Feeding strategies to improve fat partitioning and meat quality in pigs

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias. Especialidade de Produção Animal.

Modern commercial pig breeds usually produce very lean meat with poor eating quality. Thus, strategies to increase intramuscular fat (IMF) content and consequently to improve sensorial meat quality are needed. In view of this, our investigation explores the potential of feeding strategies based on reduction of dietary protein to improve intramuscular fat and carcass fat partitioning in pigs and to study the associated genetic mechanisms. In a first experiment, three diets differing in dietary protein and lysine levels (control diet with 17.5% crude protein, reduced protein diet – RPD with 13% of crude protein, and reduced protein diet adjusted with lysine – RPDL) were applied to two genetic divergent pig genotypes (30 Alentejano purebred, fatty and 30 commercial crossbred pigs, lean). In a second experiment, six diets differing in dietary protein (16 vs. 13% of crude protein) and arginine and/or leucine supplementation were applied on 54 commercial crossbred pigs. The effects of these diets on growth performance, carcass traits, IMF content, meat quality, subcutaneous adipose tissue (SAT) deposition, fatty acid composition and mRNA levels of genes controlling lipid metabolism were evaluated. The results from the first experiment showed that RPD increase IMF but decrease the productive performance in commercial crossbred pigs but not on Alentejano pigs, suggesting that lysine restriction mediates the effect of RPD on muscular lipid deposition. The effect of RPD on IMF of crossbred pigs was accompanied by an increased stearoyl-CoA desaturase (SCD) and PPARγ mRNA levels. The backfat thickness did not change with RPD, but total fatty acid content increased in both genotypes. In addition, this result reflects a tendency for higher sensory scores in crossbred pigs. The Alentejano pigs showed higher sensory scores than crossbred pigs, although RPD increased the juiciness of crossbred pigs. In the second experiment, reduced protein diet increased both IMF and backfat thickness. However, the observed increase in IMF was also accompanied by increased SCD expression but did not improved meat sensory traits. Neither arginine nor leucine dietary supplementation increased IMF content. Nevertheless, arginine introduced an off-flavour of meat. The only relevant effect of arginine was increasing the fat content of adipose tissue (and consistent up-regulation of fatty acid synthase (FASN) and SCD genes) and a slightly decrease in 20:5n-3 and of total n-3 PUFA in muscle. Leucine supplementation resulted on up-regulation of muscle SCD and FASN reflected in higher 18:1c9 and 16:0 proportions and lower PUFA proportions. The results suggested that fat partitioning can be modulated and pork quality improved with reduced protein diets without lysine adjustment.

RESUMO - Estratégias alimentares para melhorar a partição da gordura corporal e a qualidade da carne em suínos - As raças modernas de suínos comerciais normalmente produzem carne muito magra com baixa qualidade sensorial. Deste modo, são necessárias estratégias para aumentar o teor gordura intramuscular (GIM) e consequentemente melhorar a qualidade sensorial da carne. Neste sentido, a nossa investigação explora o potencial de estratégias alimentares baseadas na redução de proteína na dieta para melhorar a GIM e a partição da gordura na carcaça em suínos e também estudar os mecanismos genéticos associados. No primeiro ensaio experimental, três dietas com níveis de proteína e lisina diferentes (dieta controlo, com 17.5% de proteína bruta, dieta reduzida em proteína – RPD com 13% de proteína bruta e uma dieta reduzida em proteína ajustada com lisina – RPDL) foram aplicadas a suínos de dois genótipos diferentes (30 Alentejanos puros e 30 comerciais cruzados). Num segundo ensaio, seis dietas com níveis de proteína diferentes (16 vs. 13%) e suplementação de arginina e/ou leucina foram aplicadas a 54 suínos comerciais cruzados. Foram avaliados os efeitos destas dietas na performance de crescimento, nas características da carcaça, no teor de GIM, na qualidade da carne, na deposição do tecido adiposo subcutâneo, na composição em ácidos gordos e nos níveis de mRNA dos genes que controlam o metabolismo lipídico. Os resultados do primeiro ensaio mostraram que a RPD aumentou a GIM mas diminuiu a performance produtiva nos suínos comerciais cruzados, mas não nos Alentejanos, o que sugere que a restrição em lisina medeia o efeito da RPD na deposição lipídica no músculo. O efeito da RPD na GIM nos suínos cruzados foi acompanhado pelo aumento dos níveis de mRNA da delta 9 desaturase (SCD) e PPARγ. A espessura do toucinho não alterou com a RPD, mas aumentaram os ácidos gordos totais nos dois genótipos. Além disso, este resultado reflecte uma tendência para maiores scores sensoriais nos suínos cruzados. Os suínos Alentejanos mostraram maiores scores sensoriais do que os suínos cruzados, apesar da dieta RPD ter aumentado a suculência nos suínos cruzados. No segundo ensaio experimental, a dieta reduzida em proteína aumentou a GIM e a espessura do toucinho. Contudo, o aumento da GIM foi também acompanhado com o aumento da expressão da SCD, mas não melhorou as características sensoriais da carne. Nem a suplementação da dieta com arginina nem com leucina aumentaram o teor de GIM. Porém, a arginina introduziu off-flavor na carne. O único efeito relevante da arginina foi o aumento do teor de gordura no tecido adiposo subcutâneo (consistente com o aumento da expressão dos genes da sintese de ácidos gordos (FASN e SCD) e um pequeno decréscimo do 20:5n-3 e do total de n-3 PUFA no músculo. A suplementação com leucina resultou no aumento de expressão da SCD e FASN no músculo, reflectida num aumento das proporções de 18:1c9 e 16:0 e da diminuição dos teores de PUFA. Os resultados sugerem que a partição da gordura pode ser modulada e a qualidade sensorial da carne de suíno melhorada com dietas com teor de proteína reduzido sem ajustamento da lisina.