柑橘提取物對肥育豬后腸食糜蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物的影響

崔藝燕，魯慧杰，田志梅，鄧 盾，李貞明，余 苗，馬現(xiàn)永,2

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所，畜禽育種國家重點(diǎn)實(shí)驗室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評定工程技術(shù)研究中心，廣州 510640；2.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗室茂名分中心，茂名 525000)

生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的臭氣問題日益突出，嚴(yán)重制約了生豬產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的臭氣物質(zhì)不僅引起動物氧化應(yīng)激、降低機(jī)體免疫能力、抑制動物的生長，還會導(dǎo)致人類呼吸道疾病的發(fā)生[1-2]。因此，減少養(yǎng)殖生產(chǎn)中臭氣物質(zhì)產(chǎn)生，對緩解環(huán)境壓力、促進(jìn)生豬健康養(yǎng)殖具有重要意義。植物提取物可提高機(jī)體消化功能，抑制有害菌生長，促進(jìn)動物生長，通過營養(yǎng)調(diào)控從源頭控制臭氣的產(chǎn)生，是養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控的熱點(diǎn)[3]。

柑橘提取物具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抑菌等功能[4-5]，能夠調(diào)節(jié)仔豬的免疫功能和抗氧化能力，促進(jìn)蛋白質(zhì)消化吸收，改善腸道健康[6-8]；還能改善肥育豬腸道消化酶活性，增強(qiáng)機(jī)體蛋白質(zhì)代謝[9-10]。營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收受阻會改變腸道微生態(tài)，增加糞便中臭氣物質(zhì)的排放。因此，柑橘提取物可能會通過提高動物消化吸收而減少腸道臭氣物質(zhì)的產(chǎn)生。

研究表明，樟科和絲蘭提取物可減緩尿素氮分解和可溶性硫化物的產(chǎn)生，減少氨和硫化氫的排放[11]。絲蘭提取物能夠顯著降低畜禽生產(chǎn)中氨氣、三甲胺、二甲胺、異丁酸和硫化氫的產(chǎn)生[12]。黑胡椒提取物能降低豬糞便中氨氣、甲硫醇和乙酸含量[13]。胡蘆巴種子提取物降低了豬糞便氨和硫化氫排放[14]。以上研究表明，目前植物提取物對臭氣減排的研究對象主要以氨和硫化氫為主，對其他的臭氣物質(zhì)研究很少。酚和吲哚類物質(zhì)、生物胺也是主要的臭氣物質(zhì)，這些高含量的蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物可引發(fā)腸道炎癥，增加糞便臭氣排放[15]。目前飼糧中添加柑橘提取物是否會影響肥育豬后腸蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物仍不清楚。本試驗探討在飼糧中添加柑橘提取物對肥育豬后腸蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物(游離氨基酸、酚和吲哚類化合物、生物胺)含量的影響，旨在為柑橘提取物從源頭調(diào)控生豬養(yǎng)殖中臭氣的產(chǎn)生提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

飼用金霉素(15%)購自廣東某飼料科技有限公司，棕色粉末狀。柑橘提取物由廣東某科技發(fā)展有限公司提供，棕色液體，含有3.04%維生素C、2.38%維生素E、2.89%檸檬酸和20.77%總黃酮。

1.2 試驗動物和試驗飼糧

選取108頭56日齡杜×長×大豬，體重(19.73±0.39)kg，公母各半。按體重隨機(jī)分配到3組，每組6欄，每欄6頭豬。飼養(yǎng)至194日齡試驗結(jié)束。對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，抗生素組在基礎(chǔ)飼糧中添加75 g/t金霉素，柑橘提取物組在基礎(chǔ)飼糧中添加柑橘提取物(56～112日齡添加250 mL/t柑橘提取物，113～194日齡添加200 mL/t柑橘提取物)，添加量參考作者所在研究團(tuán)隊前期試驗[9-10]。基礎(chǔ)飼糧組成和營養(yǎng)水平見表1[16]。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.3 飼養(yǎng)管理與屠宰采樣

試驗在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所豬場進(jìn)行。根據(jù)養(yǎng)殖場常規(guī)程序進(jìn)行飼養(yǎng)管理。試驗結(jié)束后，每欄選取1頭接近平均體重的豬，屠宰后分離出盲腸(整個)和結(jié)腸(中段)，將盲腸和結(jié)腸食糜分別混勻，收集約10 g食糜，-80 ℃保存待測。

1.4 測定指標(biāo)

