大豆磷脂油在畜禽养殖中的应用研究进展

2019-09-26 02:31任玉琴
中国饲料 2019年17期
关键词:磷脂脂肪酸抗氧化

袁 璐,任玉琴

(浙江省兽药饲料监察所,浙江杭州 311199)

大豆磷脂油也称为液体磷脂或粗磷脂,其为黄色黏稠状物质,是生产大豆油脱胶时的副产品,经真空干燥、脱色所制得。商业上将其称为大豆卵磷脂或卵磷脂。卵磷脂一般分为两大类:标准型与脱油型。标准型因成本低,目前广泛用于饲料中,国内商品名为大豆磷脂油,为深黄色、红棕色,有黏性之流动、半流动液体,能溶于热的动植物油脂、矿物油及脂肪酸中,具有亲水性,暴露于光、空气中颜色会逐渐变深,质地变硬(宁福胜,2001)。

1 大豆磷脂的主要成分

大豆磷脂共包括甘油磷脂和鞘磷脂两种。甘油磷脂可分为磷脂酰胆碱 (PC)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、和二磷脂酰甘油(心磷脂),此外还有较多的维生素、碳水化合物和鞘类磷脂等,其中以含有高度不饱和脂肪酸的磷脂营养价值最高(王风美,2015)。大豆磷脂的主要成分包括卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂、不饱和脂肪酸和大豆油等多种与动物生长、发育、免疫等相关的生物活性物质(陈忠琼等,2011),且具有较高的有效能。另外,大豆磷脂油中含有丰富的不饱和脂肪酸(见表1)。

2 大豆磷脂的生理功能

大豆磷脂因含有大量的生物活性物质 (史加宁等,2010),其具有促生长、抗氧化、促进脂类代谢(邓玉英等,2009)、增强机体免疫等功能(罗士津等,2007)。大量研究表明,磷脂具有促进脂肪吸收,提高饲料转化效率的作用。从分子结构上分析,大豆磷脂是具有磷酸基团的特殊脂肪,故被称为类脂,磷酸基团具有亲水性,而含有的脂肪酰基具有亲油性,故而大豆磷脂具有两亲性,天然大豆磷脂的HLB值为2~4,因此大豆磷脂具有乳化效应;同时,大豆磷脂被消化后形成的脂肪酸与甘油可以被机体作为能量来源而代谢,其具有能量效应;另外,大豆磷脂的黏度为20000 cp/min(25℃)左右,在分装的浓缩饲料中,粒度较小且容易形成粉尘的成分通过大豆磷脂油与其他物料黏结,可以有效减少生产现场的粉尘以及提高饲料的混合均匀度;还有资料显示,磷脂中的磷脂酸、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)等成分可以螯合重金属离子,抑制重金属离子对油脂形成自由基的催化作用,因此大豆磷脂还具有抗氧化功能(徐志祥,2017)。大豆磷脂是一种天然的表面活性剂、乳化剂和润滑剂,对饲料中油脂和脂溶性营养素的保存、消化和吸收均具有积极的作用。大豆磷脂还能促进机体产生内源性抗氧化物质,可以溶解和清除某些过氧化脂质,提高抗氧化酶活性,抑制丙二醛(MDA)的产生,具有明显的抗氧化和有效延缓衰老的作用(陈忠琼等,2011)。大豆磷脂可以显著增强小鼠的抗氧化能力(P<0.05),显著提高小鼠和老鼠脑中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性(P < 0.05),极显著降低小鼠脑内MDA的含量(P<0.01),有效增强记忆力和延缓衰老(徐玲玲等,2010)。

