營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)育肥豬胴體品質(zhì)、肉品質(zhì)、抗氧化能力及肌內(nèi)脂肪代謝的影響

閆 峻,劉 哲,羅 強(qiáng),李 寧,穆淑琴,李千軍*

(1.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，天津 300381；2.天津大學(xué) 化工學(xué)院，天津 300354；3.天津農(nóng)學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，天津 300384；4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)是指動(dòng)物經(jīng)過一段時(shí)間的營(yíng)養(yǎng)限制后，去除限制因素后動(dòng)物加速生長(zhǎng)的一種現(xiàn)象，限飼則是進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)限制的普遍手段[1]。在營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)的研究中表明，代償生長(zhǎng)可以影響牛肌肉的嫩度，在代償生長(zhǎng)過程中牛脂肪酸代謝也受到調(diào)節(jié)，從而影響牛肌內(nèi)脂肪組成[2]。研究表明，強(qiáng)度適宜的限飼可以改善動(dòng)物體的健康狀態(tài)，通過抗氧化酶系統(tǒng)增加動(dòng)物的抗氧化能力，激活機(jī)體對(duì)能源物質(zhì)的利用，改變能量代謝的方式[3]；但高強(qiáng)度的限飼，則會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生饑餓應(yīng)激，機(jī)體內(nèi)消耗大量脂肪產(chǎn)生不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸在代謝過程中又生成氧自由基，使動(dòng)物產(chǎn)生氧化應(yīng)激，影響恢復(fù)期動(dòng)物代償生長(zhǎng)的能力和肉品質(zhì)[4]。目前關(guān)于育肥豬代償效應(yīng)的研究較少，本試驗(yàn)旨在利用代償生長(zhǎng)原理，初步探究限飼和補(bǔ)償對(duì)育肥后期豬胴體品質(zhì)、肉品質(zhì)、抗氧化能力以及肌內(nèi)脂肪代謝的影響，為生豬育肥后期優(yōu)質(zhì)豬肉的生產(chǎn)提供新的策略。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)于2019年11月5日至2019年11月21日在天津市武清區(qū)下伍旗天津畜牧研究所基地進(jìn)行。選取30頭體重為(115±1.5)kg、日采食量相近(3.4±0.2)kg、健康狀態(tài)良好的“杜×長(zhǎng)×大”三元雜交豬作為試驗(yàn)動(dòng)物。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，將30頭豬隨機(jī)分成三組，每組10頭豬，每頭豬單欄飼養(yǎng)。預(yù)飼期3 d，試驗(yàn)期為14 d。對(duì)照組：自由采食；限飼組(FAST)：每日提供2.5 kg飼糧，限飼14 d；補(bǔ)飼組(FAST+FED)：每日提供2.5 kg飼糧，限飼7 d，之后7 d恢復(fù)自由采食。限飼組每天分3次于07:00(1 kg)、13:00(0.5 kg)和20:00(1 kg)飼喂。試驗(yàn)期間生豬自由飲水，按照豬場(chǎng)常規(guī)的要求進(jìn)行飼養(yǎng)管理。

1.2 基礎(chǔ)飼糧

本試驗(yàn)飼糧結(jié)合育肥豬營(yíng)養(yǎng)需要特點(diǎn)，參照美國(guó)NRC(2012)豬營(yíng)養(yǎng)需要中消化能(DE)和粗蛋白質(zhì)(CP)的推薦量。各種營(yíng)養(yǎng)水平均按照飼料原料實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算?；A(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.3 樣品采集

試驗(yàn)期結(jié)束前一天空腹12 h，每組選擇6頭屠宰，宰前使用高壓電擊致昏后放血、屠宰，取背最長(zhǎng)肌中段，除去脂肪和筋腱，滅菌手術(shù)刀切出肌肉，放入無菌的凍存管，做好標(biāo)記立刻轉(zhuǎn)移至液氮保存，分離背最長(zhǎng)肌完整中段約10 cm放入4 ℃保溫箱，測(cè)定肌肉感官品質(zhì)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 胴體品質(zhì)、肉品質(zhì)測(cè)定 胴體品質(zhì)參照鄭梓等[5]的方法進(jìn)行。肉品質(zhì)測(cè)定參照NY/T 821-2004行標(biāo)豬肌肉品質(zhì)測(cè)定技術(shù)規(guī)范測(cè)定。將新鮮肌肉樣品切0.5 cm小塊后，真空冷凍干燥機(jī)凍干12 h，低溫粉碎機(jī)粉碎備用。使用全自動(dòng)脂肪分析儀(ankom XT10)，抽提脂肪，計(jì)算結(jié)果。計(jì)算公式為：肌內(nèi)脂肪含量(%)=(肌內(nèi)脂肪重/樣本重)×100。甘油三酯使用試劑盒測(cè)定，試劑盒購自北京普利萊基因技術(shù)有限公司，具體步驟按照說明書操作檢測(cè)。肌肉樣本稱取0.1 g，加入0.9 mL生理鹽水，勻漿，離心提取上清液，東芝120全自動(dòng)生化儀檢測(cè)膽固醇含量，以每 mg蛋白濃度對(duì)膽固醇含量進(jìn)行校正。蛋白濃度使用BCA蛋白檢測(cè)試劑盒進(jìn)行測(cè)定，試劑盒購自北京普利萊基因技術(shù)有限公司，下同。

