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      凝結(jié)芽孢桿菌微生態(tài)制劑對北京油雞產(chǎn)蛋雞抗脂質(zhì)過氧化能力的影響

      2018-03-06 02:21:07李嘉懿張紅星謝遠(yuǎn)紅連正興
      關(guān)鍵詞:產(chǎn)蛋雞甘油三酯脂肪肝

      李嘉懿 郭 茜 張紅星 謝遠(yuǎn)紅 劉 慧* 連正興

      (1.北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,微生態(tài)制劑關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)北京市工程實(shí)驗(yàn)室,食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室,北京 102206;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193)

      脂肪肝綜合征(fatty liver syndrome,F(xiàn)LS)是由于肝臟內(nèi)脂肪異常堆積代謝紊亂引起的一種代謝性疾病,常見于產(chǎn)蛋高峰期和后期蛋雞[1-3]。Couch于1954年首次在美國西南部的產(chǎn)蛋雞上首次發(fā)現(xiàn)FLS。FLS主要發(fā)生于籠養(yǎng)產(chǎn)蛋雞,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)蛋雞產(chǎn)蛋率明顯下降,死亡率升高,給養(yǎng)殖業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),多數(shù)由于FLS死亡的母雞,主要原因是肝臟脂肪積累過多,肝臟破裂導(dǎo)致出血和死亡。多數(shù)母雞產(chǎn)蛋后或產(chǎn)蛋率達(dá)不到高峰時(shí)才被發(fā)現(xiàn)患有FLS,因此飼養(yǎng)過程中可以微生態(tài)制劑預(yù)防為主,以提高母雞的抗氧化能力。徐鵬研究發(fā)現(xiàn),地衣芽孢桿菌TS-01可以預(yù)防產(chǎn)蛋雞FLS的發(fā)生;Pan等研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加益生菌可以增加產(chǎn)蛋雞血清谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)的活性。目前有關(guān)凝結(jié)芽孢桿菌(Bacilluscoagulans)對北京產(chǎn)蛋油雞FLS的預(yù)防及其抗脂質(zhì)過氧化能力的研究尚未見國內(nèi)外報(bào)道。因此,本文以北京油雞為試驗(yàn)對象,通過在基礎(chǔ)飼糧中添加凍干菌粉形式的凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1,研究其對產(chǎn)蛋雞脂質(zhì)過氧化特征指標(biāo)丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和抗脂質(zhì)過氧化特征指標(biāo)及血清甘油三酯(triglycerides,TG)含量的影響,并通過觀察肝臟組織切片油紅O染色和測定肝臟粗脂肪含量,研究凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對FLS的預(yù)防作用和抗氧化活性,旨在為開發(fā)具有抗氧化能力的凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1微生態(tài)制劑提供科學(xué)的理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)材料

      1.1.1 試驗(yàn)菌株

      凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1,篩選于傳統(tǒng)干酪,經(jīng)本課題組前期試驗(yàn)研究鑒定為產(chǎn)中性蛋白酶的菌株。

      1.1.2 微生態(tài)制劑

      于優(yōu)化發(fā)酵條件下對凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1進(jìn)行發(fā)酵,經(jīng)離心濃縮和真空冷凍干燥,得到活菌數(shù)為7.35×1010CFU/g的凍干菌粉活菌制劑微生態(tài)制劑。

      1.1.3 培養(yǎng)基

      發(fā)酵培養(yǎng)基:大豆粕1.0%、玉米淀粉4.0%、碳酸鈣0.6%。

      平板計(jì)數(shù)瓊脂(PCA)培養(yǎng)基:胰蛋白胨5.0 g,酵母浸粉2.5 g,葡萄糖1.0 g,瓊脂17.0 g,蒸餾水1 000 mL,pH 7.0。

      1.1.4 儀器與設(shè)備

      BT2202S電子天平(Electronic Balance,Sartorius公司,德國)、真空冷凍干燥機(jī)(Vacuum Freeze Dryer,Labconco公司,美國)、TGL-20M型高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)(High Speed Refrigerated Centrifuge,上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司)、202-001電熱恒溫干燥箱(Electrothermal Constant-Temperature Dry Box,北京科偉永興儀器有限公司)。

