,在温度为30~35 ℃、料水比为10∶7的条件下,接种热带假丝酵母、鼠李糖乳杆菌及添加中性蛋白酶、酸性木聚糖酶(接种量各为1%),菌酶协同发酵3 d,随即中低温烘干,既得发酵棉籽粕成品。其主要成分及含量(风干基础)如下:粗蛋白质53.4%,酸可溶性蛋白质36.5%,游离棉酚68.3 μg/kg。

1.2 发酵DDGS制备

DDGS购自黑龙江鸿展生物科技股份有限公司。采用混菌发酵工艺,以DDGS和棉籽粕按4∶1比例混合作为固态发酵基质,在温度为28~30 ℃、料水比为10∶7的条件下,接种米曲霉、枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母(接种量各为1%),经过4 d发酵后中低温烘干制得发酵DDGS成品。其主要成分及含量(风干基础)如下:粗蛋白质36.6%,粗脂肪3.1%,粗纤维4.3%,酸可溶性蛋白质28.9%,黄曲霉毒素B1 12.9 μg/kg。

1.3 试验设计及饲粮

本研究中使用的所有动物试验方案均符合中国动物福利指南,并经广东省农业科学院动物科学研究所(水产研究所)实验动物伦理委员会批准,动物试验伦理批准编号为2024012。
本试验采用单因素随机区组设计,选取64头体重[(59.45±2.00) kg]相近、遗传背景一致的健康“杜长大”三元杂交猪,随机分为4个组,每组8个重复,每个重复2头猪(公母各1头)。其中,正对照组饲喂常规玉米-豆粕型基础饲粮,根据NRC(2012)推荐的60~110 kg猪饲养标准设定蛋白质和氨基酸需要,其粗蛋白质水平为13.50%;负对照组饲喂低蛋白质补充合成氨基酸的玉米-豆粕型饲粮,其粗蛋白质水平降低为11.55%;试验Ⅰ和试验Ⅱ组分别饲喂以发酵棉籽粕或发酵DDGS部分替代负对照组饲粮中豆粕的饲粮,同时补充合成氨基酸,2组饲粮粗蛋白质水平均为11.56%。各组饲粮均满足NRC(2012)推荐的60~110 kg猪营养需要,并将饲粮代谢能、必需氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸)等营养物质进行适当补充,以保持营养水平一致。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 饲粮组成及营养水平(风干基础)

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

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ
原料Ingredients
玉米Corn 70.30 77.00 77.20 76.40
去皮豆粕Dehulled soybean meal 15.40 9.40 3.80 4.80
发酵棉籽粕Fermented cottonseed meal 3.80
发酵DDGS Fermented DDGS 4.80
大豆油Soybean oil 4.45 4.00 4.00 3.80
麦麸Wheat bran 3.85 3.60 5.20 4.20
L-赖氨酸L-Lys (70%) 0.30 0.53 0.79 0.71
DL-蛋氨酸DL-Met 0.05 0.08 0.05
L-色氨酸L-Trp 0.03 0.05 0.05
L-苏氨酸L-Thr 0.07 0.06 0.09
石粉Limestone 0.60 0.60 0.60 0.60
磷酸氢钙CaHPO4 1.50 1.50 1.50 1.50
食盐NaCl 0.50 0.50 0.50 0.50
氯化胆碱Choline chloride (60%) 0.20 0.22 0.22 0.22
次粉Wheat middlings 1.90 1.50 1.20 1.28
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)
代谢能ME/(MJ/kg) 13.82 13.82 13.82 13.82
粗蛋白质CP 13.50 11.55 11.56 11.56
钙Ca 0.63 0.56 0.59 0.61
有效磷AP 0.35 0.34 0.35 0.36
赖氨酸Lys 0.80 0.77 0.77 0.79
蛋氨酸Met 0.24 0.26 0.28 0.27
蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys 0.51 0.50 0.51 0.51
苏氨酸Thr 0.51 0.49 0.49 0.49
色氨酸Trp 0.15 0.15 0.15 0.15
胆碱Choline/(mg/kg) 2 004.21 2 004.58 2 005.06 2 004.51

