山梨醇和蜜三糖對公鼠繁殖性能的影響

唐德江，韓素敏，張 帆，李 琦，孫思怡，魏國生，李雁冰，李井春

(黑龍江八一農(nóng)墾大學 動物科技學院，黑龍江 大慶 163319)

實驗研究

山梨醇和蜜三糖對公鼠繁殖性能的影響

唐德江，韓素敏，張 帆，李 琦，孫思怡，魏國生，李雁冰，李井春*

(黑龍江八一農(nóng)墾大學動物科技學院，黑龍江大慶163319)

本試驗旨在研究山梨醇、蜜三糖對公鼠繁殖性能的影響。選取18只健康、體況相似的雄性小白鼠隨機分為3組，每組6個重復(fù)，每個重復(fù)1只。對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗組分別為5%的山梨醇(山梨醇組)和5%的蜜三糖(蜜三糖組)的飼糧，試驗期30 d。結(jié)果表明：飼糧添加山梨醇和蜜三糖對雄性小白鼠精子密度、畸形率無顯著影響，但是精子活率顯著低于對照組。與對照組相比，山梨醇組和蜜三糖組精子路徑速度(VAP)、曲線速度(VCL)顯著降低，蜜三糖組精子直線速度(VSL)顯著低于山梨醇組與對照組，各試驗組鞭打頻率(BCF)均低于對照組，但差異不顯著。飼糧添加山梨醇和蜜三糖對雄性小白鼠的器官(睪丸、精囊腺、脾臟、胸腺)指數(shù)無顯著影響。綜合各項試驗指標，飼料中添加山梨醇和蜜三糖對雄性小鼠繁殖性能產(chǎn)生了一些負面影響。

山梨醇；蜜三糖；小鼠；繁殖性能

山梨醇(sorbitol)又名葡萄糖醇，分子式C6H14O6，分子量182.1，分子空間結(jié)構(gòu)式如圖所示，廣泛分布于自然界植物果實中。1872年法國化學家Joseph Boussingault首先從山梨樹果汁中分離而得[1]。常溫下有液體和固體兩種狀態(tài)。山梨醇的化學性質(zhì)相對穩(wěn)定，易溶于水，不燃燒、不腐蝕、不揮發(fā)，有很強的吸濕性，對熱的穩(wěn)定性比相應(yīng)的糖高很多。

圖1 山梨醇分子結(jié)構(gòu)式

白色吸濕性粉末或晶狀粉末、片狀或顆粒。由于它具有6個羥基的多元醇特性，易溶于水、甘油、丙二醇、熱甲醇和熱吡啶，微溶于甲醇、乙醇、醋酸、苯酚和乙酰胺，可發(fā)生脫水氧化、酯化、醚化等反應(yīng)[2]。山梨醇在口腔中不被齲齒的鏈球菌所利用，是一種防齲齒的甜味劑。在體內(nèi)可以代謝，產(chǎn)生的熱量與蔗糖、葡萄糖不相上下，在血液中不轉(zhuǎn)化為葡萄糖，不受胰島素的控制，對血糖值和尿糖沒有影響。此外，山梨醇具有利尿、脫水的特性，刺激胰腺分泌胰脂肪酶等，促進胰島素釋放，使肝膽汁分泌增加，山梨醇不被胃酶分解，在腸中滯留時間比葡萄糖長，有潤腸作用[3]。

山梨醇在美國早已作為公認的安全物質(zhì)(GRAS)加以使用。我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》GB 2760-1996 規(guī)定：山梨醇可按照生產(chǎn)需要用于雪糕、冰棒、糕點、果汁(味)型飲料、餅干、面包、醬菜、糖果，最大用量為5.0 g/kg；魚糜及其制品0.5 g/kg；豆制品生產(chǎn)工藝、制糖工藝、釀造工藝、膠基糖果工藝，按生產(chǎn)需要適量使用[4]。山梨醇在食品中的應(yīng)用主要有：營養(yǎng)性甜味劑、水分控制劑、抗結(jié)晶劑、乳化劑和表面活性劑等[5]。