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼糧

      選擇120只體重差異不顯著(P>0.05)、健康的14周齡北京油雞產(chǎn)蛋雞,隨機(jī)分為空白對照組、低劑量組、中劑量組和高劑量組4個(gè)組,每組3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10只??瞻讓φ战M飼喂基礎(chǔ)飼糧,試驗(yàn)組(低劑量組、中劑量組、高劑量組)分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中添加10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1的試驗(yàn)飼糧,使各試驗(yàn)組攝入活菌數(shù)量分別為108、109、1010CFU/kg?;A(chǔ)飼糧配制參考NRC(1994)標(biāo)準(zhǔn),其組成及營養(yǎng)水平如表1所示。凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1微生態(tài)制劑由本實(shí)驗(yàn)室自制。試驗(yàn)用北京油雞由北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所提供,采用3層階梯式籠養(yǎng)雞舍,光照時(shí)間16 h,飼養(yǎng)溫度20~23 ℃,人工喂料撿蛋,自由采食和采水,并按常規(guī)程序免疫。

      表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

      1)預(yù)混料為每千克飼糧提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 9 500 IU,VB11.5 mg,VB29.0 mg,VB63.0 mg,VB120.02 mg,VD32 375 IU,VE 19 IU,VK31.40 mg,生物素 biotin 0.95 mg,葉酸 folic acid 0.93 mg,D-泛酸鈣D-pantothenic acid 9.3 mg,Cu (as copper sulfate) 15 mg,F(xiàn)e (as ferrous sulfate) 60 mg,Mn (as manganese sulfate) 100 mg,Zn (as zinc sulfate) 70 mg,I (as potassium iodide) 0.50 mg,Se (as sodium selenite) 0.59 mg。

      2)營養(yǎng)水平均為計(jì)算值。Nutrient levels were calculated values.

      1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

      1.3.1 樣品采集

      血清采集:試驗(yàn)第10周,每組按重復(fù)取10只雞用無菌注射器翅下靜脈采血,每只采血2~3 mL,37 ℃凝血約2 h之后取出血清于2 mL離心管中,于4 000 r/min離心10 min,取上清液,-20 ℃冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

      肝臟組織:試驗(yàn)第10周,每組按重復(fù)隨機(jī)宰殺5只油雞,摘取肝臟并剪取1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm大小的肝臟分組浸泡于4%多聚甲醛溶液中固定備用。

      1.3.2 測定方法及指標(biāo)

      1.3.2.1 肝臟組織顯微鏡觀察

      肝臟組織油紅O染色切片,顯微鏡下觀察。

      1.3.2.2 肝臟組織粗脂肪含量測定

      取各組新鮮肝臟,分別冷凍干燥48 h,經(jīng)過40目篩,稱取2.00~5.00 g,全部移入濾紙筒內(nèi),依據(jù)GB/T 5009.6—003《食品中脂肪的測定》的方法[10]測定肝臟粗脂肪含量。

      1.3.2.3 血清抗氧化指標(biāo)測定

      取1.3.1步驟冷凍的血清樣品,送至北京中同藍(lán)博臨床檢驗(yàn)所有限公司測定甘油三酯含量、總抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、GSH-Px活性、MDA含量。

      1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

      試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析,Duncan氏法多重比較檢驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清甘油三酯含量的影響

      由圖1可見,與空白對照組相比,10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組的血清甘油三酯含量均顯著下降(P<0.05),分別降低了18.91%、57.55%、56.05%。100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組血清甘油三酯含量顯著低于10 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組(P<0.05),且100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組血清甘油三酯含量最低。

      2.2 肝臟組織油紅O染色切片

      經(jīng)油紅O染色后,肝臟細(xì)胞內(nèi)脂肪滴呈紅色,細(xì)胞核呈藍(lán)色。由圖2可見,空白對照組肝臟切片明顯有大量的紅色脂肪滴,而試驗(yàn)組肝臟組織切片中紅色脂肪滴數(shù)量均明顯少于空白對照組,100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組幾乎沒有。這說明飼糧添加100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組效果最好。

      數(shù)據(jù)柱形標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。圖3同。

      Value columns with different small letters mean significant difference (P<0.05), and with different capital letters mean significant difference (P<0.01). The same as Fig.3.