食糜中游離氨基酸含量參考Cui等[8]的方法，通過全自動氨基酸儀(HITACHI L-8900)測定。食糜中酚和吲哚類物質(zhì)、生物胺的含量參照Yang等[17]和Schüssler等[18]方法，通過高效液相色譜儀(Waters Alliance e2695)測定。以上指標(biāo)均以食糜鮮重計。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA)，差異顯著時采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較。結(jié)果用平均值和平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，P<0.05為差異顯著，0.05≤P<0.10為有顯著差異的趨勢。

2 結(jié) 果

2.1 肥育豬后腸食糜游離氨基酸含量

2.1.1 盲腸食糜游離氨基酸含量 由表2可知，與對照組相比，柑橘提取物組和抗生素組盲腸食糜中牛磺酸、天冬氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、賴氨酸、組氨酸和精氨酸含量均顯著降低(P<0.05)。與對照組相比，柑橘提取物有降低肥育豬盲腸食糜中蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、瓜氨酸、異亮氨酸和脯氨酸含量的趨勢(0.05≤P<0.10)，且盲腸食糜中總氨基酸含量顯著降低(P<0.05)。柑橘提取物組與抗生素組食糜中總氨基酸含量差異不顯著(P>0.05)。3組間其他游離氨基酸含量無顯著差異(P>0.05)。

表2 各組肥育豬盲腸食糜游離氨基酸含量

2.1.2 結(jié)腸食糜游離氨基酸含量 由表3可知，與對照組相比，柑橘提取物和抗生素組肥育豬結(jié)腸食糜中天冬氨酸、絲氨酸、異亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸、γ-氨基丁酸、總氨基酸顯著降低(P<0.05)，脯氨酸含量有降低趨勢(0.05≤P<0.10)；與抗生素組相比，柑橘提取物組絲氨酸、異亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸和總氨基酸含量顯著降低(P<0.05)。與對照組相比，柑橘提取物組結(jié)腸食糜中蘇氨酸、谷氨酸、甘氨酸和鳥氨酸含量顯著降低(P<0.05)。與對照組和抗生素組相比，柑橘提取物組結(jié)腸食糜中苯丙氨酸、色氨酸和賴氨酸含量顯著降低(P<0.05)。

表3 各組肥育豬結(jié)腸食糜游離氨基酸含量

2.2 肥育豬后腸食糜酚、吲哚類物質(zhì)和生物胺含量

2.2.1 盲腸食糜酚、吲哚類物質(zhì)和生物胺含量 由表4可知，與對照組相比，柑橘提取物組盲腸食糜中苯酚、腐胺、酪胺、精胺含量均顯著降低(P<0.05)，糞臭素含量有降低趨勢(0.05≤P<0.10)。與抗生素組相比，柑橘提取物組盲腸食糜中腐胺和酪胺含量顯著減少(P<0.05)。與對照組相比，柑橘提取物和抗生素組盲腸食糜中吲哚和甲胺含量均顯著降低(P<0.05)。3組間其他代謝產(chǎn)物含量均無顯著差異(P>0.05)。

表4 各組肥育豬盲腸食糜酚、吲哚和生物胺含量

2.2.2 結(jié)腸食糜酚、吲哚類物質(zhì)和生物胺含量 由表5可知，與對照組相比，柑橘提取物和抗生素組肥育豬結(jié)腸食糜中苯酚、對甲酚、糞臭素、甲胺含量均顯著降低(P<0.05)，吲哚含量有降低趨勢(0.05≤P<0.10)。柑橘提取物組對甲酚濃度顯著低于抗生素組(P<0.05)，且兩組間苯酚、吲哚和糞臭素含量差異均不顯著(P>0.05)。與對照組相比，柑橘提取物組結(jié)腸食糜中酪胺含量顯著降低(P<0.05)，亞精胺含量有降低趨勢(0.05≤P<0.10)。3組間其他生物胺含量差異不顯著(P>0.05)。

表5 各組肥育豬結(jié)腸食糜酚、吲哚類物質(zhì)和生物胺含量

3 討 論

3.1 柑橘提取物對肥育豬后腸食糜游離氨基酸含量的影響

本試驗中，柑橘提取物對后腸食糜中游離氨基酸、酚、吲哚、生物胺含量的影響是一致的，均降低了這些代謝產(chǎn)物的含量。前期研究發(fā)現(xiàn)，柑橘提取物能降低肥育豬小腸淀粉酶活性[10]，推測腸道中淀粉的消化減慢，到達(dá)后腸的淀粉含量增加[19]，增加了碳水化合物發(fā)酵，減少了蛋白質(zhì)發(fā)酵[20-21]，繼而減少了吲哚、糞臭素及生物胺的產(chǎn)生。