蜜三糖(raffinose)又稱棉籽糖，是一種由微生物和酶不能合成的純天然低聚糖[6,7]，其分子式為C12H22O11，空間分子結(jié)構(gòu)式如圖所示。在已知的三糖類低聚糖中，只有棉籽糖廣泛游離于自然界中，是自然界中最知名的一種三糖，由半乳糖、果糖和葡萄糖結(jié)合而成[8]。蜜三糖不能被腸道中的消化酶所分解，具有較強的耐酸性，經(jīng)口服后能順利通過胃、小腸直接進入大腸，它對腸道中的細菌有選擇性增殖的作用，能被腸道內(nèi)的乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌利用[9]，促進有益菌的生長，同時抑制有害菌的繁殖，使腸道更加健康，從而控制和預(yù)防各種疾病的發(fā)生[10,11]。

圖2 蜜三糖分子結(jié)構(gòu)式

蜜三糖不僅具有促進雙歧桿菌增殖和抑制病原菌的作用，還具有改善腸胃、保護肝臟、降低血清膽固醇、增強免疫、抗癌等功能[12]?，F(xiàn)在， 在日本和歐美各國，棉籽低聚糖已被廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品、飼料、植物保護等行業(yè)。由于棉籽低聚糖具有耐酸、耐高溫、不吸濕、能量低等優(yōu)良的理化性質(zhì)，為其在食品行業(yè)中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，同樣可應(yīng)用于飼料和養(yǎng)殖行業(yè)，在醫(yī)藥方面被用作多器官保存液和冷凍保藏的穩(wěn)定劑，在化妝品中使用可改善皮膚的粗糙性，使皮膚產(chǎn)生光滑感和清爽感[12]。

此外，棉籽糖在微生物方面可用作選擇性碳源，也可在動物飼料中使用，及在提高玉米種子耐貯性等很多方面發(fā)揮作用。除此之外，棉籽糖還被廣泛應(yīng)用于保健品行業(yè)，如用于腸道保健、骨骼健康類制品；還可與維生素、鈣、初乳粉、益生菌粉等配合制成具有多種保健功能健康食品。

由于山梨醇和蜜三糖在食品、飼料等行業(yè)中的廣泛使用，本試驗擬研究在小鼠基礎(chǔ)日糧中添加相同水平的山梨醇、蜜三糖，探討山梨醇和蜜三糖對小鼠繁殖性能等的影響。進一步探究山梨醇和蜜三糖的特征，為山梨醇和蜜三糖在食品保健和飼料等行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

由黑龍江八一農(nóng)墾大學動物科技學院實驗室提供性成熟昆明系雄性小白鼠24只，6～8周齡，體重28～35 g。

1.2 試驗材料及器材

山梨醇(規(guī)格1 000 g，鄭州中盛生物科技有限公司生產(chǎn))，蜜三糖(規(guī)格1 000 g，上海生物科技公司生產(chǎn))，精子培養(yǎng)液HTF(自配)，邁朗動物精子全自動分析儀(南寧松景天倫生物科技有限公司)，電子天平(HC6002 型，慈溪市華徐衡器實業(yè)有限公司)，數(shù)字智能恒溫控制儀(MDO-605，南寧松景天倫生物科技有限公司)，一次性培養(yǎng)皿以及解剖小鼠用的手術(shù)剪、鑷子、手術(shù)刀、酒精棉、托盤等器具。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗采用單因素隨機試驗設(shè)計，將來源相同、健康、體態(tài)相近的18只小白鼠隨機分成3組，為對照組、山梨醇組、蜜三糖組，每組6只進行分籠飼養(yǎng)，并對小白鼠進行編號。該試驗為每組6個重復(fù)，每個重復(fù)1只小白鼠。對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，山梨醇組、蜜三糖組分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中添加山梨醇、蜜三糖的飼糧，山梨醇、蜜三糖分別占基礎(chǔ)飼糧總重的5%。試驗設(shè)計方案如表1。

