豬精液冷凍和解凍技術

楊 露，張全生，鄧澤濤

（重慶市種畜場，重慶 400020）

精液冷凍保存是人工授精技術的一項重大革新，自冷凍精液在牛開始試驗成功以來，迄今已40多年，利用冷凍精液解凍后進行輸精已成為許多國家作為人工授精的主要方法。目前，有些國家的精液冷凍技術發展到嶄新的工廠化階段。牛的冷凍精液在生產中得到了大力推廣和應用。而豬的冷凍精液至今仍處于實驗階段，究其主要原因是解凍后精子復蘇率較低，異常精子多，受胎率低于正常水平。

1 精液的冷凍

1.1 冷凍的原則

冷凍過程中的精細胞不但要對保存溫度（-196 ℃）有耐受能力，而且要能經受從射精時肌體體溫到保存時超低溫度的變化，且活率不能過度降低。因此，后者比前者顯得更重要，每種細胞都有它理想的冷凍與解凍速度。第一，冷凍速率太慢時，與冷凍保護劑接觸時間過長，精子容易受冷凍保護劑的化學損傷作用而死亡或遭受破壞。第二，冷凍速率過快時，細胞內液體易導致結冰現象，對細胞造成物理或化學傷害。解凍原理恰好相反。

表1 豬精液常用冷凍劑稀釋液成分表

1.2 稀釋液的配制原則

第一，配制稀釋液所使用的一切用具，必須經認真清洗和嚴格消毒。第二，稀釋液要現用現配，保持新鮮，經密封、消毒的稀釋液，允許在0～5 ℃的冰箱中保存1周。但卵黃、抗生素、酶、激素等有生物活性的物質必須在用前時臨時添加。第三，稀釋用水應為蒸餾水或重蒸餾水，要求保持新鮮、中性。 第四，配制稀釋液所用的化學制劑要純凈，一般要求化學純或分析純；稱量要準確無誤，經充分溶解、過濾后進行消毒（隔水煮沸或蒸氣消毒）。第五，卵黃和奶類成分要求新鮮、無污染、無雜質。第六，抗生素等有生物活性的物質，必須在稀釋液冷卻至室溫時按計量準確加入，以免失去活性和對精子造成不良影響。

1.3 凍精顆粒的制備

用手握法采精，開始射出的清亮液體部分應棄去，這部分液體是尿道球腺的分泌物，不含精子，用來沖洗尿生殖道的積尿。因此，開始射出的20 mL液體不應接取。當射出乳白色液體時，即為濃精液，要用集精杯收集起來。對于采集的精液，經紗布過濾后，對鮮精進行品質檢測,選擇活率達80%以上,精子密度在2.0億～3.0億個/mL以上的精液用于冷凍。

為保護精子和減少凍害作用，在冷凍前應當用冷凍稀釋液對精液進行稀釋。常用的稀釋法有一次稀釋法、二次稀釋法。一次稀釋法是將采出的精液和含甘油（甘油作用是增強精子抗凍能力，但濃度過高對精子有毒害作用）的同溫稀釋液按比例要求一次性添加；二次稀釋法是將采出的精液先被不含甘油的第一稀釋液稀釋后再用含甘油的第二稀釋液做二次稀釋，以減少甘油對豬精子的有害作用。

以二次稀釋法為例：將采集的精液在常溫的等溫條件下，用不含甘油的成分的第一稀釋液（見表1），根據精液品質按比例稀釋。稀釋后的精液先緩慢降溫（用紗布包裹）至15 ℃維持4 h，再從15 ℃經1 h降至5 ℃，然后用等溫的含甘油的成分第二稀釋液（見表1）進行稀釋。稀釋后用液氮熏蒸法制作凍精顆粒。利用廣口液氮罐，以聚四氟乙烯板作為冷凍面，要使承接精液的表面與液氮面保持一定的距離（1～2 cm）。在滴凍的過程中，要維持-80～-100 ℃的溫度。滴凍前要將經平衡的精液充分混勻。并檢查精子的活率。 滴要迅速，顆粒要均勻，每毫升經過稀釋的精液滴10粒左右為宜。滴凍時間控制在60 s內完成，加蓋熏蒸平衡3～4 min后待所有顆粒已凍結，經抽樣檢查（一般隨機抽取2粒），解凍活率在0.3以上者，即可裝于紗布袋中，經標記后在液氮中保存。