1.4.2 氧化應(yīng)激指標(biāo)的測(cè)定 總抗氧化能力(T-AOC)、總超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)均采用南京建成生物工程研究所的試劑盒測(cè)定。肌肉前處理方法同膽固醇測(cè)定，以每 mg蛋白濃度對(duì)含量進(jìn)行校正。

1.4.3 脂肪酶活性測(cè)定 激素敏感性脂肪酶(HSL)、脂肪酸合成酶(FAS)均采用南京建成生物工程研究所的ELISA試劑盒測(cè)定。肌肉前處理方法同膽固醇測(cè)定，以每 mg蛋白濃度對(duì)含量進(jìn)行校正。

1.4.4 Western blotting 取-80 ℃凍存肌肉樣，加入預(yù)冷RIPA裂解緩沖液(碧云天)，全自動(dòng)組織研磨儀(JX-FSTPRP-24)勻漿裂解，12000×g 離心10 min后取上清液即為總蛋白溶液。30 μg蛋白上樣，電泳，轉(zhuǎn)膜，封閉，孵育一抗和耦聯(lián)二抗。具體步驟參照閆峻[6]等的方法進(jìn)行。甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)作為內(nèi)參蛋白分析蛋白條帶灰度值。過氧化物酶體增殖物激活受體 γ(PPARγ)、脂肪酸結(jié)合蛋白-4(FABP-4)、HSL、解偶聯(lián)蛋白-1(UCP-1)等抗體均購自Abcom。

1.4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析 本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2013 軟件進(jìn)行整理，使用SPSS 20.0 中單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan氏多重比較方法分析數(shù)據(jù)顯著性，使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)表示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。P<0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)胴體性狀和肉品質(zhì)的影響

由表2可見，與對(duì)照組相比，F(xiàn)AST組和FAST+FED組中肉色黃度b*顯著降低(P<0.05)，背膘厚度、眼肌面積、肌內(nèi)脂肪、甘油三酯、膽固醇、pH24 h、亮度L*、大理石紋評(píng)分等有降低趨勢(shì)(P>0.05),pH45 min、紅度a*、失水率、剪切力等有升高趨勢(shì)(P>0.05)。與FAST組相比，F(xiàn)AST+FED組背膘厚度、眼肌面積、肌內(nèi)脂肪、甘油三酯、pH45 min、亮度L*、大理石紋評(píng)分有提高趨勢(shì)，分別提高了4.9%、0.4%、17.7%、12.1%、1.2%、7.7%、11.8%，膽固醇、紅度a*、黃度b*、失水率、剪切力有下降趨勢(shì)，分別下降了3.9%、0.9%、12.9%、8.5%、0.9%。

表2 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)育肥豬胴體性狀和肉品質(zhì)的影響

2.2 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)肌肉抗氧化能力的影響

由表3可見，與對(duì)照組相比，F(xiàn)AST組育肥豬背最長(zhǎng)肌中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性以及總抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)含量顯著降低(P<0.05)，過氧化氫酶(CAT)活性差異不顯著(P>0.05)；FAST+FED組中總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、總抗氧化能力、GSH-Px活性、CAT活性差異不顯著(P>0.05)，與FAST組相比顯著提高了31.3%，46.2%和39.7%(P<0.05)。

表3 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)育肥豬肌肉組織抗氧化能力的影響

2.3 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)肌肉脂代謝相關(guān)蛋白表達(dá)的影響