1.4 样品采集及指标测定

1.4.1 营养成分及有毒物质含量测定

饲粮采集:用密封袋随机收集500 g饲粮,置于-20 ℃冰箱保存待测。
营养成分测定:粗蛋白质、钙和氨基酸含量分别参照中华人民共和国国家标准GB/T 6432—2018、GB/T 6436—2018和GB/T 18246—2019方法进行测定;棉籽粕和DDGS发酵前后水分、粗灰分和粗纤维含量分别参照中华人民共和国国家标准GB/T 6435—2014、GB/T 6438—2007和GB/T 6434—2022方法进行测定。
有毒物质含量测定:发酵棉籽粕中游离棉酚和发酵DDGS中黄曲霉毒素B1含量分别参照中华人民共和国国家标准GB/T 13086—2020和GB 5009.22—2016方法进行测定。
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、钙和氨基酸为实测值,其余为计算值[依据NRC(2012)计算]。CP, Ca and amino acids were measured values, while the others were calculated values according to NRC (2012).

1.4.2 生长性能和胴体性状

生长性能:在试验猪体重分别达到60和110 kg时对其进行空腹称重,全程记录试验猪采食量并观察其健康情况,试验结束后计算生长性能相关指标[平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)]。
胴体性状:将屠宰后的试验猪去除头、尾、蹄和内脏,沿背部中线分割,称取胴体重,计算屠宰率;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,并使用求积仪测量眼肌面积;使用游标卡尺测定右侧胴体第1肋骨处、第10肋骨处和腰荐结合处背膘厚度(不包括皮厚),取平均值作为平均背膘厚度。

1.4.3 血清和背最长肌抗氧化指标

屠宰前使用真空采血针对试验猪进行耳缘静脉采血,屠宰时采集猪背最长肌样品并与分离后的血清一起置于-80 ℃样品柜保存待测。采用南京建成生物工程研究所生产的抗氧化试剂盒并按照试剂盒说明书要求测定血清和背最长肌总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量。

1.4.4 背最长肌肉品质

切取胴体第4~6肋骨处背最长肌,用于测定肉色、pH、滴水损失、剪切力、大理石纹评分、肉质感官评分、肌苷酸含量以及脂肪酸组成。
肉色:分别在屠宰取样后45 min、24 h和48 h时,使用Konica Minolta CR-410型色差仪测量背最长肌亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值。
pH:使用pH计分别在取样后45 min、24 h和48 h时,随机对背最长肌3个部位进行pH测定。
滴水损失:将肌肉样品悬挂在充气密封袋的4 ℃环境中,并分别在24和48 h时对样品进行称重,计算滴水损失。
剪切力:将肌肉样品进行加热预处理后,使用RH-N50型嫩度仪进行测定。
大理石纹评分:按照美国国家猪肉生产委员会(NPPC,Des Moines,美国)推荐的评分标准进行评分。
肉质感官评分:选择专业测评人员对经过蒸煮预处理的肌肉样品的嫩度、多汁度、肉汤鲜度和肉汤清度进行测评。感官变量使用1~8分量表进行评级:嫩度(1=非常硬,8=非常嫩),多汁度(1=非常干,8=非常多汁),肉汤鲜度(1=很差,8=很浓),肉汤清度(1=非常清澈,8=非常浑浊)。
肌苷酸含量:使用高效液相色谱(HPLC)法对肌肉中肌苷酸含量进行测定。
脂肪酸组成:使用气相色谱仪(Agilent-7890B,Agilent Technologies Inc.,美国)对背最长肌脂肪酸组成进行检测。
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,干燥后迅速称取重量,使用粉碎机打磨成粉,称取1 g粉样放置于滤袋中,将滤袋封口后放入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:
肌内脂肪含量(%)=100×浸提后脂肪含量(g)/风干肉样重量(g)。

1.5 数据统计分析

试验数据采用SPSS 27软件进行统计分析,统计分析方法为单因素方差分析(one-way ANOVA)和Tukey多重比较。试验结果数据以“平均值±标准误”(SE)表示,P<0.05表示差异显著,0.05≤P<0.10表示差异有显著趋势,P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 棉籽粕和DDGS发酵前后营养成分比较

