高粱原花青素对生长育肥猪抗氧化、免疫以及养分消化率的影响

闫慧诗 高俊杰 高文伟 李清宏，3 郝瑞荣，3

(山西农业大学动物科技学院1，太谷 030801)

(山西农业大学图书馆2，太谷 030801)

(山西省优势肉用家畜高效安全生产协同创新中心3，太谷 030801)

目前，高密度、工厂化养殖引起的畜禽免疫力下降、疾病频发、用药增加、畜产品中的药物残留等问题，已成为人们关注的焦点。通过营养调控手段，提高动物自身免疫力、抗氧化能力，改善肠道功能已成为解决这些问题最有效的方法。天然植物中的抗氧化剂受到了国内外研究者的普遍关注。原花青素(procyanidins，PCs)是植物界广泛存在的一类多酚化合物，主要存在于葡萄籽、蓝莓、花生、樱桃、苹果等植物中，高粱种皮中也含有较丰富的PCs［1］。PCs以其超强的抗氧化活性著称，其抗氧化、清除自由基的能力是VC的20倍、VE的50倍［2］。同时，PCs还具有提高机体免疫力［3］、抗炎［4］、抗肿瘤［5］、减小氧化损伤［6－8］、促进伤口愈合及组织修复［9］等功能。国内外研究者在仔猪、蛋鸡、肉鸡、奶牛等领域已证实了原花青素在缓减氧化应激、提高免疫力等方面的功效。此外，原花青素还抑制α－淀粉酶、α－葡萄糖苷酶活性，减缓食物的消化进程。这一作用对于避免餐后体内血糖急剧升高，从而实现预防和辅助治疗糖尿病有积极的作用，但可能会影响家畜对养分的消化利用，关于这方面，国内外还没有系统的研究。因此，如何最大程度地发挥原花青素抗氧化、促免疫功效，又不影响畜禽生长性能是原花青素作为饲料添加剂在养殖业利用的前提，适宜的添加剂量是实现这一前提的关键点。

高粱种皮中含有丰富的原花青素，高粱原花青素(sorghum procyanidins，SPC)的提纯工艺已相当成熟，若能将SPC作为饲料添加剂，用于缓减畜禽氧化应激，提高免疫力、抗病力，对于养殖业有重要意义。本实验在生长育肥猪饲料中添加不同浓度的SPC，研究其对生长育肥猪生长性能、养分消化率、消化酶活性、免疫力以及抗氧化能力的影响，筛选适宜的添加剂量，探讨SPC作为生长育肥猪饲料添加剂，改善猪健康状况的可能。

1 材料与方法

1.1 材料

SPC由山西农业大学中兽医实验室提取纯化，质量分数大于85%。

1.2 实验动物及日粮

实验选用160头70日龄平均体重为(31.28±1.12)kg的杜×长×大三元杂交猪。按照单因素完全随机设计分为4个组。每组4个重复，每个重复10头猪。4个组分别为对照组和3个原花青素组，对照组饲喂玉米－豆粕基础日粮，基础日粮参照NRC(2012)生长育肥猪营养需要配制，日粮组成和营养水平见表1;原花青素组为基础日粮中分别添加100、150、200 mg/kg SPC。实验期为14周，分阶段饲养:生长期和育肥期各7周。实验猪自由饮水、自由采食。按猪场常规管理程序进行驱虫和免疫。

表1 基础日粮组成和营养水平

表1 (续)

1.3 生长性能测定

在每个实验阶段开始和结束早上空腹称重，每天记录采食量，计算各阶段各处理平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.4 养分消化率测定

在每个实验阶段的最后3 d ，在每个重复中采集新鲜粪样40 g左右，按粪质量1/4的量加入10%的酒石酸溶液密封保存，带回实验室，在65℃烘箱中烘干48 h至恒重，粉碎过40目筛，同时，每种饲料样品烘干、粉碎过40目筛。然后测定饲料以及粪样中干物质、有机物、粗蛋白、粗脂肪以及酸不溶灰分(Acid－insoluble ash，AIA)的量。根据 AIA在饲料与粪便中比例关系，计算某成分的表观消化率。养分消化率的计算公式为:

某养分消化率 =100－(A1×F2)/(A2×F1)×100%

式中:A1为饲料中AIA质量分数/%;A2为粪中AIA质量分数/%;F1为饲料中该养分质量分数/%;F2为粪中该养分质量分数/%。

1.5 消化酶活性

在每个实验阶段结束时，每个重复随机屠宰两头猪，取胰腺组织，对胰腺组织进行反复研磨至无块状物，准确称取0.1 g组织，按质量体积比1/9，准确加入匀浆介质，然后将匀浆液放入4℃离心机离心，10 min后，吸取上清液，按α－淀粉酶、胰蛋白酶、脂肪酶试剂盒操作步骤进行测定和计算酶的活性。酶活性试剂盒由南京建成生物科技有限公司提供。

1.6 血液样品采集

在每个实验阶段的最后一天，每个重复选两头体重相近的猪，空腹，前腔静脉采血10 mL，3 000 r/mim离心10 min获得血清。－70℃保存待用。

1.7 血清抗氧化指标测定

血清抗氧化指标包括血清总抗氧化能力(T－AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)、过氧化氢酶(CAT)和血清丙二醛(MDA)。T－AOC采用铁离子还原力法、SOD的活性采用黄嘌呤氧化酶法、GSH－Px的活性采用二硫代二硝基苯甲酸比色法、CAT的活性采用钼酸铵比色法、血清MDA的浓度采用硫代巴比妥酸比色法测定。检测试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.8 血清免疫指标测定

血清免疫指标包括免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白 M(IgM)、补体3(C3)、补体4(C4)和白细胞介素2(IL－2)，血清免疫指标用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒测定，检测试剂盒均购自美国R＆D公司。

1.9 统计分析

数据用SPSS 16.0软件进行统计分析，首先进行单因素方差分析(One－Way ANOVA)(养分消化率在进行单因素方差分析之前先进行反正旋转化)，然后进行邓肯(Duncan)多重比较，结果以平均值 ±标准误(mean±SEM)表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 SPC对生长育肥猪生长性能的影响

表2列出了日粮添加SPC对生长育肥猪生长性能的影响。在生长猪阶段各组之间平均日增重、平均日采食量和饲料增重比没有显著差异(P＞0.05)。

在育肥猪阶段，饲料中添加 100、150 mg/kg SPC，猪的平均日增重与对照组没有显著差异，添加200 mg/kg SPC，猪的平均日增重与对照组没有显著差异，但显著低于150 mg/kg SPC组(P＜0.05);饲料中添加100、150 mg/kg SPC，猪的平均日采食量显著高于不添加SPC的对照组和200 mg/kg SPC组(P＜0.05);饲料中添加150 mg/kg SPC，猪的料重比最低，显著低于100、200 mg/kg SPC 组(P ＜0.05)，与对照组差异不显著(P＞0.05)。

2.2 SPC对生长育肥猪养分消化率的影响

表3列出了日粮添加SPC对生长育肥猪饲料干物质、有机物、粗脂肪及粗蛋白消化率的影响。

表2 日粮添加SPC对生长育肥猪生长性能的影响

表3 日粮添加SPC对生长育肥猪养分消化率的影响/%

在生长猪阶段，饲料养分消化率以添加100 mg/kg SPC组最高，其中饲料干物质和有机物的消化率，100 mg/kg SPC组显著高于200 mg/kg SPC组(P＜0.05)，但是与对照组及 150 mg/kg SPC组相比，差异不显著(P＞0.05);100 mg/kg SPC组粗蛋白的消化率与对照组相比没有显著差异(P＞0.05)，但显著高于150、200 mg/kg SPC 组(P ＜0.05)。

在育肥猪阶段，饲料养分消化率以添加150 mg/kg SPC组最高，饲料干物质和有机物的消化率，150 mg/kg SPC组显著高于200 mg/kg SPC组(P＜0.05)，但是与对照组相比，差异不显著(P＞0.05);150 mg/kg SPC组粗蛋白的消化率显著高于其他3组(P＜0.05)。在生长和育肥猪阶段，饲料添加SPC对粗脂肪的消化率均无显著影响(P ＞0.05)。