由圖1可見，與對(duì)照組相比，F(xiàn)AST組中PPARγ蛋白表達(dá)量顯著下調(diào)(P<0.05)，F(xiàn)ABP-4蛋白表達(dá)量無顯著差異(P<0.05)，HSL、UCP-1蛋白表達(dá)量顯著上調(diào)(P<0.05)；FAST+FED組中PPARγ蛋白表達(dá)量顯著下調(diào)(P<0.05)，F(xiàn)ABP-4、HSL、UCP-1蛋白表達(dá)量無顯著差異(P>0.05)；與FAST組相比，F(xiàn)AST+FED組PPARγ蛋白表達(dá)量顯著上調(diào)(P<0.05)，HSL、UCP-1蛋白表達(dá)量顯著下調(diào)(P<0.05)。

2.4 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)肌肉組織脂代謝酶活性的影響

為了探究營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償效應(yīng)對(duì)育肥豬肌肉中脂代謝酶活性的影響，檢測(cè)了育肥豬背最長(zhǎng)肌肌肉中的相關(guān)脂代謝酶HSL和FAS的活性，結(jié)果見表4。與對(duì)照組相比，F(xiàn)AST組中FAS活性都顯著降低(P<0.05)，HSL活性均顯著升高(P<0.05); FAST+FED組HSL活性差異不顯著(P>0.05)，F(xiàn)AS活性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。

表4 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)育肥豬肌肉組織脂代謝酶活性的影響

3 討 論

3.1 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)胴體性狀和肉品質(zhì)性狀的影響

背膘厚與眼肌面積是評(píng)價(jià)育肥豬胴體性狀的重要指標(biāo)。研究表明，限飼主要影響脂肪的沉積，適量限飼對(duì)胴體品質(zhì)影響不顯著[7]。限飼能夠調(diào)節(jié)豬背脂的沉積使背膘厚度有降低的趨勢(shì)[8]，補(bǔ)償生長(zhǎng)可以促進(jìn)皮下脂肪的沉積[9]。本試驗(yàn)中，進(jìn)行限飼和補(bǔ)飼對(duì)育肥豬背膘厚與眼肌面積無顯著性影響，但限飼使背膘厚度和眼肌面積呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，補(bǔ)飼減弱了背膘厚和眼肌面積的下降幅度。說明在本試驗(yàn)條件下補(bǔ)飼對(duì)豬胴體品質(zhì)有一定的代償效應(yīng)。脂肪是影響肉品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)的主要物質(zhì)，是評(píng)價(jià)肉品質(zhì)的重要指標(biāo)[9]。肌內(nèi)脂肪主要由甘油三脂、磷脂(膜脂)、膽固醇等構(gòu)成。甘油三酯在肌纖維細(xì)胞質(zhì)中的脂滴中儲(chǔ)存，穿插在纖維束間，是肌內(nèi)脂肪含量增加的主要因素[10]。膽固醇是動(dòng)物細(xì)胞膜的重要組成部分，其在肌肉組織中含量普遍較低[11]。而Heyer等[9]的研究結(jié)果表明，在豬生長(zhǎng)期(30～70 kg)時(shí)限飼，育肥期(70 kg～110 kg)時(shí)恢復(fù)自由采食，會(huì)顯著降低110 kg體重時(shí)的肌內(nèi)脂肪含量，而顯著增加皮下的脂肪組織。本試驗(yàn)中，各組間的肌內(nèi)脂肪、甘油三酯、膽固醇的含量無顯著性差異，但限飼組中肌內(nèi)脂肪、甘油三脂、膽固醇含量比對(duì)照組下降，補(bǔ)飼使肌內(nèi)脂肪和甘油三脂含量比限飼組提高但仍低于對(duì)照組水平。這提示我們?cè)谪i不同階段和進(jìn)行不同時(shí)間的限飼對(duì)育肥豬脂質(zhì)沉積的影響效果會(huì)有所不同。

肉品質(zhì)是消費(fèi)者最關(guān)注的性狀特征之一。Heyer等[9]的研究表明，代償生長(zhǎng)幾乎不影響育肥豬110 kg時(shí)的肉質(zhì)。本試驗(yàn)條件下，限飼與補(bǔ)飼顯著降低了肉的黃度b*值，但對(duì)育肥豬背最長(zhǎng)肌肉品質(zhì)其他感官性狀影響不顯著。但有些研究者認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)限制的條件下會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生理代謝過程的減慢，從而影響肉品質(zhì)[11]。蘭儒冰等[12]和王震等[13]的研究顯示限飼可使內(nèi)蒙羔羊和藏羊背最長(zhǎng)肌pH接近7，失水率上升，補(bǔ)償結(jié)束后恢復(fù)至正常水平。本試驗(yàn)中，限飼使育肥豬背最長(zhǎng)肌剪切力、pH45 min、失水率有提高的趨勢(shì)，補(bǔ)飼使育肥豬背最長(zhǎng)肌剪切力和失水率降低，pH45 min升高，與前人結(jié)果[14]基本一致。整體來看，育肥期限飼有降低育肥豬的胴體和肉品質(zhì)性狀的趨勢(shì)，先限飼再補(bǔ)飼產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)可以降低因限飼造成的育肥豬胴體和肉品質(zhì)性狀下降的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)背最長(zhǎng)肌抗氧化能力的影響

