趙甜甜，寇忠云，龐衛(wèi)軍

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

精液的保存技術(shù)使豬的人工授精使用范圍越來(lái)越廣泛，迅速成為最有效的生豬繁殖手段之一[1]。與自然交配相比，人工授精有諸多優(yōu)點(diǎn)：1)擴(kuò)大公母比例，提高優(yōu)良品種利用率；2)減少生殖疾病的傳播；3)克服時(shí)間地域的差異。人工授精涉及諸多環(huán)節(jié)，如采精、精液保存以及輸精等。在豬精液常溫保存過(guò)程中更容易受到來(lái)自多個(gè)環(huán)節(jié)的微生物污染，這些污染會(huì)影響保存過(guò)程中精子的質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此在制備精液稀釋劑的過(guò)程中會(huì)加入抗生素抑制細(xì)菌的增殖。但是隨著禁抗時(shí)代的來(lái)臨，我們需要尋找更多無(wú)副作用的活性物質(zhì)來(lái)代替抗生素。中草藥主要抗菌物質(zhì)為植物提取物中的植物多酚、植物多糖、生物堿、有機(jī)酸和黃酮類物質(zhì)，因?yàn)槎靖弊饔眯?、低殘留、取材廣泛而在畜牧行業(yè)廣泛應(yīng)用，起到了多方面的作用。本文主要從以上幾類物質(zhì)在豬精液常溫保存中的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述。

1 豬精液的保存技術(shù)

精液保存技術(shù)分為低溫保存、冷凍保存和常溫保存3種。豬精液低溫保存和冷凍保存保存溫度較低，可以控制某些病原體、細(xì)菌和真菌的增殖，保護(hù)豬群的健康狀況[2]。并且低溫和冷凍保存的時(shí)間較長(zhǎng)，可以克服遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。但是目前的低溫保存和冷凍保存在實(shí)踐中仍舊存在一些問(wèn)題：公豬精液對(duì)溫度下降的敏感性低，尤其是在冷凍保存過(guò)程中，精子更容易發(fā)生冷休克而死亡；設(shè)備要求較高，價(jià)格昂貴；并且Janice等發(fā)現(xiàn)與常溫保存相比，低溫保存精子的繁殖母豬產(chǎn)仔率會(huì)降低20%～30%[3]。常溫保存將精液在15～18 ℃的環(huán)境下保存，保存期一般不超過(guò)3 d[4]。在這個(gè)環(huán)境保存的精子并沒(méi)有破壞結(jié)構(gòu)和活力，僅僅是代謝能力下降，處于休眠狀態(tài)，在回溫到37 ℃后，仍舊可以恢復(fù)正常的活力和代謝水平[5]。且常溫保存無(wú)需昂貴的儀器設(shè)備、操作過(guò)程簡(jiǎn)單易行、更有利于商業(yè)推廣和應(yīng)用[6]。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中精液的常溫保存應(yīng)用范圍更加廣泛。

但是在常溫保存中同樣存在一些問(wèn)題，微生物污染是豬精液保存中不可避免的，如果污染就會(huì)降低精液質(zhì)量和縮短精液的壽命，并且受污染的精液可以降低受胎率，導(dǎo)致胚胎早期死亡等[7]。污染一方面來(lái)源于動(dòng)物本身，如糞便、包皮腔液、皮膚和毛發(fā)；另一方面來(lái)源來(lái)自如環(huán)境污染、人員、使用容器用具和添加劑的污染等[8]。向精液中添加抗生素是防止細(xì)菌傳播和保持精液質(zhì)量的常見(jiàn)做法[9]。盡管添加抗生素可以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，但是盲目地添加大劑量的抗生素會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，所以目前世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(OIE)和糧食農(nóng)業(yè)組織(FAO)都在積極地采取措施減少動(dòng)物抗生素的使用[10]。我國(guó)在2019年10月7號(hào)發(fā)布了中華人民共和國(guó)合同法農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號(hào)公告，宣布退出除中藥外的所有促生長(zhǎng)類藥物飼料添加劑品種，獸藥企業(yè)停止生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，標(biāo)志著我國(guó)禁抗時(shí)代的來(lái)臨，尋找有效的抗生素替代產(chǎn)品迫在眉睫。

2 中草藥提取物

目前的抗菌替代種類豐富，主要有抗菌技術(shù)和抗菌替代制劑等。單層離心和精漿過(guò)濾是目前抑菌效果理想的技術(shù)，抗菌替代劑包括微生態(tài)制劑、寡聚糖類、酶制劑、酸化劑和天然植物提取物等。中草藥在中國(guó)的研究歷史悠久，是一種很有開(kāi)發(fā)價(jià)值的原料，在畜牧業(yè)應(yīng)用廣泛[11]。中草藥提取物是以植物及其產(chǎn)物為原料，經(jīng)物理、化學(xué)和生物學(xué)手段分離、提純的某一種或多種有效成分。近年來(lái)，由于中草藥提取物的促生長(zhǎng)、抗炎殺菌、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)功能和天然、環(huán)保，無(wú)毒副、無(wú)耐藥、低殘留等優(yōu)點(diǎn)成為比較適宜的抗生素替代品之一[12-13]。比較清楚的抑菌機(jī)理主要有3種：1)干擾抑制生物酶活性，抑制新陳代謝；2)通過(guò)影響蛋白質(zhì)活性來(lái)影響細(xì)菌的生存和繁殖；3)改變細(xì)胞膜的通透性，使其體內(nèi)的酶類和代謝產(chǎn)物逸出失活[14]。