2.3 SPC对生长育肥猪消化酶活性的影响

表4列出了日粮添加SPC对生长育肥猪消化酶活性的影响。在生长猪阶段，饲料中添加SPC，猪胰腺α－淀粉酶和胰蛋白酶活性均呈现不同程度的下降，与对照组相比，100 mg/kg SPC组α－淀粉酶和胰蛋白酶活性下降不显著(P＞0.05)，而150、200 mg/kg SPC组则显著低于对照组(P＜0.05);100 mg/kg SPC组脂肪酶活性略高于对照组，差异不显著(P ＞0.05)，150、200 mg/kg SPC 组脂肪酶活性显著低于对照组(P ＜0.05)。

在育肥猪阶段，100 mg/kg SPC组α－淀粉酶活性显著高于对照组(P＜0.05)，200 mg/kg SPC组显著低于对照组(P＜0.05);100、150 mg/kg SPC组脂肪酶和胰蛋白酶活性与对照组无显著差异(P＞0.05)，200 mg/kg SPC组脂肪酶和胰蛋白酶活性显著低于对照组(P＜0.05)。

表4 日粮添加SPC对生长育肥猪消化酶活性的影响/U/mg

2.4 SPC对生长育肥猪抗氧化功能的影响

表5列出了日粮添加SPC对生长育肥猪抗氧化功能的影响。

在生长猪阶段，日粮添加SPC使血清T－AOC剂量依赖性地升高，200 mg/kg SPC组血清T－AOC显著高于100、150 mg/kg SPC组(P＜0.05)。日粮添加150 mg/kg或 200 mg/kg SPC，血清 SOD和GSH－Px活性显著高于对照组(P＜0.05)。日粮添加SPC使血清MDA含量剂量依赖性地降低。血清CAT活性不受日粮添加SPC的影响(P＞0.05)。

在育肥猪阶段，血清T－AOC、SOD和GSH－Px的活性随着SPC的添加剂量依赖性地升高。添加SPC使血清MDA含量显著降低(P＜0.05)，但在不同添加剂量之间差异不显著(P＞0.05)。日粮添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，显著升高了血清CAT的活性(P ＜0.05)。

2.5 SPC对生长育肥猪免疫力的影响

表6列出了日粮添加SPC对生长育肥猪免疫力的影响。

在生长猪阶段，日粮添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC使血清 IgG、IgM和 IL－2浓度显著升高(P ＜0.05);添加 SPC 对血清 IgA、C3和 C4的浓度无显著影响(P ＞0.05)。

表5 日粮添加SPC对生长育肥猪血清抗氧化活性的影响

表6 日粮添加SPC对生长育肥猪免疫力的影响

表6 (续)

在育肥猪阶段，日粮添加100、150、200 mg/kg SPC，血清IgG浓度均显著升高(P＜0.05);当添加剂量达到150、200 mg/kg时，血清IgM和IL－2浓度显著升高(P＜0.05);日粮添加150 mg/kg SPC时，血清C3浓度显著高于对照组(P＜0.05);血清 IgA和C4浓度不受添加SPC的影响(P＞0.05)。

3 讨论

PCs是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮，是目前国际上公认的有效的清除体内自由基的天然抗氧化剂。尤以葡萄籽原花青素 (grape seed procyanidins，GSP)的抗氧化和清除自由基的能力最强，GSP的抗氧化、抗炎以及提高免疫力等作用在 大 鼠［3］、小 鼠［7］、仔 猪［10－11］、蛋 鸡［12］、肉 仔鸡［13］、奶牛［14］等领域已有研究报道。GSP 在抗氧化、抗炎以及提高免疫力等方面的作用已毋庸置疑，但是，其产量以及价格影响其在养殖业大规模推广。我国高粱种植面积大，高粱外种皮中含有丰富的原花青素，SPC的提纯工艺已相当成熟。对SPC的系统研究是SPC作为饲料添加剂使用的理论基础。课题组前期的研究表明，SPC增强了断奶仔猪抗氧化能力，提高了断奶仔猪免疫力，降低了断奶仔猪腹泻率，对于缓减仔猪断奶应激有重要作用，但并不能显著地改善其生长性能［15］。

