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脂肪粉及其在養豬生產中的應用研究進展

時間:2022-03-04 13:54:43 文章來源:豬業科學 訪問次數:

      脂肪作為神經、皮膚、血液和肌肉等組織器官的重要組成部分遍布于豬只全身,可分為皮下脂肪、內臟脂肪和肌內脂肪3部分。脂肪酸是脂肪的基本單位,在豬只生長發育過程中、豬肉肉質風味、飼料營養組成及豬產品加工等方面都起著重要作用。第一,豬肉中肌內脂肪的組成、含量和沉積是影響豬肉品質和加工風味的重要因素。第二,皮下脂肪可以防止過多熱量擴散到環境中,減少豬只機體的熱量散失,保持體溫。脂肪導熱性較差,能夠緩沖外界壓力和維持體溫保護內臟。此外,脂肪作為高密度的能量物質,在用作豬飼料原料時,一方面,其獨特的香氣可以提高日糧的適口性,提高豬只采食量;另一方面,脂肪還可以提高日糧的能量濃度,改善豬只對營養物質的消化吸收,同時在促進脂溶性營養物質如維生素A、維生素D、維生素E、維生素K等的吸收和降低飼料生產過程中粉塵及提高制粒效率等方面具有潛在的益處。在夏季高溫應激條件下,飼料中油脂因熱增耗低可以減少熱應激對豬只的影響。最后,類脂中的固醇類物質可作為原料和前體物質轉化為腎上腺素、維生素D、膽汁酸鹽和性激素等,從而發揮重要的生理功能。
  飼料脂肪是豬只必需脂肪酸的主要來源途徑。不飽和脂肪酸如亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸是生物體必需脂肪酸。豬只體內沒有生化途徑在脂肪酸甲基末端的第8個以上碳原子引入不飽和鍵,因此,必需脂肪酸必須由飼料中的脂肪提供或由機體內的特定前體物質轉化而成。隨著養殖終端需求及飼料企業的開發,已經將各種動、植物油脂通過不同配比和加工工藝制成功能完善、使用便利的脂肪粉。文章就脂肪粉的種類、性質以及在豬生產中的應用進行綜述,為脂肪粉在養豬業的推廣應用提供參考。
  1 脂肪粉
  1.1 脂肪酸的分類和營養特征
  脂肪酸是由碳、氫、氧組成的長度可變的碳氫鏈,它是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。目前,已有上百種脂肪酸從動、植物和微生物中被分離出來,自然存在的脂肪酸碳鏈長度為4~36個碳原子,其中12~24個碳原子的脂肪酸占多數。脂肪酸按碳鏈長度分為短鏈脂肪酸(short-chainfattyacids,SCFAs,C<6)、中鏈脂肪酸(medium-chainfattyacids,MCFAs,6≤C≤12)和長鏈脂肪酸(long-chainfattyacids,LCFAs,C>12)。
  短鏈脂肪酸(SCFAs)主要包括揮發性脂肪酸(VFA),其營養功能首先表現在維持腸上皮細胞的形態功能及對腸黏膜的營養作用上。乙酸、丙酸和丁酸占總SCFAs的90%~95%,其余SCFA僅占5%~10%。SCFAs作為營養物質和信號分子調節機體的生理活動。一方面,丙酸和丁酸,尤其是丁酸,是維持畜禽小腸黏膜正常功能和調節細胞生長繁殖的必需物質。研究發現,VFA在結腸上皮細胞中通過參與膜離子交換的途徑來維持細胞離子的平衡,對細胞的脂肪合成具有重要的調節作用。另一方面,腸道中的SCFAs具有調節微生態平衡的作用,是結腸內有益微生物與宿主相互作用以調節動物機體代謝的信號分子,它通過宿主細胞表達的膜轉運蛋白SLC5A8和細胞表面受體GPR109A、GPR43發揮信號傳遞作用。常見的椰子油是中、短鏈脂肪酸的主要來源,占比達60%以上,其中C12脂肪酸含量約為45%~48%。
