我国饲用蛋白资源匮乏,大宗非粮蛋白资源利用率较低,严重制约着我国畜牧业健康可持续发展[1]。蛋白质饲料资源短缺问题已成为制约我国饲料工业和养殖业健康稳定发展的瓶颈问题[2]。目前,积极寻找多元化的蛋白饲料资源,开发我国特色的非常规蛋白饲料原料,加快推进豆粕减量替代已成为畜牧行业工作者的首要任务。我国畜牧业饲料配方结构以玉米-豆粕型饲粮为主,对大豆进口量需求较大[3],国内市场供给超过八成依赖进口[4],对外进口依存度高。此外,豆粕价格的持续高涨导致养殖饲料成本激增,进而引起养殖企业盈利前景堪忧[5]。因此,寻找国内营养价值高、成本低的非常规饲料原料替代部分豆粕,降低国外进口依赖性,成为降低饲料成本、育肥成本、保障养殖效益的关键[6]。

 

开发和利用非常规饲料原料资源是维护我国粮食安全的一项战略举措。我国每年植物饼粕类非常规饲料生产总量约为2 300 万吨,可节约蛋白质饲料800 万吨[7]。芝麻是我国重要的油料作物之一[8]。中国是世界上第四大芝麻生产国,平均单产可达1 400.7 kg/hm2,居世界第一[9-10]。我国芝麻的种植面积在45万 hm2左右,约占世界芝麻总种植面积的1/20[9]。近年来,我国芝麻产量和进口需求稳步增长,2022 年国内产量达46.9 万吨,进口量达107.1 万吨[11],合计为154 万吨,其中55%以上的芝麻提取植物油后可生产出70 万吨以上的芝麻粕。芝麻榨油后的副产物就是芝麻粕,芝麻粕粗蛋白质含量大于45%,含有多种动物机体必需氨基酸,且氨基酸组成与等蛋白含量的豆粕类似,是一种高营养价值的蛋白质饲料资源[12]。

 

芝麻粕因其蛋白含量高,且价格优势明显,逐渐受到畜牧行业工作者的关注。目前芝麻粕在禽类及水产饲料中开发与利用较多[13-16],但对育肥猪的饲用效果研究较少,饲用价值并没有得到充分挖掘,因此有待于深入研究。

 

因此,本试验探讨在育肥猪饲粮中以8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪生长性能、养分消化率及血液生化指标的影响,以确定芝麻粕在育肥猪饲粮中的应用效果,旨在为开发利用非常规蛋白饲料原料芝麻粕和加快推进豆粕减量替代提供参考依据。

 

1 材料与方法

 

1.1 试验材料

 

玉米、稻谷和豆粕由湖南宝东农牧科技股份有限公司提供,芝麻粕购于河南濮阳广源油脂有限公司。饲料营养成分见表1。

 

表1 饲料原料营养成分（%）

 

注：表中数据为实测值。

 

1.2 试验动物选择与试验设计

 

试验在湖南省邵东市太阳农业发展有限公司邵东猪场开展。选取体重为（61.49±5.95）kg的健康“杜×长×大”三元育肥猪144 头,阉公猪和母猪各半。试验采用单因素完全随机区组设计,随机分为2 个组,每组6个重复（栏）,每个重复12头猪（公母各半）。饲养试验在2022 年12 月20 日—2023 年2 月26 日进行,其中预试期7 d,正试期60 d。

 

1.3 试验饲粮与饲养管理

 

试验所需饲粮参照NRC（2012）猪营养需要标准配制,试验饲粮由湖南宝东农牧科技股份有限公司生产提供,均为颗粒饲料。饲粮组成及营养水平见表2。

 

表2 试验饲粮组成及营养水平（饲喂基础）

 

注：1.预混料为每千克饲粮提供铁85 mg、铜20 mg、锌90 mg、锰35 mg、碘0.45 mg、硒0.50 mg、维生素A 10 500 IU、维生素D 2 800 IU、维生素E 30 mg、维生素K3 1.45 mg、维生素B1 1.8 mg、维生素B2 5.5 mg、维生素B6 2 mg、维生素B12 0.025 mg、烟酰胺25 mg、泛酸钙12.5 mg、生物素0.04 mg、叶酸0.7 mg；

