动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (2): 850-857    PDF    
延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质表观消化率、瘤胃挥发性脂肪酸含量、血清生化指标和繁殖性能的影响
王荣1,2, 文江南1,2, 王敏2, 邓近平1,3, 谭支良2     
1. 湖南农业大学动物科学技术学院, 长沙 410128;
2. 中国科学院亚热带农业生态研究所, 长沙 410125;
3. 华南农业大学动物科学技术学院, 广州 510642
摘要: 本试验旨在研究延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质表观消化率、瘤胃挥发性脂肪酸含量、血清生化指标和繁殖性能的影响。选用20只体重(36.5±2.5)kg、2~3岁、处于妊娠期90 d的湘东黑山羊,随机分成2组,每组10只。2组分别饲喂基础饲粮(对照组)和基础饲粮+2%的延胡索酸(延胡索酸组)。预试期为妊娠期90~94 d,正试期为妊娠期95 d至产羔。结果表明:与对照组相比,延胡索酸组妊娠后期山羊营养物质采食和表观消化率无显著变化(P>0.05);采食后2.5 h瘤胃中乙酸、丙酸、总挥发性脂肪酸含量和丙酸比例显著升高(P < 0.05),乙丙比显著下降(P < 0.05);血清丙二醛、雌二醇和雌三醇含量显著降低(P < 0.05),血清催乳素、孕酮含量和过氧化氢酶活性显著升高(P < 0.05);母羊妊娠后期增重有升高趋势(0.05≤P < 0.10),羔羊初生总重显著增加(P < 0.05)。由此可见,饲粮中添加2%的延胡索酸,可以提高妊娠后期山羊瘤胃中总挥发性脂肪酸含量,发酵模式向丙酸型转变,并有助于提高机体抗氧化能力、母羊妊娠后期增重和羔羊初生总重。
关键词: 延胡索酸     妊娠后期     瘤胃发酵     血清生化指标     繁殖性能    
Effects of Fumarate on Nutrient Apparent Digestibility, Rumen Volatile Fatty Acid Contents, Serum Biochemical Parameters and Reproductive Performance of Goats in Later Pregnancy
WANG Rong1,2, WEN Jiangnan1,2, WANG Min2, DENG Jinping1,3, TAN Zhiliang2     
1. College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China;
3. College of Animal Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
Abstract: The aim of this study was to investigate the effects of fumarate on nutrient apparent digestibility, rumen volatile fatty acid content, serum biochemical parameters and reproductive performance of goats in later pregnancy. Twenty Xiangdong black goats in pregnancy 90 d, weighed (36.5±2.5) kg and aged between 2 and 3 years, were randomly divided into 2 groups, each group contained 10 goats. Goats in 2 groups were fed the basal diet (control group) and basal diet supplemented with 2% fumarate (fumarate group), respectively. The pre-experimental period lasted from 90 to 95 d in pregnancy, and the experimental period lasted from 95 d in pregnancy to birth of young goats. The results showed that compared with the control group, the nutrient feed intake and apparent digestibility of goats in later pregnancy of fumarate group were no significant change (P>0.05); on 2.5 h after feeding, the acetate, propionate, total volatile fatty acid contents and propionate percentage in rumen were significantly increased (P < 0.05), the acetate to propionate ratio was significantly decreased (P < 0.05); the contents of malondialdehyde, estradiol and estriol in serum were significantly decreased (P < 0.05), the prolactin and progesterone contents and catalase activity in serum were significantly increased (P < 0.05); the body weight gain of ewes during later pregnancy tended to increase (0.05 ≤ P < 0.10), the total birth weight of lambs was significantly increased (P < 0.05). In conclusion, diet supplemented with 2% fumarate can increase total volatile fatty acid content of goats in later pregnancy, and shift fermentation pathways from acetate to propionate, and improve the body antioxidant capacity, body weight gain of ewes during later pregnancy gain and total birth weight of lambs.
Key words: fumarate     later pregnancy     rumen fermentation     serum biochemical parameters     productive performance    

山羊妊娠期间需要的营养不仅用于自身的维持需要和自身的增重,还用于胎儿及胎产物的生长和发育。胎儿的生长发育起始于妊娠前期,在妊娠后期生长速度达到最大。有研究结果表明,胎儿重量的80%~90%是在妊娠后期完成生长和发育[1]。为了满足体内胎儿正常的生长和发育,母羊需要摄入足够的营养物质。

