载铬纳米壳聚糖对杜×长×大肥育猪生长、胴体品质和肉品质的影响

2021-11-18和玉丹叶珊珊沈顺新万培伟黄小红王敏奇

中国畜牧杂志 2021年11期

和玉丹，叶珊珊，沈顺新，万培伟，黄小红，王敏奇*

（1.江西生物科技职业学院，江西南昌 330200；2.浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058；3.浙江安吉县正新牧业有限公司，浙江安吉 313300）

铬作为人和动物体内一种重要的微量元素，可以提高胰岛素敏感性和葡萄糖耐受力[1]。许多学者针对不同化学形式的铬源（如氯化铬[2]、吡啶羧酸铬[3]、蛋氨酸铬[4]、丙酸铬[5]）对动物的生长、胴体组成、免疫等做了大量研究，但结果都不太一致。其原因可能与不同形式铬的吸收利用率不同有关。

纳米材料因粒径较小，通常在1～100 nm，具有比表面积大、吸附力强和高化学活性的特点。纳米粒子易穿透毛细血管被细胞吸收，并在靶器官中高效累积[6]。Li 等[7]研究结果显示，纳米铬较其他来源的铬有较高的吸收率，且能显著提高日增重和日采食量，降低背膘厚。Wang 等[8]结果显示，氯化铬来源的纳米级载铬硅酸盐可以提高肥育猪免疫功能。壳聚糖是一种具有抗菌、提高免疫力、调节脂肪代谢等多种生理功能的碱性多糖，它在液态介质中可与带负电的聚合物、大分子甚至一些聚阴离子相互作用，发生溶胶-凝胶转变易得到纳米微粒。纳米壳聚糖（Chitosan nanoparticles，CNP）可增加药物的吸收作用、增加药物的靶向性和降低药物副作用、增强药物的缓释作用、提高药物稳定性的生物学效应[9]。因此，本课题组以壳聚糖作为生物载体制备了新型纳米级微量元素添加剂——载铬纳米壳聚糖（Chitosan nanoparticles loaded with chromiumions，CNP-Cr），并旨在研究3 个不同添加水平CNP-Cr 对杜×长×大肥育猪生长、胴体品质和肉品质的影响，进一步探讨CNP-Cr 对机体糖、蛋白和脂肪代谢的影响，为深入研究其作用机理奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料水溶性壳聚糖（浙江金壳药业有限公司）脱乙酰度90%，分子量为5 000 u 左右。载铬纳米壳聚糖（平均粒径约为90 nm）的制备方法参照王敏奇[10]的专利方法并做适当修改。

先将壳聚糖溶解到0.5%（v/v）乙酸得到1%（w/v）的壳聚糖溶液。将pH 调到3.5。在室温下搅拌1 h，搅拌过程中加入200 mg/L CrCl3溶液，得到壳聚糖与CrCl3比例为47:3 的悬浮液，将pH 调至6.5，搅拌5 h，将混合物在室温下12 000×g 离心，纯化获得CNP-Cr。

1.2 试验设计及试验日粮选择120 头体况良好、平均体重为65 kg 左右的杜×长×大三元杂交猪，随机分成4 组，每组3 个重复，每个重复10 头猪，公母各半。4组分别饲喂以 CNP-Cr 形式添加的含铬0（对照组）、100、200、400 μg/kg 的饲粮，基础饲粮参考美国NRC（2012）肥育猪营养需要配制，养分含量满足或高于肥育猪营养需要[11]，饲粮配方及主要营养成分见表1。全程自由采食和饮水，饲养管理按常规进行。预试期5 d，正试期35 d。

表1 基础饲粮配方及其营养成分（风干基础）

1.3 指标测定

1.3.1 生长性能试验期间每天记录饲料消耗量。试验结束后，停饲12 h 后称重，计算各组的平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）和耗料增重比（F/G）。

1.3.2 血清生化指标饲养试验结束后，从各试验组中选取体重接近的试验猪各6 头（公母各半），共24 头。自由饮水，禁食12 h，宰前称重。前腔静脉采血 10 mL于促凝管中，静置析出血清，吸取血清于离心管中，2 000 r/min 离心10 min，吸取上层血清到Eppendorf管中，置-20℃低温保存，待分析用。血清中总蛋白、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、游离脂肪酸、尿素氮、葡萄糖、脂肪酶含量使用Olympus AU5400 全自动生化分析仪进行测定，试剂盒来自厦门慧嘉生物科技有限公司。