表1 大豆磷脂油脂肪酸含量%

3 大豆磷脂在水产养殖中的应用

脂类对鱼类代谢有着十分重要的作用,主要体现在:(1)是鱼类赖以生存的主要能源物质;(2)是鱼体必需脂肪酸的唯一来源,可满足鱼体正常生理代谢需要;(3)脂类是细胞的组成成分,对于维持细胞膜的结构及完整性非常重要;(4)脂类能够提供载体,促进脂溶性营养素的吸收和转运;(5)提供前体,合成生物活性物质如类二十烷酸、前列腺素、性激素等。在水产动物中,磷脂可参与肝脏总甘油三酯向肝外的转运(Sheridan,1988)。Kumaraguru等(2005)研究表明,在添加适量磷脂的条件下,植物油(向日葵油、花生油及棕榈油)可替代饲料中的鱼油而对对虾生长不产生负面影响。李新等(2006)研究表明,在饲料中添加磷脂油可显著提高大规模鱼类养殖的增重率、特定生长率、蛋白质效率以及饲料系数,其对大规模鱼类的生长有促进作用,相似的研究结果在其他报道中也得以证实(Coutteau等,1997),其机理被认为是大豆磷脂油可以为机体细胞的形成和更新提供物质基础和数量,有利于不饱和脂肪酸的吸收和利用。林华锋等(2011)研究表明,军曹鱼肌肉中亚油酸和亚麻酸的含量随饲料中磷脂油含量的升高而线性增加;同时,磷脂会影响机体的脂类转运,促进甘油三酯由肝脏向血液和肌肉中转移(Sheridan,1988),因此,磷脂具有一定的抗脂肪肝功效。一般而言,无论是哺乳动物还是鱼类,机体都会产生氧化应激现象,氧化应激指的是一种机体内氧化与抗氧化作用失衡并倾向于氧化的紊乱情况,严重时会对机体产生一定的危害 (Halliwell等,2012)。机体可通过酶促抗氧化防御系统来防止氧化应激的发生,该系统主要包括SOD、GPx和CAT。这些系统联合作用可将机体内的O2·-转化为O2,从而清除机体内的自由基,降低氧化应激的危害。Feng等(2016)研究发现,饲料中添加磷脂能够显著地提高草鱼鳃部SOD、CAT和GPx的活性。同样,Chen等(2015)研究发现,在草鱼的饲料中添加3.29%的磷脂能够显著地提高其肠道中抗氧化酶活性。也有研究表明,在团头鲂仔稚鱼的饲料中添加大豆磷脂油(0%~6%)能够显著提高其肝脏抗氧化能力。但是,大豆磷脂油添加水平过高(8%),肝脏 SOD、GPx、和 CAT 酶活性又会降低(Li等,2015)。

根据已有研究中得出对虾对磷脂的需要量,可以推断出对虾对饲料中PC需要量为1.2%~1.5%(Cotteau 等,1996;Chen,1993;Chen 等1991)。这些试验均是在饲料中添加高纯度的卵磷脂进行研究。 Chen 等(1991)及 Chen(1993)的研究中添加卵磷脂纯度为80%。Coutteau等(1996)研究凡纳滨对虾对卵磷脂的需求,结果表明,饲喂1.5%纯化大豆PC(95%)或6.5%去油大豆磷脂PC(23%)组的对虾生长显著高于对照组。另外,1.5%鸡蛋PC(94%)和1.5%大豆PC(95%)组有相似的生长效果;有关饲料中过多的磷脂是否影响到虾类生长发育尚存在争议。有研究表明,当饲料中磷脂含量超过虾类需求量时,虾类生长发育不受影响,然而,当饲料大豆磷脂含量超过3%时,日本囊对虾幼体成活率下降;添加3%组凡纳滨对虾幼体增长率低于添加1.5%组 (Coutteau等,1996)。因此,需进一步开展相关研究,以确定过量添加磷脂对虾类生长发育的影响。

4 大豆磷脂在猪生产中的应用

4.1 大豆磷脂在仔猪日粮中的应用 规模化养猪场为提高母猪生产能力所采用的有效途径是仔猪早期断奶。因此,仔猪一般在4周龄即断奶,有的猪场甚至更早。然而,早期断奶的仔猪,其消化生理机能尚未健全,断奶早期容易产生应激反应,造成仔猪对饲料的利用率降低、体重减轻和死亡率增加的现象,因此,必须在仔猪断奶后最初一段时间向仔猪提供高能量、高养分的日粮,向日粮中添加油脂是实现高能量的实用方法。乳猪之所以能容易地消化利用母乳中的脂肪,是因为母乳中含有1%左右的磷脂,这些磷脂能帮助乳猪消化母乳中的脂肪及其他营养物质。在早期断奶的仔猪日粮中添加大豆磷脂,能够促进饲料脂肪的乳化分散,增加脂肪与肠黏膜的接触面积,从而促进脂肪的消化吸收,并快速补充仔猪能量,减少因断奶带来的应激,进而提高仔猪的免疫力、促进仔猪的快速生长发育 (魏玉强等,2016)。邓玉英等(2009)在仔猪饲料中添加大豆磷脂发现,其能够促进机体对脂肪的利用及肠道发育,防止腹泻,进而提高成活率。史加宁等(2010)研究表明,饲料中添加大豆磷脂能够为仔猪生长发育提供必需营养元素,促进仔猪健康生长。

