在养猪生产中，抗生素作为动物性饲料添加剂，在减少和控制动物机体细菌病的发生、促进动物生长的同时，也带来了耐药性、兽药残留、畜产品不安全和环境污染等危害[1]。因此，寻求抗生素的绿色安全替代品是解决负面影响的有效途径之一。
β-葡聚糖是广泛分布于真菌、细菌和粮谷类作物种子(燕麦、黑麦和大麦等)中的一种功能性多糖，主要以细胞壁结构成分的形式存在，具有调节机体免疫、抗感染以及调节血糖等多种生物活性和功能[2-4]。β-葡聚糖通常以β-1, 3-糖苷键为主链，以β-1, 6-糖苷键为支链，其特殊的键连接方式和分子内氢键的存在造成螺旋型的分子结构，这使其独特的构型很容易被免疫系统接受。前人研究所用β-葡聚糖主要来源于酵母壁提取物，含有多种多糖成分，且纯度低。本试验选用的β-葡聚糖来源于以蔗糖为底物，通过微生物发酵产生的一种新型β-葡聚糖，分子量为200 ku，有效含量≥90%。因其易溶于水、纯度高，以β-1, 3糖苷键为主，可能具有独特的生理功能。研究表明，β-葡聚糖可以改善断奶仔猪和肉仔鸡生长性能，其原因与葡聚糖促进肠道健康、提高机体免疫机能有关[5-7]。但大多数研究以幼龄动物为研究对象，聚焦在短时间饲喂葡聚糖的效果，长时间的饲喂效果有待进一步研究。因此，本文以生长育肥猪为试验对象，以新型β-葡聚糖为研究材料，考察不同添加水平的β-葡聚糖对生长育肥猪生长性能、胴体性能和肉品质的影响，旨在探究β-葡聚糖在生长育肥猪上的饲喂效果，为确定β-葡聚糖的适宜添加剂量提供试验依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计及饲粮本试验采用单因子试验设计，选取96头20 kg左右的健康“杜×长×大”猪，按体重随机分为4个组，每组6个重复，每个重复4头猪(3公1母)。基础饲粮(对照组)为根据NRC(2012)配制的玉米-豆粕型饲粮，试验组在基础饲粮基础上分别添加50、100和200 mg/kg β-葡聚糖(有效含量≥90%)。试验期为103 d，分为25～50 kg、51～75 kg和76～110 kg 3个阶段。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis) |
试验在四川眉山丹棱猪场进行。试验分为3个阶段，25～50 kg饲喂35 d；51～75 kg饲喂28 d；76～110 kg饲喂40 d，共103 d。饲喂时间为每天08:00、14:00和20:00。试验期间严格控制温湿度，每天进行圈舍打扫，保证猪自由采食和饮水。每天记录采食量、浪费量和余料量，每个阶段对猪进行称重。
1.3 样品采集及处理3个阶段结束时，每个重复选择1头接近平均体重的猪，前腔静脉采血，离心，制备血清备测。试验结束时，每个重复选择1头接近平均体重的猪进行屠宰。采取背最长肌肌肉样，一部分放置4 ℃冰箱用于肌肉剪切力的测定，其余部分用于蒸煮损失、滴水损失、肌肉pH和肉色的测定，剩余肌肉样放置于-20 ℃，用于肌苷酸(IMP)和脂肪酸(FA)含量的测定。
1.4 考察指标与测定方法 1.4.1 生长性能平均日增重(ADG)：分别在各阶段的起始和结束时对猪只进行空腹称重，末重与始重之差除以天数即为ADG；
平均日采食量(ADFI)：以重复为单位，准确记录猪只每天采食量，总采食量/天数即为ADFI；
料重比(F/G)：ADFI/ADG即为F/G。
1.4.2 养分消化率在每个试验阶段最后连续5 d采用不完全收粪法收集粪便。每天在猪圈不同点位采集代表粪样200 g，加10%硫酸10 mL，搅拌均匀，放置4 ℃冰箱备用。测定前将粪样烘至半干，粉碎。饲粮和粪中的水分、粗蛋白质含量及能量参考张丽英[8]《饲料分析及饲料质量检测技术》测定。采用内源指示剂(4 mol/L盐酸不溶性灰分)计算，公式如下：
养分消化率(%)=100-(饲粮中盐酸不溶性灰分含量×粪中养分含量)/(粪中盐酸不溶性灰分含量×饲粮中养分含量)×100。
1.4.3 胴体性能和肉品质胴体重、胴体长、背膘厚和屠宰率在屠宰现场测定并计算。眼肌面积、肌肉pH、肉色、蒸煮损失、滴水损失和剪切力测定方法如下。
眼肌面积：在胸腰椎结合处垂直切下用游标卡尺测定眼肌的宽度和高度，计算眼肌面积。
眼肌面积(cm2)=眼肌高度(cm)×眼肌宽度(cm)×0.7。
肌肉pH：用pH-STAR(SFK-Technology，Denmark)测定猪只屠宰后45 min和24 h背最长肌的pH。
