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公司新闻
纤维对猪生产性能和肉品质影响的研究进展(下)
2022-12-20IP属地 火星221

3 饲粮纤维对猪肌纤维特性及肉品质的影响

早期研究结果显示,高饲粮纤维水平可降低猪胴体重,增加肠道重量[26],但对肉品质的影响往往被忽略,很少有研究报道饲粮纤维对猪肉品质的改善作用。肌纤维不仅是构成肌肉的主要成分,并且在调节肉质(如pH和肉色)方面起着重要作用。根据其形态特征、氧化和糖酵解代谢能力,肌纤维可分为4种类型,由4种不同的肌球蛋白重链(MyHC)亚型(Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱx)编码,分别为慢收缩氧化纤维(MyHCⅠ)、快速收缩氧化纤维(MyHCⅡa)、快速收缩糖酵解纤维(MyHCⅡb)和快速收缩氧化糖酵解纤维(MyHCⅡx)。研究表明,肉质性状指标如嫩度、肉色、IMF含量与MyHCⅠ、MyHCaMyHCx的mRNA表达量呈正相关,与剪切力呈负相关[27]

3.1 饲粮纤维对猪肌纤维特性的影响

研究表明,饲粮添加7%麸皮纤维降低了二花脸猪(太湖猪)的MyHCbMyHCx的mRNA和蛋白表达量,同时伴有背最长肌MyHCⅠ的mRNA表达增加的趋势[8]。这说明适量饲粮纤维添加水平可以促进糖酵解肌纤维向氧化肌纤维的转化,从而提高猪肉品质。糖酵解是影响肌肉pH下降的重要生理因素,其主要受磷酸果糖激酶(PFKM)、丙酮酸激酶(PKM)和己糖激酶2(HK2)等相关基因调控[28]。Li等[29]研究发现,富含纤维的饲粮降低了猪肉的糖酵解,这可能与改善猪肌肉氧化纤维成分有关。肌纤维分为快肌纤维和慢肌纤维,这些肌纤维与不同的葡萄糖利用和能量供应模式有着密切联系,进而影响肌肉形状、脂肪酸含量、色泽和营养价值。Canfora等[30]研究表明,饲粮纤维通过微生物发酵后所产生的SCFA能够影响线粒体的生物合成和功能,从而调节肌细胞内能量代谢,这与饲粮纤维影响肌纤维类型及改善肉品质的潜在机制有关。在调控肌细胞合成和发育相关基因中,生肌决定因子(MyoD)与肌卫星细胞和肌原祖细胞分化密切相关[31],并使其他类型细胞转化为成肌细胞,在促进其分化为成熟的肌纤维过程中发挥着重要调控作用;肌细胞生成素(MyoG)是骨骼肌发育的正调控因子,可调节肌肉肌球蛋白轻链、肌钙蛋白等特异蛋白的表达,同时在成肌细胞融合为肌纤维过程中起着调控作用;肌细胞增强因子2A(MEF2A)可促进肌肉特异性基因的表达,同时MyoD家族和不同肌细胞增强因子2(MEF2)亚型(MEF2A、MEF2C、MEF2D)参与肌细胞再生和肌纤维发育过程[32-33]。韩丽等[34]研究发现,在70日龄生长育肥猪饲粮中适量添加低聚木糖时,增加了肌肉中MyoGMyoD以及MEF2A等改善肌纤维类型和促进肌纤维发育相关基因的mRNA表达量。此外,在仔猪上的研究中也显现出低聚木糖改善其肌纤维组成和类型的现象。李艳娇[35]通过调整育肥猪饲粮为低淀粉、高纤维饲粮发现,可显著上调其背最长肌中氧化型肌纤维(MyHCaMyHCⅠ)的mRNA表达量,显著下调糖酵解型肌纤维(MyHCbMyHCx)的mRNA表达量。由此可见,饲粮纤维对猪生成氧化型肌纤维的组成比例具有一定的改善作用。此外,过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子-1α(PGC-1α)已被鉴定为诱导线粒体生物合成和线粒体编码基因转录的重要调控因子,并作为肌纤维类型和线粒体功能的重要调节因子[36-37]。Zhang等[38]研究表明,育肥猪饲粮中额外补充膳食丁酸可促进骨骼肌慢收缩肌纤维的形成和线粒体生物合成,其潜在的机制可能是通过表观遗传学诱导肌纤维类型相关的miRNA和PGC-1α的差异表达,从而改善猪肉品质。综上所述,饲粮纤维对肌纤维组成及其相关调控因子具有改善作用,其机理研究仍需大量工作去探索。