  中鏈脂肪酸(MCFAs)是一類具有特殊生理功能的飽和脂肪酸,通常存在于動物母乳及少量液體油脂如椰子油、棕櫚仁油、蒲葵等和一些海洋微藻類植物中。較長鏈脂肪酸碳鏈更短、熔點更低,較SCFAs穩定性高,作用于機體的時間更長,包括己酸(C6:0)、辛酸(C8:0)、癸酸(C10:0)和月桂酸(C12:0)等。MCFAs對豬只具有重要的生理學和營養學功能。第一,MCFAs不僅是動物的能量來源,也能夠調節動物機體脂肪、能量等物質的代謝。第二,MCFAs的水解能力是長鏈脂肪酸的數倍,具有較強的乳化能力,而且能夠促進長鏈脂肪酸的乳化,因此MCFAs更容易被消化吸收。MCFAs分子量小(116~200),在動物體內不需要膽鹽乳化就可被胰脂肪酶水解,且水解效果是長鏈脂肪酸的6倍,不依賴線粒體肉堿脂酰轉移酶的協助轉運即可經過門靜脈循環系統直接運輸到肝細胞線粒體內進行β氧化、分解供能。第三,MCFAs對多種病原體均表現出較強的抑菌活性,包括革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌、包膜病毒、真菌、藻類以及原生動物等。解離的MCFAs可進入細菌內并和細菌質膜中的膜蛋白結合,改變膜的通透性,使細菌膨脹受壓過大而死亡,因此具有抑菌作用。通過破壞包膜病原體(如細菌和脂質雙層包膜病毒)周圍的磷脂膜,進而達到抑制細菌生長、誘導細菌細胞溶解和殺菌的作用。一般來說C10類癸酸和C12類月桂酸及其甘油酯具有較強的抑菌效果。  Bergsson等的研究顯示,單癸酸甘油酯具有破壞幽門螺旋桿菌的細胞膜和細胞壁的功能,單月桂酸甘油酯(GMLs)具有抑制細菌繁殖的作用,通過阻止細菌的細胞壁合成信號傳導物質細胞內相關物質結合。除抗菌特性外,MCFAs和MCTs還具有免疫調節特性。G蛋白偶聯受體84(GPR84)是MCFAs(C9~C14)的特異性受體,其中C10~C12的作用最強。Sundqvist等證實,MCFAs(癸酸、月桂酸)在嵌合G蛋白(Gqi9)嵌合體的存在下能夠激活小鼠GPR84,獲得穩定表達N端標記的CHO-GPR84細胞,使其抑制小鼠體內中性粒細胞和巨噬細胞產生促炎細胞因子。第四,MCFAs還有調節腸道微生態,改善腸道環境健康的功效。Dierick等的試驗證明,MCFAs能夠提高斷奶仔豬十二指腸和空腸絨毛高度,而隱窩深度有所降低,從而增加了絨毛高度與隱窩深度的比值,使仔豬腸道對營養物質的吸收面積擴大,減少了上皮淋巴細胞的數量,降低了細胞凋亡的風險。
  長鏈脂肪酸(LCFAs)又稱高級脂肪酸,按飽和度分為飽和脂肪酸(SFAs)和不飽和脂肪酸(USFAs)。多數LCFAs含有非共軛雙鍵,含單個非共軛雙鍵的脂肪酸稱為單不飽和脂肪酸(MUFAs),包括棕櫚油酸、油酸等,而含有兩個或兩個以上非共軛雙鍵的脂肪酸稱為多不飽和脂肪酸(PUFAs),通常分為ω-3PUFAs和ω-6PUFAs。脂肪酸甲基端第3個碳原子上開始出現雙鍵就是ω-3PUFAs,主要包括α-亞麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA);脂肪酸甲基端第6個碳原子上開始出現雙鍵就是ω-6PUFAs,主要包括亞油酸(LA)、γ-亞麻酸(GLA)、花生四烯酸(AA)。研究顯示,仔豬對乳脂的消化率為95%以上,然而不同日糧中脂肪酸飽和度、碳鏈長度、飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比例不近相同,且添加量和添加時間等因素都會影響飼料中脂肪的消化吸收。斷奶仔豬消化道和消化腺未達到成熟水平,斷奶初期脂肪酶活性迅速下降,對LCFAs的消化利用率很低。常見的大豆油中LCFAs占比90%以上,因此在斷奶仔豬飼糧中添加豆油往往導致消化不良而引起腹瀉。棕櫚酸屬于長鏈飽和脂肪酸,是棕櫚油的主要成分之一,因此仔豬對棕櫚油的利用率不高。
  1.2 脂肪粉
