动物营养学报    2021, Vol. 33 Issue (7): 3853-3862    PDF    
饲粮添加低聚木糖对蛋鸡蛋品质、血清抗氧化功能和脂质代谢的影响
周建民 , 邱凯 , 张海军 , 武书庚 , 王晶 , 齐广海     
中国农业科学院饲料研究所, 农业农村部动物产品质量安全饲料源性因子风险评估实验室, 农业农村部饲料生物技术重点开放实验室, 北京 100081
摘要: 本试验旨在探讨饲粮添加低聚木糖(XOS)对蛋鸡蛋品质、血清抗氧化功能和脂质代谢的影响。选取480只45周龄、体重和产蛋率相近的健康海兰褐蛋鸡,随机分成5组,每组8个重复,每个重复12只。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮基础上分别添加0.01%、0.02%、0.04%和0.08%的XOS。试验预试期1周,正试期12周。结果表明:1)饲粮添加0.01%~0.08%XOS线性提高试验第12周末蛋黄颜色(P < 0.05)。2)试验第12周末,随饲粮XOS添加水平的提高,蛋鸡血清谷胱甘肽过氧化物酶活性呈线性升高(P < 0.05),血清丙二醛含量呈二次变化(P < 0.05),即随XOS添加水平的提高先降低后升高;饲粮添加0.01%~0.08%XOS线性降低了第12周末蛋鸡血清谷草转氨酶活性(P < 0.05)。3)随饲粮XOS添加水平的提高,蛋鸡血清甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇含量呈线性降低趋势(0.05≤P < 0.10),血清极低密度脂蛋白含量呈线性降低(P < 0.05),血清高密度脂蛋白胆固醇含量呈二次变化趋势(0.05≤P < 0.10),即随XOS添加水平的提高先上升后下降,而肝脏指数和肝脏甘油三酯含量随XOS添加水平提高呈线性上升趋势(0.05≤P < 0.10);此外,饲粮添加XOS显著降低了蛋黄总胆固醇和甘油三酯含量(P < 0.05)。由此可见,饲粮添加XOS提高了蛋鸡蛋黄颜色,这可能与XOS改善蛋鸡血清抗氧化功能和调节脂质代谢有关。
关键词: 低聚木糖    蛋鸡    蛋黄颜色    血清抗氧化    脂质代谢    
Effects of Dietary Xylooligosaccharide on Egg Quality, Serum Antioxidant Function and Lipid Metabolism of Laying Hens
ZHOU Jianmin , QIU Kai , ZHANG Haijun , WU Shugeng , WANG Jing , QI Guanghai     
Key Laboratory of Feed Biotechnology of the Ministry of Agriculture & Rural Affairs, Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Animal Products on Feed Hazards of the Ministry of Agriculture & Rural Affairs, Feed Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: The objective of this study was to investigate the effects of dietary xylooligosaccharide (XOS) on egg quality, serum antioxidant function and lipid metabolism of laying hens. Four hundred and eighty healthy 45-week-old Hy-Line brown laying hens with similar body weight and egg production were randomly divided into 5 groups containing 8 replicates of 12 birds each. Layers in the control group were fed a basal diet, and those in the experimental groups were fed the basal diet supplemented with 0.01%, 0.02%, 0.04% and 0.08% XOS, respectively. The feeding trial lasted for 12 weeks followed a one-week adaptation phase. The results showed as follows: 1) dietary 0.01% to 0.08% XOS linearly increased the yolk color at the end of week 12 (P < 0.05). 2) At the end of week 12, with the XOS supplemental level increasing, the serum glutathione peroxidase activity of laying hens was linearly increased (P < 0.05), and the serum malondialdehyde content had a quadratic change (P < 0.05), that was, it was first decreased and then increased with the increase of XOS supplemental level. Dietary 0.01% to 0.08% XOS linearly decreased the serum aspartate aminotransferase activity of laying hens at the end of week 12 (P < 0.05). 3) With the XOS supplemental level increasing, the serum contents of triglyceride and low density lipoprotein cholesterol showed a linear decreasing trend (0.05 ≤ P < 0.10), the serum very low density lipoprotein content was linearly decreased (P < 0.05), and serum high density lipoprotein cholesterol content showed a quadratic trend (0.05 ≤ P < 0.10), that was, with the increase of XOS supplemental level, it was firstly increased and then decreased, while the liver index and liver triglyceride content showed a linear increase with the increase of XOS supplemental level (0.05 ≤ P < 0.10). In addition, dietary XOS significantly decreased the contents of total cholesterol and triglyceride in egg yolk (P < 0.05). In conclusion, dietary XOS can improve the yolk color of laying hens, which may be related to the improvement of serum antioxidant function and regulation of lipid metabolism of laying hens.
Key words: xylooligosaccharide    laying hens    yolk color    serum antioxidant function    lipid metabolism    

