Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 10: 6270 - 6278

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.534

RESEARCH PAPER

Effects of Rosemary Extract and Fenugreek Extract on Reproductive Performance and Antioxidant Capacity of Lactating Sows

  • HE Jinzuo , 1 ,
  • YE Hui 1, * ,
  • CAO Songrong 2 ,
  • ZHOU Xiangyan 2 ,
  • XIE Zhousong 3 ,
  • CAO Qingyun 1 ,
  • ZHANG Changming 1 ,
  • WANG Weiwei 1 ,
  • ZUO Jianjun , 1, ** ,
  • DONG Zemin , 1, **
Expand
  • 1 College of Animal Science, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China
  • 2 Guangdong Zhugeliang Agricultural Technology Co., Ltd., Qingyuan 511500, China
  • 3 Yiyang Institute of Agricultural Sciences, Yiyang 413046, China
**ZUO Jianjun, professor, E-mail: ;
DONG Zemin, lecturer, E-mail:

*Contributed equally

Received date: 2024-04-10

  Online published: 2024-10-14

Fold

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of rosemary extract and fenugreek extract on reproductive performance and antioxidant capacity of lactating sows. Forty first-farrowing sows were divided into 2 groups with 20 replicates per group and 1 sow per replicate. Sows in the control group were fed a basal diet, while sows in the test group were fed a basal diet supplemented with 400 mg/kg rosemary extract+200 mg/kg fenugreek extract. The experiment started on the pregnancy day 108 of sows, and ended on the lactation day 21 after delivery. The results showed that compared with the control group, the average daily feed intake and total milk yield of sows and weaning individual weight, average daily litter weight gain and average daily weight gain of piglets of test group were significantly increased (P<0.05), the diarrhea rate and diarrhea index of suckling piglets were significantly decreased (P<0.05), the total antioxidant capacity (T-AOC) and activities of glutathione peroxidase (GSH-Px) and superoxide dismutase (SOD) in serum were significantly increased (P<0.05), and the contents of malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide (H2O2) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in serum were significantly decreased (P<0.05). In conclusion, dietary combination of rosemary extract and fenugreek extract can improve the reproductive performance of sows, and alleviate postpartum oxidative stress of sows.

Key words： fenugreek extract; rosemary extract; lactating sows; reproductive performance; oxidative stress

Cite this article

HE Jinzuo , YE Hui , CAO Songrong , ZHOU Xiangyan , XIE Zhousong , CAO Qingyun , ZHANG Changming , WANG Weiwei , ZUO Jianjun , DONG Zemin . Effects of Rosemary Extract and Fenugreek Extract on Reproductive Performance and Antioxidant Capacity of Lactating Sows[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(10) : 6270 -6278 . DOI: 10.12418/CJAN2024.534

哺乳期母猪自身处于能量负平衡和氧化应激状态,极易引起炎症和腹泻,导致生产性能下降。研究表明,缓解氧化应激是提高母猪生产性能的一个重要策略[1]。前人研究发现,植物提取物可作为一类抗氧化物质来提高母猪生产性能[2],但不同植物提取物的功效成分差异大,作用靶器官也不相同,所产生的效果可能也不一样。迷迭香提取物富含鼠尾草酸和迷迭香酸,这2种物质作为抗氧化剂已应用于食品添加剂,在模式动物研究中被证实可用于缓解肝脏和肾脏等器官的氧化损伤[3]。在断奶仔猪饲粮中添加迷迭香提取物能提高仔猪采食量,降低料重比,提高仔猪抗氧化能力,并提高有益菌群的相对丰度[4]。葫芦巴提取物中的皂苷类物质能够促进泌乳,并且在反刍动物生产中已有所应用[5]。饲粮中添加葫芦巴提取物能提高奶牛产奶量,并增加哺乳幼畜的体重[6]。葫芦巴提取物能提高仔猪抗氧化能力,减少肠道有害菌群的相对丰度[7]。迷迭香提取物和葫芦巴提取物都能提高动物机体抗氧化能力,但是关于迷迭香提取物和葫芦巴提取物在母猪饲粮中联合添加的应用研究鲜见报道。因此,本试验旨在研究迷迭香提取物和葫芦巴提取物的体外抗氧化能力,以及饲粮中联合添加迷迭香提取物和葫芦巴提取物对哺乳母猪繁殖性能和抗氧化能力的影响,为植物提取物的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

迷迭香提取物主要有效成分为迷迭香酸(5%)、熊果酸(3%)、叶绿素(4%)、黄酮类物质(16%)。葫芦巴提取物主要有效成分为葫芦巴多糖(50%)、葫芦巴黄酮(10%)、生物碱(2%)、皂苷(15%)。