由表2可知,与未发酵棉籽粕相比,发酵棉籽粕粗蛋白质和粗灰分含量有所提高,游离棉酚含量大幅度降低;与未发酵DDGS相比,发酵DDGS粗蛋白质含量明显提高,同时粗纤维含量有所降低。
表2 棉籽粕和DDGS发酵前后营养成分

Table 2 Nutrients of cottonseed meal and DDGS before and after fermentation

项目
Items		 棉籽粕发酵前
Cottonseed meal
before fermentation		 棉籽粕发酵后
Cottonseed meal
after fermentation		 DDGS发酵前
DDGS before
fermentation		 DDGS发酵后
DDGS after
fermentation
水分Moisture/% 10.69 8.15 12.13 6.94
粗蛋白质CP/% 47.35 53.39 25.51 36.60
粗灰分Ash/% 6.38 10.23 4.77 5.53
游离棉酚FG/(μg/kg) 757.54 68.30
粗纤维CF/% 6.49 4.30

2.2 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪生长性能的影响

由表3可知,从生长性能来看,各组间育肥猪初重、末重、ADG、ADFI和F/G均无显著差异(P>0.05)。
表3 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪生长性能的影响

Table 3 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on growth performance of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
初重IBW/kg 59.26±1.55 58.83±1.48 59.25±1.13 60.48±0.59 0.807
末重FBW/kg 107.05±1.92 108.78±3.23 108.55±3.70 111.55±2.87 0.761
平均日增重ADG/kg 0.87±0.02 0.91±0.05 0.90±0.06 0.93±0.05 0.833
平均日采食量ADFI/kg 2.56±0.11 2.63±0.11 2.75±0.14 2.78±0.08 0.507
料重比F/G 2.95±0.13 2.92±0.13 3.11±0.17 3.03±0.13 0.782

同行数据肩标相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05),不同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

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

2.3 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪胴体性状的影响

由表4可知,各组间育肥猪胴体重、屠宰率和眼肌面积均无显著差异(P>0.05)。与正对照组相比,负对照组、试验Ⅰ组和试验Ⅱ组平均背膘厚度和腰荐结合处背膘厚度显著提高(P<0.05),试验Ⅰ组和试验Ⅱ组第1肋骨处和第10肋骨处背膘厚度显著提高(P<0.05);同时,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组胴体性状指标之间均无显著差异(P>0.05)。
表4 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪胴体性状的影响

Table 4 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on carcass traits of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
胴体重Carcass weight/kg 78.06±1.49 78.95±2.45 79.42±2.73 80.68±1.70 0.856
屠宰率
Dressing percentage/%		 72.92±0.42 72.57±0.33 72.65±0.71 72.40±0.58 0.908
眼肌面积
Loin eye muscle area/cm2		 51.86±2.69 51.07±2.39 53.83±2.62 45.64±1.23 0.099
第1肋骨处背膘厚度
The first rib backfat depth/mm		 41.82±1.87a 47.14±3.51ab 50.76±2.19b 52.27±0.89b 0.012
第10肋骨处背膘厚度
The tenth rib backfat depth/mm		 19.76±1.40a 23.76±1.20ab 25.02±1.19bc 29.57±2.17c 0.003
腰荐结合处背膘厚度
Lumbar-sacral junction
backfat depth/mm		 11.32±0.86a 14.72±1.45b 17.22±1.24b 15.92±0.88b 0.007
平均背膘厚度
Average backfat depth/mm		 24.30±1.23a 28.54±1.77b 31.00±0.68b 32.58±1.07b <0.001

2.4 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪抗氧化功能的影响

由表5可知,各组间育肥猪血清T-AOC、SOD和CAT活性以及MDA含量均无显著差异(P>0.05)。与其他3组相比,试验Ⅰ组血清GSH-Px活性显著降低(P<0.05),且其他3组间血清GSH-Px活性无显著差异(P>0.05)。各组间育肥猪背最长肌SOD和GSH-Px活性均无显著差异(P>0.05)。与其他3组相比,试验Ⅱ组背最长肌T-AOC显著降低(P<0.05),且其他3组间背最长肌T-AOC无显著差异(P>0.05)。
表5 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪抗氧化功能的影响