      圖1凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清甘油三酯含量的影響

      Fig.1 Effects ofBacilluscoagulansLiu-g1 on serum triglyceride content of laying hens (n=10)

      2.3 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞肝臟粗脂肪含量的影響

      由圖3可見,與空白對照組相比,10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組蛋雞肝臟粗脂肪含量均極顯著降低(P<0.01),分別降低了56.45%、70.91%、66.78%。100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組肝臟粗脂肪含量極顯著低于10 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組(P<0.01),降低了33.20%。這進(jìn)一步驗(yàn)證了未飼喂凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1時(shí)肝臟可能有脂肪堆積現(xiàn)象,而試驗(yàn)組結(jié)果表明凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1可以顯著改善這一現(xiàn)象,具有較強(qiáng)抑制脂肪肝的作用。其中,100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組效果最好。該結(jié)果與圖2中肝臟組織油紅O染色切片結(jié)果一致。

      A:空白對照組;B:10 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組;C:100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組;D:1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組。

      A: blank control group; B: 10 mg/kgBacilluscoagulansLiu-g1 group; C: 100 mg/kgBacilluscoagulansLiu-g1 group; D: 1 000 mg/kgBacilluscoagulansLiu-g1 group.

      圖2肝臟組織油紅O染色切片

      Fig.2 Liver tissue sections with oil red O staining (400×)

      圖3 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞肝臟粗脂肪含量的影響

      2.4 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清抗氧化指標(biāo)的影響

      由表2可知,與空白對照組相比,10、100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組的血清T-AOC分別顯著提高了19.81%、29.62%(P<0.05);10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組的血清GSH-Px活性分別顯著提高了39.15%、48.15%、40.21%(P<0.05);10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組血清SOD活性均有一定程度的提高(P>0.05),分別提高了1.38%、6.64%、10.45%;10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組的血清MDA含量均有一定程度的降低(P>0.05),分別降低了13.58%、20.79%、19.64%。這說明凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1具有較好的脂質(zhì)抗氧化能力。其中,100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組效果最佳。

      3 討 論

      3.1 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清甘油三酯和肝臟粗脂肪含量的影響

      甘油三酯是脂肪酸和甘油合成的脂肪分子[11]。血液中高水平的甘油三酯與動(dòng)脈粥樣硬化和心臟病有關(guān)[12-15],同時(shí)也是引發(fā)脂肪肝的可能原因。蛋雞脂肪合成主要在肝臟中進(jìn)行[16]。研究表明,肝臟脂質(zhì)合成和分泌之間的平衡是調(diào)節(jié)蛋雞肝臟內(nèi)脂肪沉積的關(guān)鍵[17]。產(chǎn)蛋前期,肝臟大量合成脂肪以滿足蛋黃沉積脂質(zhì)的需要,當(dāng)合成脂肪的速度大于向外轉(zhuǎn)運(yùn)的速度時(shí),過量的脂肪就會(huì)沉積到肝臟中,最后導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)代謝紊亂,嚴(yán)重者導(dǎo)致肝內(nèi)出血而死亡[11]。若血清甘油三酯含量高,可導(dǎo)致肝臟攝入的游離脂肪酸(free fatty acid,FFA)過多,促使肝臟合成甘油三酯過多,進(jìn)而可能導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)代謝紊亂和脂肪肝的形成[18]。曹友德等[19]研究了高脂血癥、FFA和脂肪肝的相關(guān)性發(fā)現(xiàn),高甘油三酯組高脂血癥、脂肪肝發(fā)病率和FFA含量均顯著高于正常血脂組,且脂肪肝組甘油三酯、FFA含量顯著高于非脂肪肝組,因此甘油三酯含量高可能導(dǎo)致脂肪肝的形成。本試驗(yàn)選取北京油雞產(chǎn)蛋雞為研究對象,檢測產(chǎn)蛋雞血清甘油三酯的含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)未飼喂凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1的空白對照組血清甘油三酯含量偏高,有可能形成脂肪肝;而試驗(yàn)組血清甘油三酯含量顯著降低,說明該菌有可能抑制脂肪肝形成,但需要進(jìn)一步通過測定肝臟脂肪含量和血清抗氧化指標(biāo),證明凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1具有預(yù)防脂肪肝的作用和抗氧化活性。由圖2和圖3可知,進(jìn)一步通過測定肝臟粗脂肪含量和觀察肝臟組織油紅O染色切片,發(fā)現(xiàn)未飼喂凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1的空白對照組產(chǎn)蛋雞肝臟組織中粗脂肪含量偏高,且油紅O染色切片脂肪滴數(shù)量最多,且隨著飼糧凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1添加水平的增加,肝臟組織中粗脂肪含量降低,同時(shí)油紅O染色脂肪堆積現(xiàn)象明顯減少。這說明凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1能調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)合成和分泌之間的平衡,顯著改善肝臟脂肪堆積,有效抑制蛋雞脂肪肝的形成。其抑制機(jī)理可能與凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1具有脂質(zhì)抗氧化活性有關(guān)。