1.2 迷迭香提取物和葫芦巴提取物体外抗氧化能力的测定

迷迭香提取物和葫芦巴提取物羟自由基清除率参照北京索莱宝科技有限公司的羟自由基检测试剂盒进行测定。利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)测定羟自由基清除率,以验证迷迭香提取物和葫芦巴提取物是否存在羟自由基清除的能力,并探究2种植物提取物自由基清除能力是否随浓度降低而变化,分别探究高浓度(50.0、5.0、0.5 mg/mL)和低浓度(20、40、80、160、320、640 μg/mL)条件下迷迭香提取物和葫芦巴提取物羟自由基清除率随浓度的变化关系。以维生素C为清除率100%阳性对照,绘制不同浓度迷迭香提取物和葫芦巴提取物羟自由基清除率曲线。
前期预试验通过CCK-8测定细胞活力结果,确定葫芦巴提取物处理浓度为800 μg/mL,迷迭香提取物处理浓度为1 400 μg/mL,过氧化氢(H2O2)处理浓度为1 000 μmol/mL。采用小鼠乳腺上皮细胞(HC11细胞),并设置对照组(DMEM培养基处理4 h)、氧化应激组(终浓度为1 000 μmol/mL H2O2的DMEM培养基处理4 h)、迷迭香组(终浓度为1 000 μmol/mL H2O2的DMEM培养基预处理2 h,再添加1 400 μg/mL迷迭香提取物处理2 h)、葫芦巴组(终浓度为1 000 μmol/mL H2O2的DMEM培养基预处理2 h,再添加800 μg/mL葫芦巴提取物处理2 h),每组6个重复。处理结束后,提取细胞RNA,使用实时荧光定量PCR检测核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)、超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1,SOD1)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、依赖还原型辅酶Ⅰ(Ⅱ)醌氧化还原酶1[NAD(P)H:quinine oxidoreductase 1,NQO1]、血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)、Homx2的mRNA相对表达量。

1.3 动物试验

1.3.1 试验设计

试验动物选取“长白×大白”二元杂母猪40头,由湖南坤凌种猪有限公司提供,试验时间为2023年1—3月。
选择40头初产母猪,按照体况评分(body condition scoring,BCS)配对分配为2个组,每组20个重复,每个重复1头母猪。对照组饲喂基础饲粮,试验组在饲粮中添加400 mg/kg迷迭香提取物+200 mg/kg葫芦巴提取物。试验于母猪妊娠第108天开始,至分娩后哺乳期第21天结束。

1.3.2 试验饲粮

基础饲粮参照NRC(2012)配制,其组成与营养水平见表1。
表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis)%

项目 Items 含量 Content
原料 Ingredients
玉米 Corn 67.0
豆粕 Soybean meal 23.0
麦麸 Wheat bran 4.0
鱼粉 Fish meal 3.0
石粉 Limestone 1.2
磷酸氢钙 CaHPO4 0.4
食盐 NaCl 0.4
预混料 Premix1) 1.0
合计 Total 100.0
营养水平 Nutrient levels2)
消化能 DE/(MJ/kg) 13.11
粗蛋白质 CP 18.43
粗纤维 CF 3.55
粗脂肪 EE 4.31
钙 Ca 0.78
有效磷 AP 0.52
赖氨酸 Lys 1.68
蛋氨酸 Met 0.51
蛋氨酸+胱氨酸 Met+Cys 0.82
苏氨酸 Thr 1.11
色氨酸 Trp 0.33

1)预混料为每千克饲粮提供 Premix provided the following per kg of the diet:VA 15 000 IU,VD 4 800 IU,VE 150 mg,VK 4 mg,VB1 6 mg,VB2 10.5 mg,VB6 5 mg,VB12 12.5 mg,叶酸 folic acid 2.2 mg,泛酸 pantothenic acid 25.5 mg,烟酸 nicotinic acid 68.5 mg,生物素 biotin 0.1 mg,氯化胆碱 choline chloride 720 mg,Mn (as manganese sulfate) 65 mg,Zn (as zinc sulfate) 136.7 mg,Fe (as ferrous sulfate) 240 mg,Cu (as copper sulfate) 9.76 mg,I (as potassium iodide) 0.65 mg,Se (as sodium selenite) 0.45 mg。

2)粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪为测定值,其余营养水平为计算值。CP, CF and EE were measured values, while the others were calculated values.

