冷凍保存對豬精液品質的影響

文│張偉 于艷麗 （山東省濰坊市寒亭區畜牧業發展中心）

近年來，隨著養殖業的發展和人們對食品質量的要求不斷提高，豬精子的保存和運輸成為養殖業界關注的焦點之一。冷凍保存作為一種常用的精子保存方法，被廣泛應用于豬精液的收集、保存和運輸過程中。然而，冷凍保存對豬精子品質的影響一直是一個備受爭議的話題。因此，了解冷凍保存對豬精子品質的影響，對優化豬精液的保存和使用具有重要意義。本文旨在通過綜述目前已有的研究成果，探討冷凍保存對豬精子品質的影響，進一步分析影響因素以及可能的改善策略。

一、豬精液超低溫保存機理

1.抑制冰晶形成。超低溫保存是一種通過降低溫度來減慢精子活動并抑制冰晶形成的方法。將精子置于極低溫環境中，通常在-196～-80℃之間，可以減緩冰晶的形成速度，降低細胞內活動和代謝需氧量。為了進一步保護精子，在超低溫保存過程中還可以添加冷凍保護劑來調節冰晶的形成速度和方式。常用的冷凍保護劑包括甘露醇、蔗糖、乳酸和膽固醇等。這些保護劑可以增加細胞內的滲透壓，防止水分子結晶，并提供額外的保護作用。

2.降低新陳代謝率。在超低溫下，細胞代謝活動減弱，導致化學反應速率和能量消耗減少，進而使細胞進入休眠狀態。在超低溫條件下，細胞氧需求降低，豬精液中的精子能保持活躍和充滿能量。此外，代謝減慢也延緩了細胞衰老和死亡，提高了精子質量和數量。超低溫還有助于減少自由基產生和氧化損傷，保護細胞免受損害。

3.防止冷凍引起的細胞膜破裂。超低溫保存時細胞膜的完整性至關重要。冷凍過程可能導致細胞膜破裂，所以科學家提出了逐漸降溫和升溫保存的解決方案。首先，緩慢降溫使細胞膜逐漸適應低溫環境，減少機械應力產生。其次，謹慎逐漸升溫有助于細胞膜恢復正常狀態，減輕冷凍應力影響。此外，選擇合適的保存容器如聚合物材料能提供更好的保護效果，減少與細胞膜之間的摩擦，避免機械應力的產生。

4.防止冷凍引起的氧化應激。

在超低溫保存中細胞面臨著一個嚴峻的挑戰，即暴露在高濃度氧氣環境中。這種情況會導致氧化應激反應的發生，并增加氧自由基的產生，從而對細胞的結構和功能造成損傷。為了降低氧化應激的負面影響，常見做法是添加抗氧化劑，如維生素C、E等。抗氧化劑具有中和自由基的作用，能減少對細胞的傷害，保護細胞的完整性。

二、豬精液特點

1.精子活力對精液質量非常重要，直接影響母豬的受胎率和產仔數。精子活力是在精液中能直線運動的精子所占的比例。檢查精子活力時需要控制溫度，因為溫度變化會直接影響精子的活動能力。一般來說，精子的最適活動溫度為37℃左右，這是因為在體內，精子在睪丸中形成，并在精液中儲存，而體溫通常維持在37℃左右。溫度過高會使精子活動能力下降，數量減少，影響受孕率。溫度過低會使精子變慢或停止活動，活動能力減弱，細胞膜受損。因此，在進行精子活力檢查時需要確保溫度適宜，通常會采取一些措施來控制溫度，如使用恒溫器或在實驗室中使用恒溫箱。這樣可以確保精子處于最適活動范圍，準確評估其活力水平，從而更好地指導母豬的繁殖管理，提高受孕率。

2.正常精液的顏色應該是灰白至乳白色。精液的濃度越高顏色越深。正常精液確實具有特殊的腥臊味，這是由于其中含有的蛋白質、酶和礦物質等成分所致。但正常精液不應有異味或臭味。如果出現異常氣味可能是由于感染、炎癥或其他健康問題引起的。

3.公豬精液的pH值通常呈弱堿性，在7～8之間。這個范圍是精液正常的酸堿平衡狀態，有利于精子的存活和受精。如果精液的pH值發生較大變化，超出了正常范圍，可能表示精液質量較差。過低或過高的pH值都會對精子存活和活動能力產生不利影響。

4.精子密度是衡量精液質量的重要指標之一。通常需要在顯微鏡下觀察。一般來說，每毫升精液中含有2億個以上的精子被認為是“密集”的，1億～2億個精子被認為是“中等密度”，少于1億個精子則被認為是“稀疏”的。