脂类是育成期和产蛋期蛋鸡的重要营养物质,在鸡蛋中其主要沉积于蛋黄,在胚胎期为鸡胚发育供应能量;就鸡蛋品质而言,脂肪酸是重要的风味前体物质,极大程度影响蛋品的风味、滋味和口感。此外,蛋黄颜色是消费者选择鸡蛋的重要参考指标,饲粮中脂溶性类胡萝卜素在蛋黄中的沉积受脂类物质影响。因此,蛋鸡的脂质代谢对蛋鸡的健康和鸡蛋品质至关重要。低聚木糖(xylooligosaccharide, XOS)是一种典型的益生元,由2~8个D-木糖单位经β-1, 4糖苷键连接而成[1]。由于家禽缺乏相应的β-1, 4糖苷酶,XOS可顺利到达蛋鸡盲肠,在盲肠中,XOS可作为微生物的发酵底物供微生物利用[2]。这种选择性发酵能促进肠道有益菌的增殖,减少致病菌丰度,从而改善肠道微生态环境[3]。此外,菌群发酵XOS的代谢产物,如挥发性脂肪酸,可改善家禽免疫状态[4],促进肠上皮细胞增殖[5],进而提高机体健康和生产性能。本实验室前期研究表明,XOS可有效调节蛋鸡盲肠菌群,改善肠道形态和提高蛋鸡饲料效率[6]。同时,前期试验观察到蛋黄颜色在XOS组明显加深,结合XOS在猪[7]、小鼠[8]和肉鸡[9]上的试验结果,推测其可能参与了蛋鸡脂质代谢的调节。鉴于此,本试验旨在研究饲粮添加不同水平XOS对产蛋期蛋鸡蛋品质、血清抗氧化功能和脂质代谢的影响,并分析其间的关联性,为XOS在产蛋鸡生产中的应用提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试验用XOS购于某生物科技股份有限公司,纯度为95%,XOS聚合度为2~7(即XOS的糖链中木单糖数量是2~7个)。

1.2 试验设计和试验饲粮

采用单因素试验设计,选取480只45周龄产蛋率和体重相近的健康海兰褐蛋鸡,随机分为5组,每组8个重复,每个重复12只。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮基础上分别添加0.01%、0.02%、0.04%和0.08%的XOS。试验分为预试期1周和正试期12周。参照《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)、结合海兰褐产蛋鸡饲养手册配制玉米-豆粕型基础饲粮,其组成及营养水平见表 1

表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) 
1.3 饲养管理

试验采用半开放式鸡舍3层阶梯笼养,每笼(40 cm×40 cm×35 cm)3只,试验重复均匀分布。早晚补光保证光照时间16 h/d,光照强度20 lx,室内温度保持24~28 ℃,相对湿度50%~80%,自然通风和横向负压通风相结合。自由采食和饮水;专人管理,每日捡蛋1次、清理鸡粪1次,每周消毒1次;常规免疫。