1.3.3 饲养管理

母猪饲养于产栏,自由饮水,哺乳期分娩后1周开始自由采食,妊娠末期和分娩期采用限制饲喂,每头母猪分别于08:30和14:30开始饲喂(每餐1.5 kg)。仔猪出生后按照常规免疫程序进行免疫,出生后剪牙、断尾。

1.4 指标测定

1.4.1 饲粮营养水平

粗蛋白质(CP)含量参照GB/T 6432—2018方法检测,粗脂肪(EE)含量参照GB/T 6433—2006方法检测,粗纤维(CF)含量参照GB/T 6434—2006检测。其余营养水平参照《中国饲料原料及营养价值表(2022年第33版)》进行计算。

1.4.2 母猪繁殖性能

每头母猪分娩建立档案卡,记录产程、发情间隔、初生窝重、初生活仔数、初生健仔数、初生个体重、平均日采食量、断奶窝重、断奶个体重、断奶数、日均窝增重、仔猪平均日增重。母猪总泌乳量、乳料比及仔猪死淘率的计算公式如下:

总泌乳量(kg)=(21 d仔猪窝重-仔猪初生重)×4。

乳料比=总泌乳量/采食总量;

死淘率(%)=100×每窝的死亡头数/每窝仔猪中仔猪总数。

母猪断奶后体况评分采用5分制:1分,母猪过瘦;2分,母猪偏瘦;3分,背膘适中;4分,背膘偏厚;5分,背膘过厚。评分时使用母猪体况卡尺在母猪背部最后肋骨处测量读数[8]。

1.4.3 哺乳仔猪腹泻率和腹泻指数

试验全期统计仔猪的腹泻头数和腹泻天数。腹泻评分标准:0分,坚硬的粪便;1分,软便,可以成型;2分,半液态,不成形;3分,液态,粪水分离;评分超过2分认定为腹泻。腹泻率和腹泻指数的计算公式如下:

腹泻率(%)=100×腹泻头数/总头数;

腹泻指数=总腹泻评分/(总头数×总天数)。

1.4.4 母猪血清抗氧化和氧化损伤指标

每组取体况相近和分娩日期一致的6头母猪进行前腔静脉采血,静置沉降后离心分离血清,并储存于干冰上运回实验室-80 ℃保存待测。采用南京建成生物工程研究所相关试剂盒检测母猪血清抗氧化指标,包括过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、GSH-Px活性和谷胱甘肽(GSH)含量及总抗氧化能力(T-AOC),同时测定血清氧化损伤指标,包括丙二醛(MDA)、H2O2和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量。

1.5 数据处理及统计分析

试验结果使用SPSS 25.0和OriginLab 2023进行数据分析,采用t检验法进行分析,腹泻率和腹泻指数使用非参数检验进行统计分析,数据以平均值±标准差(SD)表示,P<0.05为差异显著。体外细胞试验使用Fisher法进行多重比较,在进行多重比较前使用Levene检验,若P>0.05则使用Fisher法进行多重比较,若P<0.05则使用非参数检验的方法进行方差分析,使用Kruskal-Wallis法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 迷迭香提取物和葫芦巴提取物体外羟自由基清除率

由图1可知,在高浓度条件下,迷迭香提取物在浓度为5.0、0.5 mg/mL时羟自由基清除率显著高于葫芦巴提取物(P<0.05)。在低浓度条件下,葫芦巴提取物羟自由基清除率维持在20%~30%,迷迭香提取物在浓度小于160 μg/mL时羟自由基清除率小于20%,但在浓度高于160 μg/mL时羟自由基清除率开始上升;迷迭香提取物在浓度为40、80、160 μg/mL时羟自由基清除率显著低于葫芦巴提取物(P<0.05),在浓度为640 μg/mL时羟自由基清除率显著高于葫芦巴提取物(P<0.05)。
图1 迷迭香提取物和葫芦巴提取物体外羟自由基清除率

A:高浓度条件下羟自由基清除率;B:低浓度条件下羟自由基清除率。*表示差异显著(P<0.05)。

Fig.1 Hydroxyl radical scavenging rates of rosemary extract and fenugreek extract

A: hydroxyl radical scavenging rates under high concentration conditions; B: hydroxyl radical scavenging rates under low concentration conditions. * mean significant difference (P<0.05).