肉色：用日本美能达生产的CR-400(MINOLTA)色差计对最末胸椎与第1腰椎结合处背最长肌的横断面进行肉色评分。
滴水损失：取第2～3腰椎处背最长肌，去掉肌外膜上附着的脂肪，横切成2 cm厚的薄片，修整成长5 cm、宽3 cm的长方体后称重，然后用铁丝钩住肉样的一段，使肌纤维垂直向上，装入充气的塑料薄膜袋中，肉样不与袋壁接触，扎好袋口，吊挂于4 ℃的冰箱中，贮藏24 h后称重，按以下公式计算肌肉的滴水损失：
滴水损失(%)=(贮藏前重-贮藏后重)/贮藏前重×100。
蒸煮损失：将样品用电子天平称重(蒸前重，W1)，在铝锅的蒸格上用沸水蒸30 min；取出后，置于室内无风阴凉处晾15 min后再称重(蒸后重，W2)。计算公式为：
蒸煮损失(%)=(W1-W2)/W1×100。
肌肉嫩度(剪切力)：采用国际通用的测定嫩度的华纳-布莱之勒尔剪切力(Warner-Bratzler shear force, WBSF)值进行计量。具体如下：采集回实验室的猪肉切2.54 cm厚度的1片，放入水浴锅至肉块中心温度达到71 ℃。用内径为1.27 cm的取样器，从肉样上沿肌肉纤维方向取至少3个肉柱，再用剪切力测定仪(Texture Analyser)测定每个肉柱的剪切力值。最后求出其平均值，即为样品的剪切力值。
1.4.4 肌肉IMP和FA含量肌肉IMP含量采用高效液相色谱法测定；肌肉FA含量根据GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》和GB/T 17376—2008《动植物油脂脂肪酸甲酯制备》中的方法进行脂肪抽提和酯交换法甲酯化，采用气相-质谱联用法测定。
1.5 统计分析所有数据均采用SPSS 17.0软件进行统计，用单因素方差分析(one-way ANOVA)进行差异显著性检验，并用LSD法进行多重比较。结果用平均值±标准误(mean±SEM)表示，以P < 0.05为差异显著性判断标准。
2 结果与分析 2.1 β-葡聚糖对生长肥育猪生长性能的影响由表 2可知，与对照组相比，饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著提高51～75 kg阶段ADG(P < 0.05)，显著降低该阶段F/G(P < 0.05)；饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著提高76～ 110 kg阶段ADG(P < 0.05)，添加50和100 mg/kg β-葡聚糖显著降低76～110 kg阶段F/G(P < 0.05)，其余各组与对照组相比差异不显著(P>0.05)。从全期(25～110 kg)来看，饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著提高生长肥育猪ADG(P < 0.05)，并显著降低F/G(P < 0.05)，其余各组与对照组相比差异不显著(P>0.05)。
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表 2 β-葡聚糖对生长育肥猪生长性能的影响 Table 2 Effects of β-glucan on growth performance of growing-finishing pigs |
由表 3可知，与对照组相比，25～50 kg阶段，饲粮中添加β-葡聚糖对干物质、能量和粗蛋白质消化率无显著影响(P>0.05)；51～75 kg阶段，饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著提高干物质、能量和粗蛋白质消化率(P < 0.05)；76～110 kg阶段，饲粮中添加50和100 mg/kg β-葡聚糖显著提高干物质和能量消化率(P < 0.05)，但粗蛋白质消化率并没有发生显著变化(P>0.05)。
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表 3 β-葡聚糖对生长育肥猪养分消化率的影响 Table 3 Effects of β-glucan on nutrient digestibility of growing-finishing pigs |