本試驗(yàn)條件下，限飼顯著降低了育肥豬背最長(zhǎng)肌中總抗氧化能力、GSH-Px活性以及MDA含量。說明限飼狀態(tài)下，育肥豬肌肉組織中抗氧化水平處于較低的水平，補(bǔ)飼后育肥豬背最長(zhǎng)肌中T-SOD、GSH-Px活性和總抗氧化能力比限飼狀態(tài)下顯著升高，表明了營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)可以增強(qiáng)育肥豬肌肉的抗氧化能力，這與蘇艷莉等[15]研究結(jié)果一致。

3.3 營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)對(duì)肌內(nèi)脂代謝蛋白表達(dá)的影響

饑餓狀態(tài)下，脂肪作為機(jī)體重要的能源物質(zhì)被消耗分解。適宜的饑餓(短期饑餓和限制性飲食等)會(huì)激活機(jī)體對(duì)能源物質(zhì)的利用，改變能量代謝的方式[3]。Costa等[2]研究表明生長(zhǎng)途徑影響牛胸肌肉中脂代謝過程，在限飼期間脂肪酸β-氧化相關(guān)的基因表達(dá)增加，而在補(bǔ)償后脂肪酸合成相關(guān)的基因表達(dá)占主導(dǎo)。限飼降低了肌內(nèi)脂肪和甘油三脂含量，補(bǔ)飼產(chǎn)生代償效應(yīng)促進(jìn)了肌內(nèi)脂肪和甘油三脂含量的增加。PPARγ是哺乳動(dòng)物調(diào)控脂肪細(xì)胞分化和脂類代謝的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[16]，本試驗(yàn)中限飼組中脂肪分化相關(guān)酶PPARγ表達(dá)量較對(duì)照組顯著降低，說明在限飼過程中脂合成過程被抑制，補(bǔ)飼組中PPARγ含量較限飼組顯著上調(diào)，說明營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償效應(yīng)通過上調(diào)PPARγ表達(dá)促進(jìn)了肌內(nèi)脂肪的沉積。HSL和UCP-1是調(diào)控脂肪分解和產(chǎn)熱的關(guān)鍵酶，在機(jī)體能量供應(yīng)不足時(shí)，HSL可以催化甘油三酯的分解釋放脂肪酸，UCP-1是分布于線粒體內(nèi)膜上的產(chǎn)熱蛋白，在能量供應(yīng)不足時(shí)可以促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)熱，調(diào)節(jié)能量代謝[17-18]。本試驗(yàn)中限飼組中HSL和UCP-1表達(dá)量顯著提高，說明在限飼過程中脂解作用增強(qiáng)，肌內(nèi)脂肪沉積減弱，補(bǔ)飼組中HSL和UCP-1表達(dá)量較限飼組顯著降低，說明營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償效應(yīng)通過抑制脂解作用表達(dá)促進(jìn)肌內(nèi)脂肪的沉積。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)論，脂代謝相關(guān)酶的酶活結(jié)果顯示HSL酶活在限飼狀態(tài)下顯著提高，補(bǔ)飼降低了HSL的活性，與錢寶英等[17]研究結(jié)果一致。FAS是脂肪酸合成的關(guān)鍵酶[19]，限飼狀態(tài)下FAS活性被顯著降低，補(bǔ)飼組顯著提高了FAS活性，且FAS活性顯著高于對(duì)照組。證實(shí)了代償效應(yīng)可以通過上調(diào)脂合成，抑制脂解來促進(jìn)肌內(nèi)脂肪的沉積。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)條件下，育肥期適度限飼對(duì)豬胴體及肉品質(zhì)無顯著性影響。育肥期限飼顯著降低了育肥豬背最長(zhǎng)肌抗氧化能力，營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)可以通過提高抗氧化酶活性恢復(fù)育肥豬抗氧化能力。育肥期限飼下調(diào)脂合成過程，上調(diào)脂解過程，減少了肌內(nèi)脂肪的沉積；補(bǔ)飼產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)代償效應(yīng)可以通過下調(diào)脂解過程，上調(diào)脂合成過程促進(jìn)肌內(nèi)脂肪的沉積。