高粱原花青素對生長育肥豬抗氧化、免疫以及養(yǎng)分消化率的影響

閆慧詩 高俊杰 高文偉 李清宏，3 郝瑞榮，3

(山西農(nóng)業(yè)大學動物科技學院1，太谷 030801)

(山西農(nóng)業(yè)大學圖書館2，太谷 030801)

(山西省優(yōu)勢肉用家畜高效安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心3，太谷 030801)

目前，高密度、工廠化養(yǎng)殖引起的畜禽免疫力下降、疾病頻發(fā)、用藥增加、畜產(chǎn)品中的藥物殘留等問題，已成為人們關注的焦點。通過營養(yǎng)調(diào)控手段，提高動物自身免疫力、抗氧化能力，改善腸道功能已成為解決這些問題最有效的方法。天然植物中的抗氧化劑受到了國內(nèi)外研究者的普遍關注。原花青素(procyanidins，PCs)是植物界廣泛存在的一類多酚化合物，主要存在于葡萄籽、藍莓、花生、櫻桃、蘋果等植物中，高粱種皮中也含有較豐富的PCs［1］。PCs以其超強的抗氧化活性著稱，其抗氧化、清除自由基的能力是VC的20倍、VE的50倍［2］。同時，PCs還具有提高機體免疫力［3］、抗炎［4］、抗腫瘤［5］、減小氧化損傷［6－8］、促進傷口愈合及組織修復［9］等功能。國內(nèi)外研究者在仔豬、蛋雞、肉雞、奶牛等領域已證實了原花青素在緩減氧化應激、提高免疫力等方面的功效。此外，原花青素還抑制α－淀粉酶、α－葡萄糖苷酶活性，減緩食物的消化進程。這一作用對于避免餐后體內(nèi)血糖急劇升高，從而實現(xiàn)預防和輔助治療糖尿病有積極的作用，但可能會影響家畜對養(yǎng)分的消化利用，關于這方面，國內(nèi)外還沒有系統(tǒng)的研究。因此，如何最大程度地發(fā)揮原花青素抗氧化、促免疫功效，又不影響畜禽生長性能是原花青素作為飼料添加劑在養(yǎng)殖業(yè)利用的前提，適宜的添加劑量是實現(xiàn)這一前提的關鍵點。

高粱種皮中含有豐富的原花青素，高粱原花青素(sorghum procyanidins，SPC)的提純工藝已相當成熟，若能將SPC作為飼料添加劑，用于緩減畜禽氧化應激，提高免疫力、抗病力，對于養(yǎng)殖業(yè)有重要意義。本實驗在生長育肥豬飼料中添加不同濃度的SPC，研究其對生長育肥豬生長性能、養(yǎng)分消化率、消化酶活性、免疫力以及抗氧化能力的影響，篩選適宜的添加劑量，探討SPC作為生長育肥豬飼料添加劑，改善豬健康狀況的可能。

1 材料與方法

1.1 材料

SPC由山西農(nóng)業(yè)大學中獸醫(yī)實驗室提取純化，質(zhì)量分數(shù)大于85%。

1.2 實驗動物及日糧

實驗選用160頭70日齡平均體重為(31.28±1.12)kg的杜×長×大三元雜交豬。按照單因素完全隨機設計分為4個組。每組4個重復，每個重復10頭豬。4個組分別為對照組和3個原花青素組，對照組飼喂玉米－豆粕基礎日糧，基礎日糧參照NRC(2012)生長育肥豬營養(yǎng)需要配制，日糧組成和營養(yǎng)水平見表1;原花青素組為基礎日糧中分別添加100、150、200 mg/kg SPC。實驗期為14周，分階段飼養(yǎng):生長期和育肥期各7周。實驗豬自由飲水、自由采食。按豬場常規(guī)管理程序進行驅(qū)蟲和免疫。

表1 基礎日糧組成和營養(yǎng)水平

表1 (續(xù))

1.3 生長性能測定

在每個實驗階段開始和結束早上空腹稱重，每天記錄采食量，計算各階段各處理平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.4 養(yǎng)分消化率測定