Table 5 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on antioxidant function of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
血清Serum
总抗氧化能力
T-AOC/(mmol/L)		 0.23±0.02 0.38±0.07 0.30±0.05 0.31±0.05 0.204
超氧化物歧化酶
SOD/(U/mL)		 63.14±3.99 63.37±2.46 64.99±2.17 65.38±3.80 0.945
谷胱甘肽过氧化物酶
GSH-Px/(U/mL)		 184.17±11.62b 223.89±10.03c 134.72±15.48a 193.61±7.38bc <0.001
丙二醛MDA/(mmol/L) 1.75±0.18 2.42±0.28 1.60±0.25 1.62±0.24 0.069
过氧化氢酶CAT/(U/mL) 6.90±1.18 10.95±2.39 15.03±4.03 12.82±2.35 0.206
背最长肌Longissimus dorsi muscle
总抗氧化能力
T-AOC/(mmol/g prot)		 0.14±0.00b 0.15±0.00b 0.14±0.00b 0.12±0.00a <0.001
超氧化物歧化酶
SOD/(U/mg prot)		 100.78±2.63 99.79±2.48 96.38±3.59 94.18±1.23 0.277
谷胱甘肽过氧化物酶
GSH-Px/(U/mg prot)		 45.53±7.50 42.12±4.83 31.98±3.63 32.43±4.67 0.203

2.5 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪肉品质的影响

由表6可知,各组间育肥猪背最长肌肉色、滴水损失、pH、剪切力和大理石纹评分均无显著差异(P>0.05)。与正对照组比,负对照组背最长肌肌内脂肪含量显著提高(P<0.05),试验Ⅰ组和试验Ⅱ组最长肌肌内脂肪含量有提高趋势,但差异不显著(P>0.05)。
表6 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪背最长肌肉质性状的影响

Table 6 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on longissimus dorsi muscle quality traits of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
肉色Meat color
45 min亮度 L 45   m i n * 50.78±1.02 50.46±0.77 49.98±0.64 49.59±0.35 0.679
45 min红度 a 45   m i n * 17.93±0.47 18.04±0.61 17.82±0.34 18.05±0.41 0.982
45 min黄度 b 45   m i n * 6.46±0.56 6.30±0.54 6.39±0.47 6.15±0.40 0.974
24 h亮度 L 24   h * 60.63±0.78 61.49±0.59 60.01±0.98 59.45±1.09 0.415
24 h红度 a 24   h * 17.22±0.34 17.32±0.42 16.97±0.45 17.24±0.22 0.918
24 h黄度 b 24   h * 9.37±0.24 9.04±0.23 9.08±0.28 9.06±0.34 0.811
48 h亮度 L 48   h * 60.37±0.94 60.62±0.90 60.08±1.06 59.11±1.02 0.716
48 h红度 a 48   h * 17.51±0.35 17.74±0.46 17.35±0.48 17.61±0.35 0.924
48 h黄度 b 48   h * 9.23±0.32 9.10±0.30 8.97±0.30 8.63±0.30 0.555
滴水损失Drip loss/%
24 h 2.49±0.12 2.40±0.04 2.41±0.07 2.51±0.08 0.720
48 h 3.25±0.13 3.25±0.11 3.24±0.13 3.26±0.06 0.999
pH
pH45 min 6.16±0.09 6.16±0.09 6.23±0.06 6.21±0.07 0.914
pH24 h 5.36±0.09 5.38±0.07 5.40±0.09 5.38±0.10 0.992
pH48 h 5.65±0.02 5.64±0.02 5.63±0.03 5.64±0.03 0.927
剪切力Shear force/N 75.61±6.00 67.74±6.19 75.20±4.86 68.35±6.98 0.689
肌内脂肪含量
Intramuscular fat content/%		 2.09±0.15a 2.75±0.16b 2.21±0.09ab 2.43±0.17ab 0.022
大理石纹评分
Marbling score		 1.82±0.20 2.03±0.16 2.26±0.14 1.92±0.13 0.261
由表7可知,各组间育肥猪背最长肌嫩度、多汁度、肉汤鲜度和肉汤清度均无显著差异(P>0.05)。
表7 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪背最长肌肉质感官评定的影响

