李 寧,蔣昀軒,魏 凱
(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,山東 泰安 271018)
近年來,膽汁酸開始作為一種新的飼料添加劑應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中,促進脂肪消化吸收,保肝護膽,調(diào)節(jié)腸道,提高機體免疫力,提高生產(chǎn)性能,降低料肉比和料蛋比等功能[1-2]。膽汁酸是肝臟細胞內(nèi)膽固醇的一種代謝產(chǎn)物,它是膽汁的重要組成成分,是一種表面活性較強的乳化劑。膽汁酸經(jīng)肝臟中膽固醇合成后,最后大部分經(jīng)回腸末端吸收,少部分由腸道細菌修飾而形成次級膽汁酸。根據(jù)膽汁酸存在的形式可分為游離型膽汁酸和結(jié)合型膽汁酸。游離型膽汁酸主要包括膽酸(CA)、去氧膽酸(DCA)、石膽酸、豬去氧膽酸(HDCA)、熊去氧膽酸(UDCA)等;結(jié)合型膽汁酸主要是游離型膽汁酸與?;撬峄蚋拾彼峤Y(jié)合形成,主要有?;悄懰幔═CA)、?;侨パ跄懰幔═DCA)、?;秦i去氧膽酸(THDCA)、甘氨膽酸(GCA)等。膽汁酸來源不同,其成分以及作用也有所差異。目前商品化的膽汁酸絕大多數(shù)來源于豬膽汁,這是由于豬膽汁來源容易,產(chǎn)量大,效果也比較突出。有文獻報道,牛羊等反芻動物膽汁在傳統(tǒng)中醫(yī)上也有廣泛應(yīng)用,其中羊膽汁具有清熱解毒、抗炎抑菌、促進消化、抗氧化等功效[1]。目前,對于羊膽汁酸的研究僅限于成份上的初步分析,對其在生產(chǎn)中的研究應(yīng)用較為匱乏。因此,本文在豬膽汁酸研究的基礎(chǔ)上分析羊膽汁酸的功能和產(chǎn)業(yè)化前景,以促進羊膽汁酸在畜禽生產(chǎn)中的開發(fā)應(yīng)用。
近幾年來,豬膽汁酸產(chǎn)品作為新型飼料添加劑開始應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中,市場需求量和認可度逐漸增多,這得益于來源廣泛的豬膽汁原料以及成熟的提取工藝。我國作為養(yǎng)羊大國,近幾年羊出欄量達到了 3億多只,平均每只羊膽汁含量超過 50 ml,羊膽汁的產(chǎn)量也足以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求,而目前對于羊膽多作為廢棄物處理,出現(xiàn)嚴重的資源浪費現(xiàn)象?!侗静萁?jīng)集注》中提到羊膽汁具有清熱解毒、清肝明目、抗炎殺菌等作用[2],而羊膽汁中膽汁酸的含量和成份也有與豬膽汁相似和不同之處,因此可利用豬膽汁酸成熟的提取工藝對羊膽汁酸進行提取,進而探索和開發(fā)羊膽汁酸的功能,這樣可使羊膽變廢為寶,實現(xiàn)資源化利用,提高羊產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。
膽汁酸是膽汁中的主要有效成分。動物源膽汁來源不同,膽汁酸的成分和含量有所差異。羊膽汁酸中主要成分有 CA、DCA、CDCA、TCA、TDCA、GCA、GDCA;豬膽汁酸中主要成分有HCA、HDCA、CDCA、THCA、THDCA、T CDCA、GHDCA、GCDCA[3]。與豬膽汁酸成分含量相比,羊膽汁酸中游離型膽汁酸以 CA和DCA含量較高,而對于結(jié)合型膽汁酸,羊膽汁酸中的TCA、TDCA和GCA含量高于豬膽汁酸[4-7],其中 TCA、GCA具有解熱鎮(zhèn)痛、抗炎抑菌、提高免疫功能等作用[6-8],CA、TDCA 參與腸道菌群的調(diào)節(jié)作用[9-10]。因此,羊膽汁理論上在抗畜禽熱應(yīng)激、氧化應(yīng)激以及抗炎抑菌等方面可能比豬膽汁酸更有優(yōu)勢。