在每個實驗階段的最后3 d ，在每個重復中采集新鮮糞樣40 g左右，按糞質(zhì)量1/4的量加入10%的酒石酸溶液密封保存，帶回實驗室，在65℃烘箱中烘干48 h至恒重，粉碎過40目篩，同時，每種飼料樣品烘干、粉碎過40目篩。然后測定飼料以及糞樣中干物質(zhì)、有機物、粗蛋白、粗脂肪以及酸不溶灰分(Acid－insoluble ash，AIA)的量。根據(jù) AIA在飼料與糞便中比例關系，計算某成分的表觀消化率。養(yǎng)分消化率的計算公式為:

某養(yǎng)分消化率 =100－(A1×F2)/(A2×F1)×100%

式中:A1為飼料中AIA質(zhì)量分數(shù)/%;A2為糞中AIA質(zhì)量分數(shù)/%;F1為飼料中該養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)/%;F2為糞中該養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)/%。

1.5 消化酶活性

在每個實驗階段結束時，每個重復隨機屠宰兩頭豬，取胰腺組織，對胰腺組織進行反復研磨至無塊狀物，準確稱取0.1 g組織，按質(zhì)量體積比1/9，準確加入勻漿介質(zhì)，然后將勻漿液放入4℃離心機離心，10 min后，吸取上清液，按α－淀粉酶、胰蛋白酶、脂肪酶試劑盒操作步驟進行測定和計算酶的活性。酶活性試劑盒由南京建成生物科技有限公司提供。

1.6 血液樣品采集

在每個實驗階段的最后一天，每個重復選兩頭體重相近的豬，空腹，前腔靜脈采血10 mL，3 000 r/mim離心10 min獲得血清。－70℃保存待用。

1.7 血清抗氧化指標測定

血清抗氧化指標包括血清總抗氧化能力(T－AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－Px)、過氧化氫酶(CAT)和血清丙二醛(MDA)。T－AOC采用鐵離子還原力法、SOD的活性采用黃嘌呤氧化酶法、GSH－Px的活性采用二硫代二硝基苯甲酸比色法、CAT的活性采用鉬酸銨比色法、血清MDA的濃度采用硫代巴比妥酸比色法測定。檢測試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.8 血清免疫指標測定

血清免疫指標包括免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白 M(IgM)、補體3(C3)、補體4(C4)和白細胞介素2(IL－2)，血清免疫指標用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒測定，檢測試劑盒均購自美國R＆D公司。

1.9 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析，首先進行單因素方差分析(One－Way ANOVA)(養(yǎng)分消化率在進行單因素方差分析之前先進行反正旋轉(zhuǎn)化)，然后進行鄧肯(Duncan)多重比較，結果以平均值 ±標準誤(mean±SEM)表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果

2.1 SPC對生長育肥豬生長性能的影響

表2列出了日糧添加SPC對生長育肥豬生長性能的影響。在生長豬階段各組之間平均日增重、平均日采食量和飼料增重比沒有顯著差異(P＞0.05)。

在育肥豬階段，飼料中添加 100、150 mg/kg SPC，豬的平均日增重與對照組沒有顯著差異，添加200 mg/kg SPC，豬的平均日增重與對照組沒有顯著差異，但顯著低于150 mg/kg SPC組(P＜0.05);飼料中添加100、150 mg/kg SPC，豬的平均日采食量顯著高于不添加SPC的對照組和200 mg/kg SPC組(P＜0.05);飼料中添加150 mg/kg SPC，豬的料重比最低，顯著低于100、200 mg/kg SPC 組(P ＜0.05)，與對照組差異不顯著(P＞0.05)。

2.2 SPC對生長育肥豬養(yǎng)分消化率的影響

表3列出了日糧添加SPC對生長育肥豬飼料干物質(zhì)、有機物、粗脂肪及粗蛋白消化率的影響。

表2 日糧添加SPC對生長育肥豬生長性能的影響

表3 日糧添加SPC對生長育肥豬養(yǎng)分消化率的影響/%

在生長豬階段，飼料養(yǎng)分消化率以添加100 mg/kg SPC組最高，其中飼料干物質(zhì)和有機物的消化率，100 mg/kg SPC組顯著高于200 mg/kg SPC組(P＜0.05)，但是與對照組及 150 mg/kg SPC組相比，差異不顯著(P＞0.05);100 mg/kg SPC組粗蛋白的消化率與對照組相比沒有顯著差異(P＞0.05)，但顯著高于150、200 mg/kg SPC 組(P ＜0.05)。