抗生素能降低動物糞便中丙氨酸、亮氨酸和精氨酸等游離氨基酸的濃度[21-22]。Zeng等[23]報道，柑橘黃酮可降低高脂飼糧喂養(yǎng)小鼠糞便中苯丙氨酸、異亮氨酸和酪氨酸等含量。本試驗中，柑橘提取物和抗生素均降低了肥育豬后腸多種游離氨基酸含量，與上述研究一致。前期研究表明，柑橘提取物和抗生素能降低肥育豬血漿尿素氮含量，提高氨基酸利用效率[9]。柑橘提取物能提高肥育豬腸道蛋白酶活力[10]，提高蛋白質(zhì)消化率，減少到達(dá)后腸的蛋白質(zhì)/游離氨基酸含量。此外，柑橘提取物組結(jié)腸食糜絲氨酸、異亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸和總游離氨基酸含量顯著低于抗生素組。可見柑橘提取物對蛋白質(zhì)可利用性的提高效果優(yōu)于抗生素。

腸道氨基酸消化吸收能力的提高增加了血漿氨基酸濃度，減少了小腸中的游離氨基酸濃度，到達(dá)后腸的游離氨基酸隨之減少。前期試驗發(fā)現(xiàn)，柑橘提取物和抗生素均可提高肥育豬血漿亮氨酸、脯氨酸、谷氨酸和丙氨酸濃度[9]，與本試驗中盲腸食糜(亮氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丙氨酸)和結(jié)腸食糜(亮氨酸、谷氨酸和丙氨酸)中游離氨基酸含量降低的結(jié)果相符。這從側(cè)面反映了柑橘提取物對肥育豬消化吸收能力的改善。

另外，腸道中游離氨基酸是合成短鏈脂肪酸的部分底物[24]。柑橘提取物可能通過增加后腸微生物的蛋白水解酶活性[25]，促進(jìn)短鏈脂肪酸合成，繼而減少游離氨基酸含量。分析本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸食糜中游離氨基酸含量高于盲腸。結(jié)腸食糜中游離氨基酸部分來自于盲腸，另一部分是由結(jié)腸微生物生成的。結(jié)腸處于厭氧狀態(tài)，厭氧菌代謝活躍，生成了大量游離氨基酸。盲腸食糜中存在牛磺酸和β-丙氨酸，但其在結(jié)腸食糜中未被檢出。動物體內(nèi)牛磺酸主要來源于飼料[26]，盲腸食糜中的牛磺酸來自于腸腔蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物和飼料牛磺酸。結(jié)腸中未檢測出牛磺酸可能是結(jié)腸微生物利用牛磺酸的速度大于合成速度，使得結(jié)腸食糜中牛磺酸含量低于檢出限(0.3 mg/100 g)。結(jié)腸食糜中天冬氨酸含量高于盲腸食糜，但結(jié)腸食糜中未能檢出β-丙氨酸，可能是結(jié)腸微生物分泌天冬氨酸脫羧酶較少導(dǎo)致的[27]。與盲腸食糜相比，結(jié)腸食糜中含有γ-氨基丁酸，說明這部分γ-氨基丁酸是由結(jié)腸微生物發(fā)酵合成的[28]。柑橘提取物組和抗生素組結(jié)腸食糜中γ-氨基丁酸含量均低于對照組，可能是由于柑橘提取物和抗生素增強(qiáng)了腸道對γ-氨基丁酸的吸收，使得其在腸腔中的含量減少。γ-氨基丁酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)，作用于神經(jīng)系統(tǒng)[29]。但本試驗未對動物神經(jīng)系統(tǒng)中的γ-氨基丁酸進(jìn)行測定，其確切機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

3.2 柑橘提取物對肥育豬后腸食糜酚和吲哚類物質(zhì)含量的影響

芳香族氨基酸發(fā)酵產(chǎn)物是評估腸道蛋白質(zhì)發(fā)酵程度的標(biāo)志[24]。色氨酸發(fā)酵產(chǎn)生吲哚和糞臭素，酪氨酸發(fā)酵產(chǎn)生苯酚和對甲酚[15]。柑橘提取物組結(jié)腸食糜中色氨酸和苯丙氨酸濃度較低，與其酚和吲哚物質(zhì)濃度較低相符。苯酚會降低腸上皮細(xì)胞活力，引起炎癥反應(yīng)[30]。對甲酚抑制腸上皮細(xì)胞增殖、增加遺傳毒性[15]。柑橘提取物組后腸食糜中苯酚和結(jié)腸食糜對甲酚含量均顯著低于對照組，且柑橘提取物組對甲酚含量顯著低于抗生素組。可見，柑橘提取物和抗生素能夠保護(hù)腸道黏膜，柑橘提取物的效果更優(yōu)。多酚提取物能夠緩解對甲酚對腸黏膜屏障的損害[31]。柑橘提取物主要活性成分為黃酮類物質(zhì)，可能與多酚提取物具有相似的保護(hù)作用。黃酮類化合物通過小腸后作為未吸收和未代謝的黃酮苷可到達(dá)后腸[32]，可能會改變產(chǎn)苯酚和對甲酚的腸桿菌和梭狀芽孢桿菌數(shù)量[33]。