1.3.3 胴体性状及肉品质按常规屠宰方法进行胴体分割，计算屠宰率（屠宰率=胴体重/活体重×100%）、瘦肉率（瘦肉率=肌肉重/胴体重×100%）、脂肪率（脂肪率=脂肪重/胴体重×100%）、骨骼率（骨骼率=骨骼重/胴体重×100%）和皮肤率（皮肤率=皮肤重/胴体重×100%），并测定 P2 点背膘厚度和眼肌面积。在第九肋骨切取厚度约2.5 cm 的背最长肌，用Hunter 色差计测定Hunter L、Hunter a、Hunter b 值，pH 计测定pH45min，并检测肌肉的24 h 滴水损失和肌红蛋白含量。

1.3.4 皮下脂肪组织酶活性于第十肋骨处取约50 g 皮下脂肪组织浸液氮转移至-70℃保存，采用酶联免疫分析法测定皮下脂肪组织中苹果酸脱氢酶（MDH）、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PDH）、异柠檬酸脱氢酶（ICDH）活性、脂肪酸合成酶（FAS）和激素敏感脂肪酶（HSL）活性，试剂盒均为厦门慧嘉生物科技有限公司产品。

1.4 统计分析数据处理和分析采用SAS8.0 统计软件（SAS，USA）的广义线性模型（Generalized Linear Model，GLM）进行统计分析，采用正交多项式来确定饲粮中添加不同水平CNP-Cr 对肥育猪的线性和二次效应，以P<0.05 为差异显著性标准。数据结果采用平均值和标准误（SEM）表示。

2 结果

2.1 添加CNP-Cr 对肥育猪生长性能的影响表2 显示，与对照组相比，饲粮中添加不同剂量的CNP-Cr 对肥育猪生长性能未产生显著影响。

表2 饲粮添加CNP-Cr 对肥育猪生长性能的影响

2.2 添加CNP-Cr 对肥育猪胴体品质和肉品质的影响表3 显示，与对照组相比，不同剂量CNP-Cr 组提高了肥育猪的瘦肉率，其中200 μg/kg CNP-Cr 组瘦肉率提高8.23%（P<0.05），且随着CNP-Cr 添加剂量提高呈线性上升，且呈二次升高（P<0.05）。3 个添加组脂肪率和背膘厚均低于对照组（P<0.05）。200、400 μg/kg CNP-Cr 组眼肌面积较对照组分别提高了24.39% 和22.52%（P<0.05），随着CNP-Cr 水平提高均呈线性及二次变化（P<0.05）。瘦肉率、脂肪率、眼肌面积和背膘厚在不同CNP-Cr 剂量组间无显著差异。

表3 饲粮添加CNP-Cr 对肥育猪胴体品质和肉质的影响

饲粮中添加不同剂量CNP-Cr 会降低肥育猪背最长肌的滴水损失，其中200、400 μg/kg CNP-Cr 组低于对照组（P<0.05），随着CNP-Cr 添加剂量提高呈线性下降和二次降低（P<0.05）。背最长肌的45 min 的pH、Hunter a、Hunter b 未见显著变化。饲粮中添加200、400 μg/kg CNP-Cr 提高了背最长肌中肌红蛋白含量（P<0.05），且随着CNP-Cr 添加剂量提高呈线性上升（P<0.05）。

2.3 添加CNP-Cr 对肥育猪血清生化指标的影响表4显示，200、400 μg/kg CNP-Cr 组血清葡萄糖水平较对照组分别降低了19.38%和16.86%（P<0.05），随着CNP-Cr 添加剂量升高呈线性下降和二次降低（P<0.05）；200 μg/kg CNP-Cr 组血清总蛋白含量高于其他三组（P<0.05），随着CNP-Cr 添加剂量升高呈线性升高和二次变化（P<0.05）。CNP-Cr 组血清游离脂肪酸含量分别较对照组提高69.23%、169.23%和53.57%（P<0.05），且200 μg/kg CNP-Cr 组高于100、400μg/kg CNP-Cr 组（P<0.05）。另外，不同剂量CNP-Cr 组血清脂肪酶活性较对照组均有升高，其中200、400 μg/kg CNP-Cr 组与对照组差异显著，血清游离脂肪酸含量和脂肪酶活性均随着CNP-Cr 添加剂量升高呈线性升高和二次变化（P<0.05）。饲粮添加CNP-Cr 对肥育猪血清中尿素氮、高密度脂蛋白、甘油三酯、总胆固醇的含量和碱性磷酸酶活性没有显著影响。