Table 7 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on sensory evaluation of longissimus dorsi muscle quality of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
嫩度Tenderness 4.88±0.21 5.03±0.14 5.05±0.13 4.88±0.10 0.765
多汁度Juiciness 5.00±0.18 5.33±0.10 4.96±0.10 5.13±0.13 0.226
肉汤鲜度Broth freshness 5.33±0.13 5.50±0.13 5.40±0.13 5.35±0.12 0.770
肉汤清度Broth clarity 5.34±0.15 5.66±0.09 5.24±0.08 5.58±0.14 0.056
由表8可知,与正对照组比,负对照组、试验Ⅰ组和试验Ⅱ组育肥猪背最长肌肌苷酸含量显著提高(P<0.05),且试验Ⅰ组和试验Ⅱ组背最长肌肌苷酸含量显著高于负对照组(P<0.05)。各组间育肥猪背最长肌总脂肪酸含量无显著差异(P>0.05)。从各脂肪酸占总脂肪酸的比例来看,与正对照组比,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组背最长肌二十烷二烯酸比例显著降低(P<0.05),负对照组和试验Ⅰ组背最长肌单不饱和脂肪酸(MUFA)比例显著提高(P<0.05);各组间背最长肌其他脂肪酸比例均无显著差异(P>0.05)。
表8 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪背最长肌肌苷酸含量和脂肪酸组成的影响

Table 8 Effects of low-protein diets supplemented with fermented cottonseed meal and fermented DDGS on inosine monophosphate content and fatty acid composition in longissimus dorsi muscle of finishing pigs

项目
Items		 正对照组
Positive control
group		 负对照组
Negative control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 P值
P-value
肌苷酸
Inosine monophosphate/(mg/g)		 1.70±0.05a 1.91±0.06b 2.06±0.05c 2.10±0.04c <0.001
总脂肪酸
Total fatty acids/(mg/g)		 12.99±1.64 17.03±2.23 13.34±1.79 13.20±2.26 0.443
各脂肪酸占总脂肪酸比例Ratio of each fatty acid to total fatty acids/%
葵酸C10∶0 0.16±0.01 0.15±0.01 0.16±0.00 0.16±0.00 0.735
豆蔻酸C14∶0 1.39±0.04 1.42±0.03 1.46±0.07 1.50±0.06 0.528
棕榈酸C16∶0 24.98±0.22 25.17±0.35 25.14±0.53 26.07±0.55 0.291
棕榈油酸C16∶1 (cis-9) 2.84±0.15 3.10±0.17 3.15±0.09 3.08±0.08 0.322
十七烷酸C17∶0 0.21±0.02 0.19±0.02 0.16±0.01 0.17±0.01 0.088
硬脂酸C18∶0 12.45±0.31 12.37±0.23 12.10±0.31 13.11±0.36 0.140
油酸C18∶1 (cis-9) 38.37±0.90 40.20±0.72 40.60±0.74 39.52±0.28 0.143
亚油酸C18∶2 (all-cis-9,12) 14.86±0.89 13.06±0.70 12.68±1.01 12.16±0.81 0.158
亚麻酸C18∶3 (all-cis-9,12,15) 0.84±0.06 0.81±0.11 0.68±0.05 0.64±0.04 0.151
花生酸C20∶0 0.21±0.01 0.22±0.01 0.21±0.01 0.21±0.01 0.954
花生烯酸C20∶1(cis-11) 0.68±0.02 0.71±0.02 0.71±0.04 0.68±0.04 0.832
二十烷二烯酸
C20∶2 (all-cis-11,14)		 0.57±0.03b 0.52±0.02ab 0.49±0.03a 0.47±0.02a 0.031
二十烷三烯酸
C20∶3 (all-cis-8,11,14)		 0.22±0.02 0.20±0.02 0.19±0.02 0.18±0.02 0.693
花生四烯酸
C20∶4 (all-cis-5,8,11,14)		 1.69±0.27 1.37±0.16 1.42±0.18 1.47±0.26 0.742
单不饱和脂肪酸MUFA 40.97±0.98a 44.25±0.74b 44.56±0.71b 43.29±0.41ab 0.011
多不饱和脂肪酸PUFA 17.02±0.64 15.88±0.77 16.64±1.34 15.82±0.71 0.741

