提高泌乳母豬繁殖性能的天然抗氧化應激有機物組學產品的組成分析

張吉鹍

(江西省農業科學院畜牧獸醫研究所，江西 南昌 330200；江西中成人藥業有限公司，江西 進賢 331700)

盧德勛（2005）首次提出“營養活性物質組學”的新概念，為組學型營養調控劑產品的研發提供了科學的理論指導。所謂營養活性物質組學，就是研究天然存在的各種營養活性物質之間的相互作用及其與人工配合的各種營養活性物質間的優化組合以及它們的整體功能，而不是僅僅研究某一種活性物質的功能和技術的一門科學[1]。“營養活性物質組學”是動物營養學和飼料科學的一個新的研究方向，是生命科學中組學理論在動物營養學和飼料科學中的應用和發展[1]。“營養活性物質組學”理論的提出，不僅對營養活性物質組學產品的研發有著重要的指導意義，而且也為新一代組學型飼料產品的研發和相關技術的發展提供了全新的研究思路和方法，已經并正在產生著極其深遠的影響[2]。而營養活性物質組學產品，指的就是那些在營養活性物質組學理論指導下，經過某種特定的加工技術生產出的含有眾多營養活性物質、用于營養調控和動物保健的飼用添加劑產品[1]。本文擬通過對抗熱應激提高泌乳母豬繁殖性能的天然有機物組學產品的分析，揭示以組合效應為基礎的組學型產品[3-4]的研制方法。

1 熱應激及其對母豬的危害

1.1 高密度飼養下的母豬，長時間處于熱應激條件下的氧化應激中

我國夏季及早秋季節（北方7—8 月份，南方7—9 月份）大部分地區的溫度都在30 ℃以上，而泌乳母豬的最適溫度為15 ～22 ℃，使得生產母豬群常常處于高于其適溫區上限的環境溫度中。據報道，當溫度超過27 ℃并維持2 ～4 d 而不采取降溫措施，母豬的繁殖性能受損。當溫度超過35 ℃，母豬的繁殖性能顯著降低。這樣，處于高密度飼養下的母豬，在炎熱的夏季（南方包括早秋），一直處于高溫環境下，長時間處于熱應激中，進而誘發氧化應激[5-6]。

1.2 母豬的生理特點，使之對熱應激更敏感

母豬的特點：一是軀體較大，代謝率較高，對熱應激敏感；二是母豬皮下脂肪厚，汗腺又不發達，不能通過體表皮膚進行蒸發散熱，以致體內產熱（如采食時的體增熱）散發較慢，使得母豬不耐熱。現在的母豬已不像20 多年前的母豬，具有較大的體內儲備，對于營養與外界環境（夏季的熱應激等）的劇變，具有較好的耐受力與恢復力[7]。

1.3 現代豬遺傳育種技術應用的改善了豬的生產性能，但繁殖性能并未同步改進

20 多年來，隨著現代豬育種理論的迅猛發展與種質測定同步選育技術的應用，經過不斷加強的遺傳選育（如降低背膘厚度的選育），育肥期豬的生長速度與瘦肉率顯著提高、胴體品質改善，母豬的產仔數與泌乳力的逐年增加（實際生產中，發達國家每頭母豬年提供的斷奶仔豬數即PSY 已達30 頭），同時降低背膘厚度的選育也增大了母豬的成熟體型，并相應地降低了母豬的采食量。但母豬泌乳力的增加遠遠落后于相對產仔數的增加帶來的對母乳泌乳量需要的增加，且在母豬的采食量又相對較低，而炎熱季節母豬的采食量更低的情況下，必將造成母豬體組織的被大量動員利用以滿足泌乳的需要，最終導致母豬出現斷奶后發情時間延長或者長期乏情，甚至產生母豬下一胎妊娠時的胚胎存活率低等繁殖障礙疾病[8]。

此外，由于生物體多個性狀之間存在著不兼容現象，特別是近年來集約化養豬在我國的推廣普及，工廠化養豬過程中限位欄的采用，使得母豬的飼養更為集中、飼養密度更大，受到的應激更多，特別是在熱應激下更易誘發氧化應激[8]。