      表2 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清抗氧化指標(biāo)影響

      同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)相同字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05),肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

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

      3.2 凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1對產(chǎn)蛋雞血清抗氧化指標(biāo)的影響

      Day等[20]提出脂肪肝發(fā)病機(jī)制“二次打擊”假說。該假說認(rèn)為第一次打擊即肝臟脂肪變性,第二次打擊則是由氧化應(yīng)激引發(fā)的脂質(zhì)過氧化。研究表明,脂肪肝的形成與體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)損傷及脂質(zhì)過氧化有關(guān)[21]。機(jī)體在能量代謝過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的電子傳遞過程中,氧不可避免的會(huì)發(fā)生不完全還原反應(yīng)而產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species,ROS)[22]。ROS可能會(huì)引發(fā)脂質(zhì)過氧化,破壞DNA鏈,損傷生物膜和組織等[23]。正常情況下,機(jī)體可以通過抗氧化防御系統(tǒng)來保護(hù)自身免受ROS帶來的傷害。其中,SOD和GSH-Px是機(jī)體抗氧化系統(tǒng)中重要的2種酶。SOD能有效將超氧陰離子轉(zhuǎn)化為過氧化氫,然后通過GSH-Px降解成水[24-25]??寡趸到y(tǒng)不能消除的過量ROS會(huì)攻擊生物膜的不飽和脂肪酸,并引發(fā)脂質(zhì)過氧化而產(chǎn)生氧化應(yīng)激的標(biāo)志性產(chǎn)物——MDA[26]。T-AOC表示清除機(jī)體過剩的ROS而使其在細(xì)胞內(nèi)保持一定水平,其水平高低代表了機(jī)體的抗氧化能力[27]。

      本試驗(yàn)研究表明,與空白對照組相比,100 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1組蛋雞血清T-AOC顯著提高,3個(gè)試驗(yàn)組血清GSH-Px活性均顯著提高,血清SOD活性和MDA含量分別有一定程度的提高和降低。宮秀燕等[28]研究發(fā)現(xiàn),凝結(jié)芽孢桿菌顯著提高了肉雞血清T-AOC,極顯著提高了血清SOD活性,顯著降低了血清MDA含量,并且顯著提高了血清GSH-Px活性,這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。Kodali等[29-30]從凝結(jié)芽孢桿菌RK-02發(fā)酵液中提取到了具有明顯清除自由基和抗氧化活性的胞外多糖(exopolysaccharide,EPS);袁建鋒等[31]篩選到1株芽孢桿菌,發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的EPS具有強(qiáng)抗氧化活性,并且對脂質(zhì)過氧化有抑制作用;梅秀明等[32]研究表明,乳酸菌EPS能極顯著提高血清SOD活性,極顯著降低血清MDA含量,說明EPS能夠增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力;李景艷[33]體外試驗(yàn)表明,EPS能顯著提高血清T-AOC、SOD活性,顯著降低血清MDA含量,能清除自由基,增強(qiáng)抗氧化能力。本研究凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1提高蛋雞脂質(zhì)抗氧化能力是否由產(chǎn)生的EPS的作用,有待后期試驗(yàn)研究。

      4 結(jié) 論

      飼糧添加10、100、1 000 mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1能降低蛋雞血清甘油三酯含量,肝臟粗脂肪含量,并提高血清T-AOC、GSH-Px、SOD活性,降低血清MDA含量;綜合考慮,凝結(jié)芽孢桿菌Liu-g1添加水平為100 mg/kg時(shí)效果最好。

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