脂肪作為畜禽最主要的能量來源,通常被添加到飼料中以滿足對畜禽的生產(chǎn)需求。但在畜禽的早期生長階段,由于內(nèi)源乳化劑的供需不足,其消化能力有限以至對脂肪的利用受到一定的限制。然而,可以通過補充外源性乳化劑的方法,提高幼畜禽的消化能力以及對脂肪的利用率,改善畜禽生產(chǎn)性能。膽汁酸作為一種較強的表面活性劑,可通過增加脂肪的表面活性,進而提高畜禽的消化率。有研究表明,添加豬膽汁酸可以提高肉仔雞的生產(chǎn)性能,改善肉雞的屠體品質(zhì),改善脂肪代謝[7];向梟[12]研究表明在高脂飼料中添加膽汁酸可有效增強幼魚對高脂飼料的消化能力,促進生長,改善肌肉品質(zhì);王進[13]研究表明在基礎(chǔ)日糧中添加膽汁酸能夠顯著提高豬的生產(chǎn)性能;添加0.5 % 的CA能顯著提高肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率以及表觀吸收率[14];在含有 35 % 的高脂飼料中添加 CA可顯著提高大鼠的增重率[15]。羊膽汁中的膽汁酸鹽具有強大的乳化作用,可促進脂肪的分解,而 CA作為羊膽汁酸的主要成分,且含量高于豬膽汁酸,因此羊膽汁酸在促進脂肪消化吸收和提高生產(chǎn)性能方面可能優(yōu)于豬膽汁酸。
在集約化生產(chǎn)中,畜禽受各種病原體和應(yīng)激源的影響,往往產(chǎn)生一定的氧化應(yīng)激。在正常情況下,機體內(nèi)活性氧(ROS)的產(chǎn)生與清除往往處于動態(tài)平衡中。然而,由于 ROS的特殊化學(xué)性質(zhì),具有一定的不穩(wěn)定性。當機體受到環(huán)境刺激時,機體內(nèi) ROS的產(chǎn)生速率超過了機體對其清除的速率,從而產(chǎn)生氧化應(yīng)激,易引起組織損傷。同時,機體內(nèi)丙二醛(MDA)活性上調(diào),超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)活性下調(diào),而膽汁酸在緩解氧化應(yīng)激方面具有一定的作用。有研究表明,添加膽汁酸可使肉雞在熱應(yīng)激狀態(tài)下GSH-PX恢復(fù)到正常水平[16]。研究表明,TCA通過提高體內(nèi) TSOD、GSH-PX 活力來抗氧化[17]。烏云夫[18]研究表明低、高劑量的 GCA都能顯著提高小鼠肝、腦組織中 SOD的活性,對機體有一定的抗氧化作用。TCA、GCA同樣作為羊膽汁酸的主要成分,其含量也高于豬膽汁酸,因此羊膽汁酸在抗畜禽氧化應(yīng)激方面理論上不亞于豬膽汁酸的效果,亟需要科學(xué)驗證。
炎癥是畜禽在養(yǎng)殖過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種病理反應(yīng)過程,通常表現(xiàn)出炎癥反應(yīng)以及組織損傷。而某些膽汁酸表現(xiàn)出一定的抗炎作用。據(jù)報道,TCA和 TDCA作為羊膽汁酸的主要成分,可通過抑制NO、PGE2炎癥介質(zhì)的釋放和IL-6的釋放而抑制炎癥反應(yīng)[19]。除此之外 GCA慢性炎癥也有抑制作用[20]。李慧峰等[7]采用多種動物模型研究發(fā)現(xiàn) TCA具有明顯的抗炎效果。膽汁酸可通過降低表面張力的作用對菌體進行裂解而抑制其生長,且不同動物源的膽汁酸具有不同的抑菌效果[2]。研究表明,從膽汁中提取的 CDCA及其新型衍生物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等有抑菌作用[22]。CA、DCA 有抑菌作用且后者作用強于前者[23]。TCA對革蘭氏陽性菌有明顯抑制作用,對大腸桿菌等革蘭氏陰性菌有輕度抑制作用[1]。DCA對金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、檸檬色葡萄球菌有明顯抑制作用且抑制效果優(yōu)于 HDCA[24]。羊膽汁酸中 CA、DCA、TCA含量較多,推測羊膽汁酸在對金黃色葡萄球菌、魏氏梭菌等革蘭氏陽性菌更有效,對綠膿桿菌、大腸桿菌、沙門氏菌等革蘭氏陰性菌也有抑制作用,因此羊膽汁酸在預(yù)防與治療相關(guān)畜禽炎性疾病方面具有較大潛力。