 

2.消化能和标准回肠可消化氨基酸为计算值,其余营养水平为实测值。

 

试验前对猪舍全面清扫和消毒。采用常规圈舍饲养,自由采食和饮水。保持圈舍通风、清洁、干燥和卫生,保持2 组饲养管理条件基本一致。相关驱虫、防疫程序与所在猪场正常程序一致。每日08:00 和14:30 各清粪一次,09:00 和16:00 各饲喂一次。预试期各组均喂基础饲粮。正试期试验组饲喂8%芝麻粕试验饲粮,对照组仍饲喂基础饲粮。

 

1.4 检测指标

 

1.4.1 生长性能指标

 

每日观察猪采食情况,并称重每日饲喂量、料槽余料,做好称重、耗料记录。记录疾病、死亡发生情况。在正试期开始第1天、第30天和试验结束时各称重一次（共3 次）。上述记录数据用于计算试验猪育肥前期（0～30 d）和育肥全期（0～60 d）的平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比（F/G）生长性能指标。根据试验期间始重（IBW）、末重（FBW）和采食量计算生长性。

 

平均日采食量（g）=总采食量/试验天数

 

平均日增重（g）=（始重-初重）/试验天数

 

料重比=ADFI/ADG

 

1.4.2 血清生化和抗氧化指标

 

正式试验开始第30 天（育肥前期）和试验结束（育肥后期）时,禁食12 h,每个重复中随机选出3 头猪,采用前腔静脉方法进行采血。血样经离心机（3 000 r/min）离心15 min,离心后取血清分装于2 mL冻存管中,置于-80 ℃冰箱冷冻保存,待测。

 

采用日立7020 自动生化分析仪测定血清指标,包括血清中总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白醇（HDL-C）、低密度脂蛋白醇（LDL-C）、尿素氮（UREA）、肌酐（CREA)、葡萄糖（GLU）含量和谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）活性、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和丙二醛（MDA）含量,按照说明书使用相应的试剂盒（购买于南京建成生物工程研究所有限公司）测定。

 

1.4.3 养分消化率指标

 

在试验结束的前3 d,以重复为单位,每个重复每天收集200 g 左右的新鲜粪样,在粪便中加入粪便重量10%的稀硫酸溶液（10%浓度）进行固氮后,在60～65 ℃烘箱中烘至恒重,粉碎,过40 目筛,转入提前写好的密封袋保存,用于测定常规营养成分指标。

 

饲料样品和粪样中的总能、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙、总磷含量测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[17]。饲料样品和饲料原料的氨基酸含量测定参照GB/T 18246—2019[18]。

 

采用内源指示剂法,以盐酸不溶灰分（AIA）为指示剂,AIA 含量参照GB/T 23742—2009 的方法测定[19],养分消化率计算公式如下[20]。

 

饲料中某养分的表观消化率（%）=[1－（饲料中盐酸不溶灰分含量/粪便中盐酸不溶灰分含量）×（粪便中某养分含量/饲料中该养分含量）]×100

 

1.5 数据统计与分析

 

使用SPSS 29对试验数据执行独立样本t检验,进行组间差异比较,结果以“平均值±标准差”表示。其中P>0.05表示无显著差异,P<0.05表示差异显著。

 

2 结果与分析

 

2.1 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪生长性能的影响

 

由表3 可知,与对照组相比,在育肥前期,试验组育肥猪的IBW、FBW、ADFI、ADG和F/G均无显著差异（P>0.05）；在育肥全期,试验组育肥猪的FBW、ADFI、ADG和F/G均无显著差异（P>0.05）。

 

表3 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪生长性能的影响

 

注：同行数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05）,含有相同小写字母或无字母表示差异不显著（P>0.05）；下表同。

 

2.2 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪养分消化率的影响

 

由表4 可知,与对照组相比,试验组育肥猪粗蛋白和钙消化率显著降低（P<0.05),粗脂肪、粗纤维、磷消化率无显著差异（P>0.05)。

 