1.4 测定指标及方法 1.4.1 蛋品质

正试期第6周和第12周末,每重复随机选取6枚鸡蛋,采用SONOVA蛋品质自动分析仪(Egg AnalyzerTM, Orka Technology Ltd.)测定鸡蛋蛋白高度、哈氏单位和蛋黄颜色;采用蛋壳强度分析仪(Egg Force Reader, Orka Technology Ltd.)测定蛋壳强度;采用蛋壳厚度测定仪(Egg Shell Thickness Gauge, Orka Technology Ltd.)测定蛋壳厚度;分离蛋黄称重,计算蛋黄比例;每重复取3个蛋黄混匀冻干,计算蛋黄含水率。

1.4.2 血清抗氧化指标

正试期第12周末,每重复随机选取2只鸡翅静脉采血3 mL于血清离心管,静置,2 500 r/min离心10 min,取上清液分装于1.5 mL Eppendorf管,-20 ℃保存待用。采用比色法测定血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和总抗氧化能力(T-AOC),采用黄嘌呤氧化酶法测定血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性,采用硫代巴比妥酸法测定血清中丙二醛(MDA)含量。测定采用南京建成生物工程研究所试剂盒,严格按照试剂盒说明操作。

1.4.3 血清生化指标

血清样品采集与保存同1.4.2。血清总蛋白(TP)和白蛋白(ALB)含量以及谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活性采用卓越300型全自动生化分析仪(上海科华生物工程股份有限公司)测定,试剂盒购自上海科华生物工程股份有限公司。球蛋白(GLB)含量为TP与ALB含量之差。

1.4.4 肝脏指数和腹脂率

正试期第12周末,每重复随机选取2只鸡称重后屠宰,完整取出肝脏和腹脂并称重,计算肝脏指数和腹脂率。

1.4.5 脂质代谢指标

血清样品采集和保存同1.4.2,4 ℃缓冻,直接用于测定血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和极低密度脂蛋白(VLDL)含量;肝脏样品采集同1.4.4,-20 ℃保存待用,4 ℃缓冻,取150 mg置于含9倍体积无水乙醇的1.5 mL无酶管,60 Hz匀浆100 s(上海静信实业发展有限公司),4 ℃下4 000 r/min离心10 min,取上清液用于测定TC和TG含量;蛋黄冻干粉收集如1.4.1,取100 mg置于含4倍体积无水乙醇的1.5 mL无酶管,后续处理步骤与肝脏样品一致。

血清TG、HDL-C和LDL-C含量采用卓越300型全自动生化分析仪(上海科华生物工程股份有限公司)测定,试剂盒购自上海科华生物工程股份有限公司。血清TC含量以及肝脏和蛋黄TC和TG含量采用南京建成生物工程研究所试剂盒测定,血清VLDL含量应用双抗体夹心法、采用上海酶联生物科技有限公司试剂盒测定,均严格按照试剂盒说明操作。蛋黄TC、TG含量以mmol/g鲜蛋黄表示。

1.5 数据统计分析

采用SPSS 19.0软件的one-way ANOVA程序进行方差分析,F检验先确定组间方差齐性,ANOVA检验组间差异显著性,然后对差异显著指标进行Duncan氏法多重比较。Contrast命令独立于多重比较用以检验XOS的线性和二次效应。以P < 0.05为差异显著性标准,以0.05≤P < 0.10为有变化趋势。

2 结果 2.1 饲粮添加XOS对蛋鸡蛋品质的影响

表 2可知,饲粮添加XOS对试验第6周末和第12周末的蛋壳强度、蛋壳厚度、蛋白高度、哈氏单位、蛋黄比例和蛋黄含水率均无显著影响(P>0.05)。而试验第12周末,蛋黄颜色随XOS添加水平提高呈线性提高(P < 0.05)。

