日粮缬氨酸/异亮氨酸比例与屠宰体重对猪肉风味前体物质组成的调控作用及其代谢机制研究

本研究针对猪肉风味品质调控问题，通过设置不同日粮缬氨酸/异亮氨酸比例（V/I）和屠宰体重（100 kg vs 130 kg）的双因素试验，结合代谢组学和挥发组学分析，系统探究了二者对猪肉风味前体物质（亲水性代谢物、脂质代谢物和挥发性有机化合物VOCs）的影响。研究发现，提高日粮V/I显著改变了肌肉中丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及果糖和甘露糖代谢等通路，降低了乙酰丁香酮等关键风味物质含量；而增加屠宰体重则显著提升了酰基肉碱（ACar）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）水平，并影响了更多VOCs的组成。重要的是，日粮V/I对风味前体的调控效应随屠宰体重增加而减弱。该研究为通过精准营养策略改善猪肉风味品质提供了重要理论依据。

　　

风味是决定肉类食用品质和消费者接受度的关键指标。一块令人垂涎的猪肉，其独特风味的形成依赖于烹饪过程中发生的一系列复杂化学反应，其中脂肪降解和美拉德反应至关重要，它们能产生多种风味前体物质，进一步反应生成酮类、醛类和杂环化合物等挥发性有机物。然而，猪肉风味的形成并非一成不变，它受到遗传、饲料、年龄、屠宰前后处理等多种因素的影响。在追求更高养殖效益的驱动下，近年来中国生猪的屠宰体重已从传统的110公斤普遍提升至130公斤以上，这虽然可能提升了经济效益，但对猪肉品质，尤其是风味特征的影响尚不明确。同时，支链氨基酸作为重要的功能性添加剂，在调节猪只生长性能和肌肉能量代谢方面作用显著，但其对猪肉风味的影响却少有报道。特别是缬氨酸和异亮氨酸这两种支链氨基酸，此前研究发现它们能影响猪肉的肌内脂肪含量和保水性，而保水性的变化可能影响烹饪过程中的美拉德反应，进而改变风味物质的生成。那么，通过调整日粮中缬氨酸和异亮氨酸的比例，能否主动调控猪肉的风味前体物质？这种调控作用是否会受到日益增加的屠宰体重的影响？这些问题成为了生猪养殖和肉类科学研究中亟待解答的课题。

为了深入探究上述问题，由中国农业大学动物科技学院动物营养学国家重点实验室的科研团队在《Animal Nutrition》上发表了一项研究。该研究设计了一个精巧的2×2双因素试验，旨在系统揭示日粮缬氨酸/异亮氨酸比例和屠宰体重对猪肉风味前体物质组成的独立及交互影响。

研究人员首先进行了严谨的动物试验。他们选取了36头初始体重约为75公斤的杜洛克×长白×大白阉公猪，随机分配到两种不同的日粮处理中。这两种日粮的核心区别在于缬氨酸与异亮氨酸的比例：一组为满足NRC（2012）营养标准的正常比例，另一组则为高V/I比例。试验分两个体重阶段（75-100公斤和100-135公斤）配制日粮，确保其他营养成分一致。猪只自由采食饮水，试验期共63天。当猪只体重分别达到约100公斤和130公斤时，从每个重复栏位中选取接近目标体重的猪进行屠宰，采集背最长肌样品，迅速冷冻于-80°C备用，用于后续的组学分析。

在技术方法上，本研究主要运用了代谢组学和挥发组学两大关键技术。代谢组学分析方面，研究人员使用超高效液相色谱-轨道阱质谱联用仪对猪肉样品中的代谢物进行非靶向检测，这能够全面捕捉到样品中成百上千种小分子代谢物的信息。通过复杂的数据处理和多元统计分析，如主成分分析和正交偏最小二乘判别分析，可以清晰地区分不同处理组间的代谢物谱差异，并筛选出显著变化的代谢物。进一步地，利用MetaboAnalyst等在线工具进行通路富集分析，找出受影响的关键生物学通路。挥发组学分析则采用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术，专门用于检测和鉴定猪肉中的挥发性有机化合物。这些VOCs是直接构成肉类香气的重要物质。通过计算气味活性值，可以筛选出对整体风味贡献大的关键风味化合物。此外，对生长性能数据以及代谢组学和挥发组学产生的海量数据，研究采用了双因素方差分析等统计方法，以检验日粮V/I、屠宰体重及其交互作用的显著性。

3.1. 生长性能

研究结果显示，增加日粮V/I比例对猪只的平均日增重、平均日采食量和饲料转化率均未产生显著影响。这表明在本试验条件下，调整缬氨酸和异亮氨酸的比例并未损害猪只的生长性能，为后续专注于肉质风味的研究提供了前提。

3.2. 猪肉代谢谱的变化

3.2.1. 脂质代谢物

研究人员在所有猪肉样本中共检测到291种脂质，分属33个类别。统计分析表明，屠宰体重是导致猪肉脂质组成差异的主要因素，而日粮V/I处理对其影响不大。对主要脂质类别含量的分析发现，高屠宰体重猪只的猪肉中，酰基肉碱（ACar）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）的含量显著高于低屠宰体重猪只，增幅分别达到47.06%和50.37%。进一步筛选出30种受屠宰体重影响的差异脂质分子，其中16种（主要是长链ACar和磷脂酰肌醇）在HW组下调，14种（主要是短链和中链ACar、溶血磷脂酰胆碱LPC和LPE）在HW组上调。