3 讨论

3.1 棉籽粕和DDGS发酵前后营养成分比较

生物发酵技术是改善非常规饲料原料营养价值的有效手段。本试验中,棉籽粕经过发酵处理后,显示出明显的营养价值改进,如水分含量降低,粗蛋白质含量显著提高,粗灰分含量有所提高,同时游离棉酚含量大幅度降低,这与魏莲清等[7]的研究结果一致,表明生物发酵技术有效改善了棉籽粕的饲料品质和营养价值。生物发酵去除棉籽粕中棉酚的机理主要包括2个方面:一是微生物在生长繁殖过程中产生特定的酶,降解棉籽粕中的游离棉酚;二是某些蛋白质或氨基酸被微生物利用的同时与游离棉酚发生结合,形成没有毒性的结合棉酚。水分含量的降低则是由于在生物发酵过程中,产生了二氧化碳(CO2)和乙醇,这些代谢产物在发酵过程中释放,导致物料中的水分含量相对减少。而粗蛋白质含量的升高则是因为在发酵过程中,微生物产生的酶可以分解复杂的蛋白质结构,释放出氨基酸,这些氨基酸随后被细菌或酵母菌利用,进行蛋白质的合成,从而提高了发酵棉籽粕中的粗蛋白质含量;同时,生物发酵能够改变棉籽粕中蛋白质的可溶性,通过酶的作用将蛋白质分解为更小的肽段,使其更易于消化和吸收,从而提高蛋白质的生物利用率。此外,在发酵过程中,由于微生物消耗一部分物料用以自身生长或转化为能量,导致物料总量减少,而蛋白质含量的绝对值不变,因此粗蛋白质的含量相对提高,形成了一定的浓缩效应。
对于DDGS,传统上存在蛋白质品质较差和纤维含量过高的问题,这些因素对动物的生长会产生负面影响,造成饲料消化率低,猪的排粪量大,过多添加还会导致腹部脂肪较软。本试验结果显示,经过微生物发酵处理后,DDGS的粗蛋白质含量明显提高,而粗纤维含量有所降低,这与Wang等[6]的研究结果一致。DDGS粗蛋白质含量明显提高的原因与发酵棉籽粕类似;而粗纤维含量降低的原因则是由于在生物发酵过程中,通过增加氮源的供应,促进了微生物的生长和繁殖,这些微生物在生长过程中会产生一系列的酶,这些酶能够分解纤维素、半纤维素和木质素等复杂碳水化合物,从而降低了粗纤维的含量。总体而言,生物发酵技术能通过改善棉籽粕和DDGS的营养成分,有效提升这些非常规饲料原料的品质和营养价值,从而为饲料的优化提供了新的解决途径。