动物机体是一个完整、和谐的动态平衡系统，自由基是机体内代谢的正常产物，在机体正常活动中，自由基的产生与消亡处于平衡状态。自由基不断产生，同时被体内的抗氧化系统及时清除。但是当机体受到外界刺激时，会打乱这个平衡状态，从而导致自由基增多。畜舍产生的有毒有害气体是导致畜禽肺部和体内氧化压力的主要原因之一。环境中的二氧化碳、二氧化硫和多种碳氢化合物都能显著增加自由基的数量。药物比如抗生素的长期使用也会导致机体自由基增多。血液中T－AOC、SOD、GSH－Px、CAT 的活性及 MDA 的含量是反映机体抗氧化能力的重要指标。T－AOC是机体的总抗氧化能力，包括酶和非酶系统，T－AOC值的高低与生物健康状况密切相关。SOD、GSHPx和CAT是机体清除自由基的主要酶类。SOD是机体清除超氧化物阴离子自由基的一种重要酶，能够催化超氧化物发生歧化反应产生氧气和过氧化氢(H2O2)。GSH－Px和CAT可促使H2O2分解为分子氧和水，使细胞免于遭受H2O2的毒害。GSHPx还能使有毒的过氧化物还原为无毒的羟基化合物，从而保护细胞膜的结构和功能不受到过氧化物的损害。而MDA则是氧自由基引发的脂质过氧化最重要的产物之一，其含量反映了自由基对动物机体氧化损伤的程度。在本实验中，添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，生长育肥猪血清 T－AOC、SOD和GSH－Px活性显著升高，MDA水平显著降低，说明在生长育肥猪饲粮中添加SPC有利于提高猪的抗氧化能力。

动物在幼龄时期自身免疫系统尚不完善，在成长过程中逐渐趋于完善。免疫系统的激活会产生大量的自由基，这些自由基会削弱免疫系统的功能［16］。因此，日粮添加抗氧化剂，通过清除自由基从而有利于免疫力的提高。此外，类黄酮对各种免疫和炎症细胞功能有直接的促进作用［16］。因此，推测日粮添加PCs有利于提高猪免疫力。本实验以抗体(IgG、IgM、IgA)、补体(C3、C4)以及细胞因子(IL－2)作为衡量猪免疫力的指标，实验表明，日粮添加150 mg/kg或200 mg/kg SPC，使生长育肥猪血清IgG、IgM和IL－2浓度显著升高，进一步证实了日粮添加SPC有利于提高猪的免疫力。

鉴于日粮添加原花青素提高了仔猪的抗氧化力和免疫力，促进了肠道菌群多样性，改善了肠道健康状况，缓减了仔猪腹泻，课题组曾大胆推测原花青素应该有利于仔猪生长，但是在断奶仔猪饲料中添加了GSP和SPC，均未显示显著的促生长作用［11，15，17］。因此，本实验从养分消化率及消化酶活性等角度实图解释原花青素对于生长性能的复杂作用。考虑到仔猪阶段消化系统还处于发育过程中，消化机能不完善，本实验分别以生长和育肥阶段作为研究对象，研究饲料中添加SPC对猪养分消化率及消化酶活性的影响。实验结果表明，在生长猪阶段，日粮添加150 mg/kg和200 mg/kg SPC显著降低了消化酶的活性，对养分消化率有降低的趋势。在育肥猪阶段，日粮添加150 mg/kg显著提高了粗蛋白的表观消化率，200 mg/kg SPC显著地抑制了消化酶的活性。

