乳化劑溶血磷脂在豬和雞生產中的應用

■王倩倩 樸香淑

（中國農業(yè)大學動物科學技術學院 動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京100193）

近年來，由于養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，畜禽對能量水平需求增加，日糧中需額外添加油脂來滿足畜禽需要。但是，動物并不能完全消化油脂，對于幼齡動物而言，其消化道發(fā)育不完全，膽汁酸分泌不足，油脂不能完全乳化成乳糜微粒[1]，從而降低了日糧中油脂消化吸收效率，未乳化油脂又會導致幼齡動物腹瀉，影響畜禽生產。同時，不同來源的油脂成分復雜，部分油脂（如棕櫚油）含有大量的飽和脂肪酸，動物自身較難將其乳化形成乳糜微粒，導致油脂的消化吸收效率較低[2]。而外源添加乳化劑能有效促進脂肪在動物腸道內形成乳糜微粒，增強其對脂質的消化吸收效率[3]。

1 乳化劑溶血磷脂的概述

1.1 乳化劑分類

為了提高畜禽對脂肪的消化利用率，常在飼料中添加乳化劑。在飼料工業(yè)中，卵磷脂最先作為一種高效乳化劑被廣泛利用，1929年人工合成了食品乳化劑甘油單硬脂，1959乳化劑蔗糖脂肪酸酯被用作食品生產[4]。目前，乳化劑已廣泛應用于飼料工業(yè)，磷脂類乳化劑是飼料工業(yè)中常用的乳化劑，苷酯類和膽汁酸鹽類乳化劑也常在飼料工業(yè)中使用。磷脂類乳化劑主要是指大豆磷脂和卵磷脂。大豆磷脂是大豆加工成大豆油時的副產物，在大豆中的含量不到5%，由甘油、脂肪酸和膽堿組成，在油脂和非極性溶劑中有較好的溶解度[5]，經過真空干燥和脫色生產出呈黃色黏稠狀的大豆磷脂，大豆磷脂為復合物，其主要成分腦磷脂、肌醇磷脂和不飽和脂肪酸在機體中發(fā)揮重要作用，能夠促進動物生長，提高機體免疫性能并促進機體發(fā)育。磷脂分子的脂肪酸基團酯化成甘油，其具有親脂性；同時磷脂分子中含有親水基團如膽堿和乙醇胺，因此又具有親水性[6]。

1.2 溶血磷脂的定義

溶血磷脂是一類表面活性較強的磷脂，能夠使紅細胞破裂。溶血磷脂通過磷脂酶A2的水解作用將磷脂的一條脂肪酸鏈水解去除，自然條件下細胞膜中存在的溶血磷脂僅占總脂類數量的很小一部分，其與磷脂相比更強的極性，使其可以在水環(huán)境下產生更小的微膠粒。通過酶解，溶血磷脂的易氧化不飽和雙鍵減少，穩(wěn)定性提高，因此在低pH 值、高溫以及高離子濃度環(huán)境中都具有良好的乳化穩(wěn)定性。溶血磷脂除從大豆等天然油料種子和蛋黃中分離提取外，也可以用酶解醇解等化學方法制備。具有促生長、抗氧化、提高脂類代謝、提高畜禽免疫能力等生物學功能。

1.3 溶血磷脂分類和性質

溶血磷脂主要包括溶血磷脂酰膽堿（LPC）、溶血磷脂酸（LPA）、溶血腦磷脂（LPE）和溶血磷脂肌醇（LPI）。其中在蛋黃磷脂中的含量最高的是溶血磷脂酰膽堿[7]，它是氧化型低密度脂蛋白的主要成分，而低密度脂蛋白和氧化型低密度脂蛋白會引起內皮功能紊亂。研究發(fā)現，溶血磷脂酰膽堿的會對內皮細胞產生細胞毒性，使其變性并壞死。溶血磷脂酰膽堿還可激活血管內蛋白激酶C 而進一步氧化修飾低密度脂蛋白，使其生成氧化型低密度脂蛋白[8]。溶血磷脂酸主要來源于血小板，具有生長激素樣效應，在各項細胞效應中起重要的信號轉導作用。它主要通過細胞表面特異性的G蛋白偶聯受體發(fā)揮作用，促進細胞有絲分裂，誘導神經細胞變化形態(tài)，還可誘導成纖維細胞和神經細胞快速膜去極化[9]。