延胡索酸是一种四碳二烯酸,是三羧酸循环的中间产物,也是“琥珀酸-丙酸”途径的中间产物,最终代谢生成丙酸[2-4]。体外发酵试验结果表明,饲粮中添加延胡索酸会增加丙酸比例和挥发性脂肪酸含量,降低甲烷的产量[5-7]。在体内动物试验中,饲粮中添加延胡索酸可以降低甲烷排放[8-9],增加瘤胃中丙酸比例,降低乙酸比例,使瘤胃发酵模式向丙酸型转变[10]

反刍动物瘤胃产生的挥发性脂肪酸经过活化后会转变为脂酰辅酶A参与脂肪酸在肝脏中的代谢[11-12]。脂酰辅酶A通过柠檬酸/丙酮酸途径产生乙酰辅酶A,用于合成脂肪酸和胆固醇[12]。胆固醇在机体中可以用于合成孕酮和雌激素等类固醇激素[13-14]。饲粮中添加延胡索酸可以显著增加挥发性脂肪酸含量,这可能有助于提高血液中孕酮、雌激素等生殖激素的含量[15]。但是,目前关于延胡索酸对反刍动物体内生殖激素影响的研究报道很少。因此,本试验拟通过在妊娠后期山羊的饲粮中添加延胡索酸,研究延胡索酸对山羊营养物质表观消化率、瘤胃挥发性脂肪酸含量、血清生化指标、繁殖性能的影响,为延胡索酸在山羊生产的应用中提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 基础饲粮

基础饲粮参照NRC(2007)[16]妊娠母羊营养需要量进行饲粮配方设计。妊娠后期母羊的基础饲粮组成及营养水平见表 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)
1.2 试验动物与分组

选择50头2~3岁体况良好、体重相近的母羊在配种期进行同期发情且同期受孕。在妊娠期90 d时,根据B超检查结果,选择其中20头体重(36.5±2.5) kg、确定妊娠的母羊,随机分成2组,每组10只。2组分别饲喂基础饲粮(对照组)和基础饲粮+2%的延胡索酸(延胡索酸组)。单栏饲养,自由采食和饮水,每天记录采食量,随时观察山羊精神状况和健康情况。试验羊从妊娠期90 d开始饲喂试验饲粮,饲喂5 d后,开始正式试验,正试期为妊娠期95 d到产羔。

1.3 测定指标与方法 1.3.1 营养物质表观消化率

在正式试验饲喂15 d后,对山羊饲粮和粪样进行收集。饲粮样品采用四分法进行取样,采用全收粪法对粪便连续5 d收集,每天在饲喂前和饲喂后2 h各收集1次,记录每天总排粪量和采样量。粪便采样量为每日总排粪量的1%,每100 g粪便加入10 mL 10%的硫酸溶液固氮,再置于-20 ℃冰箱保存。然后将收集到的5 d粪便解冻、混匀,最后和饲粮样品一起放入烘箱中65 ℃烘干,粉碎后备用。

粪便和饲粮样品中干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量及能量测定参考张丽英[17],根据常规成分测定的结果以及记录的采食量,计算其营养物质采食量和营养物质表观消化率。

1.3.2 挥发性脂肪酸含量和比例

山羊正式饲喂21 d后,开始进行瘤胃液采集。根据Wang等[18]报道的方法,山羊饲喂2.5和6.0 h后,分别用胶管从山羊口腔伸入瘤胃中采集,其中前100 mL丢弃,防止唾液污染,然后收集50 mL瘤胃液,用于挥发性脂肪酸含量测定。随后将瘤胃液样品分装到10 mL离心管,15 000 r/min和4 ℃条件下离心10 min,取1.5 mL上清液体,加入0.15 mL 25%偏磷酸固定,静置15 min后,-20 ℃保存、过夜。样品在常温条件下解冻,15 000 r/min和4 ℃条件下离心10 min,取0.6 mL装于测定瓶中,在气相色谱仪(安捷伦7890A,安捷伦公司,美国)测定发酵液样品中挥发性脂肪酸组分含量和比例[19]

1.3.3 血清生化和生殖激素指标

山羊正式饲喂30 d后,使用一次性采血针和装有肝素钠的真空管对2组试验羊进行颈静脉空腹采血5 mL,采样结束后室温静止0.5 h,在3 000 r/min条件下离心10 min,然后取上清液分装到1.5 mL无菌无酶的离心管中,-80 ℃保存备用。根据从南京建成生物工程研究所购买的试剂盒及说明书对样本中的血清尿素氮、胰岛素、丙二醛、雌二醇、雌三醇、催乳素、孕酮含量及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性进行测定。