原花青素通过抑制淀粉酶的活性降低碳水化合物的消化［18］，同样，原花青素可能与肠道脂肪酶和蛋白酶相互作用，减少脂肪和蛋白质的消化［19］，这样的效应为肠道中的微生物生长提供了营养物质［20］，促进了微生物的发酵，促进了肠道微生物的多样性，同时也增加了挥发性脂肪酸的合成，降低了肠道的pH值［21］。从这个角度讲，原花青素虽然通过抑制消化酶活性不同程度地影响了营养物质的消化，但同时改善了肠道健康状况，减少了肠道疾病的发生，促进了营养物质的吸收。这可能就是在本实验中，饲料中添加高粱原花青素虽然抑制了消化酶活性，影响了养分消化，但并没有显著影响生长性能的原因。所以，适宜的添加剂量是原花青素利用的关键。本实验结果表明，在生长和育肥阶段，猪饲料中高粱原花青素的添加量分别以100、150 mg/kg为宜。

4 结论

本研究表明，SPC有利于提高生长育肥猪抗氧化能力，增强免疫力，但是对于生长育肥猪的生长性能及养分消化率没有显著的促进作用，相反，高浓度的SPC甚至抑制了消化酶的活性，从而影响养分的消化。

Effects of Sorghum Procyanidins(SPC)on Antioxidant Property，Immunity and Nutrient Digestibility in Growing－Finishing Pigs

Yan Huishi1Gao Junjie2Gao Wenwei1Li Qinghong1，3Hao Ruirong1，3

(College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shanxi Agricultural University1，Taigu 030801)
(Shanxi Agricultural University Library2，Taigu 030801)
(Shanxi Collaborative Innovation Center for High－Productive and Safe Livestock3，Taigu 030801)

AbstractThe trial was conducted to investigate effects of sorghum procyanidins(SPC)on growth performance，nutrient digestibility，digestive enzyme activities，immunity and antioxidant capacity in growing － finishing pigs.A total of 160 Duroc × Landrace × Yorkshine of 70 d of age(average weight(31.28 ±1.12)kg)were randomly assigned to four treatment groups and fed with a basal corn－soybean meal diet(BD)，and BD+100，150，200 mg/kg SPC respectively.The trial lasted for 14 weeks.The growing period and the fattening period were seven weeks respectively.The body weight of pigs was recorded at the beginning and end of each trial phase，and the feed intake was recorded daily.The average daily gain(ADG)，average daily feed intake(ADFI)and feed/gain ratio(F/G)in each period were calculated.Feces were collected for last 3 days at the end of each trial phase to determine the nutrient digestibility.Blood samples were collected at the end of each trail phase for the measurement of serum immune parameters and antioxidant indices.Two pigs were randomly slaughtered and the pancreatic tissue was collected for measurement of digestive enzyme activities.The results indicated that dietary SPC supplementation did not exert significant promotion effects on growth performance in growing－finishing pigs(P ＞0.05).At the growing period，the activities of digestive enzymes reduced significantly and the nutrient digestibility showed a downward trend due to the supplementation of SPCat concentrations of 150 and 200 mg/kg.At the fattening period，SPCsupplementation at concentration of 150 mg/kg enhanced the apparent digestibility of crude protein observably(P ＜0.05)，whereas SPC supplementation at concentration of 200 mg/kg inhibited the activities of digestive enzymes significantly(P ＜0.05).Either at the growing period or fattening period，pigs offered diets supplemented with SPC at dose of 150 or 200 mg/kg produced stronger(P ＜0.05)serum total antioxidant capacity(T－AOC)，glutathione peroxidase(GSH －Px)and superoxide dismutase(SOD)activities(P ＜0.05)and lower serum malondialdehyde(MDA)concentration(P＜0.05)，generated higher serum immunoglobulin IgG，IgM and interleukin－2(IL－2)concentrations than those fed basal diet(P ＜0.05).In conclusion，SPC was beneficial to improve antioxidant capacity and enhance immunity in growing－finishing pigs.However，administration of SPCin growing－finishing pigs diet did not exert significant promotion effects on the growth performance and nutrient digestibility.Instead，high concentration of SPC even inhibited the activities of digestive enzymes，thus affecting nutrient digestion and utilization.

Key wordssorghum procyanidins(SPC) ，growing －finishing pigs，digestibility，digestive enzyme activities，immunity，antioxidant capacity