天然抗氧化剂在畜禽生产上的应用研究

引言：当前，日粮的组成形式对畜禽的健康和生产以及繁殖性能所体现的作用越来越受到人们的关注。在畜禽日粮中，天然抗氧化剂对其生产性能和繁殖、免疫特性起着特殊的作用，抗氧化剂可以通过减少清除活性氧自由基和有毒代谢物质，从而有利于畜禽的生产性能。动物和人的健康开始于细胞水平。因此，预防细胞损伤就可促进和保持健全的细胞功能和免疫功能。动物在疾病、衰老和应激的情况下体内会产生多余的氧自由基，它们可以和细胞膜中的不饱和脂肪酸发生反应，破坏蛋白质、DNA等一些生物大分子的结构，导致疾病的发生发展。抗氧化剂可以清除体内有害自由基的大量产生，激活动物体内的抗氧化防卫系统。因此，调控日粮中的抗氧化剂含量可以改善畜禽的健康和生产效益。

抗氧化剂（ Antioxidants）是阻止氧气不良影响的物质。 它是一类能帮助捕获并中和自由基，从而祛除自由基对人体损害的一类物质。人体的抗氧化剂有自身合成的，也有由食物供给的。较强的抗氧化剂如艾诗特ASTA（astaxanthin的简称）等，一般人类无法合成，必须从食物中等摄取。动物饲料含有一系列不同的具有抗氧化活性的化合物，主要包括维生素E、类胡萝卜素、类黄酮、抗坏血酸、抗氧化酶和一些其他金属螯合物。           

自由基是带有一个或多个不成对电子的分子，抗氧化剂可以清除这些自由基，与其他分子快速反应，起始的链反应被称为氧化。自由基是代谢过程的常规产物，人体会产生自身的抗氧化剂来保持平衡。然而这些自由基是高度不稳定的,他们的反应能力,使他们能够破坏生物相关分子如DNA、蛋白质、脂肪和碳水化合物(Surai,2002)。如何降低自由基对人体的危害自由基是客观存在的，对人类来说，无论是体内的还是体外的，自由基还在不断地，以前所未有的速度被制造出来。动物身体持续不断的受到自由基的攻击，就会使得一些入侵的微生物破坏动物或人类的免疫系统。科学界称自由基与其它化合物的反应为超氧化反应。超氧化反应的实质，就是破坏人体健康细胞，攻击核酸、蛋白质、脂肪酸等维系生命健康的大分子，导致组织损伤和身体衰老。当自由基攻击人体器官细胞时，它能造成细胞死亡，加快人体器官的衰老速度；当自由基攻击人体蛋白及类酯时，会产生毒性物质，毒性物质在细胞中堆积就产生疾病；当自由基攻击免疫系统或攻击于淋巴细胞时，使细胞受损，引起细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。一般情况下，除过氧化氢外，大多数自由基在细胞中寿命极短（时间比毫秒还短）。在生理情况下，各种组织中的抗氧化防御系统会迅速处理这些有毒的自由基，阻止它们攻击细胞中的DNA、蛋白质和脂质。也就是说机体自身具有清除自由基功能，能使体内达到平衡。Helbock 等 (1998) 指出老鼠细胞中的DNA每天受到约100,000自由基的攻击和每个细胞每天维持多达10000个潜在的于内源性DNA损伤的致病变。如果氧化损伤不修复，氧化损伤会随年龄增长而增加。在自然界中有数以千计的化合物具有抗氧化性能，能中和自由基。他们可以是脂溶性（维生素E和类胡萝卜素、辅酶Q,等等)和水溶性(抗坏血酸,谷胱甘肽、胆红素、牛磺酸、等),或在体内合成(抗坏血酸, 谷胱甘肽或牛磺酸),或从食物中获取(矿物质、维生素E、类胡萝卜素)。更重要的是，有一个范围内的矿产依赖抗氧化酶,它可以在体内合成,并能有效地处理自由基，但但需要饮食矿物质的参与。如，硒代半胱氨酸中的硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和硫氧化还原蛋白还原酶（TR）家族中重要的组成部分， 锌、铜和锰是构成另一种称作超氧化物歧化酶（SOD）的不可或缺的部分和铁是过氧化氢抗氧化酶的不可缺少的。因此，只有从食物中获得足够量的这些金属动物体才能合成抗氧化酶。相反缺少这些元素会引起氧化应激和生物分子和膜的损伤。

一 改善畜禽的生产性能

Boren和Bond（1996）首先证明在每千克商品肉鸡开食料中添加260IUVE能够改善肉鸡的生产性能，且高水平的VE可有效改善肉鸡在应激条件下的生产性能。Goihl(1988)试验结果表明，VC有利于仔猪生产性能的提高，但部分原因可能与血清中铁状况的改善有关。Svendsen（2001）在仔猪处于断奶期间的高应激状态下于其日粮中添加VC，可以改善断奶仔猪的生产性能。Lee等（1995）观察在应激状态下的生长肥育牛，如在日粮中添加450IU的VE/头·天，采食量和饲料效率都有所提高，从而提高了其生产性能。Gill等（1986）在育肥肉牛中添加一定含量的VE，结果表明，肉牛的平均日增重和料肉比都有所增加。