  脂肪粉是將不同油脂按照不同生理階段豬只的理想脂肪酸模型和脂肪酸組成特點進行科學配伍,經過乳化和均質化過程處理后用特殊材料包被或吸附制成??扇〈R幱椭峁└吣芰颗c功能性脂肪酸營養的飼料添加劑。母豬乳汁中的脂肪是由脂滴組成的,脂滴被單層磷脂和來自分泌細胞的蛋白質包圍而成,極易被仔豬消化,而液體植物油脂在斷奶仔豬小腸中難以形成膠束相,會限制飼料中脂肪酸的消化率。日糧中的磷脂作為良好的乳化劑,可以彌補仔豬膽汁分泌不足導致脂肪不能被充分乳化的問題,從而提高其脂肪的消化率。脂肪粉具有流動性好、運輸儲存及使用方便、不易氧化、消化利用率高、充分滿足生豬能量和脂肪酸營養需求等優點。豆油、椰子油、棕櫚油、魚油等多種油脂是常用于脂肪粉復配的單體脂肪原料。
  1.3 脂肪粉加工工藝
  脂肪粉主要分為包被型、載體型和顆粒型三種。包被型脂肪粉是液體油脂經乳化剪切后由玉米糖漿等包材包被而成,主要用于精煉油脂中不飽和脂肪酸(以亞油酸和α-亞麻酸為主)的植物油脂中。載體型脂肪粉是由單一或多種液體油脂經乳化剪切后與膨化玉米粉、玉米芯粉等載體充分混合而成。顆粒型脂肪粉由單一植物油或兩種植物油(一般為棕櫚油和大豆磷脂油)高溫混合遇劇冷噴霧形成或高溫混合噴霧形成。
  包被型脂肪粉是將植物油脂經過抗氧化和保鮮處理后與乳化劑在50~60℃環境下混合均勻,得到乳化混合溶液,將水、玉米糖漿、維生素、穩定劑等與乳化混合溶液混合并攪拌剪切,將均質化的漿料進行巴氏殺菌和噴霧干燥,粉碎和篩選,得到植物脂肪粉。包被型脂肪粉粗脂肪含量在50%以上,微黃或白色粉末,有特定的油香氣味,各脂肪酸均衡,實現水相包被油相,具有特別水溶性,富含蛋白、單糖與維生素。噴霧干燥是制作包被型脂肪粉過程中最常用的手段之一,干燥過程短,只需5~30s,可用于熱敏性物料的封裝,且該方法生產的粉末狀微粒水分較低,保證了包被型脂肪粉的質量。相對于其他的處理方法,包被型脂肪粉的制作成本較高,通常在乳制品或乳仔豬日糧的配制過程中使用。
  載體型脂肪粉是由一種或多種植物油經過乳化均質后與載體和抗氧化劑、維生素等添加劑均勻混合而成。載體一般是玉米芯粉和膨化玉米粉,價格較低,成本易掌控。根據不同客戶的需求及畜禽養殖階段的變化,載體型脂肪粉的粗脂肪含量一般在40%~60%左右,是棕黃色膨松性載體粉末,具有一定的油香氣味。特別適合在水產,蛋禽和育肥豬中使用。
  顆粒型脂肪粉是由不同物料按照一定比例配比而成。棕櫚油經水解、蒸餾等工藝之后得到棕櫚油脂肪酸并與棕櫚油按照一定比例進行高溫復配,遇劇冷噴霧形成,或通過噴霧干燥等工序后所得到固體顆粒產品,即為顆粒型脂肪粉。此種工藝同樣適用于大豆油、玉米油、棕櫚仁油等植物油脂,生產方法成本較低,原料簡單,產品質量穩定。成品脂肪含量可達95%以上,為白色或黃色均勻性細小顆粒。
  2 脂肪粉在養豬生產中的應用
  2.1 脂肪粉在斷奶仔豬日糧中的應用
  仔豬斷奶后,營養供應由液態奶水突然變成固體飼料,固體飼料中的干物質在胃腸道中進行機械磨損,不斷刺激斷奶仔豬胃腸道黏膜,可使腸絨毛迅速磨損、萎縮,腸絨毛表面由高密度手指狀變為扁平的舌狀,隱窩加深。腸黏膜的損傷在斷奶后持續7~14d,嚴重影響仔豬的營養物質消化吸收能力,造成斷奶仔豬能量攝入嚴重不足,出現“仔豬早期斷奶綜合征”。鐘翔等的研究結果顯示,在斷奶仔豬日糧中添加由棕櫚油、磷脂油、維生素等混合而成的脂肪粉可提高斷奶仔豬的生產性能,但在日糧中添加豆油卻沒有表現相同的效果。棕櫚油等植物油可以平衡飼料中的脂肪酸組成,提高飼料中的能量濃度和維生素含量,從而提高仔豬對日糧中脂肪、蛋白質、氨基酸、維生素等的利用效率。鄭荷花等的研究結果顯示脂肪粉可有效替代豆油,成為仔豬良好的能量源,在斷奶仔豬日糧中添加3%的脂肪粉可使粗脂肪、粗蛋白和粗纖維的消化率分別提高6.73%、11.99%和4.46%,使血清中三碘甲狀原氨酸(T3)和甲狀腺素(T4)水平分別提高0.58和23.82ng/mol,使仔豬腹瀉率降低18.2%,改善仔豬生產性能。孫麗華等在斷奶仔豬日糧中采用3.5%脂肪酸優化脂肪粉替代膨化大豆,可顯著提高仔豬生長性能,降低腹瀉率。不同油脂經科學配伍后。脂肪粉經脂肪酸優化后配比更加合理,脂肪顆粒減小,比膨化大豆粉中的脂肪更容易被仔豬消化利用,從而提高仔豬機體健康水平和生長性能。