2.2 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对HC11细胞抗氧化相关基因表达的影响

由图2可知,与对照组相比,氧化应激组HC11细胞SOD1和NQO1的mRNA相对表达量降低(P<0.05),HC11细胞Nrf2、HO-1和Homx2的mRNA相对表达量升高(P<0.05)。与氧化应激组相比,迷迭香组和葫芦巴组HC11细胞SOD1和NQO1的mRNA相对表达量升高(P<0.05),迷迭香组HC11细胞Nrf2的mRNA相对表达量降低(P<0.05),迷迭香组和葫芦巴组HC11细胞GSH-Px、HO-1和Homx2的mRNA相对表达量升高(P<0.05)。
图2 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对HC11细胞抗氧化相关基因表达的影响

数据柱标相同小写字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下图同。

Fig.2 Effects of rosemary extract and fenugreek extract on expression of antioxidant-related genes in HC11 cells

Value columns with the same small letters mean no significant difference (P>0.05), while with different small letters mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.3 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪繁殖性能的影响

由表2可知,与对照组相比,试验组的母猪平均日采食量、总泌乳量及仔猪断奶个体重、日均窝增重、平均日增重显著升高(P<0.05);试验组母猪的产程比对照组缩短了6%,但未达到显著差异水平(P>0.05)。迷迭香提取物和葫芦巴提取物对其他母猪繁殖性能指标无显著影响(P>0.05)。
表2 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪繁殖性能的影响

Table 2 Effects of rosemary extract and fenugreek extract on reproductive performance of sows

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Test group		 P值
P-value
产程 Born process/min 330.25±83.70 309.04±71.46 0.387
发情间隔 Estrus interval/d 4.15±1.34 3.54±0.93 0.359
体况评分 Body condition score 2.55±0.51 2.90±0.31 0.122
初生窝重 Birth litter wight/kg 14.41±1.21 13.92±1.63 0.362
初生活仔数 Number of piglets born live/头 11.05±0.75 11.45±1.03 0.222
初生健仔数 Number of piglets born healthy/头 10.25±1.57 10.37±0.95 0.788
初生个体重 Birth weight of individuals/kg 1.28±0.09 1.24±0.08 0.129
母猪平均日采食量 Average daily feed intake of sows/kg 3.31±0.81b 4.08±0.48a 0.002
断奶窝重 Weaning litter weight/kg 48.22±9.47 53.72±6.74 0.067
断奶个体重 Weaning individual weight/kg 4.72±0.70b 5.18±0.50a 0.040
断奶数 Number of weaning litter/头 10.25±1.57 10.37±0.96 0.787
日均窝增重 Average daily litter weight gain/kg 1.60±0.45b 1.91±0.31a 0.033
仔猪平均日增重 Average daily weight gain of piglets/g 156±36b 184±27a 0.018
总泌乳量 Total milk yield/kg 134.58±37.78b 160.16±26.10a 0.033
乳料比 Ratio of milk to feed 0.54±0.07 0.52±0.04 0.268
死淘率 Mortality/% 9.38±9.82 11.02±9.63 0.879

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

由图3可知,对照组和试验组母猪的采食量总体是随着哺乳期仔猪日龄的增加逐渐增加。其中,哺乳前期在第1、2、6、7、8天,试验组母猪的采食量显著高于对照组(P<0.05);哺乳后期在第17、18、19、20、21天,试验组母猪的采食量显著高于对照组(P<0.05)。
图3 母猪采食曲线

*表示差异显著(P<0.05)。

Fig.3 Intake curves of sows

* mean significant difference (P<0.05).

由表3可知,与对照组相比,试验组的哺乳仔猪腹泻率和腹泻指数显著降低(P<0.05)。
表3 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对哺乳仔猪腹泻状况的影响

Table 3 Effects of rosemary extract and fenugreek extract on diarrhea condition of suckling piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Test group		 P值
P-value
腹泻率 Diarrhea rate/% 11.29±2.30a 1.93±0.59b <0.001
腹泻指数 Diarrhea index 2.09±0.10a 1.20±0.24b <0.001

2.4 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪血清抗氧化指标的影响

由表4可知,与对照组相比,试验组的血清T-AOC以及GSH-Px、SOD活性均显著提高(P<0.05);血清GSH含量和CAT活性分别提高了12.05%、12.74%,但未达到显著差异水平(P>0.05)。
表4 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪血清抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of rosemary extract and fenugreek extract on serum antioxidant indexes of sows

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Test group		 P值
P-value
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mL) 1.32±0.31b 2.34±0.38a 0.016
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mL) 32.67±5.53b 57.62±8.06a 0.023
谷胱甘肽 GSH/(μmol/mL) 1.41±0.67 1.58±0.85 0.885
过氧化氢酶 CAT/(U/mL) 67.29±9.13 75.88±6.15 0.141
超氧化物歧化酶 SOD/(U/mL) 48.50±13.92b 83.87±27.69a 0.016
从表5可知,与对照组相比,试验组的血清MDA、H2O2和TNF-α含量显著降低(P<0.05)。
表5 迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪血清氧化损伤指标的影响