二 提高畜禽的繁殖性能

VE、类胡萝卜素和微量元素锌、硒等都是动物生长繁殖所必需的。哺乳动物和禽类的精子都富含多不饱和脂肪酸，很容易受到氧化性伤害，而且精子细胞的代谢非常活跃，因此，其接触高水平氧化剂而受损的可能性很高。谷胱甘肽过氧化物酶是精子抗氧化系统的重要组成部分，硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必要成分。有机硒还可以提高生育能力,更重要的是增加生育期限 (Agate 等, 2000)。母鸡上的初步观察还显示膳食补充维生素E、有机硒或者两者兼有的有效性可维持衰老群体的生育能力(Breque et al., 2003)。实事上，最近的研究证明在部分禽类子宫阴道和输卵管中存在复杂的抗氧化系统 (Breque 和 Brillard, 2002)，特别是在子宫阴道交界处谷胱甘肽过氧化物酶活性是肝脏的12倍。1922年维生素E被发现作为一个“维生素复制”。近年来显示,维生素E存在于精子中并提供抗氧化保护,尤其是在体外精液操纵的应激条件下的,包括稀释、存储和深度冷冻精子的(参考见Surai 2002)。此外,据显示维生素E为脂肪酸控制下的精液提供额外的保护(Surai 等, 2000; Zinini et al., 2003; Cerolini 等, 2005)。Edens (2002) 指出，当小公鸡饲喂基础日粮含0.28 ppm 的硒而不额外补充微量元素,正常精子比例只有57.9%；而当在其日粮中额外添加亚硝酸盐形式的硒0.2ppm，其正常精子比例上升到89.7%；然而，当添加同样比例的有机硒，精子质量进一步提高，正常精子比例高达98.7%；这些结果清楚地显示，膳食硒补充剂的添加形式也是一个关键因素，有机硒比亚硒酸盐更有效。因此硒缺乏与精子损伤密切相关。很明显，精子能动性和受精能力将受到损害。有机硒还可以提高生育能力,更重要的是增加生育期限 (Agate等，2000)。现已证明，在公鸡日粮中添加0.3mg/kg的有机硒，可增强公鸡肝脏、睾丸、精子和精清中谷胱甘肽过氧化物酶的活性，而添加VE则不会有这样的作用（Mellor，2001）。Mahan（1991）研究了低VE添加水平(＜16IU/kg)对繁殖母猪的影响，由于VE添加量不足，母猪产后第一周出现窝重减少、泌乳不足和死亡率上升等现象。Pereira等(1998)报道，VE可以有效的减少或减轻棉酚对雄性动物的毒害，提高公牛的繁殖性能。雄火鸡日粮中含有0.3 ppm的有机硒在0.3 ppm替代日粮中的同等含量的亚硒酸钠，30周后，收集两个处理组的火鸡精液，6h后，亚硒酸钠组火鸡精液的活性下降了8.7%，而有机硒组火鸡精液的活性仅仅降了3.95%；且两个处理组的精液的受精率分别是88%和90.5%。

三 提高动物的免疫机能

   抗氧化剂在一定程度上是通过维持重要免疫细胞的功能和结构的完整性而使动物产生最佳的免疫应答。VC保护生物膜的完整性，具有抗应激和抗感染的作用。日粮中添加VC可降低一些应激因子产生的免疫抑制作用。Blaiv等(1984)报道，奶牛日粮中添加VC可以提高血液免疫球蛋白的IgG浓度。b－胡萝卜素能够有效灭活单键氧自由基（Mascio，1991），增强多种免疫功能，增强血液和奶中多核白细胞(多核白细胞是乳腺防御细菌的主要防线)的杀菌活动，但不能增强其吞噬功能（Daiel，1991）。VE增强对大肠杆菌（Tengerdy，1997）、球虫病（Colnago等，1984）、新城疫（Franchini等，1995）等疾病的抵抗力。VE和硒联合使用可控制肉鸡腹水症（Chew，2000）和奶牛临床乳房炎（Smith，1997）等疾病的发生。VE和硒有助于吞噬细胞免受杀伤摄入细菌产生的有毒物质的伤害（Badwey，1980）。当VE和硒缺乏时，粘膜生长受损，粘膜和胸腺中淋巴细胞数目减少，还会影响T细胞的分化成熟（管敏强，2002）。Chew(1985)在奶牛泌乳期追加b－胡萝卜素和VA可明显改善了奶牛的乳腺健康水平。Galyean等（1995）在应激的犊牛日粮中添加30－100mg的锌可减少犊牛呼吸道疾病的发生率。