3.2 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪生长性能和胴体性状的影响

生长育肥阶段是猪生长发育过程中的重要阶段,此阶段是猪沉积蛋白质和脂肪的重要时期。然而,育肥猪沉积蛋白质的速度和水平与其本身摄入的能量和蛋白质水平紧密相关,饲粮营养水平过高或过低均会对其产生不利影响。饲粮粗蛋白质水平过高会导致氮过度排放,增加养殖成本并污染环境;而饲粮水平低于猪营养需求量时会降低其生产性能。研究表明,适当降低饲粮粗蛋白质水平并补充合成氨基酸不会对育肥猪生长性能产生不良影响[8]。段佳琪等[9]研究发现,饲粮粗蛋白质水平从16%降低至14%和12%,同时补充合成氨基酸不会对育肥猪生长性能产生不利影响。本试验将饲粮粗蛋白质水平从13.50%降低至11.55%,同时补充合成氨基酸,结果发现对育肥猪生长性能未产生不利影响,这进一步验证了低蛋白质饲粮补充合成氨基酸在育肥猪饲养中应用的可行性。
近年来,饲料原料中使用非常规饲料替代豆粕以此来降低养殖成本引起广泛关注,这不仅减少豆粕用量,同时还可以防止环境污染。然而,非常规饲料原料往往具有适口性差、营养价值低、氨基酸不平衡以及富含抗营养因子等特点,常会对猪的生产性能和胴体品质产生不利影响[10⇓-12]。研究表明,生物发酵可以有效改善非常规饲料对猪生长性能的负面影响[10-11,13],将棉籽粕通过微生物发酵法处理能提高其自身营养价值并有效降低棉酚等抗营养因子的含量[14]。秦金胜等[15]研究发现,使用发酵棉籽粕替代15%的豆粕,对生长育肥猪全期(65~162日龄)的生长性能无负面影响。发酵DDGS可以有效提高DDGS中的粗蛋白质、小肽和总氨基酸含量[6]。然而,发酵DDGS饲粮在育肥猪上的研究报道较少。王梦晨[16]研究发现,使用发酵DDGS饲粮可以提高肉鸡的生长性能。本试验在饲粮粗蛋白质水平为11.55%的前提下添加发酵棉籽粕和发酵DDGS部分替代豆粕,同时补充合成氨基酸,结果发现对60~110 kg阶段育肥猪生长性能未产生负面影响。
在胴体性状上,一些研究认为低蛋白质饲粮对猪的胴体品质无负面影响[9,17-18]。但也有一些研究认为,低蛋白质饲粮会影响猪的胴体品质[19-20]。Kerr等[19]研究发现,低蛋白质饲粮补充氨基酸会使猪背膘增厚,这与本试验结果一致。造成上述研究差异的原因可能在于试验所用饲粮中氨基酸水平和比例不同[21]。本试验在降低饲粮粗蛋白质水平的同时,力求各组间氨基酸水平和其他营养元素含量相同,所以无论是否使用发酵棉籽粕或发酵DDGS替代豆粕,各组间胴体重、屠宰率和眼肌面积均无显著差异,这与陈吉红等[22]报道的结果一致。

3.3 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪抗氧化功能的影响

T-AOC涵盖了各种抗氧化酶系统和非酶系统的功能,是衡量机体抵御氧化损伤能力的一个综合指标,这一指标不仅反映了机体对外界氧化刺激的应对能力,而且还揭示了自由基代谢的状况[23]。SOD、CAT和GSH-Px是关键的抗氧化酶,其活性水平直接影响机体的抗氧化能力[24]。本试验中,虽然各组间育肥猪血清T-AOC、SOD和CAT活性以及MDA含量均无显著差异,但在低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕显著降低了血清GSH-Px活性,而有降低血清MDA含量的趋势,同时有提高血清CAT活性的趋势。这表明,发酵棉籽粕对抗氧化系统的影响可能较为复杂,并可能与其具体成分有关。进一步从肌肉抗氧化指标的角度分析,低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS均显示出降低背最长肌T-AOC、SOD和GSH-Px活性的趋势。发酵棉籽粕导致这一现象发生可能与棉籽粕中存在的游离棉酚有关。棉酚是一种具有空间阻碍效应的化合物,既具有促氧化作用,又具备一定的抗氧化特性。当其在机体中达到一定浓度时,可能会促进氧化应激反应[25]。因此,棉酚的含量直接影响棉籽粕作为饲料的效果,并在决定其添加量时需加以考虑。而发酵DDGS导致肌肉抗氧化能力降低的原因则可能是发酵DDGS中含有的某些酚类化合物和麦角酸等代谢产物可能对机体的抗氧化系统产生负面影响,这些物质可能通过增加氧化应激或与抗氧化酶系统发生相互作用,从而降低肌肉的抗氧化能力。此外,DDGS中的脂肪酸组成与普通谷物不同,这也可能影响脂质过氧化过程和抗氧化能力,特别是高水平的多不饱和脂肪酸(PUFA)可能促进脂质过氧化,从而增加氧化应激。加之,在低蛋白质饲粮喂养前提下,动物的抗氧化防御系统可能已经受到压制,进而影响了机体的抗氧化能力。综上所述,发酵棉籽粕和发酵DDGS在低蛋白质饲粮中均表现出交叉的抗氧化作用,这与其原料组成成分和对氧化应激的调节作用密切相关。未来进一步研究应重点关注棉酚和DDGS的脂肪酸组成,以及其中含有的酚类物质和麦角酸等其他成分对抗氧化系统的具体作用机制,以优化饲粮配方,提高动物的健康水平和生产性能。