3 中草藥提取物在豬精液常溫保存中的應(yīng)用

中草藥提取物中的抗菌物質(zhì)主要為植物多酚、植物多糖、生物堿、有機(jī)酸以及植物黃酮類物質(zhì)等，本文就以上幾種物質(zhì)在豬精液常溫保存中的應(yīng)用研究進(jìn)行闡述。

3.1 植物多酚類

茶多酚(表1)是一類從茶葉中提取的天然多酚類物質(zhì)，是茶葉中的主要活性物質(zhì)[15]。因其無(wú)毒、無(wú)殘留和取材豐富被譽(yù)為綠色抗菌劑。茶多酚具有很強(qiáng)的抗氧化、抗菌、抗腫瘤、預(yù)防心血管疾病等生物學(xué)活性[16]。謝東淇[17]在精液基礎(chǔ)液中加入茶多酚，發(fā)現(xiàn)可以有效延長(zhǎng)精子的保存時(shí)間，并且抑制細(xì)菌的繁殖[18]，并且證明，在常溫條件下0.04 g/L的茶多酚在抑制細(xì)菌的繁殖的同時(shí)還可以提高精液的質(zhì)量。

綠原酸(表1)是一種在咖啡、茶葉、水果及杜仲中廣泛存在的酚類物質(zhì)[19]。具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肥胖等多種生物學(xué)功能。孫敬春[20]將綠原酸添加到精液稀釋液中，發(fā)現(xiàn)可以提升精液的抑菌能力的同時(shí)還可以提高抗氧化能力，從而提高常溫保存過(guò)程中精液的質(zhì)量。這類活性物質(zhì)既解決了精液保存過(guò)程中的微生物繁殖問(wèn)題，同時(shí)還解決了抗氧化問(wèn)題，在稀釋劑的添加中潛力巨大。

沒(méi)食子酸(表1)是從中草藥五倍子和石榴等水果中提取出來(lái)的天然多酚類物質(zhì)。具有較強(qiáng)的抗菌、抗病毒、抗腫瘤等生物學(xué)功能[21]。趙琦[22]發(fā)現(xiàn)沒(méi)食子酸可以提高精子的質(zhì)量，但是抑菌能力并不顯著，并不能代替慶大霉素。進(jìn)一步的抑菌濃度和提高濃度是否會(huì)影響精子仍舊需要進(jìn)一步研究。

安石榴甙(表1)是一種天然酚類化合物，廣泛存在于石榴籽及石榴皮中。安石榴甙最主要的功能就是抗氧化及抗菌功能[23]。安石榴甙對(duì)于大腸桿菌、假絲酵母菌[24]、金色葡萄球菌[25]以及白色念珠菌[26]都有明顯的抑制效作用。郝哲等[27]將安石榴甙應(yīng)用到添加劑中，證明安石榴甙可以抑制細(xì)菌的繁殖，提高常溫保存過(guò)程中的精液質(zhì)量。與綠原酸相同，二者都兼顧抗氧化和抗菌活性，發(fā)展前景巨大，未來(lái)對(duì)于具有多種生物活性物質(zhì)的研究會(huì)越來(lái)越廣泛。此外。一些植物多酚類物質(zhì)，如香芹酚、百里酚和子丁香酚等同樣具有抗菌特性，未來(lái)也可以考慮將這些物質(zhì)添加到精液稀釋劑中，以期替代抗生素。

表1 植物多酚類提取物在豬精液常溫保存中的應(yīng)用

3.2 植物多糖

植物多糖是植物細(xì)胞代謝產(chǎn)生的由10個(gè)單糖以上組成的多糖[28]。植物多糖具有多種功能，如免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗炎、抗病毒和抗輻射等多種功能[29]，并且具有安全、高效和低毒等優(yōu)點(diǎn)[30]成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)對(duì)于植物多糖的研究越來(lái)越深入，發(fā)現(xiàn)了很多多糖分子用于畜牧業(yè)、食品加工和制藥業(yè)的發(fā)展與建設(shè)。

最新研究表明[31]，黃芪多糖可作為抗氧化劑保護(hù)由2型糖尿病引起的肝損傷。人參多糖用于發(fā)酵飼料可以作為抗生素的有效替代品改善腸道形態(tài)和微生物成分[32]。藻酸鈉添加到水牛精液稀釋劑中可以清除自由基，提高稀釋劑的抗菌能力[33]。雖然以上多糖類物質(zhì)尚未運(yùn)用到豬精液常溫保存過(guò)程中，但是證明了其抗菌活性，未來(lái)可以考慮添加到豬精液中研究其抗菌效果。