在育肥豬階段，飼料養(yǎng)分消化率以添加150 mg/kg SPC組最高，飼料干物質(zhì)和有機物的消化率，150 mg/kg SPC組顯著高于200 mg/kg SPC組(P＜0.05)，但是與對照組相比，差異不顯著(P＞0.05);150 mg/kg SPC組粗蛋白的消化率顯著高于其他3組(P＜0.05)。在生長和育肥豬階段，飼料添加SPC對粗脂肪的消化率均無顯著影響(P ＞0.05)。

2.3 SPC對生長育肥豬消化酶活性的影響

表4列出了日糧添加SPC對生長育肥豬消化酶活性的影響。在生長豬階段，飼料中添加SPC，豬胰腺α－淀粉酶和胰蛋白酶活性均呈現(xiàn)不同程度的下降，與對照組相比，100 mg/kg SPC組α－淀粉酶和胰蛋白酶活性下降不顯著(P＞0.05)，而150、200 mg/kg SPC組則顯著低于對照組(P＜0.05);100 mg/kg SPC組脂肪酶活性略高于對照組，差異不顯著(P ＞0.05)，150、200 mg/kg SPC 組脂肪酶活性顯著低于對照組(P ＜0.05)。

在育肥豬階段，100 mg/kg SPC組α－淀粉酶活性顯著高于對照組(P＜0.05)，200 mg/kg SPC組顯著低于對照組(P＜0.05);100、150 mg/kg SPC組脂肪酶和胰蛋白酶活性與對照組無顯著差異(P＞0.05)，200 mg/kg SPC組脂肪酶和胰蛋白酶活性顯著低于對照組(P＜0.05)。

表4 日糧添加SPC對生長育肥豬消化酶活性的影響/U/mg

2.4 SPC對生長育肥豬抗氧化功能的影響

表5列出了日糧添加SPC對生長育肥豬抗氧化功能的影響。

在生長豬階段，日糧添加SPC使血清T－AOC劑量依賴性地升高，200 mg/kg SPC組血清T－AOC顯著高于100、150 mg/kg SPC組(P＜0.05)。日糧添加150 mg/kg或 200 mg/kg SPC，血清 SOD和GSH－Px活性顯著高于對照組(P＜0.05)。日糧添加SPC使血清MDA含量劑量依賴性地降低。血清CAT活性不受日糧添加SPC的影響(P＞0.05)。

在育肥豬階段，血清T－AOC、SOD和GSH－Px的活性隨著SPC的添加劑量依賴性地升高。添加SPC使血清MDA含量顯著降低(P＜0.05)，但在不同添加劑量之間差異不顯著(P＞0.05)。日糧添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，顯著升高了血清CAT的活性(P ＜0.05)。

2.5 SPC對生長育肥豬免疫力的影響

表6列出了日糧添加SPC對生長育肥豬免疫力的影響。

在生長豬階段，日糧添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC使血清 IgG、IgM和 IL－2濃度顯著升高(P ＜0.05);添加 SPC 對血清 IgA、C3和 C4的濃度無顯著影響(P ＞0.05)。

表5 日糧添加SPC對生長育肥豬血清抗氧化活性的影響

表6 日糧添加SPC對生長育肥豬免疫力的影響

表6 (續(xù))

在育肥豬階段，日糧添加100、150、200 mg/kg SPC，血清IgG濃度均顯著升高(P＜0.05);當添加劑量達到150、200 mg/kg時，血清IgM和IL－2濃度顯著升高(P＜0.05);日糧添加150 mg/kg SPC時，血清C3濃度顯著高于對照組(P＜0.05);血清 IgA和C4濃度不受添加SPC的影響(P＞0.05)。

3 討論

PCs是一種有著特殊分子結構的生物類黃酮，是目前國際上公認的有效的清除體內(nèi)自由基的天然抗氧化劑。尤以葡萄籽原花青素 (grape seed procyanidins，GSP)的抗氧化和清除自由基的能力最強，GSP的抗氧化、抗炎以及提高免疫力等作用在 大 鼠［3］、小 鼠［7］、仔 豬［10－11］、蛋 雞［12］、肉 仔雞［13］、奶牛［14］等領域已有研究報道。GSP 在抗氧化、抗炎以及提高免疫力等方面的作用已毋庸置疑，但是，其產(chǎn)量以及價格影響其在養(yǎng)殖業(yè)大規(guī)模推廣。我國高粱種植面積大，高粱外種皮中含有豐富的原花青素，SPC的提純工藝已相當成熟。對SPC的系統(tǒng)研究是SPC作為飼料添加劑使用的理論基礎。課題組前期的研究表明，SPC增強了斷奶仔豬抗氧化能力，提高了斷奶仔豬免疫力，降低了斷奶仔豬腹瀉率，對于緩減仔豬斷奶應激有重要作用，但并不能顯著地改善其生長性能［15］。