1.4 遇熱應激會加劇脾虛 “濕性”體質母豬的繁殖障礙

母豬長期缺乏運動與過度限飼以及母豬飼料過于單一精飼料化，特別是高濃度營養素及抗生素的廣泛使用，以及早期斷奶技術的應用又使得母豬處于高負荷生產，導致母豬抗逆性降低，除蛋白質合成增加外，主要是脂肪沉積，水分積聚，豬機體普遍“濕性”，引發脾虛，繼而導致內分泌紊亂，陰陽平衡失調，極易發生繁殖障礙性疾病。遇熱應激及其誘發的氧化應激，會加劇母豬的繁殖障礙[9-10]。

造成母豬繁殖障礙的因素很多，而泌乳期母豬采食量低是重要影響因素。采食量低使得母豬對營養尤其是包括抗氧化應激在內的抗病營養的需要增加。因此，對泌乳母豬實施精準營養調控就顯得越來越重要[4]。

2 本天然有機物組學產品的組成及其組方原理、特點與應用效果

2.1 本天然有機物組學產品的組成

抗熱應激、提高泌乳母豬繁殖性能的天然有機物組學產品的活性成分由下述天然有機物按特定比例組成（%）：硫辛酸1.9、維生素C 19.05、維生素E 19.05、酵母硒7.62、輔酶Q 2.86、谷胱甘肽3.81，甜菜堿15.24，辣椒堿18.10，果寡糖2.86，酵母鉻9.52。足量稱取，加入攪拌機中充分混勻、包裝。

2.2 本天然有機物組學產品的組方原理

本天然有機物組學產品以盧德勛教授提出的“營養活性物質組學”理論為指導，以上述組方中12 種中草藥所含的天然活性物質相互之間互作所產生的正組合效應為基礎，進行優化組合而成，對熱應激下的母豬繁殖性能的提高，具有整體調控效果。其作用絕對不是各組分的簡單相加，而是將組學型營養調控劑融入泌乳母豬營養工程技術，進行“體系”作戰的系統集成型的技術體系[11]。

2.3 本天然有機物組學產品的組方特點

2.3.1 多種單一抗氧化劑組成的高效抗氧化劑復合鏈

首先，針對熱應激產生的氧化應激，本組學產品在抗氧化應激的正組合效應基礎上優化出硫辛酸、維生素C、維生素E、輔酶Q10、谷胱甘肽及其按“2.1”所規定的量組合，由此形成了高效的抗氧化劑復合鏈。

2.3.2 多種單一抗氧化劑組成高效抗氧化劑復合鏈的必要性

由于熱應激使得機體內產生的自由基種類繁多，而且這些自由基產生的過程也存在一定的先后順序。這就決定了僅憑某一種或幾種抗氧化劑（例如維生素E 或/和維生素C）很難在所有環節都發揮有效的抗氧化作用，事實上它們在抗氧化環節上的作用有限。此外，維生素E和維生素C 在抗氧化的過程中，也會產生各自的自由基，如果不能被還原能力更強的抗氧化劑還原再生，那么大量添加維生素E 和維生素C也會產生新的氧化應激。本組學產品針對自由基形式多樣的鏈式反應特點以及發生在細胞和組織層次的多種時空相位的氧化損傷，為克服單一或少數抗氧化劑（亦稱自由基清除劑）很難在整體上有效地發揮抗氧化作用的不足，利用各種抗氧化劑互作產生的正組合效應，將不同作用位點、活性強度、脂/水溶性和不同分子量的抗氧化劑維生素C、維生素E、輔酶Q10、硫辛酸與谷胱甘肽在“2.1”的基礎上組成抗氧化劑復合鏈，同時添加“2.1”所要求的酵母硒來進一步加強這一復合鏈中維生素E 的抗氧化作用。本組學產品通過抗氧化劑復合鏈的協同作用來抑制脂質的過氧化損傷。維生素C、維生素E、輔酶Q10、硫辛酸與谷胱甘肽五種特殊抗氧化劑在體內共同發揮較強的協同作用，由此組成了抗氧化劑網絡。