表4 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪养分消化率的影响（%）

 

2.3 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪血液生化指标的影响

 

由表5 可知,与对照组相比,在育肥前期,试验组育肥猪血清TP、ALB、TC、LDL-C和CREA含量显著升高（P<0.05）,ALT 活性显著升高（P<0.05）；血清TG、HDL-C、UREA、GLU 含量,AST、ALP 活性均无显著差异（P>0.05）；在育肥后期,试验组育肥猪血清TP、ALB、TC、TG、HDL-C、LDL-C、CREA、UREA、GLU 含量,AST、ALT、ALP活性均无显著差异（P>0.05）。

 

表5 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪血液生化指标的影响

 

2.4 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪抗氧化能力的影响

 

由表6 可知,与对照组相比,在育肥前期,试验组血清SOD 活性显著降低（P<0.05）,GSH-Px 活性无显著差异（P>0.05）,MDA 含量显著升高（P<0.05）；在育肥后期,血清SOD 活性显著降低（P<0.05）,GSH-Px活性和MDA含量无显著差异（P>0.05）。

 

表6 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪抗氧化能力的影响

 

3 讨论

 

3.1 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪生长性能的影响

 

生长性能是衡量养猪经济效益最关键的指标。芝麻粕作为蛋白质饲料原料应用于育肥猪生产的试验研究较少,生长性能指标的研究多局限于家禽。其中吴东等[21]在研究中发现,饲粮中添加8%发酵芝麻粕替代豆粕对鸭的平均日增重、料增重比无负面影响。另外,吴东等[22]也发现,在猪肥育期饲粮添加30%小麦或40%小麦+10%发酵芝麻粕能够提高猪日增重,降低料重比。本试验发现,饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪的关键生长性能指标ADFI、ADG 和F/G 均无负面影响,这说明在育肥猪饲粮中使用8%芝麻粕替代豆粕是切实可行的。

 

3.2 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪养分消化率的影响

 

饲料中营养物质的消化率是饲料利用率的关键指标,其中粗蛋白、粗脂肪、粗纤维以及部分矿物元素的消化率尤为重要。许多研究表明,植酸、草酸和少量单宁是影响芝麻粕营养物质被动物消化利用的抗营养因子[13,23],而3.6%～5.2%的植酸含量是限制芝麻粕应用的主要关键性因素[24]。Kaneko 等[25]以肉鸡为试验对象,在饲粮中添加14%芝麻粕饲喂,结果肉鸡的生长性能被抑制,可能由于芝麻粕植酸含量高导致。本试验结果显示,试验组育肥猪的粗蛋白、钙消化率显著降低,这可能与芝麻粕中存在的抗营养因子（植酸和草酸,以及少量的单宁）有关[24]。植酸可与带正电的二价或多价金属离子（如锌、钙、铜、镁、锰和铁离子）螯合后形成不溶性的植酸盐,从而降低矿物质元素的利用效率,且由于植酸的螯合性造成动物营养中矿物质利用效率降低[26]。植酸可与肠道中的蛋白结合形成植酸钙镁蛋白复合物,该复合物不能被蛋白水解酶消化,进而降低了蛋白质利用效率[27]。另外,芝麻粕中的抗营养因子草酸能够结合芝麻粕中超过一半的钙离子,并以草酸钙盐的形式存在,以至于钙离子无法被畜禽动物很好地消化并利用[28]。

 

目前主要通过添加外源植酸酶来分解植酸[29],可通过在饲粮中添加外源植酸酶缓解植酸产生的不良影响,并通过“超磷”效应提高氨基酸和磷等营养物质的消化率,这也是目前猪生产研究的一个主要方向[30]。本试验考虑植酸的抗营养作用,在饲粮中添加0.04%植酸酶（植酸酶的酶活单位是10 000 U/g）。在试验中发现,试验组育肥猪粗脂肪、粗纤维及磷消化率均无显著变化,但育肥猪粗蛋白质、钙消化率显著降低,这反映出植酸酶的添加量可能不足,植酸酶的具体适宜添加量有待进一步研究确定。