三、豬精液冷凍保存效果的影響因素

1.稀釋液。稀釋液在冷凍精液中起重要保護作用，對豬精液冷凍效果至關重要。實驗方法不同，稀釋液成分也存在差異，一般含蛋白質、糖類、脂類、冷凍保護劑、緩沖液及其他添加物。目前精液稀釋比例尚無統一標準，但大比例稀釋會增加冷凍損傷精子數。為避免甘油損傷精子，常采用兩步法添加稀釋液：先用不含甘油的稀釋液稀釋精液，在4℃冰箱平衡1～2小時，再加入含甘油的稀釋液。這兩步法可減少甘油對精子的損傷，更好地保護精子在冷凍過程中的存活率。

2.冷凍保護劑。冷凍保存劑是一種廣泛應用于生物科學和醫藥領域的化學物質，旨在延長生物樣本、細胞或組織的保存時間，并保持其活性和完整性。冷凍保存劑可分為有機和無機兩大類。常見的有機冷凍保存劑包括甘油、丙二醇和二甲基亞砜等，這些物質通過降低細胞內溶液的冰點以及減少冰晶對細胞結構的損傷起到保護細胞的作用。無機冷凍保存劑主要是以鹽類或糖類為代表，如氯化鈉和蔗糖，在高濃度條件下形成滲透壓，減少細胞內外溶質的水分差異，從而防止細胞脫水和凍結引起的損傷。選擇合適的冷凍保存劑可以有效維持生物樣本的完整性和功能性，確保其長期保存的可靠性。

研究證明，冷凍液中添加100微摩爾/升錳苯甲酸卟啉（MnTBAP）可以提高冷凍后豬精子的抗氧化能力，降低ROS的產生，從而提高MMP，降低DNA的損傷，改善了豬精子冷凍后的形態與動力學參數。

3.抗氧化劑。在精液冷凍過程中，維生素C和維生素E這兩種抗氧化劑的添加在豬精液中起到的作用主要是保護精子免受氧化應激的損傷，從而提高精子的存活率和運動能力。這兩種抗氧化劑在哺乳動物精液冷凍稀釋液中的投入不僅可以增強解凍后精子的活力和活率，還有助于減少氧化應激引起的損傷。研究表明，在冷凍稀釋液中添加600微克/毫升的維生素C或維生素E可以顯著提高陸川豬精液的冷凍保存效果。當添加600微克/毫升的維生素C時，精子的存活時間可以達到113.18小時，活力可以達到42.88%。而當添加600微克/毫升的維生素E時，精子的存活時間可以達到120.24小時，活力可以達到42.97%。維生素C是一種抗氧化劑，可以幫助減少氧化應激對精子的損傷，從而延長精子的存活時間。維生素E是一種脂溶性抗氧化劑，可以與細胞膜中的脂質相互作用，阻止自由基對脂質的氧化反應，從而保護精子質膜的完整性。

4.儲存溫度。溫度對精液質量非常重要。在精液離開受精中心過程中，應避免高溫環境（24℃以上），盡量保持在16～17℃的溫度范圍內。如果需要可以進行制冷以達到適宜溫度，并且要避免溫度劇烈變化。其次，在精液到達豬場前的運輸階段也是問題產生的關鍵。很多時候，人們錯誤地認為問題出在豬場精液儲存上，實際上問題可能出在運輸階段。因此，在整個運輸過程中都要注意溫度控制，避免溫度過高或過低。

最好選擇足夠大的冰箱來存放精液，并將溫度保持在15～17℃之間。同時要避免將精液放置在加熱元件、冷凍室或后壁附近，因為這些區域的溫度波動較大，超出了精液儲存的溫度范圍。其次，精液放置位置也很重要。避免將其留在輸送袋內，因為不正確的位置可能導致精子沉積不當，阻止其與稀釋液接觸，從而導致精子缺乏營養并喪失活力。最好將精液一層層地平放，如果是管狀的，以相反的方向將其一層層平放。如果是放在托盤中的罩板包裝，則應將其放置在這樣一個位置，當倒出精液時它會留在較寬的表面上，并且大多數精子可以與稀釋液接觸。為了確保精液的均勻，應定期移動精液，使其中的成分均勻混合。在授精前可以輕輕搖晃或輕輕攪拌精液，使其中的成分均勻分布。

5.解凍溫度與速度。首先，解凍溫度對精子存活有重要影響。研究表明，在3種不同的解凍溫度下（分別為37℃、50℃和70℃），隨著解凍溫度的升高，凍后精子的活力呈上升趨勢，并且最高解凍溫度下的平均凍后活力約為最低解凍溫度下的1.7倍。由此可見，較高的解凍溫度能促進精子的存活和活力恢復。

其次，解凍速度也會對精子存活產生影響。不同類型的精液冷凍方法可能對解凍速度有不同的要求。如一項研究發現，相較于以38℃慢速解凍的冷凍精液，采用50℃快速解凍的豬細管冷凍精液可以獲得更好的精子活力和頂體完整率。另外，另一項研究發現，在使用0.25毫升細管冷凍豬精液時，采用37℃水浴解凍30秒的方法可以獲得更好的頂體完整率和精子活力。