在養(yǎng)殖過程中,夏季熱應(yīng)激尤為常見。熱應(yīng)激狀態(tài)下,容易對畜禽的器官功能以及生產(chǎn)性能帶來不利影響。近年來,有將膽汁酸作為一種飼料添加劑用來緩解熱應(yīng)激所帶來的不利影響。夏俊峰[25]表明,牛磺鵝去氧膽酸(TCDCA)對熱應(yīng)激狀態(tài)中小鼠體液免疫、細胞免疫有調(diào)節(jié)作用,同時可以降低機體HSP70基因在肝組織中的表達,使其維持正常水平。Yin[11]指出,添加200 mg/kg的膽汁酸可以提高肉雞在熱應(yīng)激狀態(tài)下的生產(chǎn)性能。然而,這些研究和應(yīng)用主要針對豬膽汁酸,羊膽汁酸中也具有與豬膽汁酸相似的成分,因此羊膽汁酸在抗熱應(yīng)激方面是否有這方面作用還需進行進一步探究。有研究已經(jīng)報道,給家兔注射10 mg的DCA后可以使其體溫降低[22];李培鋒等[8]表明TCA可以通過降低發(fā)熱大鼠下丘腦組織中 PGE2的含量來使機體體溫下降。臨床上,羊膽汁還用于預(yù)防和治療上火癥狀,傾向于治療肝熱目赤、熱毒瘡腫。羊膽汁是羊膽汁酸的主要來源且 DCA、TCA含量高于豬膽汁酸,在促進機體抗熱應(yīng)激方面具有更大的潛力。
腸道健康與否直接影響了畜禽的生產(chǎn)性能。在多種刺激下,往往會導(dǎo)致腸道功能障礙,表現(xiàn)為腸道黏膜萎縮、腸道完整性喪失等。膽汁酸作為一種新的激素調(diào)節(jié)劑,可以通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白的表達,從而對腸道完整性進行調(diào)控。有研究表明,膽汁酸可以提高十二指腸酶活性[26]。除此之外,膽汁酸還可以通過調(diào)控腸道微生物群的組成與功能影響腸道健康,尤其在畜禽受到各種應(yīng)激下,腸道中有害菌群大量增加以危害腸道健康,而膽汁酸可以通過調(diào)控微生物群的豐度發(fā)揮對腸道的保護作用。例如,肉雞日糧中添加膽汁酸可以降低熱應(yīng)激引起的盲腸乳桿菌的數(shù)量并使類桿菌數(shù)量增加[11]。研究發(fā)現(xiàn),給予大鼠中劑量或高劑量的 CA,總細菌數(shù)隨膳食 CA的水平升高而降低,表現(xiàn)為厚壁菌門豐度增加,擬桿菌門豐度降低,提示 CA參與調(diào)節(jié)腸道微生物組成[9]。除此之外,TDCA也可預(yù)防或治療炎癥性腸病[10]。調(diào)節(jié)腸道微生物豐度與膽汁酸的抗菌活性有關(guān)。羊膽汁酸中各種膽汁酸組分對調(diào)節(jié)微生物群必然發(fā)揮積極的作用,其功能還需進一步挖掘。
鑒于膽汁酸的多效性和天然性,其在家禽、家畜、水產(chǎn)、寵物方面的應(yīng)用越來越廣泛。羊膽汁本身具有良好的醫(yī)用基礎(chǔ),且在某些方面的功效有其特殊的優(yōu)勢,說明羊膽汁中的主要成份膽汁酸在成份和含量方面有其與眾不同之處,這也提示其功能方面與豬膽酸存在差異。目前豬膽汁酸的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)十分成熟,該產(chǎn)品已經(jīng)有國家批準的正式生產(chǎn)文號。羊膽汁及其膽汁酸的開發(fā)利用仍停留在初級階段,優(yōu)良的資源尚未得到充分開發(fā)和利用,因此亟需對羊膽汁酸進行深入研究和開發(fā),從而為養(yǎng)殖業(yè)提供更好的功能性飼料添加劑產(chǎn)品,也為羊養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高經(jīng)濟效益。本文以豬膽汁酸的研究和應(yīng)用成果為前提,系統(tǒng)分析了羊膽汁酸在多種功能中的應(yīng)用前景,從而為羊膽汁酸的功能研究和產(chǎn)品開發(fā)提供參考。