這種抗氧化劑復合鏈在抗氧化功能上具有整體性，不可分割。例如，該抗氧化劑復合鏈中的維生素E 清除自由基必須有維生素C 的存在，而硫辛酸又是維生素E 和維生素C 發揮連續抗氧化作用所必需的，從而形成由維生素E、維生素C 和硫辛酸組成的抗氧化劑復合鏈。

本天然抗氧化應激有機物組學產品中各單一抗氧化劑的組方效果分析，見下文“3”各單個組分的介紹。

2.4 本天然抗氧化應激有機物組學產品的應用效果

表現在：1)窩均產活仔數10頭以上；2)初生個體均重1.6 kg 以上；3)21 日齡斷奶個體均重達到7 kg；4）哺乳仔豬成活率94%以上；5）斷奶后母豬發情的時間間隔縮短至3 ～5 d 以內集中發情；6）泌乳母豬自由采食量在6 kg 以上，由于母豬奶水足、質量好，乳豬歡快地吃著奶，不曾出現搶乳頭的現象。母豬則側臥靜靜地哺乳，不斷地發出愉悅的“哼哼”聲，盡顯母性行為。此外，哺乳期間，很少出現乳豬腹瀉。斷奶體重亦較一致，不存在著大小不一的問題[5-6,12-13]。

3 本天然抗氧化應激有機物組學產品中各單個組分的功能及其組合效應

3.1 抗氧化劑網絡及各組分功能的整體互作效應

抗氧化劑網絡指的是硫辛酸、維生素C、維生素E、輔酶Q10 與谷胱甘肽五種特殊抗氧化劑在抗氧化上，既發揮著各自的獨特作用，又存在動態的相互作用，相互之間不可替代，具有整體性。這種整體的互作效應表現在：自由基被清除或淬滅后它們能夠相互循環或再生，從而極大地擴展了這5 種抗氧化劑組合后的抗氧化效率。

3.1.1 硫辛酸

硫辛酸是一種存在于線粒體的輔酶，類似維生素，能消除致病的自由基。在體內經腸道吸收后進入細胞，因兼具脂溶性與水溶性，故可到達機體的任何一個細胞部位發揮作用，被譽為“萬能抗氧化劑”，而且是已知天然抗氧化劑中效果最強的一種。硫辛酸參與三羧酸循環，是機體細胞利用糖類等能源物質產生能量所必不可少的輔助因子，不僅能夠保存和再生維生素C 和維生素E 等抗氧化劑，并能平衡血糖濃度，加強體內免疫系統，使其免受自由基的破壞。

3.1.2 維生素C

維生素C 又叫L-抗壞血酸，是一種水溶性維生素。在氧化還原代謝反應中起調節作用，缺乏它可引起壞血病。作為抗氧化劑，不僅可以保護維生素A、維生素E、不飽和脂肪酸等抗氧化劑，而且還與維生素E、還原型輔酶Ⅱ在體內協同清除自由基，防止自由基對畜體造成傷害，從而增強母豬的免疫力與抗應激（熱應激與氧化應激）能力，提高母豬的繁殖性能。

3.1.3 維生素E

維生素E是一種脂溶性維生素，其水解產物為生育酚，故又稱生育酚。維生素E 一種細胞膜抗氧化劑，這使得它更便于同其他抗氧化劑發揮協同作用，以抑制自由基的快速反應過程，并除去有害的過氧化物，從而防止不飽和脂肪酸的氧化，保持細胞膜的完整性。泌乳母豬對維生素E 的需要是受多種因素的影響，這包括哺乳期仔豬的需要、日糧中硒水平、不飽和脂肪的攝入、有效含硫氨基酸以及銅和鐵、合成抗氧化劑的含量等。在泌乳母豬日糧中添加高于生長和繁殖需要量的維生素E，有助于仔豬從母體獲得較多抗體，提高母豬及仔豬的免疫力。