2 精液的貯存

豬的冷凍精液是以液氮做冷源進行貯存的，需要時可隨時取出。液氮是空氣中的氮氣經壓縮、分離形成的一種無色無味無毒的液體,沸點溫度為-195.8 ℃。在常溫下,液氮沸騰,吸收空氣中的水氣形成白霧。液氮具有很強的揮發性,當溫度升至18 ℃時,其體積可以膨脹680倍。此外,液氮是一種不活潑的液體,滲透性差,無殺菌能力,但是在-196 ℃的超低溫可使多數細菌和病毒停止繁殖。為防止溫度變化對精液品質的影響，取放動作要迅速，盡量減少在空氣中停留的時間。從貯存容器中提取冷凍精液時，精液不應超過液氮容器的頸基部，避免因溫度的回升造成精液解凍活率的下降。

3 精液的解凍

3.1 解凍原理

凍精的解凍過程同冷凍過程一樣，必須通過精子冰晶化的危險溫度區，才不致于對精子細胞造成損傷。實驗證明，解凍速率比冷凍速率對精子質量的影響更大（Eriksson等，2000）。因此，解凍速率是影響精子質量及存活的一個重要因素。而影響解凍速率的關鍵是解凍溫度的控制。

3.2 解凍方式及步驟

3.2.1 解凍方式

冷凍精液的解凍溫度，有低溫冰水解凍（0～5 ℃）、溫水解凍（30～40 ℃）、高溫解凍（50～70 ℃）幾種。實踐中，豬的精液解凍溫度以50～60 ℃效果較好。以干解凍為例，將滅菌試管置于50～60 ℃水中恒溫后，投入若干精液顆粒（一般是一個輸精劑量），搖動至融化，同時加入1 mL 20～30 ℃解凍液（5 g葡萄糖、0.3 g二水檸檬酸鈉、0.1 g乙二胺四乙酸鈉，100 mL蒸餾水）進行解凍。

3.2.2 精子活率及其形態觀察

解凍后，立即取1～2滴精液滴在事先預熱的載玻片上，置于顯微鏡下37 ℃恒溫載物臺上，測定活率,活力在0.3以上者才能用于輸精。在實踐生產中，由于操作等多方面原因，經過冷凍和解凍處理后的精液品質往往不理想，為了鑒定稀釋液和精液處理后的效果，保證較好的受精率，在測定精子活率的同時還要參考以下幾個指數。

1）精子存活時間和存活指數的檢查：將精液注入盛有1 mL質量分數2.9%檸檬酸鈉溶液的試管中，放入37 ℃恒溫水箱內記錄精子存活時間。開始每隔1 h觀測1次活率，當精子活率降低一半時，間隔30 min觀測1次活率，直到精子全部死亡，記錄精子存活時間。精子存活時間越長，指數越大，說明精子生活能力越強，品質越好。

2）精子畸形率檢查：精子畸形主要為頭部畸形 (長形頭、梨形頭、巨形頭等)和尾部畸形(尾部卷曲、彎曲)。可將精液滴制成抹片直接在600倍以上顯微鏡下觀察，每個切片記數200個精子，計算出畸形精子百分率即為精子畸形率。品質優良的豬精液畸形率不超過18%。

3）精子頂體異常率：精子頂體異常有膨脹、缺損、部分脫落、全部脫落等數種。可將解凍后的精液滴于載玻片上，用藍墨水染色法染色，在1 000倍油鏡下觀察精子形態，觀察200個以上精子中頂體異常數，計算出頂體異常率。正常情況下，豬頂體異常率平均為2.3%，如果超過4.3%，將會直接影響受精率。

4 存在的問題和應用前景

豬精液冷凍和解凍技術目前還不成熟，一方面是由于與之配套的豬精液冷凍過程中的冷凍-解凍機理、精子損傷機理、精子內部組成物質的變化規律及分子機制等諸多方面尚不完全清楚；另一方面實際操作過程中也存在同一種公豬不同時期精液品質存在差異，并且稀釋液添加量的不同、解凍人員操作規范上存在的差異性等都會在一定程度上影響豬精液的品質。但是豬精液冷凍的研究具有重要研究意義，應用前景廣泛。從理論上通過篩選適宜的豬凍精顆粒的解凍溫度，可以明顯提高精子的凍后復蘇率、活率及解凍后精子的受精能力。該研究在建立優良品種豬的種質資源，保存品種種質資源具有不可替代的作用，在生產實踐中對優良種豬精液的儲運和實際使用效果以及生產性能的發揮也會具有十分顯著的促進作用。