四 提高初生畜禽的成活率

鸡胚和新生雏鸡的组织很容易因脂肪过氧化而受到伤害，加上出壳过程中遭受的其它应激，使得出生后的雏鸡必须具有高效的抗氧化防卫系统，才能保证其成活率。更为重要的是，胚胎发育过程中组织内必须贮存有大量抗氧化剂，其贮存量必须足够雏鸡用到其出壳后自己能从日粮中吃下抗氧化剂为止。孵化过程被认为是氧化应激的过程。因此，改进的抗氧化防御系统在胚胎发育阶段可以增加孵化率。现已证明，在种鸡日粮中添加有机硒可使孵化率提高1.9%并大大降低雏鸡出壳后最初十天内的死亡率（Surai，2001）。石传林(1991)报道，由于绿茶能防暑降温、辛凉解毒，给1日龄罗曼商品代雏鸡饮用含有茶多酚的绿茶水，一月后育雏成活率明显提高(P<0.01)。结果表明,维生素E、类胡萝卜素、硒可以从日粮中转移到蛋中,进而影响到整个发育过程 (Surai, 2002)。当鸡、火鸡、鹅和鸭日粮中中补充了相同含量的维生素E，而在鸡蛋和鸡肉组织中测定的α-生育酚浓度最高，鸡胚胎组织中增加的维生素E浓度与减少组织脂质过氧化作用相关(Surai 等 1999)。相似的，鸡胚胎组织中增加的类胡萝卜素的浓度与降低组织脂质过氧化作用也息息相关 (Surai 和Speake, 1998; Surai 等，2003)。当给富硒鹌鹑蛋和普通鹌鹑蛋新孵出的鹌鹑饲喂低硒日粮，2周后，普通组中的鹌鹑的肝脏组织中硒浓度大幅度下降，而富硒鹌鹑蛋中的鹌鹑的肝脏组织中硒浓度下降较缓(Surai 等， 2006)，该结果说明，新孵出的鹌鹑由于孵化后组织的生长肝脏中的硒迅速被吸收利用，除非在其饮食中补充高硒日粮，同时也说明鹌鹑母体日粮中的硒含量不仅会影响初生鹌鹑组织中的硒含量，且影响过程较长。在母鸡日粮中添加不同含量的硒，母体日粮中高水平的硒含量其所孵出小鸡4周后的血液中的硒含量也较高(Sefton和 Edens, 2004)。

五 改善肉质，延长货架时间

抗氧化剂能够提高畜禽肉品及其加工产品在贮存过程中的氧化稳定性，改善肉的风味，延长商品的货架寿命，提高经济效益。屠宰前在日粮中添加VE或静脉注射VC可以有效的提高牛肌肉细胞中该抗氧化剂的浓度（Schaefev，1995），含有高水平的一种或二种抗氧化剂肉的脂肪、氧和肌红蛋白比较稳定，肌肉变色和酸败减少。Sheehy(1993)报道，肉鸡摄食大量的VE后，其鲜肉或熟肉经保鲜（4°C）或冷藏（－20°C）后，肉中硫巴比妥酸反应物（TBARS）明显低于摄食少量VE的肉鸡。Monahan等（1992）发现，猪日粮中添加一定量的生育酚，可显著提高猪肉的贮存稳定性，将熟猪肉的货架寿命延长2天。Torrent（1996）报道，给生长猪饲喂硒酵母能减少PSE猪肉的发生，且猪肉味道较好。汪开毓等（2002）研究指出，当增加鳟鱼、鲑鱼、鲇鱼中VE的饲喂量，可以明显改善其口感和风味。

六 延长饲料保质期，保护营养物质

饲料中的霉菌毒素减少饲料中抗氧化剂的吸收和增加抗氧化剂的需求,以避免自由基和霉菌毒素有毒代谢产物的破坏性影响。现在已经认识到世界上至少25%的谷物受到霉菌毒素的污染。饲料中油脂氧化酸败产生大量不良气味的醛、酮等低分子化合物及过氧化物，刺激肠粘膜，降低了采食量和对营养素的吸收，导致增重减慢、肝脏损伤和其它危害。在饲料中添加VE、硒等抗氧化剂在一定程度上能够减轻甚至解除过氧化脂肪的危害。VE可在饲料中的自由基刚一形成时就与其发生反应，并将其转变物质。

七 小结

 抗氧化剂只能阻碍氧化作用，延缓饲料开始氧化时间，但不能改变已经酸败的结果。故应在饲料原料未受氧化或刚开始氧化时添加，以发挥其作用。油脂在自动氧化过程中出现过氧化物要经过相当一段时间的诱导期，一旦产生了过氧化物，则此过氧化物即可以在自己的催化作用下促使氧化反应迅速进行，所以尽早使用抗氧化剂，可能尽早地切断其反应链，否则，即使加入量很大，也不会起到抗氧化效果，而且还可能发生相反的作用，因为抗氧化剂本身极易被氧化，若添加后迅速的被氧化，被氧化了的抗氧化剂反而可能变成促进氧化的因素。随着对抗氧化剂研究的不断深入，抗氧化剂已从单纯作为油脂和含脂饲料的抗氧化剂 ,发展到作为畜禽机体内有害自由基的清除剂,以达到保护体细胞组织、抗应激及延缓衰老等生理作用。调控日粮中的抗氧化剂含量可以改善畜禽的健康和提高生产效益。