表 2 饲粮添加XOS对蛋鸡蛋品质的影响 Table 2 Effects of dietary XOS on egg quality of laying hens
2.2 饲粮添加XOS对蛋鸡血清抗氧化功能的影响

表 3可知,试验第12周末,蛋鸡血清GSH-Px活性随饲粮XOS添加水平提高呈线性提高(P < 0.05),而血清MDA含量随饲粮XOS添加水平提高呈二次变化(P < 0.05),即随XOS添加水平的提高先降低后升高。饲粮添加不同水平XOS对蛋鸡血清SOD活性和T-AOC无显著影响(P>0.05)。

表 3 饲粮添加XOS对蛋鸡血清抗氧化功能的影响 Table 3 Effects of dietary XOS on serum antioxidant function of laying hens
2.3 饲粮添加XOS对蛋鸡血清生化指标的影响

表 4可知,饲粮添加不同水平XOS对试验第12周末蛋鸡血清TP、ALB和GLB含量和ALT活性无显著影响(P>0.05);而蛋鸡血清AST活性随饲粮XOS添加水平提高呈线性降低(P < 0.05)。

表 4 饲粮添加XOS对蛋鸡血清生化指标的影响 Table 4 Effects of dietary XOS on serum biochemical indices of laying hens
2.4 饲粮添加XOS对蛋鸡肝脏指数和腹脂率的影响

表 5可知,试验第12周末,各组蛋鸡体重和腹脂率无显著差异(P>0.05);随饲粮XOS添加水平的提高,蛋鸡肝脏指数有线性增加趋势(P=0.090)。

表 5 饲粮添加XOS对蛋鸡肝脏指数和腹脂率的影响 Table 5 Effects of dietary XOS on liver index and abdominal fat rate of laying hens
2.5 饲粮添加XOS对蛋鸡脂质代谢的影响

表 6可知,饲粮添加XOS对蛋鸡血清TC含量无显著影响(P>0.05),但随添加水平的提高血清TG(P=0.058)和LDL-C(P=0.056)含量有线性降低趋势,血清VLDL含量呈线性降低(P < 0.05),血清HDL-C含量有所升高,且随XOS添加水平提高呈二次变化趋势(P=0.097)。肝脏方面,饲粮添加不同水平XOS对蛋鸡肝脏TC含量无显著影响(P>0.05),但随饲粮XOS添加水平的提高肝脏TG含量呈线性提高趋势(P=0.076)。蛋黄方面,与对照组相比,饲粮添加4种水平(0.01%、0.02%、0.04%和0.08%)XOS均显著降低蛋鸡蛋黄TC含量(P < 0.05),分别降低6.71%、6.04%、6.51%和6.53%,且随XOS添加水平提高呈线性和二次变化(P < 0.05);同时,0.02%、0.04%和0.08%XOS添加组蛋黄TG含量显著低于对照组(P < 0.05),分别降低5.89%、5.46%和7.65%,且随XOS添加水平提高呈线性和二次变化(P < 0.05)。

表 6 饲粮添加XOS对蛋鸡脂质代谢指标的影响 Table 6 Effects of dietary XOS on lipid metabolism indices of laying hens
3 讨论 3.1 饲粮添加XOS对蛋鸡蛋黄颜色的影响

蛋黄颜色深刻影响消费者对鸡蛋的选择。不同国家或地区对蛋黄颜色需求标准不一,但金黄色往往更具吸引力[10]。且消费者更青睐颜色深的蛋黄,因为深颜色蛋黄看起来更加天然[11]。蛋黄颜色主要受蛋鸡饲粮影响,尤其是富含类胡萝卜素的谷物饲粮,其可增加蛋黄中黄橙色素的沉积[12]。与本实验室前期研究结果[6]一致,本研究中,蛋黄颜色随饲粮XOS添加水平提高呈线性显著提高,分析原因可能是XOS干预了蛋鸡脂质代谢,从而促进脂溶性类胡萝卜素的吸收和其在蛋黄中的沉积[12]。类似发现也可见于其他关于寡糖的报道,如Li等[13]研究发现,蛋鸡饲粮添加2 000 mg/kg果寡糖可提高蛋黄颜色。与之一致,笔者前期的研究发现,在0~6 000 mg/kg的添加范围内,蛋黄颜色随果寡糖添加水平提高呈线性提高[14]。然而,也有研究报道,蛋鸡饲粮添加100~500 mg/kg的XOS未见蛋黄颜色发生显著变化[15],这可能与试验所用XOS聚合度和添加水平的差异有关,此外,XOS的萃取方法和键型的变化也会影响其结构和性能[16]