 

3.3 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪血液生化指标的影响

 

血清生化指标是反映机体营养代谢水平、应激和健康状态的重要指标[31]。不同的生化指标能够反映动物不同的机能状况。反映动物机体的蛋白质代谢和氨基酸平衡指标主要包括TP、ALB、UREA、CREA等。血清TP 由肝脏合成,主要反映畜禽机体蛋白质代谢状况,其含量高表明机体蛋白质合成作用增强,能促进机体组织器官的生长[32]。UREA 是机体蛋白质分解后的产物,血清中UREA 含量与动物机体蛋白质代谢利用率和氨基酸平衡呈负相关[32]。血清ALB可维持机体渗透压和酸碱平衡[33],其含量可表明肝脏合成蛋白质的能力和机体营养代谢水平[34]。血清CREA 主要由肌肉代谢产生,为摄入蛋白质及机体蛋白质代谢的终产物,血清CREA 可反映肾脏功能的状况[35]。当肾脏受损时,肾小球过滤能力下降,当降低到一定程度时,血清CREA 会急剧上升。在育肥前期,试验组育肥猪血清TP、ALB 含量显著增高,TP 和ALB 的显著增高表明芝麻粕的添加促进了蛋白质的合成和积累,从而改善了育肥猪的营养状况。这可能是因为芝麻粕中含有一些必需氨基酸和生长因子,这些成分有助于蛋白质的合成和猪体的生长。吴东等[21]研究发现,用发酵芝麻粕饲喂肉鸭对其血清UREA 无显著影响,这与本试验得到的结论一致。在育肥前期,试验组UREA 含量无显著差异、CREA 含量显著增高,这CREA 是肌肉代谢的产物,其含量的增高可能反映了肌肉代谢的变化。芝麻粕的添加促进了育肥猪肌肉的生长和发育,导致肌肉代谢的增加,从而提高了CREA 的含量。此外,猪只的活动量增加或肌肉损伤也可能导致CREA 含量的增高。在育肥后期,试验组育肥猪血清TP、ALB、CREA 和UREA 均无负面影响,TP 和ALB 是反映猪体蛋白质代谢和营养状况的重要指标,CREA 和UREA 则是反映肾功能和蛋白质代谢的重要指标。这些指标在正常范围对于猪的健康和生产性能至关重要。在本研究中,这些指标没有受到芝麻粕替代豆粕的显著影响,说明芝麻粕在饲粮中的添加并没有对猪体的蛋白质代谢和营养状况产生明显的负面影响。此外,这也表明芝麻粕作为一种蛋白源,其营养价值和消化吸收利用率与豆粕相当,可以满足育肥猪的生长和发育需求。综上所述,总体来看,饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪蛋白质合成和代谢能力无不良影响,在育肥前期对育肥猪肝脏蛋白质合成和代谢能力有所增强。

 

血清脂代谢产物的含量能反映畜禽机体对脂肪代谢的总体状况,指标主要包括TC、TG、HDL-C 和LDL-C 等[33]。血清TC 反映动物机体对脂类的吸收代谢能力,TG 反映脂肪组织发育和脂肪沉积能力。HDL-C 主要作用是逆向将胆固醇从外周组织运输到肝脏进行排泄和分解代谢[36],HDL-C 可代表清除机体内TC 的能力。LDL-C 则是将肝脏合成的胆固醇转运到肝脏外组织,从而保持机体内TC 含量的稳定[37]。LDL-C 在机体内充当TC 载体,其含量代表TC 的沉积能力。在育肥前期,血清TC 含量显著增高,而TG 含量无显著差异。

 