  2.2 脂肪粉在母豬日糧中的應用
  母豬在營養分配上遵循“繁殖優先”的規律,現代母豬的高度選育大大提高了其繁殖性能,營養需求也進一步提高。但母豬的采食調節能力差,泌乳期間母豬能量攝入不足不能滿足維持自身能量需要和哺乳仔豬需要。因此,以能量為主的營養物質供應對于現代高產母豬潛在生產能力的發揮有重大意義。
  哺乳期母豬日糧既要滿足自身的能量消耗,又要滿足仔豬的哺乳需求。哺乳母豬日糧中所添加的脂肪主要轉運到乳腺細胞中,以增加乳脂含量,改變乳汁和仔豬體組織中的脂肪酸組成,從而提高仔豬肝糖原含量,提高仔豬成活率。將優化后的脂肪粉應用于玉米-豆粕型飼糧中,理想的脂肪酸模式使日糧脂肪酸組成滿足母豬及仔豬的營養需求,從而提高母豬的繁殖性能及仔豬的生長性能。吳先華等發現,母豬日糧中添加以棕櫚油為主要成分的脂肪粉,母豬哺乳期的總消化能顯著高于不添加脂肪粉的對照組,且脂肪粉的添加量為2%時,將哺乳期母豬的粗蛋白質和粗脂肪消化率分別提高2%和3%。魏可健等發現,哺乳母豬日糧中添加脂肪粉使母豬乳汁中脂肪含量提高了46.2%,乳脂率提高了26.72%,使仔豬斷奶重提高了8.08%,說明日糧中脂肪酸含量和組成明顯影響豬乳中脂肪酸的含量和組成。哺乳動物日糧中ω-3PUFAs和ω-6PUFAs的功能活性均不相同,ω-3PUFAs是多種性激素的來源,而ω-6PUFAs中的AA是促炎類激素的前體,因此應維持母豬飼糧中ω-3PUFAs和ω-6PUFAs的比例在適宜的水平。研究表明,降低飼糧中ω-6多不飽和脂肪酸,提高ω-3多不飽和脂肪含量,保持ω-3與ω-6最佳比例可提高母豬繁殖性能、仔豬免疫力及增重。添加脂肪粉使豬乳中ω-3脂肪酸(C18:3、EPA和DHA)的含量由0.71%提高至1.69%,使MCFAs(C8:0、C10:0和C12:0)的含量由0.1%提高至1.87%。張靜等的研究也顯示類似的結果,在妊娠母豬中添加椰子油和磷脂油粉后,母豬初乳乳脂含量分別提高了4.80%和2.51%。
  2.3 脂肪粉在生長育肥豬日糧中的應用
  目前,脂肪粉對生長育肥期畜禽生長性能的研究主要集中在反芻動物和肉雞中。婁鵬等在肉雞飼糧中添加10%以變性淀粉、可溶性油脂、抗氧化劑和復合糖為主要成分的脂肪粉可以將肉雞肌肉的系水力提高7.39%,降低肉雞肌肉的剪切力,使上市雞肉質幼嫩多汁;同時脂肪粉還可以將肉雞肌肉中總抗氧化能力(T-AOC)提高7.88%,將過氧化氫酶(CAT)活力顯著提高68.15%,并將丙二醛含量顯著降低31.46%,從而提高雞肉的抗氧化能力,有利于維持貯存期間雞肉品質的穩定。劉融等的研究結果顯示,在育肥期湖羊飼糧中添加3%棕櫚油脂肪粉時,可以顯著提高1~60日齡羊只日增重5.21%,降低料重比8.78%,將干物質和粗脂肪表觀消化率分別提高1.13%和9.49%,但添加量大于3%時,對湖羊的生長表現出抑制效果。因此日糧中脂肪粉的添加量需要控制在合理的比例。
  在生長育肥豬的日糧中添加脂肪可以提高飼料轉化率、日增重和出欄肥豬的背膘質量,縮短存欄時間降低育肥成本。但目前脂肪粉在育肥豬的應用主要偏重于解決配料現場液體油脂配料困難和改善毛色等問題,對于豬只生長性能與肉質改善報道少見,仍需要進一步研究與數據累積。
  3 結論
  脂肪粉產品替代液體油脂已經在反芻動物、蛋雞、生豬養殖過程中廣泛使用。大量動物試驗證明脂肪粉既具有液態油脂的供能作用,合理的脂肪酸配比還對提高畜禽生產性能及健康水平具有重要意義。但是脂肪粉在養豬生產中的研究較少,尤其是針對生豬不同養殖階段脂肪酸的科學搭配的研究。因此,應加強對脂肪粉科學配伍的基礎和應用研究,開發適合豬只使用的功能性脂肪粉產品具有廣闊的發展前景。

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