3.2.2. 亲水性代谢物

研究共检测到823种亲水性化合物。分析发现，日粮V/I显著影响了59种化合物，屠宰体重影响了79种，两者交互作用影响了45种。日粮V/I引起的差异代谢物显著富集于果糖和甘露糖代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及氨基糖和核苷酸糖代谢通路。屠宰体重引起的差异代谢物则显著富集于丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及三羧酸循环通路。值得注意的是，当分别分析不同屠宰体重下日粮V/I的影响时，在100公斤体重的猪中，V/I改变引起了53种亲水性代谢物的显著变化，主要富集在果糖和甘露糖代谢等通路；而在130公斤体重的猪中，仅引起39种代谢物变化，且主要富集在初级胆汁酸生物合成通路。这提示日粮V/I的代谢调控效应在较高屠宰体重下减弱。

3.3. 猪肉中挥发性有机化合物的变化

本研究共鉴定出48种VOCs，包括醇、醛、酯、烃、酮等。其中，7种VOCs受日粮V/I显著影响，17种受屠宰体重显著影响，乙酰丁香酮和1-庚醇则同时受两者影响。通过计算气味活性值，确定了4种对猪肉风味有关键贡献的特征挥发性化合物：1-辛烯-3-醇（蘑菇香）、己醛（青草香）、壬醛（柑橘香）和乙酰丁香酮（奶香）。

3.3.1. 日粮处理诱导的香气化合物谱变异

增加日粮V/I比例显著降低了猪肉中酮类（主要是乙酰丁香酮）的含量，同时上调了1-庚醇（花香）、庚醛（青草醛香）、十五醛和苯甲醛（杏仁香）等物质的含量。

3.3.2. 不同屠宰体重间香气化合物的差异

屠宰体重对VOCs谱的影响更为显著。高屠宰体重猪的猪肉中烃类和酮类含量显著降低，酯类含量升高。具体而言，1-庚醇等4种VOCs在HW组上调，而2-甲基-2-丙醇、乙酰丁香酮等13种VOCs在HW组下调。相关性分析还发现，乙酰丁香酮的含量与长链ACar含量呈显著正相关。在不同体重下分析日粮V/I的影响发现，在100公斤猪中，高V/I日粮增加了醛类含量，降低了醇类和酮类含量，影响了10种VOCs；而在130公斤猪中，高V/I日粮仅影响了6种VOCs，且主要是烃类物质的下调。这进一步证实了屠宰体重增加会削弱日粮V/I对猪肉风味物质组成的调控力度。

本研究通过综合运用代谢组学和挥发组学技术，清晰地揭示了日粮缬氨酸/异亮氨酸比例和屠宰体重对猪肉风味前体物质网络的深刻影响。研究结论指出，提高日粮V/I比例能够显著改变猪肉的风味前体物质组成，特别是通过影响糖代谢和氨基酸代谢通路，降低如乙酰丁香酮等带来愉悦奶香的关键风味物质，同时提升一些醛类和醇类化合物的水平，这可能导致猪肉风味的整体特征发生改变。然而，屠宰体重表现出更强的影响力，它显著改变了猪肉的脂质代谢谱，特别是促进了酰基肉碱和溶血磷脂酰乙醇胺的积累，这反映了肌肉中脂肪酸氧化和磷脂代谢状态的改变，并进而影响了更多种类的挥发性有机化合物。最具启发性的是，日粮V/I对风味前体的调控效应并非一成不变，而是随着屠宰体重的增加而明显减弱。这意味着，在较低的屠宰体重下，通过营养手段（如调整氨基酸比例）来改善猪肉风味可能更为有效；而当猪只生长到较高体重时，其自身的代谢状态（如脂肪酸组成改变、 mitochondrial 功能变化）可能成为主导风味形成的主要因素，使得日粮干预的效果相对有限。

这项研究的意义重大。首先，它从代谢物层面深化了我们对猪肉风味形成机制的理解，将营养干预（氨基酸平衡）、屠宰决策（体重选择）与最终产品的风味品质直接联系起来。其次，研究结果为生猪养殖实践提供了精准化的指导：养殖者可以根据目标市场对猪肉风味的偏好，通过定制日粮氨基酸配方并结合适宜的屠宰时机，来主动调控和优化猪肉的食用品质。例如，若追求更具奶香、风味柔和的产品，或许在标准体重屠宰并配合适宜的V/I比例是更优选择。最后，该研究也为未来开发新的饲料添加剂或饲养策略以进一步提升高端猪肉产品的风味价值奠定了坚实的理论基础，指明了影响因素之间的复杂互作关系是需要重点考虑的方向。尽管本研究未进行感官评定以验证风味变化的实际感知效果，且样本量存在一定局限，但其揭示的代谢调控规律无疑为肉类科学和动物营养学领域贡献了宝贵的新知识。