表4 饲粮添加CNP-Cr 对肥育猪血清生化指标的影响

2.4 添加CNP-Cr 对肥育猪皮下脂肪组织酶活性的影响由表5 可见，MDH 活性较对照组有不同程度下降，100 μg/kg CNP-Cr 较对照组降低了16.06%（P<0.05），随着剂量升高呈线性下降（P<0.05）。添加不同剂量CNP-Cr 对G-6-PDH 和ICDH 活性无显著影响。CNPCr 组肥育猪皮下脂肪组织中FAS 活性较对照组均下降（P<0.05），而HSL 活性提高（P<0.05），且均随着剂量升高呈现线性和二次变化（P<0.05）。

表5 CNP-Cr 对肥育猪皮下脂肪组织中相关酶活性的影响

3 讨论

3.1 CNP-Cr 对肥育猪生长性能的影响美国国家研究委员会对公开发表的铬影响猪生长性能的31 个试验进行统计，发现11 个试验结果对猪生长有促进作用，8 个试验发现显著改善了饲料转化效率[12]。本试验中CNPCr 对猪日增重和日采食量以及饲料转化效率均无显著影响，此结果与 Untea 等[13]的结果相似。而Hung 等[14]的结果显示纳米吡啶羧酸铬显著提高了肥育猪的日采食量，对日增重和日采食量无显著影响。Li 等[15]添加纳米吡啶铬显著提高了肥育猪的日增重和日采食量，提高了饲料转化效率。结果不一致产生的原因可能与纳米级铬的化学形式不同以及试验开展的季节不同有关。

3.2 CNP-Cr 对肥育猪胴体品质和肉品质的影响Lindemann 等[16]对关于吡啶羧酸铬研究的统计分析中，17 次试验中有14 次证明可以增大肥育猪眼肌面积，23 次试验中有19 次表明添加铬可以降低背膘厚。Sales等[17]对35 个研究结果的Mete 分析结果也显示，铬能显著降低第10 肋骨处的背膘厚，显著提高胴体瘦肉率和眼肌面积。本试验中，添加CNP-Cr 显著降低了脂肪率和背膘厚，瘦肉率和眼肌面积显著提高，此结果与CNP-Cr 降低脂肪率、提高瘦肉率的结果相一致。本试验测定了背最长肌的相关肉品质指标，结果显示200、400 μg/kg CNP-Cr 组24 h 滴水损失显著降低，pH45min有二次线性升高趋势。Tian 等[18]研究结果也表明，添加蛋氨酸铬可降低肥育猪肌肉的24 h 滴水损失和提高pH24h。本研究中，CNP-Cr 组肌肉中肌红蛋白含量呈线性显著升高，但Hunter L、Hunter a、Hunter b 值并无显著变化。因此，笔者认为铬在纳米化处理后对肉色的改善作用不显著。

3.3 CNP-Cr 对肥育猪血清生化指标和脂肪酶活性的影响本研究中血清分析结果显示，添加CNP-Cr 使血清中葡萄糖水平下降，而总蛋白、游离脂肪酸和脂肪酶的水平升高。Li 等[15]和Hung 等[14]研究结果则显示，铬降低了血清中游离脂肪酸的水平。而Hung 等[19]和Mayorga 等[20]研究结果显示，添加铬对血清中葡萄糖和游离脂肪酸的水平没有显著影响。各研究结果不一致可能与铬的添加形式、添加剂量以及环境温度不同有关。对皮下脂肪中脂肪代谢相关酶的活性检测结果进一步显示，脂肪合成相关酶（如MDH 和FAS）显著下降，而与脂肪分解相关的HSL 活性则显著升高，揭示了添加CNP-Cr 可以增强脂肪的分解代谢，降低合成代谢。