1.4 溶血磷脂制取和分離

1.4.1 溶血磷脂制取

磷脂酶和脂肪酶水解或醇解大豆磷脂是目前工業(yè)化生產溶血磷脂最常采用的生產工藝[10]。磷脂酶A1水解1-位?；?，磷脂酶A2水解2-位?；４蠖沽字昧字窤1催化制備的溶血磷脂含量可達10%[11]。而通過無溶劑體系，磷脂酰膽堿用磷脂酶A2催化制備溶血磷脂酰膽堿的轉化效率可達到95%[12]。該過程反應速度快，作用部位精準，反應過程不需要附加條件，不會破壞磷脂的空間結構。脂肪酶可通過水解或醇解制備溶血磷脂。醇解法有兩種方式：一種在溶劑體系中進行，先將磷脂溶入溶劑正己烷中，再加入相應的醇和脂肪酶反應，以磷脂酰膽堿為原料，采用磷脂酶催化溶血磷脂酰膽堿轉化率可達98.3%[13]。另一種是不使用溶劑，而是將磷脂溶于低碳醇和乙醇中醇解制備[14]。該方法生產溶血磷脂副產物少并且易分離，轉化率高。

1.4.2 溶血磷脂分離提取

目前溶血磷脂的分離提取方法有柱層析法、高效液相法、有機溶劑法和超臨界萃取技術等。柱層析法分離操作簡單，但處理量小，所用溶劑有毒性，因此該方法的應用較少[15]。高效液相色譜法分離效率高，檢測靈敏，但成本高[16]。溶血磷脂分離提取一般采用有機溶劑萃取法，利用各磷脂分子的不同溶解度在有機溶劑中分離[17]。超臨界流體萃取法是流體在超臨界狀態(tài)下轉變?yōu)橐环N介于氣體和液體之間的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，流體的黏度增加，對不同的磷脂分子的溶解性更強，分離效率更高[18]。

2 溶血磷脂的功能

2.1 參與細胞膜組成

磷脂是動物細胞生物膜脂雙層結構的重要組成部分，雖然溶血磷脂僅占細胞膜總脂質的一小部分，但它們起著重要作用。磷脂是動物細胞膜流動性的調節(jié)劑，可以改變細胞膜的滲透性。當常規(guī)膜在平衡狀態(tài)下接觸過量的溶血磷脂時，這些外源脂質被整合到磷脂雙分子層中，降低了脂質膜的酰基鏈有序參數，膜的流動性增加[19]，因此更具滲透性。溶血磷脂也可以嵌入細胞膜中的膽固醇之中，利用液化增強膜的流動性，從而降低血管粥樣化的發(fā)生率[20]。同時，體外試驗也證實，溶血磷脂乳化體系在高溫和低或高離子濃度環(huán)境下都有良好穩(wěn)定性，乳化形成的油脂顆粒直徑更小[21]。

2.2 重要的信息因子

溶血磷脂不僅是細胞膜磷脂合成的代謝產物，也是重要的細胞間信號因子。研究最深入的兩種溶血磷脂是溶血磷脂酸LPA 和1-磷酸鞘氨醇S1P，它們通過同源G蛋白偶聯受體發(fā)出信號，激活多種細胞內信號傳導途徑，LPA在這些信號轉導途徑的基礎上調控細胞各項生理活動產生一系列重要的細胞反應，包括細胞增殖、黏附、遷移和形態(tài)分化等[22]。

2.3 調節(jié)脂類代謝，防止相關疾病

溶血磷脂能調節(jié)脂肪代謝，預防脂肪肝，它能維持體內膠體溶液穩(wěn)定性，清除堆積在心腦血管壁和肝臟的膽固醇，并清除其他部分沉積物，改善血液供氧循環(huán)[23]。溶血磷脂在肝臟中可以與膽固醇和蛋白質一起構成脂蛋白來轉運脂肪，使肝內脂肪轉運到肝外，供其它組織利用，從而達到清除肝內沉積脂肪和促進肝細胞再生的作用。磷脂酰膽堿能參與高密度脂蛋白合成，為膽固醇轉化成膽固醇脂提供底物并激活卵磷脂膽固醇酰基轉移酶，維持載脂蛋白的穩(wěn)定[24]。溶血磷脂也可以通過乳化作用將膽固醇乳化為極細的顆粒，這種固醇顆?？芍苯油高^血管壁，有利于機體吸收利用[25]。

3 溶血磷脂的應用

3.1 溶血磷脂在仔豬上的應用

早期斷奶仔豬由于消化器官發(fā)育不成熟，內源性乳化劑膽汁和脂肪消化吸收的多種酶分泌不足，導致斷奶仔豬對日糧中脂肪的消化吸收效率低。而溶血磷脂作為優(yōu)質的外源乳化劑，可以乳化日糧中的脂肪，提高動物對脂肪和脂溶性維生素的消化，降低腹瀉，提高飼料轉化率，促進幼畜生長[26]。