表1 試驗設(shè)計方案

將隨機挑選的18 只大小相近，健康的雄性小白鼠，隨機分成3組分別裝入3個鼠籠中，對小鼠進行編號，采用尾部標記法進行，并在鼠籠外標上飼喂飼料的名稱。每籠6 只小白鼠置于通風性好，溫度適宜的環(huán)境下飼養(yǎng)，為消除外界環(huán)境對實驗小白鼠的影響，每天觀察小白鼠的健康狀況，防止小鼠間爭斗。小白鼠自由采食、飲水，每天早上(8∶30～9∶00)為喂食時間，并隔段時間進行墊料更換、適時添水，給小白鼠以舒適的環(huán)境。每隔3～5 d重新給小白鼠標號，防止標號脫落無法識別。飼養(yǎng)前稱重，飼養(yǎng)結(jié)束后再次稱重。試驗日期為 9月16日到10月8日，試驗期為28 d。

1.4 測定指標

1.4.1 繁殖性能測定

測定試驗小白鼠的繁殖性能指標，主要測定小白鼠附睪尾中精子密度、活率、畸形率、直線速度等指標。試驗期滿后，隨機選取3 只小白鼠稱重，頸部脫臼法處死，打開腹腔取小白鼠附睪尾，用手術(shù)剪在附睪尾上剪3～4個小口，然后將附睪尾放到預(yù)先平衡好的200 μl HTF培養(yǎng)液滴中，在恒溫控制儀上讓精子自由的游出，5 min 左右后用鑷子取出附睪尾，用微量移液器反復(fù)吹吸，讓培養(yǎng)液滴中精子充分混合均勻，吸取少量精液置于預(yù)熱后的載波片上，用邁朗動物精子全自動分析儀分析精子各項指標，重復(fù)測定3次。

活率(%)=(活動精子數(shù)/精子總數(shù))×100

畸形率(%)=(畸形精子數(shù)/精子總數(shù))×100

路徑速度(VAP)=精子頭沿其空間平均運動軌跡長度/所花費的相應(yīng)時間

直線速度(VSL)=精子頭開始運動的位置與最后所處位置之間的直線距離/所花費的相應(yīng)時間

曲線速度(VCL)=精子頭沿其實際的曲線路徑運動的軌跡長度/所花費的相應(yīng)時間

鞭打頻率(BCF)指精子曲線軌跡越過其平均路徑軌跡的時間平均速率。

1.4.2 器官指數(shù)測定

采集完附睪尾的小白鼠接著采集睪丸、精囊腺、脾臟、胸腺等器官稱重并記錄，以測定試驗小鼠的器官指數(shù)指標。

器官指數(shù)(%)=(器官重量/小鼠體重)×100

1.5 統(tǒng)計方法

所得的數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后，采用STATVIEW 5. 0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，并采用Dunn多重比較進行不同處理組間的比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 山梨醇和蜜三糖對公鼠繁殖性能的影響

2.1.1 山梨醇和蜜三糖對小鼠精子密度、活率、畸形率的影響

小白鼠飼料中添加山梨醇、蜜三糖對小白鼠精子密度、活率、畸形率的影響見表2。

表2 各處理組小白鼠精子密度、活力及畸形率

注：同列數(shù)據(jù)肩標不同字母表示差異顯著(P<0.05)；肩標相同字母或無字母標注表示差異不顯著(P>0.05)，下同。

由表2結(jié)果可以看出，小鼠日糧中添加山梨醇、蜜三糖對小鼠精子密度、活率、畸形率都有不同程度的影響。與對照組相比，山梨醇組、蜜三糖組精子密度都不同程度的降低了，但各處理組間差異均不顯著，其中蜜三糖組精子密度最低為13.8×106/ml。小白鼠精子活率在各試驗組間存在明顯的差異，對照組(86.61%)顯著高于山梨醇組(62.68%)、蜜三糖組(33.23%)，山梨醇組顯著高于蜜三糖組，說明飼糧中添加山梨醇、蜜三糖對小鼠精子活率影響較大。各試驗組小白鼠精子畸形率差異均不顯著，蜜三糖組(37.78%)最高，其次為山梨醇組(37.12%)、對照組(37.00%)。小鼠日糧中添加山梨醇、蜜三糖不同程度地降低了小鼠精子的密度、活率，增加了精子的畸形率，說明日糧中添加山梨醇、蜜三糖可能對小白鼠精子造成了一定的損傷。