由表 4可知，100和200 mg/kg β-葡聚糖组猪胴体长显著高于对照组(P < 0.05)，虽然50 mg/kg β-葡聚糖组胴体长数值高于对照组，但并未表现出显著差异(P>0.05)。不同试验组表现为100 mg/kg β-葡聚糖组猪胴体长显著高于50 mg/kg葡聚糖组(P < 0.05)，但与200 mg/kg β-葡聚糖组之间没有显著差异(P>0.05)。
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表 4 β-葡聚糖对生长肥育猪胴体性能的影响 Table 4 Effects of β-glucan on carcass performance of growing-finishing pigs |
由表 5可知，饲粮中添加β-葡聚糖对肥猪肉的pH有一定的影响，表现为100 mg/kg β-葡聚糖组猪肉pH45 min显著高于对照组(P < 0.05)，50和200 mg/kg β-葡聚糖组猪肉pH45 min与对照组之间没有显著差异(P>0.05)。与对照组相比，饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著降低猪肉滴水损失(P < 0.05)，说明肌肉系水力增强，但50和200 mg/kg β-葡聚糖对猪肉滴水损失并没有产生显著影响(P>0.05)。与对照组相比，饲粮中添加β-葡聚糖虽然不影响45 min肉色亮度(L*)值(P>0.05)，但显著影响45 min肉色红度(a*)值和黄度(b*)值(P < 0.05)。表现为：100 mg/kg β-葡聚糖组45 min肉色a*值显著高于对照组(P < 0.05)，50和200 mg/kg β-葡聚糖组45 min肉色a*值与对照组相比差异不显著(P>0.05)；饲粮中添加β-葡聚糖显著降低45 min肉色b*值(P < 0.05)，但各试验组之间无显著差异(P>0.05)。饲粮中添加β-葡聚糖对24 h肉色并没有产生显著影响(P>0.05)。
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表 5 β-葡聚糖对生长肥育猪肉质的影响 Table 5 Effects of β-glucan on meat quality of growing-finishing pigs |
IMP是肉质鲜味特性的主要物质基础。由表 6可知，与对照组相比，β-葡聚糖添加水平为50～100 mg/kg时，肌肉IMP含量显著增加(P < 0.05)。与对照组相比，β-葡聚糖组肌肉中葵酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸含量差异不显著(P>0.05)；添加不同水平的β-葡聚糖可以提高肌肉十六烯酸的含量，且当添加量为50 mg/kg时，十六烯酸的比例提高了11.98%，但差异不显著(P>0.05)；当β-葡聚糖的添加量为100 mg/kg时，肌肉中十七酸、亚油酸和花生酸的含量分别显著提高了47.3%、14.4%和34.4%(P < 0.05)；同时，饲粮添加β-葡聚糖可以显著提高肌肉顺-11-二十烯酸和二十碳二烯酸的含量(P < 0.05)。
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表 6 β-葡聚糖对生长肥育猪肌肉IMP和FA含量的影响 Table 6 Effects of β-glucan on contents of IMP and FA in muscle of growing-finishing pigs |
本试验结果表明，在生长育肥猪饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著改善25～110 kg生长肥育猪的生长性能。王辉田等[9]在饲粮中添加1 000、1 500和2 000 mg/kg酵母细胞壁多糖显著提高22～42日龄的肉鸡ADG，降低F/G。安尚泽等[10]添加0.1% β-葡聚糖可有效提高仔猪ADG，改善肠道结构。Dritz等[11]研究发现，β-葡聚糖等能显著提高仔猪ADG，降低死亡率。从酵母中提取的β-葡聚糖是一种天然免疫增强剂，适量添加可降低动物的各种应激反应，改善猪的非特异性免疫水平，提高动物的健康状况，进而提高生产性能[12]。本试验中，生长肥育猪ADFI和ADG随着β-葡聚糖添加剂量的增加而呈先上升后下降的趋势，主要原因可能是：一方面，低剂量β-葡聚糖作为免疫调节剂，调控免疫反应；另一方面, 长期采食高剂量β-葡聚糖可能会影响肠道对其他养分的吸收，并且饲喂添加200 mg/kg β-葡聚糖饲粮可能使得生长肥育猪免疫系统过度激活，从而降低了生长性能。研究表明，葡聚糖的分子量、空间结构、主链上的分支度和官能团的数量均能影响葡聚糖的生物学功能[13]。本试验使用的葡聚糖是由D-葡萄糖通过β-1, 3键相连成的直链线性大分子，具有独特的分子结构，以3股螺旋的构象存在，与免疫活性密切相关，从而改善生长肥育猪的健康状况，提高生长性能。