芝麻粕和豆粕在脂肪酸组成上存在差异。芝麻粕含有较高的不饱和脂肪酸,特别是亚油酸和亚麻酸等,这些脂肪酸可能影响胆固醇的代谢。亚油酸和亚麻酸是必需脂肪酸,对猪只的生长和健康至关重要,但它们也可能促进胆固醇的合成和积累。因此,芝麻粕的添加可能增加了育肥猪血清中TC 的含量；在育肥前期,血清HDL-C 含量有所升高,但差异不显著,而血清LDL-C 含量显著增高。芝麻粕中含有植物固醇,如β-谷固醇等。植物固醇与胆固醇在肠道内存在竞争吸收的关系,可能影响胆固醇的吸收和代谢。另外,当猪摄入含有芝麻粕的饲粮时,其体内代谢系统可能需要进行适应性调整以应对新的营养来源。这种适应性调整可能导致胆固醇的合成、转运和利用发生变化,从而影响HDL-C 和LDL-C 的水平。在育肥后期,试验组育肥猪血清TC、TG、HDL-C 和LDL-C 均无显著变化,这说明试验组饲粮对育肥后期育肥猪的脂肪代谢沉积无负面作用。综上所述,饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕在育肥前期对育肥猪脂肪沉积有一定增强作用,对育肥后期对育肥猪脂肪代谢和沉积无负面影响。

 

血液中的GLU作为一种重要的能量物质,为机体蛋白质的合成提供能量,从而促进蛋白质的合成[38]。在整个育肥期,各组育肥猪血清GLU含量均无显著差异,说明饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪机体糖类吸收、转运和代谢能力无负面作用。

 

血液中ALT、AST 和ALP 活性是衡量肝脏功能的重要指标[39]。其中ALT 和AST 活性增加表明肝细胞有所损伤[40],而ALP 活性是评价成骨细胞和肝脏排泄机能的重要指标,能反映钙磷代谢情况、成骨细胞活性、骨生成状况以及机体肝细胞损伤情况[32]。在本试验中发现,在育肥前期,试验组育肥猪血清ALT 活性显著升高,AST 和ALP 活性均无显著差异,这说明在育肥前期试验组饲粮对育肥猪肝细胞有一定负面影响,但总体来看对肝脏功能影响较小；在育肥后期,两组育肥猪血清ALT、AST 和ALP 活性均无显著差异,这说明在育肥后期试验组饲粮对育肥猪机体肝脏功能无负面影响。由上述结果可知,总体上来看,在育肥猪饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪肝脏功能无损伤,对钙磷代谢无负面作用。

 

3.4 饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪抗氧化能力的影响

 

氧化应激是促氧化状态、抗氧化防御和酶活性变化之间不平衡的结果[41]。SOD和GSH-Px是抗氧化的关键酶,是抗氧化系统中的重要组成部分[42]。GSHPx能催化过氧化物还原,SOD能清除超氧阴离子自由基,与MDA 共同反映机体的抗氧化状态[39]。血清GSH-Px 存在于哺乳动物细胞的细胞质和线粒体中,其活性受到营养水平的影响,与机体健康状况密切相关[43]。血清SOD 是抗氧化酶防御系统对抗活性氧（ROS）的首要防线,是重要的抗氧化系统,它可以将自由基和过氧化氢最终分解为水和分子氧[44-45]。MDA 是多不饱和脂肪酸过氧化的终产物,测定血清中MDA 含量能直接反映细胞膜被氧化的程度。血清MDA 含量显著升高意味着机体自由基增多,细胞受损程度增强。在整个育肥期,与对照组相比试验组育肥猪血清GSH-Px 活性均无显著差异,而血清SOD 活性显著下降,这可能是由于芝麻粕中的脂肪含量较高,而脂肪在氧化过程中容易产生自由基等有害物质,从而加速机体的氧化应激反应,降低抗氧化能力。在育肥前期,试验组育肥猪血清MDA 活性与对照组相比显著升高,而在育肥后期血清MDA 活性无显著差异。综上所述,饲粮中添加8%芝麻粕部分替代豆粕可在一定程度降低育肥猪清除自由基的能力,影响抗氧化酶系统的防御功能,具体原因还有待进一步研究。

 

4 结论

 

在本试验中发现,在育肥猪饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕对育肥猪的生长性能、粗脂肪、粗纤维和磷的消化率无负面影响,对血清生化无不良影响,对机体的抗氧化能力有一定影响。总体来看,在育肥猪饲粮中添加8%芝麻粕替代豆粕是可行的。