2.1.2 山梨醇和蜜三糖對小鼠精子運動特性的影響

小白鼠飼料中添加山梨醇、蜜三糖對小白鼠精子路徑速度(VAP)、直線速度(VSL)、曲線速度(VCL)、鞭打頻率(BCF)的影響見表3。

表3 各處理組小白鼠精子VAP、VSA、VCL和BCF

試驗各處理組小白鼠精子運動特性由表3可知，對照組精子路徑速度要顯著高于其它兩組，山梨醇組、蜜三糖組之間沒有顯著差異，但是山梨醇組路徑速度(134.05 μm/s)要明顯高于蜜三糖組(58.08 μm/s)。精子直線速度在3個試驗組間存在較大差異，對照組與蜜三糖組之間差異顯著，與山梨醇組差異不顯著，山梨醇組、蜜三糖組之間差異顯著，山梨醇組精子直線速度要顯著高于蜜三糖組。曲線速度與路徑速度的結(jié)果相似，也是對照組顯著高于其他兩組，山梨醇組、蜜三糖組之間沒有顯著差異，而山梨醇組精子曲線速度(190.95 μm/s)高于蜜三糖組(82.73 μm/s)。各試驗組間精子鞭打頻率差異均不顯著，山梨醇組、蜜三糖組精子鞭打頻率較對照組相比分別降低了5.63、6.93。日糧中添加山梨醇、蜜三糖分別都降低了小白鼠精子運動特性，而添加山梨醇比添加蜜三糖對小鼠精子的運動特性影響要小。

2.2 山梨醇和蜜三糖對公鼠器官指數(shù)的影響

山梨醇和蜜三糖對小鼠繁殖器官(睪丸和精囊腺)以及免疫器官(脾臟和胸腺)指數(shù)的影響見表4。

表4 各處理組小白鼠器官指數(shù) (g/kg)

由表4可知，小鼠日糧中添加山梨醇、蜜三糖對小鼠的睪丸、精囊腺、脾臟、胸腺器官指數(shù)均沒有顯著影響。山梨醇組、蜜三糖組睪丸指數(shù)分別為4.50、4.73，比對照組分別增加了0.37、0.60，說明飼糧中添加山梨醇和蜜三糖能不同程度地增加小鼠睪丸指數(shù)。與對照組相比山梨醇組、蜜三糖組精囊腺指數(shù)分別降低了0.32、1.13。脾臟指數(shù)的結(jié)果與精囊腺指數(shù)的相近，3個試驗組中脾臟指數(shù)存在差異，但差異不顯著，最高的為對照組(3.95)，最低的為蜜三糖組(3.59)。胸腺指數(shù)的差異也都不顯著，其中山梨醇組胸腺指數(shù)最大為2.34，比對照組增加了0.31，蜜三糖組胸腺指數(shù)最小為1.69，與對照組相比降低了0.34。山梨醇和蜜三糖對小鼠繁殖器官指數(shù)和免疫器官指數(shù)的影響都不是很明顯，睪丸指數(shù)有稍微的增加，而精囊腺、脾臟、胸腺指數(shù)都有相應(yīng)的下降。