3.2 饲粮纤维对猪肉品质的影响

近年来,消费者越来越关注肉品质,对更高品质、更有营养价值猪肉的需求日益增加。猪肉品质主要由能够感官评定的物理性状所决定,其营养价值主要靠肉化学组成所决定,而物理指标包括肉色、pH、嫩度、剪切力、熟肉率、大理石花纹等指标,其中肉色、大理石花纹则直接影响消费者对猪肉的感官评价。Joven等[39]研究发现,以富含饲粮纤维的橄榄饼替代饲粮中的大麦,降低了育肥猪的背膘厚度、滴水损失率,增加了pH45 min。方令东[40]研究表明,生长猪长期饲喂抗性淀粉饲粮(生土豆淀粉)降低了猪肉滴水损失,提高了大理石花纹评分,从而一定程度上改善了生长猪肉质性状。肉质滴水损失与肉色、大理石花纹评分显著相关,滴水损失率越低往往反映肉的持水性越好,且肉质更加鲜嫩。张秋华等[41]研究发现,随着饲粮纤维添加水平的增加,12.5%饲粮纤维添加水平时显著提高了育肥猪肌肉红度(a*)值,显著降低了肌肉黄度(b*)值,显著改善了肌肉肉色;然而肌肉蒸煮损失显著增加,肌肉系水力受到了一定程度的影响,而7.5%饲粮纤维添加水平时未出现影响。综上所述,适量饲粮纤维添加水平对猪肉滴水损失、肉色等肉质性状指标具有改善作用。

3.3 饲粮纤维对猪肉肌苷酸(inosine monophosphate,IMP)含量和氨基酸组成的影响

IMP属于核苷酸的一种,能够广泛参与细胞组成、功能及代谢等过程;同时它与谷氨酸类似,有着增加鲜味的功能,其增加鲜味的能力是谷氨酸盐的40倍[42-43]。因此,除一些风味氨基酸以外,肌肉当中的IMP含量也作为评价肉质鲜味的重要衡量指标。研究表明,当育肥猪饲粮中添加6%和9%桑叶粉时,肌肉中IMP含量分别显著提高了18.82%和20.20%,同时,对肌肉总氨基酸、必需氨基酸和主要风味氨基酸含量有提高作用[44]。肌肉氨基酸组成很大程度上决定了其蛋白质品质,除此之外,谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)等风味氨基酸有着改善肉质鲜味的重要作用[45]。研究发现,育肥猪饲粮中添加100或500 g/t低聚木糖时,显著增加了背最长肌中部分必需氨基酸和风味氨基酸含量,提高了蛋白质品质的同时改善了肉质风味[46]。此外,苏维发等[47]研究表明,饲粮中添加30 mg/kg壳寡糖提高了生长育肥猪肌肉中IMP以及Glu、Phe和Ala含量。唐倩等[48]研究发现,随着饲粮纤维添加水平的增加,圩猪肌肉Glu、Gly和Asp含量均有提高。由此可见,饲粮纤维可通过改善肌肉氨基酸组成来提高猪肉蛋白质品质;与此同时,能够增加猪肉IMP含量以及风味氨基酸组成,发挥着提高肉质风味的潜在作用。众多研究已明确,其IMP的合成代谢主要由腺苷酸琥珀酸裂解酶(ADSL)、腺苷磷酸脱氢酶1(AMPD1)、腺苷酸激酶1(AK1)、甘氨酰胺核苷酸合成酶(GARS)、5-氨基咪唑核苷酸合成酶(AIRS)、甘氨酰胺核苷酸转甲基酶(GART)和谷氨酰胺磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶(GPAT)等基因调控[49-52]。就目前饲粮纤维提高肌肉IMP含量的研究结果来看,饲粮纤维或饲粮纤维发酵代谢产物可能与合成IMP相关基因有着密切的联系。研究已证明,蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信号(Akt/mTOR)和AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)通路的激活,以及下游70 kDa核糖体蛋白S6激酶(p70S6K)和真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)蛋白表达及磷酸化可促进骨骼肌蛋白质翻译调控过程,从而促进肌细胞生成和肌纤维的发育[53-54]。然而,饲粮纤维及其菌群代谢物是否参与上述相关通路及蛋白的激活而提高肌肉蛋白质合成和氨基酸沉积效率仍未见报道。