3.1.4 輔酶Q 10

輔酶Q 10 存在于多數真核細胞中，其在線粒體內膜上的含量遠遠高于呼吸鏈其他組分的含量，而且脂溶性使得其在內膜上具有高度的流動性，特別適合作為一種流動的電子傳遞體。輔酶Q 10 在體內主要有兩個作用，一是營養物質在線粒體內轉化為能量的過程中發揮重要作用；二是抗脂質過氧化作用。輔酶Q 10 是細胞線粒體中的能量轉換劑，它通過轉移和傳遞電子參與“三羧酸循環”產生ATP（三磷酸腺苷），即能量因子供細胞代謝使用。同時，體內輔酶Q 10 變成醇式后，不僅直接與過氧化物的自由基反應，還能再生維生素E，獨力并協同維生素E 發揮抗氧化劑的作用。

3.1.5 谷胱甘肽

谷胱甘肽是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸結合而成、含有巰基的小分子三肽，為體內重要的抗氧化劑和自由基清除劑。半胱氨酸上的巰基為谷胱甘肽的活性基團，故谷胱甘肽常簡寫為G-SH。該活性基團易與某些藥物（如撲熱息痛）、毒素（如自由基、碘乙酸、芥子氣，鉛、汞、砷等重金屬）等結合，從而把機體內有害的毒物轉化為無害的物質，排泄出體外，起著整合解毒作用。維生素C 作為體內一種重要的抗氧化劑能可逆地加氫或脫氫，在體內許多氧化還原反應中發揮著重要作用，例如：1）許多酶的活性基團是巰基（-SH），維生素C 能夠維持-SH處于還原狀態而保持酶的活性；2）維生素C 可以使氧化型谷胱甘肽轉變為還原型谷胱甘肽（GSH），使機體代謝產生的過氧化氫（H2O2）還原；3）維生素C 還可保護維生素A、維生素E 及某些B 族維生素免受氧化。因此，使用谷胱甘肽時，與維生素C并用，能夠提高其功效。此外，谷胱甘肽還具有協助維持機體的免疫系統發揮正常作用的功能。

3.2 酵母硒

酵母硒為優質的有機硒源（有機硒含量可達總硒量的90%），吸收率高，在滿足動物對硒的生理需求后，還可以在動物體內儲存，避免短期內再次缺硒。酵母硒中的硒主要以SeMet(70%) 和SeCys(20%)形式存在，在這兩種硒氨基酸中，除了硒（Se）取代硫（S）原子之外，其他結構與常規的氨基酸—蛋氨酸與半胱氨酸相同。這種化學結構與其他有機微量元素結構（絡合物或螯合物）不同。在絡合物或螯合物中，金屬與有機化合物聯合，它不是化合物分子結構的一部分。而SeMet和SeCys 中的Se 是分子結構的一部分，不能通過破壞共價鍵被拆除。酵母是真菌類的微生態制劑，主要作用于動物腸道，調節動物的微生態平衡，改善腸道健康，提高飼料的消化吸收。酵母硒作為生物發酵的有機硒，是補充動物所需的硒源。由于硒是若干抗氧化酶如谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）的必需組分，它通過消除脂質氫過氧化物，阻斷活性氧和自由基的致病作用，從而起到防病作用。因此，機體硒水平的高低直接影響到機體抗氧化能力以及對相關疾病的抵抗能力。豬體內的氧化防御系統，由于維生素E與硒的協同作用進一步加強了其抗氧化作用。適當補硒和維生素E 等抗氧化物能增強泌乳母豬的抗氧化和免疫力。

3.3 甜菜堿

甜菜堿是一種堿性物質，無毒，刺激性小，易溶于水，對酸堿穩定，具有殺菌性。用作飼料添加劑，可維護維生素預混料的穩定性，并能改善飼料的適口性，促進脂肪代謝，調節機體的滲透壓，緩解熱應激造成的因卵巢血流減少所致的卵巢損害。這是因為在熱應激期間，更多的血流被導向皮膚以散發機體熱量而減少了卵巢方面的血流量。而甜菜堿是甘氨酸的三甲基衍生物，補充膽堿的合成，通過提高細胞的保水力而充當滲透保護劑。所以，在泌乳期間給母豬補充甜菜堿，可以改善母豬的繁殖性能。這是因為補充甜菜堿，可以降低母豬斷奶后的體溫，減少熱應激對斷奶后期卵泡發育的負面影響，從而在一定程度上減少熱應激對母豬及其繁殖性能的負面影響。