3.2 饲粮添加XOS对蛋鸡血清抗氧化和生化指标的影响

体外试验已经证实了XOS具有抗氧化活性[17-18],这与其含有酚类取代基结构有关[16]。在动物试验中,XOS的抗氧化活性主要体现在抗氧化酶活性的提高和非酶抗氧化物质含量的增加[19]。Abasubong等[20]研究发现,大米浓缩蛋白补充不同水平XOS可改善小鼠抗氧化性能,其中,1.5%和2.3%添加水平显著提高小鼠肝脏过氧化氢酶(CAT)、SOD和GSH-Px活性,显著降低肝脏MDA含量。同样,糖尿病大鼠饲粮补充XOS后,血液CAT和谷胱甘肽还原酶活性显著上升[21]。在本研究中,随饲粮XOS添加水平的提高,蛋鸡血清GSH-Px活性呈线性提高,血清MDA含量呈二次降低,提示XOS有改善蛋鸡血清抗氧化功能的潜力。与之一致,肉鸡饲粮补充含XOS的合生元显著提高了血清总超氧化物歧化酶和溶菌酶活性[22]。目前关于低聚糖在动物体内抗氧化机制的报道较少,Wang等[23]研究证实,果胶低聚糖和锌的螯合物显著上调肝脏核因子E2相关因子2(Nrf2)基因表达,有助于减少线粒体功能障碍和氧化损伤。此外,有研究发现,人体在摄入含益生元面包后血浆抗氧化性能明显提高,且可有效阻止血浆类胡萝卜素的破坏[24]。因此,本研究中饲粮补充XOS加深蛋黄颜色也可能与其提高血清抗氧化功能有关,具体机制有待进一步研究。

家禽血清TP和ALB含量可以反映机体营养状态及蛋白质的吸收和代谢水平[14];血清中ALT、AST、碱性磷酸酶和肌酸激酶等活性变化可用于评估试鸡肝功能情况[25]。当肌肉或肝脏细胞发生应激性损伤时,血清ALT、AST等酶活性会相应升高。本研究中,饲粮添加XOS未改变蛋鸡血清TP、ALB和GLB含量和ALT活性,但线性降低了血清AST活性。与之一致,许金根等[26]报道,饲粮添加0.020%和0.025%的XOS可显著降低21日龄肉仔鸡血清AST活性。因此,在本试验中,饲粮添加0.01%~0.08%的XOS对蛋鸡肝脏未产生不良影响。

3.3 饲粮添加XOS对蛋鸡脂质代谢的影响

肝脏是家禽进行脂质代谢的主要器官,蛋鸡通过小肠吸收获取外源脂肪,通过门静脉运送至肝脏代谢[27]。1只1.6 kg的蛋鸡每天可从饲粮获取3 g脂肪,而卵黄沉积所需脂肪为5~6 g[28]。因此,蛋鸡肝脏仍负责机体约60%脂类合成。外源吸收和内源合成的TG在肝脏中与固醇、磷脂等脂类及载脂蛋白B100形成VLDL,并在雌激素刺激下经血液转运到卵巢并沉积到卵母细胞[29]。本研究结果发现,随蛋鸡饲粮XOS添加水平的提高,蛋鸡血清TG含量呈线性降低趋势,血清VLDL含量线性降低,且绝大多数XOS添加组蛋黄TG含量显著低于对照组。因此,XOS可能通过降低蛋鸡肝脏中TG(以VLDL形式)往卵巢中的输出,减少了蛋黄中TG的沉积。且本研究中肝脏TG含量和肝脏指数随XOS添加水平的升高呈线性升高趋势,进一步支持了这一观点。