1.3.4 母羊繁殖性能

正试期第1天、分娩前及产后分别对母羊空腹称重,羔羊出生后记录产羔数、出生重(双羔记录总重)及成活率。

1.4 数据统计与分析

试验数据用Excel 2010初步记录并做简单处理,然后采用SPSS 19.0软件对数据利用一般线性模型(GLM)程序进行方差分析(ANOVA)和Duncan氏法多重比较,分析延胡索酸对各个指标的影响。P < 0.05表示差异显著;0.05≤P < 0.10表示有变化趋势。

2 结果 2.1 延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质采食量和表观消化率的影响

表 2可知,与对照组相比,延胡索酸组妊娠后期山羊干物质、有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维采食量和总能摄入量均无显著变化(P>0.05),干物质、有机物、粗蛋白质和中性洗涤纤维表观消化率也无显著变化(P>0.05)。

表 2 延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质采食量和表观消化率的影响 Table 2 Effects of fumarate on nutrient feed intake and apparent digestibility of goats in later pregnancy
2.2 延胡索酸对妊娠后期山羊瘤胃中挥发性脂肪酸含量及比例的影响

表 3可知,延胡索酸和采样时间对瘤胃中乙酸、丙酸、总挥发性脂肪酸含量、丙酸比例和乙丙比存在显著交互作用(P < 0.05)。与对照组相比,延胡索酸组山羊采食后2.5 h,瘤胃中乙酸、丙酸、总挥发性脂肪酸含量和丙酸比例显著升高(P < 0.05),乙丙比显著下降(P < 0.05);延胡索酸组山羊采食后6.0 h,瘤胃中挥发性脂肪酸含量和比例均无显著变化(P>0.05)。

表 3 延胡索酸对妊娠后期山羊瘤胃中挥发性脂肪酸含量及比例的影响 Table 3 Effects of fumarate on rumen VFA content and percentage of goats in later pregnancy
2.3 延胡索酸对妊娠后期山羊血清生化和生殖激素指标的影响

表 4可知,与对照组相比,延胡索酸组山羊血清丙二醛、雌二醇和雌三醇含量显著降低(P < 0.05),血清催乳素、孕酮含量和过氧化氢酶活性显著升高(P < 0.05),而血清尿素氮、胰岛素含量和超氧化物歧化酶活性无显著变化(P>0.05)。

表 4 延胡索酸对妊娠后期山羊血清生化和生殖激素指标的影响 Table 4 Effects of fumarate on serum biochemical and reproductive hormone parameters of goats in later pregnancy
2.4 延胡索酸对妊娠后期山羊繁殖性能的影响

表 5可知,与对照组相比,延胡索酸组的母羊初始体重、母羊产前体重、母羊产后体重、平均产羔数均无显著变化(P>0.05),但是母羊妊娠后期增重有高于对照组的变化趋势(0.05≤P < 0.10)。与对照组相比,延胡索酸组羔羊初生总重显著增加了15.5%(P < 0.05)。2组羔羊成活率均为100%。

表 5 延胡索酸对妊娠后期山羊繁殖性能的影响 Table 5 Effects of fumarate on reproductive performance of goats in later pregnancy
3 讨论 3.1 延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质采食量和表观消化率的影响

延胡索酸具有轻微的酸味,可以掩盖饲粮中的不良气味,提高饲粮的适口性[20-21]。在本试验中,延胡索酸对妊娠后期山羊营养物质采食量没有显著影响,这可能是因本试验基础饲粮适口性较好,添加延胡索酸不能进一步改善采食量。有研究结果表明,延胡索酸可以降低饲粮pH来提高幼龄动物胃中的酸度,增进消化酶活性,促进饲粮中营养物质的消化[21-22]。但是,在本试验结果中,延胡索酸对山羊营养物质消化率无显著影响,这可能是因为延胡索酸在瘤胃内只是作为一个代谢中间体,当延胡索酸全部代谢成挥发性脂肪酸后,不会影响其他营养物质在瘤胃中的消化。