3 討論

3.1 山梨醇和蜜三糖對公鼠繁殖性能的影響

山梨醇在體內(nèi)可以代謝，產(chǎn)生的熱量與蔗糖、葡萄糖不相上下，在血液中不轉(zhuǎn)化為葡萄糖，不受胰島素的控制，對血糖值和尿糖沒有影響，具有利尿、脫水的特性。蜜三糖能夠改善腸道內(nèi)微生物種群，抑制有害菌促進有益菌繁殖，因此山梨醇、蜜三糖被廣泛應(yīng)用于食品添加劑和飼料行業(yè)。王中華等[9]研究表明,飼料中添加大棗低聚糖可提高肉仔雞的生長性能，有益于腸道微生物區(qū)系平衡。劉佰陽[13]等研究顯示，棉籽低聚糖對水貂生長性能無顯著性影響。研究者們的目光多集中在山梨醇、蜜三糖等功能性糖對動物生長性能的影響，而山梨醇、蜜三糖對動物繁殖性能的影響目前還未見報道。本試驗主要研究山梨醇、蜜三糖對小鼠繁殖性能的影響。

本試驗結(jié)果表明，精子密度、活率都降低了，畸形率呈上升趨勢，而精子的各項運動特性指標基本都出現(xiàn)不同程度的下降，說明飼喂山梨醇、蜜三糖對小鼠的繁殖性能產(chǎn)生了一些負面影響，產(chǎn)生這種情況的原因還有待更進一步的深入研究。

3.2 山梨醇和蜜三糖對公鼠器官指數(shù)的影響

睪丸主要作用是產(chǎn)生精子和分泌雄性激素睪酮。 精囊腺分泌精漿液，對精子的存活有重要作用。脾臟是體內(nèi)最大的免疫器官，可通過多種機制提高機體免疫力。胸腺為機體重要淋巴器官，其功能與免疫緊密相關(guān)，分泌胸腺激素及激素類物質(zhì)。本試驗中添加了山梨醇和蜜三糖的睪丸器官指數(shù)比對照組的值大，這說明添加山梨醇、蜜三糖促進了小鼠睪丸的發(fā)育，在一定程度上增加了精子的產(chǎn)生及雄性激素的分泌。而精囊腺、脾臟、胸腺指數(shù)都比對照組要小，說明山梨醇、蜜三糖的添加降低了小鼠精子的存活幾率及機體的免疫能力。這與劉佰陽等[13]飼糧添加棉籽低聚糖對水貂的肝臟、脾臟和腎臟指數(shù)均無影響有差異。與王中華等[10]飼料中添加大棗低聚糖可提高肉仔雞的免疫功能恰好相反?？赡芘c小鼠日糧中所添加的山梨醇和蜜三糖的含量有關(guān)，還可能與所選擇試驗動物及添加劑有關(guān)。

4 結(jié)論

山梨醇、蜜三糖等功能性糖在歐美、日本等國的消費逐年增長，我國人口眾多，也是消費和生產(chǎn)功能性糖的大國。由于功能性糖特有的理化性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品以及動物飼料等行業(yè)，受到研究者以及消費者的好評，在未來的發(fā)展中也是前景廣闊。但是本研究結(jié)果表明，山梨醇、蜜三糖等功能性糖對小鼠的繁殖性能產(chǎn)生了一些負面影響，同時降低了免疫能力。目前，不孕不育癥是臨床上常見病癥之一，其發(fā)病率約占生育年齡婦女的8%～17%，平均為10% 左右[14]，近年呈上升趨勢。于建春等[15]調(diào)查了影響人不孕不育的因素，綜合來看則表現(xiàn)為生理、心理、社會等諸多方面。筆者認為山梨醇、蜜三糖等作為食品添加劑也可能是導(dǎo)致不孕不育的因素之一。

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S865.1

： A

： 1005-2739(2017)05-0009-05

2017-06-09

國家自然科學基金項目(31402136)；黑龍江省農(nóng)墾總局科研計劃項目(HNK135-04-06；HNK135-04-02-03)；黑龍江八一農(nóng)墾大學博士啟動基金(B2012-06)；大慶市指導(dǎo)性科技計劃項目(zd-2016-087)

唐德江(1957-)，男，遼寧遼陽人，實驗師，研究方向為動物遺傳育種與繁殖技術(shù)。

*通信作者： 李井春(1979-)，男，吉林長春人，講師，博士，研究方向為動物遺傳育種與繁殖技術(shù)。 E-mail: ljchun112@163.com