3.4 辣椒堿

辣椒堿又稱辣椒辣素，是一種極度辛辣的香草酰胺類生物堿，是辣椒辛、辣味的來源，具有抑菌、誘食、開胃、增加消化液分泌等多種生物學活性及功能。主要體現在：1）提升動物愉悅感、采食量與飼料轉化率。辣椒堿與機體的辣椒素受體結合，激活神經產生多巴胺、內啡肽類愉悅感的神經遞質，同時刺激嗅神經、舌咽神經以及消化道內的其他化學感受器，調節消化機能、增強胃動力，增加唾液、胃腸道消化酶的分泌等，從而達到增強泌乳母豬的愉悅感，增加泌乳母豬的采食量，促進飼料消化，改善飼料利用效率的功效。因此，辣椒堿可以作為泌乳母豬的健胃劑。2）提高免疫力，增強抗病力，減輕炎癥反應。辣椒堿產生的愉悅感能提升動物免疫系統功能，改善并增強動物的抗病能力，減少疾病的發生與動物的死亡。辣椒堿使動物釋放的內啡肽與血清素，還能減輕炎癥反應與神經疼痛對動物的傷害。3）抗應激、抗氧化。辣椒堿具有抗應激、抗氧化作用，可以防止脂質過氧化、蛋白質氧化以及酶活性損失，具有清除過氧化氫自由基的功能，減緩應激反應。辣椒堿能夠促進谷胱甘肽過氧化物酶（Gpx）基因的表達，降低過氧化氫等氧化物的含量。4）辣椒堿的抗菌譜較廣，具有較強的頡頏病原菌的活性，能有效抑制微生物的生長，防止飼料霉變，延長飼料的保質期。辣椒堿不僅在殺滅動物腸道中的大腸桿菌等致病菌、預防這些致病菌的感染時無副作用，同時還能增加乳酸桿菌等有益菌的繁殖，維持有益菌的優勢菌群地位，改善腸道微生態。總之，添加辣椒堿，能夠使得泌乳母豬獲得愉悅感，從而更加健康。

3.5 果寡糖

果寡糖又稱為果聚糖，大都能順利通過胃和小腸而不被動物本身的消化酶所消化、降解利用，但到達后腸道后，可被大腸中的乳酸桿菌、雙岐桿菌、梭狀芽孢桿菌等有益菌產生的一系列果糖苷酶所消化、降解利用，使這些有益菌得到養分而增殖，但是有害的病原菌卻因不能分泌此酶而不能利用果寡糖，同時有益菌增殖后，會通過各種途徑抑制有害的病原菌，從而使腸道微生態系統調整到正常狀態。果寡糖的功能：1）潤腸通便。果寡糖調節腸道微生態平衡，促進腸道蠕動、清除腸道垃圾，改善便秘、防止腹瀉，改善腸胃功能。2）增強免疫力。促進人體內B 族維生素合成，提高機體新陳代謝水平，增強免疫力與抗病力，同時促進鈣、鎂、鐵等礦物質吸收。3）排毒降火。快速清洗腸毒，排出體內毒素，凈化體內環境，抑制有害物質吸收，防止毒素侵害機體健康[14-16]。

3.6 酵母鉻

鉻是動物必需的微量元素之一，是動物葡萄糖耐量因子中的活性成份，含三價鉻的復合物為胰島素的增強劑。能明顯促進胰島素與細胞受體的結合。進而刺激組織機體對葡萄糖的攝取。鉻還參與蛋白質的合成和核酸、脂肪的代謝，降低機體脂肪含量，提高瘦肉率。具有生物活性的三價鉻還可以增強動物免疫力、繁殖力，改善動物的內分泌，提高機體對不良狀況與應激的抵抗力。酵母是人類利用最早、最廣泛的純天然營養型微生物，也是天然的生物載體。酵母鉻是將酵母細胞培養在含三價鉻的培養基中，通過生物轉化將無機鉻轉變成有機鉻，從而提高鉻在機體內吸收利用率，降低其毒副作用，更好地發揮其生物學作用。