3.4 饲粮纤维对猪肉IMF含量和脂肪酸组成的影响

IMF是评价肉质的一个重要指标,可间接影响肉质的嫩度、风味和持水性。IMF及其脂肪酸组成对改善肉品质发挥着重要作用,其脂肪酸的组成及含量决定着肉质的营养价值和氧化稳定性[55]。目前已明确,n-6和n-3多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)是人们日常饮食中的重要组成部分,n-6/n-3 PUFA比例较低或n-3 PUFA含量较高的食物有着降低代谢综合征和炎症的潜在作用[56]。因此,在猪肉IMF内能够保持适当的n-6/n-3PUFA比例或n-3PUFA含量,不仅提高猪肉营养价值,且对消费者健康饮食至关重要。研究表明,饲粮中添加5%金针菇菇脚显著提高了育肥猪背最长肌中α亚麻酸和n-3PUFA含量,同时,显著降低了n-6/n-3PUFA比例[57]。Luo等[58]研究发现,饲粮中添加100 mg/kg β-葡聚糖显著增加了育肥猪IMF含量,改善了饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)和PUFA的比例,其中亚油酸和花生酸含量分别增加了14.4%和25.6%。此外,通过调整饲粮直链淀粉/支链淀粉比例发现,随着淀粉比例的增加,提高了育肥猪肌肉中IMF含量,降低了n-6/n-3PUFA比例,从而改善了猪肉营养价值和风味[59]。综上所述,饲粮纤维可能通过影响脂质代谢和肌纤维组成来改善肌肉IMF含量和脂肪酸组成。

4 小结与展望

提高生猪生产性能和改善肉品质是养猪业提高生产效益和增加经济收益的关键,也是满足消费者对肉制品质量需求的重要因素。饲粮纤维的合理应用不仅能够在一定程度上提高猪只生产性能,而且对改善猪肌纤维特性和肉品质方面发挥着重要潜在作用。然而,饲粮纤维在猪饲粮中的适宜添加水平以及不同结构或类型之间的添加比例等量化指标仍未有足够的数据支撑;目前关于饲粮纤维的研究多数集中在单一纤维源(纯化膳食纤维)的研究上,往往忽略了猪饲粮配制过程中其他原料中的饲粮纤维成分及含量,与此同时,进一步量化饲粮纤维是未来精准饲养重要环节之一。因此,饲粮纤维的定性、定量化仍需要更多的研究去建立满足实际生产需求的参考标准。饲粮纤维改善猪肉品质研究尚处于初步探索阶段,其具体机制尚未完善。进一步研究纤维营养在改善猪肉品质方面的相关机制,对生猪健康养殖和非粮型饲料原料的充分利用具有重要意义。


参考文献略

源自动物营养学报