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖(表2)具有多種生物學(xué)特性，如抗氧化、免疫調(diào)節(jié)[34]、益生元[35]和抗菌特性[36]。枸杞多糖可以作為抗氧化劑保護(hù)神經(jīng)元免受損傷[37]。并且有試驗(yàn)證明枸杞多糖可以選擇性地支持益生菌的生長(zhǎng)[35]。將枸杞多糖添加到17 ℃保存的精液稀釋劑中可以顯著提高精子的活力，降低精子畸形率[36]。殼聚糖(表2)是一種天然多糖，具有抗氧化、抗菌等多種生物學(xué)功能。因其資源豐富、價(jià)格低廉和生物相容性而被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑、食品保鮮和藥物中。謝東淇[17]發(fā)現(xiàn)了殼聚糖在精液保存中可以抑制精液繁殖，延長(zhǎng)精液保存的時(shí)間，可能的原因是：阻礙細(xì)菌代謝；干擾遺傳物質(zhì)的功能，改變細(xì)胞膜通透性等。

表2 植物多糖提取物在豬精液常溫保存中的應(yīng)用

3.3 其他

甜菜堿(表3)，別名甜菜素，是一種從甜菜、甘蔗、小麥等植物中提取出來(lái)的天然生物堿[38]。有研究報(bào)道了甜菜堿中的季銨鹽應(yīng)用于紡織產(chǎn)品中可以起到抗菌活性，試驗(yàn)結(jié)果顯示甜菜堿可以增強(qiáng)棉紡織物對(duì)于大腸桿菌和金色葡萄球菌的抗菌效率[39]。此外甜菜堿也應(yīng)用于稀釋液中，研究報(bào)道，甜菜堿應(yīng)用于17 ℃條件下儲(chǔ)存的精子，可以提高精液質(zhì)量[40]。

淫羊藿(表3)是一種重要的藥用植物，目前在淫羊藿屬中發(fā)現(xiàn)了260多種化學(xué)成分，其中淫羊藿苷是最重要的成分之一，屬于黃酮類化合物，具有抗氧化、抗菌、免疫保護(hù)和抗癌作用[41]。侯震坤[42]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷對(duì)于大腸桿菌和金色葡萄球菌具有一定的抑菌效果，添加到精液稀釋液中可以抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，并且在一定程度上可以代替慶大霉素。

檸檬葉提取物具有抗氧化、抗炎[43]等活性，還可治療外傷。將檸檬草提取物應(yīng)用于男性精液中可以抑制致病微生物的繁殖[44]。日后可以運(yùn)用到精液稀釋劑中抑制微生物的繁殖。

五味子提取物中含有多酚、黃酮醇和木質(zhì)素等具有抗菌、抗氧化、細(xì)胞毒性的活性物質(zhì)，主要是從中藥五味子中提取的[45-46]。Eva等[47]將五味子提取物加入到牛的精液擴(kuò)展液中，發(fā)現(xiàn)可以提高精液抗氧化能力的同時(shí)還能提高精液的抗菌能力。

茶樹(shù)油(表3)是從互花千層葉中提取出來(lái)的揮發(fā)油，具有廣譜抗菌性。迷迭香揮發(fā)油(表3)是從迷迭香中提取的揮發(fā)油，同樣具有抗菌活性。Alberto等[39]將兩種揮發(fā)油添加到豬冷凍精液稀釋劑中，都可以替代氨芐青霉素作為抗菌劑從而抑制精液中細(xì)菌增殖。

表3 其他類中草藥提取物在豬精液常溫保存中的應(yīng)用

4 總結(jié)與展望

在豬精液常溫保存過(guò)程中，不可避免會(huì)受到微生物的污染，因此在制備精液稀釋劑的過(guò)程中通常會(huì)添加一定量的抗生素來(lái)抑制細(xì)菌的繁殖。但是隨著我國(guó)禁抗時(shí)代的來(lái)臨，尋找抗菌替代品成為主要趨勢(shì)。中草藥提取物具有無(wú)毒副作用、低殘留、抗性低和抗菌性強(qiáng)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于豬精液常溫保存稀釋劑中，可為精液抗菌替代品研究提供新的思路。但是中草藥提取物也存在一定的問(wèn)題：如中草藥提取物的穩(wěn)定性難以控制；提取物不同部位，有效成分也會(huì)存在含量的差異；在提取過(guò)程中的分離提純以及溫度等條件難以精確控制；中草藥提取物的價(jià)格也高低不一。因此一方面需要進(jìn)一步完善中草藥提取工藝，提高中草藥提取物的純度；另一方面仍舊需要積極開(kāi)發(fā)中草藥提取物復(fù)合劑，降低成本；同時(shí)篩選更加有效的中草藥提取物來(lái)代替抗生素。中草藥提取物應(yīng)用于豬精液稀釋劑以提高常溫保存效果的研究將是具有廣闊應(yīng)用前景的新方向。