3.2 延胡索酸对妊娠后期山羊瘤胃中挥发性脂肪酸含量及比例的影响

大量试验结果表明,饲粮添加延胡索酸会増加丙酸和挥发性脂肪酸含量[23-26]。延胡索酸进入瘤胃后,可以通过2种不同的代谢路径,分别代谢产生乙酸和丙酸。一方面,延胡索酸在延胡索酸酶的作用下,与水反应生成苹果酸,苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下脱氢生成草酰乙酸,草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下,形成磷酸烯醇式丙酮酸,然后由丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸反应形成丙酮酸,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体的作用下生成乙酰辅酶A,然后在磷酸作用下生成乙酰磷酸,最终在酸性条件下分解产生乙酸[3, 27]。另一方面延胡索酸在黄素腺嘌呤二核苷酸递氢体(FADH2)作用下,生成琥珀酸,琥珀酸与辅酶A的巯基形成硫脂键,转变成琥珀酰辅酶A,然后在变位酶维生素B12催化下,转变成甲基丙二酸单酰辅酶A,然后在丙酰辅酶羧化酶和生物素的催化下,转变成丙酰辅酶A,最后在丙酰辅酶A转移酶的作用下,生成丙酸[4, 6]。在本试验中,与对照组相比,山羊采食2.5 h后,延胡索酸增加了瘤胃中乙酸、丙酸和挥发性脂肪酸含量,但是6 h后,瘤胃中挥发性脂肪酸含量无显著变化。这说明,延胡索酸进入瘤胃后,会通过自身代谢额外产生乙酸和丙酸,使总挥发性脂肪酸含量升高,但是当延胡索酸全部代谢成乙酸和丙酸后,不会进一步对饲粮在瘤胃中的降解产生影响。

3.3 延胡索酸对妊娠后期山羊血清生化和生殖激素指标的影响

秦枫等[28]报道,饲粮中添加延胡索酸可以提高夏季幼兔生长性能,强机体的抗氧化能力,促进机体健康。周岭等[29]报道,饲粮添加复合酸化剂能显著降低鸡蛋脏蛋率,降低输卵管中丙二醛的产生,缓解脂质过氧化反应。在本试验中,山羊饲粮中添加延胡索酸后,血清丙二醛含量降低,而过氧化氢酶活性升高,这说明延胡索酸可以有助于清除山羊体内活性氧,减少氧化损伤的发生,改善机体抗氧化能力。

王玉琴等[30]研究表明,雌二醇与动物机体摄入的能量水平呈负相关。在本次试验中,山羊饲粮中添加的延胡索酸在瘤胃中代谢产生更多的挥发性脂肪酸[3],有助于为动物机体提供更多的能量,从而抑制了雌二醇的合成和分泌。而雌三醇是雌二醇的代谢产物,因此血清雌三醇含量也降低。另外,血清雌激素含量的降低也有可能与血清孕酮含量显著升高有关,孕酮和雌激素既相互抗衡,又相互协同,两者在血液中的含量是此消彼长,雌激素会诱导孕酮受体产生,而孕酮降低却调节雌二醇受体,阻抗雌激素产生[31-32]

孕酮在低含量时与雌激素协同引发发情行为,高含量时抑制发情[33]。在妊娠期间,孕酮抑制子宫的自发活动,降低子宫肌层的兴奋作用,还可以促进胎盘发育,维持正常妊娠[34]。在本研究结果中,血清孕酮含量的升高可能是因为延胡索代谢成乙酸和丙酸,使机体获得更多的脂肪酸,改善了能量代谢,有助于生成更多的孕酮前体物,从而促进了孕激的合成。岳康宁等[35]报道,较高的能量水平有助于显著提高血清胆固醇含量。而胆固醇可以在机体中用于合成孕酮和雌激素等类固醇激素[11-12, 14]。孕酮含量的升高会抑制多巴胺的生成,而多巴胺是促乳素的抑制因子,这有助于催乳素含量的升高。

3.4 延胡索酸对妊娠后期山羊繁殖性能的影响

妊娠后期,胎儿的生长发育很快,此阶段母羊需要补充更多的能量才能够保证胎儿的正常发育以及母羊的自身需要。饲粮中添加延胡索酸有助于为动物机体额外补充更多可利用的能量,最终使得羔羊初生总重增加。

4 结论

在妊娠后期山羊饲粮中添加2%的延胡索酸可使瘤胃产生更多的丙酸,提高总挥发性脂肪酸含量,这有助于生成更多孕酮前体物,促进孕酮合成,维持母羊妊娠,并且提高羔羊初生总重。

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