吲哚是腸上皮細(xì)胞的有益信號[34]，可增加跨上皮電阻，加強(qiáng)黏膜屏障相關(guān)基因的表達(dá)，改善屏障功能[15]。本試驗中，柑橘提取物和抗生素處理均降低了后腸食糜中吲哚含量。結(jié)腸吲哚濃度的降低可能是由于結(jié)腸中色氨酸和苯丙氨酸(吲哚合成底物)濃度降低導(dǎo)致的，也可能是柑橘提取物和抗生素改變了后腸微生物菌群組成，減少了合成吲哚的微生物數(shù)量引起的。大腸桿菌、變形桿菌、副大腸桿菌等均能合成吲哚[34]。作者所在研究團(tuán)隊前期研究表明，柑橘提取物和抗生素能減少腸道大腸桿菌的數(shù)量，改善腸道微生態(tài)環(huán)境(數(shù)據(jù)未發(fā)表)，這與上述推測相符，即合成吲哚的微生物數(shù)量減少使得后腸中吲哚濃度降低。糞臭素是最難聞的氣味化合物之一。飼糧添加柑橘提取物降低了后腸食糜糞臭素的含量，減少了糞便臭味，可改善豬舍環(huán)境，提高動物福利。柑橘提取物可能通過減少肥育豬腸道葡萄糖含量和脫羧酶活性[34]，也可能通過抑制梭狀芽孢桿菌和擬桿菌等微生物活動來減少糞臭素的形成[34]。

3.3 柑橘提取物對肥育豬后腸食糜生物胺含量的影響

高濃度的生物胺會產(chǎn)生惡臭的味道，引起顯著的生理變化和行為變化[35]。腐胺、尸胺、亞精胺、精胺和酪胺會導(dǎo)致腸道細(xì)胞壞死[36-37]。腐胺、亞精胺、精胺與結(jié)腸癌相關(guān)[38]。本試驗中，柑橘提取物組盲腸食糜腐胺、酪胺、精胺和結(jié)腸食糜酪胺、亞精胺含量均低于對照組，且盲腸食糜腐胺和酪胺含量顯著低于抗生素組。這提示柑橘提取物可能具有保護(hù)后腸腸道屏障的功能，有利于肥育豬的腸道健康。精氨酸和烏氨酸能合成腐胺，精氨酸也能合成精胺和亞精胺[29,39]。柑橘提取物組盲腸食糜中精氨酸含量的降低與上述生物胺水平的降低相符。柑橘提取物降低了食糜中甘氨酸的含量，這會減少甲胺合成的底物[33]，進(jìn)而減少甲胺產(chǎn)生。微生物和宿主相互作用會將膽堿轉(zhuǎn)化為有毒的甲胺[40]。柑橘提取物組和抗生素組后腸食糜甲胺含量的減少表明膽堿代謝可能發(fā)生了改變，也可能是產(chǎn)生甲胺的微生物數(shù)量減少了，或分解甲胺的酶活性提高了。柑橘提取物和抗生素組后腸食糜生物胺濃度較低可能與腸桿菌科的相對豐度降低有關(guān)[41]。腸腔中生物胺含量減少，推測其原因可能是生物胺被機(jī)體吸收，血液中生物胺含量提升，再輸送到組織、細(xì)胞中。但本試驗未進(jìn)行血液生物胺含量的測定，無法驗證此推測。

柑橘黃酮物質(zhì)能較完整地到達(dá)大腸，可通過抑制病原菌和促進(jìn)有益菌的生長調(diào)節(jié)微生物群的組成和活力[42]，減少腐敗化合物的生成,減少臭氣排放。生物胺可在腸上皮細(xì)胞的單胺氧化酶和二胺氧化酶等作用下快速分解[24]。推測添加柑橘提取物使機(jī)體腸道生物胺氧化酶水平或活性提高，進(jìn)而使后腸中生物胺含量減少。但柑橘提取物對后腸中生物胺代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的潛在機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步探討。

4 結(jié) 論

飼糧中添加柑橘提取物降低了肥育豬盲腸和結(jié)腸食糜中游離氨基酸、酚和吲哚類物質(zhì)以及生物胺的含量，可從源頭減少豬舍臭氣的產(chǎn)生，對畜禽養(yǎng)殖環(huán)境的調(diào)控具有重要意義。