動物機體是一個完整、和諧的動態(tài)平衡系統(tǒng)，自由基是機體內(nèi)代謝的正常產(chǎn)物，在機體正常活動中，自由基的產(chǎn)生與消亡處于平衡狀態(tài)。自由基不斷產(chǎn)生，同時被體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)及時清除。但是當機體受到外界刺激時，會打亂這個平衡狀態(tài)，從而導致自由基增多。畜舍產(chǎn)生的有毒有害氣體是導致畜禽肺部和體內(nèi)氧化壓力的主要原因之一。環(huán)境中的二氧化碳、二氧化硫和多種碳氫化合物都能顯著增加自由基的數(shù)量。藥物比如抗生素的長期使用也會導致機體自由基增多。血液中T－AOC、SOD、GSH－Px、CAT 的活性及 MDA 的含量是反映機體抗氧化能力的重要指標。T－AOC是機體的總抗氧化能力，包括酶和非酶系統(tǒng)，T－AOC值的高低與生物健康狀況密切相關。SOD、GSHPx和CAT是機體清除自由基的主要酶類。SOD是機體清除超氧化物陰離子自由基的一種重要酶，能夠催化超氧化物發(fā)生歧化反應產(chǎn)生氧氣和過氧化氫(H2O2)。GSH－Px和CAT可促使H2O2分解為分子氧和水，使細胞免于遭受H2O2的毒害。GSHPx還能使有毒的過氧化物還原為無毒的羥基化合物，從而保護細胞膜的結構和功能不受到過氧化物的損害。而MDA則是氧自由基引發(fā)的脂質(zhì)過氧化最重要的產(chǎn)物之一，其含量反映了自由基對動物機體氧化損傷的程度。在本實驗中，添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，生長育肥豬血清 T－AOC、SOD和GSH－Px活性顯著升高，MDA水平顯著降低，說明在生長育肥豬飼糧中添加SPC有利于提高豬的抗氧化能力。

動物在幼齡時期自身免疫系統(tǒng)尚不完善，在成長過程中逐漸趨于完善。免疫系統(tǒng)的激活會產(chǎn)生大量的自由基，這些自由基會削弱免疫系統(tǒng)的功能［16］。因此，日糧添加抗氧化劑，通過清除自由基從而有利于免疫力的提高。此外，類黃酮對各種免疫和炎癥細胞功能有直接的促進作用［16］。因此，推測日糧添加PCs有利于提高豬免疫力。本實驗以抗體(IgG、IgM、IgA)、補體(C3、C4)以及細胞因子(IL－2)作為衡量豬免疫力的指標，實驗表明，日糧添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，使生長育肥豬血清IgG、IgM和IL－2濃度顯著升高，進一步證實了日糧添加SPC有利于提高豬的免疫力。

鑒于日糧添加原花青素提高了仔豬的抗氧化力和免疫力，促進了腸道菌群多樣性，改善了腸道健康狀況，緩減了仔豬腹瀉，課題組曾大膽推測原花青素應該有利于仔豬生長，但是在斷奶仔豬飼料中添加了GSP和SPC，均未顯示顯著的促生長作用［11，15，17］。因此，本實驗從養(yǎng)分消化率及消化酶活性等角度實圖解釋原花青素對于生長性能的復雜作用。考慮到仔豬階段消化系統(tǒng)還處于發(fā)育過程中，消化機能不完善，本實驗分別以生長和育肥階段作為研究對象，研究飼料中添加SPC對豬養(yǎng)分消化率及消化酶活性的影響。實驗結果表明，在生長豬階段，日糧添加150 mg/kg和200 mg/kg SPC顯著降低了消化酶的活性，對養(yǎng)分消化率有降低的趨勢。在育肥豬階段，日糧添加150 mg/kg顯著提高了粗蛋白的表觀消化率，200 mg/kg SPC顯著地抑制了消化酶的活性。