3.2 β-葡聚糖对生长肥育猪养分消化率的影响β-葡聚糖是一类非淀粉多糖(NSP)，前人对NSP的研究较多。Yin等[14]在生长猪上研究表明，饲粮中的NSP可以影响猪对饲粮的回肠表观消化率，当饲粮中的NSP含量从8.3%增加到19.3%时，饲粮干物质、能量和粗蛋白质的消化率分别从77.3%、78.7%和80.7%下降至59.4%、59.5%和72.0%。β-葡聚糖作为饲料中的抗营养因子成分之一，在消化道中吸水膨胀，变得黏稠，对饲粮中各种养分的消化利用具有明显的干扰和抑制作用[15]。然而，也有研究报道β-葡聚糖可以提高养分消化利用率。Hahn等[16]在仔猪饲粮中分别添加0.01%、0.02%、0.03%和0.04%葡聚糖显著提高干物质、能量、粗蛋白质、粗脂肪、钙和磷的消化率。覃志彪[17]试验结果表明β-葡聚糖可以提高奥尼罗非鱼的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶的活性，从而提高养分消化率。本试验发现100 mg/kg β-葡聚糖能够显著改善生长育肥猪饲粮干物质、能量和粗蛋白质消化率，这与上述结果一致。
3.3 β-葡聚糖对生长肥育猪胴体性能的影响猪的胴体性状指胴体重量和组成，主要包括胴体重、平均背膘厚、眼肌面积和屠宰率[18]。在本试验中，100和200 mg/kg β-葡聚糖组胴体长显著高于对照组，说明β-葡聚糖能够提高生长肥育猪的生长性能，促进猪体长的增长，从而影响生长肥育猪的胴体长。
3.4 β-葡聚糖对生长肥育猪肉品质的影响活体动物的肌肉pH为中性，此时蛋白质分子带净负电荷，能够吸附大量的水。动物屠宰后，由于糖酵解的作用，乳酸在肌肉中积累导致肌肉pH下降，而肌肉pH下降的速度与肉质滴水损失、剪切力有着高度相关[19]。本试验饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖能够使肌肉45 min pH显著高于对照组，说明β-葡聚糖能够延缓屠宰后肌肉pH降低的程度，增强肌肉的系水力，从而使得100 mg/kg β-葡聚糖组的滴水损失较对照组显著降低。
肉色是评定肌肉外观的一项重要指标，主要受血红蛋白(Hb)含量、肌红蛋白(Mb)含量、氧化作用及光反射的影响[20]。肉色指标中，a*值越高越好，b*值越低越好。本试验结果显示，100 mg/kg β-葡聚糖组45 min肉色a*值显著高于对照组，且试验组45 min肉色b*值均显著低于对照组，这与Cho等[21]和Zhang等[22]试验结果一致。
肉质鲜味特性的主要物质基础是IMP(次黄嘌呤核苷酸)。畜禽屠宰后，肌肉组织间停止供氧，而能量是由磷酸肌酸和糖酵解提供，并用于ATP的合成。随着糖酵解的停止和磷酸肌酸的耗尽，ATP合成停止，同时ATP开始不断降解，生成IMP[23]。本试验研究表明，在饲粮中添加50～100 mg/kg β-葡聚糖能够显著增加肌肉IMP含量。脂肪酸组成是肉类特有的风味基础，猪肉中饱和脂肪酸和一元不饱和脂肪酸含量高，猪肉嫩度、多汁性、香味及总可接受程度的评分值则高。但如果多不饱和脂肪酸含量高，猪胴体脂肪变软，脂肪氧化酸败程度增加，猪肉产生异味，猪肉品质下降。本试验结果显示，100 mg/kg β-葡聚糖组中十七酸、亚油酸和花生酸的含量较对照组分别显著提高了47.3%、14.4%和34.4%，同时顺-11-二十烯酸和二十碳二烯酸的含量也有相应地提高。可见，生长育肥猪饲粮中添加β-葡聚糖提高了肌肉中IMP含量，改变猪肉中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的组成比例，从而改善肉的风味。
4 结论在饲粮中添加β-葡聚糖可以显著改善生长育肥猪的生长性能、养分消化率以及胴体长和肉品质。在本试验条件下，推荐生长育肥猪饲粮中β-葡聚糖的最适添加量为100 mg/kg。
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