3.4 低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪肉品质的影响

随着生活水平的日益提高,人们对肉品质有着越来越高的追求。猪肉品质的高低可通过肉色、pH、滴水损失、嫩度、多汁度、肌内脂肪含量以及大理石纹评分等指标共同确定。其中,肌红蛋白、氧合肌红蛋白和高铁肌红蛋白的比例不同影响着肉色[26]。关于低蛋白质饲粮粮对育肥猪生长性能和肉品质的影响方面的报道较多,但研究结果并不一致。张克英等[27]研究发现,低蛋白质饲粮可以提高猪肉肌内脂肪含量,这与本试验结果一致。本试验中,低蛋白质饲粮对育肥猪背最长肌pH、剪切力、滴水损失及嫩度等相关指标均无显著影响。研究发现,平衡缬氨酸的低蛋白质饲粮降低了猪肉剪切力,提高了肌肉嫩度[28],这可能是由于补充的氨基酸类型不同导致。目前,关于发酵棉籽粕和发酵DDGS部分替代豆粕在猪肉品质方面的报道较少。有研究认为,饲粮中添加发酵棉籽粕不会对黄羽肉鸡肉品质产生影响[29]。Lee等[30]研究发现,饲粮中添加20%DDGS对育肥猪肉品质各项指标均无显著影响。本试验结果发现,低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS对育肥猪背最长肌肉色、滴水损失、pH、剪切力、大理石纹评分、嫩度、多汁度、肉汤鲜度和肉汤清度等均无显著影响,说明低蛋白质饲粮中使用非常规发酵原料对肉品质影响不明显。
肌苷酸作为评价肉品鲜度的重要指标,拥有决定肌肉鲜味的特性[31]。本试验中,低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕和发酵DDGS显著提高育肥猪背最长肌肌苷酸含量。研究发现,使用发酵豆粕饲粮同样提高了猪肌肉中肌苷酸含量[32],这可能与生物发酵过程中产生的有益微生物及其代谢产物有关。猪肉中的脂肪酸组成直接影响肉品质,对肉品的风味和营养价值有着重要影响。研究表明,猪背最长肌脂肪酸含量最高的是油酸,其次是棕榈酸、亚油酸和硬脂酸[26],这与本试验研究结果一致。脂肪酸由MUFA、PUFA和饱和脂肪酸(SFA)组成,其作为构成肉特征风味的基础,与其营养价值直接相关[33]。有研究认为,猪肉的风味品质与其MUFA含量呈正相关,与其PUFA含量呈负相关,这可能由于PUFA容易氧化,降低了肉的品质[34]。Tang等[35]研究发现,饲喂发酵全价饲料对育肥猪背最长肌MUFA和PUFA含量均无显著影响。然而,也有研究提出,添加益生菌发酵饲料可以显著提高育肥猪肌肉中MUFA含量,并且显著降低肌肉中PUFA含量[36]。本试验中,低蛋白质饲粮中添加发酵棉籽粕显著提高育肥猪背最长肌中MUFA含量,有降低最长肌PUFA含量的趋势;低蛋白质饲粮中添加发酵DDGS有提高背最长肌MUFA含量的趋势,且有降低最长肌PUFA含量的趋势,这可能是由于不同蛋白质来源的饲粮差异和发酵技术不同造成的。此外,也有研究认为,猪肉风味改善的原因是发酵饲料中的代谢产物参与并调控猪机体内脂肪酸合成与代谢,进而使脂肪酸组成及含量发生变化[37]。

4 结论

本试验条件下,在降低饲粮粗蛋白质水平的同时添加发酵棉籽粕和发酵DDGS部分替代豆粕,对60~110 kg阶段育肥猪生长性能和胴体性状无负面影响,但可以提高肌肉肌苷酸含量,并改善肌肉脂肪酸组成。

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