本试验还观察到,饲粮添加XOS显著降低了蛋黄TC含量,同时血清LDL-C含量随XOS添加水平的提高呈线性降低趋势,血清HDL-C含量呈二次升高趋势。与此相似,朱明等[30]研究报道,蛋鸡饲粮补充0.010%和0.015%的XOS显著降低了血清和蛋黄中TC含量;而在肉鸡饲粮中补充玉米壳源XOS同样发现血清TC和TG含量显著降低[9]。由于蛋鸡饲粮中胆固醇含量极低,体内胆固醇几乎全部由内源合成,此过程主要在肝脏中发生。蛋鸡体内约2/3的胆固醇是通过鸡蛋排出,其余通过粪便和胆汁酸代谢途径排出[31]。血清高密度脂蛋白介导了逆胆固醇转运过程,即将外围组织中胆固醇逆转运至肝脏。因此,本研究中蛋黄TC含量下降可能与XOS提高了血清HDL-C含量有关。

XOS对蛋鸡脂质代谢的调控机制可能与其调节肠道菌群、改善肠道内环境的功能有关。Ooi等[32]研究报道,XOS经肠道微生物发酵产生丙酸被吸收运送到肝脏,可抑制肝脏中胆固醇的合成。此外,XOS可促进肠道有益菌(如双歧杆菌、乳酸杆菌等)丰度增加,减少致病菌(如大肠杆菌等)数量[3]。而增加的有益菌可通过影响羟甲基戊二酰辅酶A的活性,减少机体胆固醇合成[33];同时,双歧杆菌和乳酸杆菌对胆汁盐具有同化和共沉积的作用,降低肠道内胆酸浓度,增加胆酸和类固醇的粪便排出量[34]

蛋黄颜色主要受饲粮中脂溶性类胡萝卜素在蛋黄中的沉积影响,本研究中XOS线性提高了蛋黄颜色与其显著降低蛋黄中TG、TC含量似有矛盾。然而类似现象并非鲜见,Selim等[35]研究报道,蛋鸡饲粮添加0~7%甜菜粕能够显著提高蛋黄颜色,同时线性降低了蛋黄胆固醇、TG和血清总脂含量。与之类似,笔者前期研究发现,0.2%~0.6%果寡糖线性提高蛋黄颜色,并线性降低血清TC、TG和低密度脂蛋白含量[14]。分析蛋黄颜色的变化还可能与脂肪酸组成的改变有关,研究表明富含n-3多不饱和脂肪酸的海藻油有效提高了蛋黄红度值[36];高油酸的花生粕替代豆粕后,鸡蛋蛋黄颜色显著加深[37]。而脂类脂肪酸的组成与其氧化还原状态密切相关[38]。因此,既然蛋鸡饲粮添加XOS改善机体抗氧化功能,其能否通过减少脂质氧化,改变蛋黄脂肪酸组成,并最终影响到蛋黄颜色,值得进一步研究。

4 结论

① 饲粮添加0.01%~0.08%的XOS线性提高了试验第12周末蛋鸡蛋黄颜色,线性提高了第12周末蛋鸡血清GSH-Px活性,血清MDA含量呈二次降低,提示XOS改善了蛋鸡血清抗氧化功能。

② 饲粮添加0.01%~0.08%的XOS有线性降低蛋鸡血清TG和LDL-C含量的趋势,线性降低了血清VLDL含量,有线性提高肝脏TG含量的趋势,且显著降低了蛋黄TG和TC含量,表明XOS参与调节蛋鸡脂质代谢。

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