原花青素通過抑制淀粉酶的活性降低碳水化合物的消化［18］，同樣，原花青素可能與腸道脂肪酶和蛋白酶相互作用，減少脂肪和蛋白質(zhì)的消化［19］，這樣的效應為腸道中的微生物生長提供了營養(yǎng)物質(zhì)［20］，促進了微生物的發(fā)酵，促進了腸道微生物的多樣性，同時也增加了揮發(fā)性脂肪酸的合成，降低了腸道的pH值［21］。從這個角度講，原花青素雖然通過抑制消化酶活性不同程度地影響了營養(yǎng)物質(zhì)的消化，但同時改善了腸道健康狀況，減少了腸道疾病的發(fā)生，促進了營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。這可能就是在本實驗中，飼料中添加高粱原花青素雖然抑制了消化酶活性，影響了養(yǎng)分消化，但并沒有顯著影響生長性能的原因。所以，適宜的添加劑量是原花青素利用的關鍵。本實驗結果表明，在生長和育肥階段，豬飼料中高粱原花青素的添加量分別以100、150 mg/kg為宜。

4 結論

本研究表明，SPC有利于提高生長育肥豬抗氧化能力，增強免疫力，但是對于生長育肥豬的生長性能及養(yǎng)分消化率沒有顯著的促進作用，相反，高濃度的SPC甚至抑制了消化酶的活性，從而影響?zhàn)B分的消化。

Effects of Sorghum Procyanidins(SPC)on Antioxidant Property，Immunity and Nutrient Digestibility in Growing－Finishing Pigs

Yan Huishi1Gao Junjie2Gao Wenwei1Li Qinghong1，3Hao Ruirong1，3

(College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shanxi Agricultural University1，Taigu 030801)
(Shanxi Agricultural University Library2，Taigu 030801)
(Shanxi Collaborative Innovation Center for High－Productive and Safe Livestock3，Taigu 030801)

AbstractThe trial was conducted to investigate effects of sorghum procyanidins(SPC)on growth performance，nutrient digestibility，digestive enzyme activities，immunity and antioxidant capacity in growing － finishing pigs.A total of 160 Duroc × Landrace × Yorkshine of 70 d of age(average weight(31.28 ±1.12)kg)were randomly assigned to four treatment groups and fed with a basal corn－soybean meal diet(BD)，and BD+100，150，200 mg/kg SPC respectively.The trial lasted for 14 weeks.The growing period and the fattening period were seven weeks respectively.The body weight of pigs was recorded at the beginning and end of each trial phase，and the feed intake was recorded daily.The average daily gain(ADG)，average daily feed intake(ADFI)and feed/gain ratio(F/G)in each period were calculated.Feces were collected for last 3 days at the end of each trial phase to determine the nutrient digestibility.Blood samples were collected at the end of each trail phase for the measurement of serum immune parameters and antioxidant indices.Two pigs were randomly slaughtered and the pancreatic tissue was collected for measurement of digestive enzyme activities.The results indicated that dietary SPC supplementation did not exert significant promotion effects on growth performance in growing－finishing pigs(P ＞0.05).At the growing period，the activities of digestive enzymes reduced significantly and the nutrient digestibility showed a downward trend due to the supplementation of SPCat concentrations of 150 and 200 mg/kg.At the fattening period，SPCsupplementation at concentration of 150 mg/kg enhanced the apparent digestibility of crude protein observably(P ＜0.05)，whereas SPC supplementation at concentration of 200 mg/kg inhibited the activities of digestive enzymes significantly(P ＜0.05).Either at the growing period or fattening period，pigs offered diets supplemented with SPC at dose of 150 or 200 mg/kg produced stronger(P ＜0.05)serum total antioxidant capacity(T－AOC)，glutathione peroxidase(GSH －Px)and superoxide dismutase(SOD)activities(P ＜0.05)and lower serum malondialdehyde(MDA)concentration(P＜0.05)，generated higher serum immunoglobulin IgG，IgM and interleukin－2(IL－2)concentrations than those fed basal diet(P ＜0.05).In conclusion，SPC was beneficial to improve antioxidant capacity and enhance immunity in growing－finishing pigs.However，administration of SPCin growing－finishing pigs diet did not exert significant promotion effects on the growth performance and nutrient digestibility.Instead，high concentration of SPC even inhibited the activities of digestive enzymes，thus affecting nutrient digestion and utilization.

Key wordssorghum procyanidins(SPC) ，growing －finishing pigs，digestibility，digestive enzyme activities，immunity，antioxidant capacity