Table 5 Effects of rosemary extract and fenugreek extract on serum oxidative damage indexes of sows

项目
Items		 对照组
Control group		 试验组
Test group		 P值
P-value
过氧化氢 H2O2/(nmol/mL) 451.83±62.97a 184.61±65.61b <0.001
丙二醛 MDA/(nmol/mL) 118.92±12.64a 76.34±23.39b 0.005
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(pg/mL) 22.01±7.89a 12.52±4.48b 0.028

3 讨论

本研究的体外研究揭示了葫芦巴、迷迭香具有清除细胞外液中过量的H2O2的作用,并且存在激活细胞抗氧化相关基因NQO1、SOD1、Homx2、GSH-Px表达的机制。母猪妊娠末期,胎盘代谢产生的大量代谢物中包含H2O2,这对母猪体内的抗氧化系统产生了极大的应激[9]。在妊娠期110 d左右,母猪的全身性氧化应激可达到高峰,表现为血清MDA含量增加和淋巴细胞DNA损伤加剧,直到断奶时,机体的氧化损伤也不能恢复到妊娠期30 d的水平[1]。长时间的能量负平衡状态导致母猪脂肪过度动员,导致体内游离脂肪酸含量大幅增加[10],而肝脏中游离脂肪酸的不完全代谢可产生酮体,后者可激活还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)产生大量的活性氧(ROS),进而对肝细胞以及营养物质吸收代谢能力造成损伤[11],最终降低泌乳性能。
本研究中,饲粮中联合添加迷迭香提取物和葫芦巴植物提取物提高了母猪总泌乳量、平均日采食量以及仔猪断奶窝重。已有报道表明,迷迭香提取物单独使用能促进采食,在饲粮中添加迷迭香提取物能显著提高断奶仔猪的平均日采食量[12]。在本试验中,迷迭香提取物和葫芦巴提取物联合添加也能够增加母猪哺乳期采食量。葫芦巴提取物有增加动物泌乳量的功能,有研究者在奶牛饲粮中添加葫芦巴籽能显著提高奶牛的总泌乳量[6];母猪获得更高的泌乳量,可能与葫芦巴提取物中皂甙类物质刺激胰岛素活性,进而刺激肠道对营养物质的吸收有关[13-14]。迷迭香提取物能提高泌乳能力,有报道在哺乳期山羊饲粮中添加迷迭香提取物能增加山羊产奶量[15]。从本研究的结果来看,迷迭香提取物和葫芦巴提取物联合添加对母猪产奶量有提升作用。
本研究结果显示,哺乳母猪断奶后血清SOD活性和T-AOC的提高,MDA含量的降低,都表明联合添加迷迭香提取物和葫芦巴提取物能缓解氧化应激,增强母猪的抗氧化能力。研究报道,饲粮中添加复合植物提取物能改善动物血清抗氧化酶活性[16],饲粮中添加迷迭香提取物能显著降低育肥猪血清MDA含量[17]。迷迭香提取物中鼠尾草酸在家禽上应用能增加血清SOD活性和T-AOC,缓解肝脏损伤[18]。有证据表明,氧化应激会和内毒素共同发挥作用增加TNF-α含量,进而激活蛋白激酶c-Jun氨基末端激酶(JNK)和核因子-κB抑制物激酶β(IKKβ),导致其他炎性细胞因子的产生增加,若抑制TNF-α产生将有效缓解肝脏损伤[19]。本研究中,试验组母猪血清TNF-α含量比对照组低,暗示了迷迭香提取物和葫芦巴提取物能缓解母猪因氧化应激造成肝脏损伤。缓解氧化应激后,动物的采食量将会提高[20],这也解释了迷迭香提取物和葫芦巴提取物对母猪采食量和体况评分的改善作用。
本试验条件下,猪群存在腹泻问题,试验组的仔猪腹泻率和腹泻指数都显著低于对照组,这可能与葫芦巴提取物可以有效抑制假单胞菌属、大肠杆菌、志贺氏菌和沙门氏菌的生长,能抑制仔猪因产肠毒大肠杆菌引起的腹泻有关[21]。本试验期间,猪场生物防治存在一定缺陷,哺乳仔猪腹泻导致生长发育减缓,这是断奶窝重相对较低的原因之一。

4 结论

迷迭香提取物和葫芦巴提取物具有清除羟自由基能力。饲粮中联合添加迷迭香提取物和葫芦巴提取物可以通过缓解母猪的氧化应激进而提高母猪采食量和泌乳量,增加哺乳仔猪断奶窝重和降低腹泻率。

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