4.2 大豆磷脂在育肥猪日粮中的应用 大豆磷脂中含有47%的亚油酸及4%~5%的亚麻酸,而含有高不饱和脂肪酸的原料可降低畜禽体表脂肪的厚度。在育肥猪日粮中添加0.5%~1%的亚油酸,可以缩短出栏时间,提高出肉率,减少脂肪含量。因此,在育肥猪日粮中添加1%或2%的大豆磷脂,可以达到与添加0.5%亚油酸相近的效果(宁福胜,2001)。王晓刚等(2002)在生长肥育猪的日粮中添加1.5%的浓缩大豆磷脂发现,育肥猪平均增重提高6.1%,饲料消耗降低2.7%,极大地降低了饲料成本,提高了养殖场经济效益。

4.3 大豆磷脂在母猪、种猪日粮中的应用 有研究表明,大豆磷脂可提高母猪产仔率、成活率、健仔率,从而降低养殖成本,改善养殖户的经济效益。母猪的卵子中含有大量的磷脂和不饱和脂肪酸,在母猪的日粮中添加大豆磷脂,可保持卵巢排卵的能力、提高卵的质量,形成健康的受精卵,从而可显著提高母猪产仔率等生产繁殖性能。大豆磷脂还可提高母猪的乳汁中磷脂和不饱和脂肪酸的水平,对于实行早期断奶十分有利。另外,大豆磷脂在一定程度上可调节脂肪代谢,减少多余脂肪沉积,可防止母猪过肥影响发情及排卵,对泌乳期母猪维持产奶量,保持脂肪正常代谢具有重要作用。种公猪的精子中含有大量的不饱和脂肪酸,这种脂肪酸的缺乏会导致公猪精子活力降低,进而影响其繁殖性能。另外,在种公猪的日粮中添加大豆磷脂,还可降低种公猪患肢蹄病、关节炎的概率,并可提高其抗应激能力,保证精液的品质。

5 大豆磷脂在家禽日粮中的应用

5.1 大豆磷脂在蛋鸡日粮中的应用 鸡蛋是人类重要的膳食必需营养来源之一,但鸡蛋是动物性食品中胆固醇含量较高的一种,且来源于鸡蛋中的胆固醇较其他食品中的胆固醇相比,更容易导致人体血清胆固醇水平的提高(刘丹青,2011)。大豆磷脂作为一种天然的表面活性剂和生物活性物质,饲料中添加可以加快脂肪酸的氧化分解,这在一定程度上说明了大豆磷脂具有促进脂肪代谢的作用(刘丹青,2011)。蛋鸡脂肪肝综合征是一种主要发生于笼养蛋鸡、种鸡的代谢病,是肝脏脂蛋白代谢紊乱,甘油三酯的合成速度大于其分泌入血液的速度,导致其堆积于肝脏而致的一种病理变化。肝内脂肪代谢紊乱还会引起血清甘油三酯、血清总胆固醇、游离脂肪酸、丙二醛、血清谷草转氨酶、血清谷丙转氨酶等生化指标含量或者活力升高,其中以甘油三酯的异常变化为最主要的特征。兽医临床病理学一般通过对谷草转氨酶、谷丙转氨酶、胆碱酯酶等肝脏特异性酶的检验来进行肝脏疾病诊断(Pappo,1995)。蛋鸡患脂肪肝综合征时,跟肝功能有关的酶活力也会发生相应的变化。胆碱酯酶主要在干细胞产生,肝脏疾病时胆碱酯酶活力降低,降低程度往往与疾病严重程度相关,张彩英等(2008)对300日龄海兰褐蛋鸡的研究显示,添加3%大豆磷脂的高能低蛋白的预防组与添加高能低蛋白的病理组相比,病理组在30 d时出现脂肪病变,60 d时病变明显,预防组没有出现病理变化,且预防组的胆碱酯酶活力显著高于病理组。该试验表明,日粮中添加大豆磷脂可有效改善蛋鸡脂肪肝出血综合征病理学变化。孙长春等(2011)研究表明,饲粮中适量添加大豆磷脂可显著降低料蛋比、产蛋率,显著增加鸡蛋中总磷脂和磷脂酰胆碱含量。大豆磷脂对鸡蛋中总磷脂和磷脂酰胆碱合成的影响可能是蛋鸡在摄入大豆磷脂后,在体内分解释放出必需营养素胆碱,胆碱进入体内后一部分会参与脂肪代谢,而另一部分则启动CDP-胆碱途径来合成磷脂酰胆碱,通过转运、沉积于蛋黄中,从而增加蛋黄中磷脂酰胆碱含量(Steven,1981)。

5.2 大豆磷脂在肉鸡日粮中的应用 在实际生产中为满足肉鸡快速生长对能量的需要,一般要在日粮中添加1%~4%的植物油或动物脂肪。大量研究表明,磷脂具有促进脂肪吸收,提高饲料转化效率,改善鸡肉品质的作用。而肌内脂肪对肌肉风味的影响主要来源于磷脂和脂肪酸的组成与含量。杨烨等(2015)研究表明,大豆磷脂对日增重、料肉比有显著影响,且大豆磷脂具有脂肪沉积与分配的作用,其能使脂肪在肌肉内的沉积增加,而在腹脂内沉积降低,有利于提高肌肉品质。丙二醛是生物体脂质氧化链式反应的最终产物,其含量可反映细胞损伤的程度。黄进等(2012)研究表明,在肉仔鸡日粮中添加大豆磷脂显著地降低了血清丙二醛的含量,说明大豆磷脂具有减少脂质过氧化产物,提高机体抗氧化的功能。但对血清超氧化物歧化酶的活性没有显著影响,说明大豆磷脂不是通过增强超氧化物歧化酶的活性来清除自由基的。大豆磷脂的抗氧化功能可能与其具有良好的乳化特性有关,其可以及时溶解和清除机体的过氧化脂质。也可能与其可以改善细胞膜的组成,修复受损的细胞,增强细胞抵抗自由基攻击的能力有关。刘梅等(2013)研究表明,大豆磷脂具有提高AA肉鸡的生长性能,上调脂肪合成代谢相关基因ME、FAS及ACC表达的功能,这表明大豆磷脂不是单纯的通过抑制脂肪合成酶基因的表达来降低腹脂的,可能同时需要通过上调脂肪分解代谢相关基因表达而实现。

6 大豆磷脂在反刍动物日粮中的应用

反刍动物的消化特点是前胃(瘤胃、网胃、瓣胃)以微生物消化为主,主要在瘤胃内进行。皱胃和小肠的消化与非反刍动物类似,主要是酶的消化。反刍动物饲料中50%的粗纤维和70%~85%的可消化干物质是被瘤胃微生物消化分解,并产生氨氮、挥发性脂肪酸、H2、CO2、甲烷和乳酸等,并通过瘤胃微生物合成微生物蛋白及机体所必需的B族维生素等营养物质(王宏勇,2008;韩正康等,1988)。因此,可以通过调控瘤胃微生物的数量,使瘤胃消化代谢的损失减少到最低程度,以提高饲料利用率或改变产品质量,从而提高反刍动物的生产性能。调控瘤胃发酵的有效方法是在反刍动物日粮中添加种类众多的饲料添加剂。有研究表明,非离子表面活性剂吐温具有促进真菌和部分细菌的生长、刺激纤维素酶降解酶的释放、抑制酶活性下降、增加酶活性、促进酶与底物结合的作用(Sung 等,2004;雒秋江,2002)。同为非离子表面活性剂的大豆磷脂同样具有潜在的促进底物与微生物的结合,加速瘤胃微生物对底物分解的能力。添加大豆磷脂使绵羊对小麦秸秆干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、纤维素和半纤维素等营养物质的采食量有增加趋势,随着大豆磷脂饲喂量的增加,其粗脂肪和磷的采食量显著增加,而且大豆磷脂具有特殊的芳香气味,可以改善饲料的适口性,同时还能提供胆碱、肌醇、亚油酸、亚麻酸等多种营养素,从而提高饲料的营养价值,有助于动物对油脂和脂溶性维生素的吸收(刘万涵,2001)。奶牛在饲养过程中普遍存在日粮中能量不足,特别是在产奶高峰期,由于奶牛采食量低,产奶量上升较快,奶牛处于营养物质负平衡状态,这会导致奶牛消瘦较快,甚至会引起奶牛酮病的发生。目前,主要通过添加脂肪补充料、油料籽实提高日粮能量,改善奶牛泌乳性能和体况。大豆磷脂油作为大豆加工的副产品,来源广泛,成本低廉,其具有大豆中的多种生物活性成分,可作为反刍动物较好的脂肪添加来源。大豆磷脂油中含有的磷脂可参与脂类的代谢,促进饲料中脂类的消化、吸收、转运和合成(陈忠琼,2011),这对高产奶牛,尤其是通常存在能量负平衡泌乳初期奶牛尤其重要。另外,大豆磷脂油能够提高奶牛的乳蛋白含量,且其含有的生物活性物质可以提高奶牛的免疫功能,从而保证乳腺的正常生理功能,维持牛奶中体细胞数量在一个正常的水平 (陈昌盛,2006;陈志宇,2002)。

7 展望

大豆磷脂油作为一种来源广泛,价格较为低廉的饲料添加剂,被广泛应用于畜禽及水产饲料中,其生理功能也被证实。但是,关于在畜禽及水产饲料中的适宜添加量,尚未达成一致。因此,还需要更多研究来确定大豆磷脂油的适宜添加量,以发挥其在畜禽及水产养殖中的作用。

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