3.1.1 溶血磷脂對仔豬生長性能的影響(見表1)

表1 乳化劑對斷奶仔豬生長性能的影響(%)

表1 列出了部分乳化劑對斷奶仔豬生長性能的影響，日糧中添加適宜劑量的溶血磷脂或卵磷脂時，斷奶仔豬的平均日增重（ADG）可顯著提高，提高幅度與乳化劑的類型、添加量以及飼料中油脂類型有關。

由表1 可以看出，關于日糧中添加乳化劑對斷奶仔豬作用效果報道不一，在能量缺乏組日糧中添加0.1%溶血磷脂能夠顯著提高斷奶仔豬ADG 和飼料轉化效率[27]。此外，Danek 等[34]研究發(fā)現，含有動物油脂的日糧中添加溶血磷脂可以顯著提高仔豬ADG，但是對飼料轉化效率沒有影響。然而有研究表明，在含有豆油的日糧中添加大豆磷脂并不能提高斷奶仔豬的生長性能[33]，這可能與乳化劑的類型以及日糧中的油脂類型有關。Wieland 等[35]研究表明，不同類型的乳化劑對促進機體中長鏈脂肪酸的吸收效果不一，而動物油脂多為中長鏈脂肪酸，動物自身難以消化吸收，而溶血磷脂作為優(yōu)良的乳化劑，加速中長鏈脂肪酸分解為短鏈脂肪酸，從而有利于動物消化吸收，而植物油脂多為短鏈脂肪酸，動物自身消化吸收效率高，從而溶血磷脂的乳化作用未完全發(fā)揮，因此在試驗中并未觀察到有益效果。

3.1.2 溶血磷脂對仔豬營養(yǎng)物質消化率的影響

溶血磷脂對改善豬的營養(yǎng)物質消化率，尤其是對提高能量的消化率有一定作用。早期斷奶仔豬體內的胃蛋白酶和各種胰酶活性下降[36]，而斷奶后日糧中添加溶血磷脂可增加消化酶的分泌并擴大酶與底物的有效接觸面積[37]，也可形成膠束和脂質體，攜帶脂溶性營養(yǎng)物質通過細胞膜[38]，同時刺激蛋白通道的活性激活短桿菌肽A 通道，增加通透性和通道的平均維持時間[39]，Xing 等[28]在含5%豬油的斷奶仔豬日糧中添加0.02%溶血磷脂后發(fā)現，干物質的消化率提高了5.21%，脂肪、總能和蛋白質消化率分別提高了10.6%、2.74%和7.21%。Jones 等[40]發(fā)現在仔豬日糧中添加溶血磷脂脂肪利用率增加了3.46%，提高了仔豬生長性能，生長性能的改善可能與營養(yǎng)物質消化率提高有關。除此之外，溶血磷脂還能降低豬的脂肪酸表觀回腸末端消化率（AID）及C14∶0 和C18∶2 的全腸道表觀消化率（ATTD）[41]。

3.1.3 溶血磷脂對仔豬免疫性能的影響

溶血磷脂能提高機體免疫力，幫助仔豬克服應激。溶血磷脂能增加血漿中免疫球蛋白濃度，Zheng等[42]在未斷奶仔豬日糧中添加溶血磷脂，血漿中IgG 含量提高了2.65%。細胞膜上的磷脂與細胞膜的流動性有關，免疫細胞膜流動性改變可引起膜上酶和受體功能的改變，因此膜上磷脂的變化會導致細胞免疫功能的改變。Perrin 等[43]研究表明溶血磷脂膽堿與多種抗原共同免疫時可起佐劑作用，誘導體液和細胞免疫應答。早期仔豬斷奶腹瀉、應激使得小腸的絨毛高度降低，隱窩深度增加，降低了仔豬小腸對營養(yǎng)物質的消化吸收，仔豬發(fā)育受阻。在仔豬日糧中添加0.1%溶血磷脂，十二指腸絨毛高度提高15.69%，空腸絨毛高度提高13.19%[42]，小腸絨毛高度的提高改善了仔豬的消化能力，降低了飼養(yǎng)成本。

3.2 溶血磷脂在母豬上的應用

繁殖母豬生產性能的優(yōu)劣直接影響?zhàn)B豬效益，我國豬場仍然存在母豬生產性能差的問題，如不發(fā)情、延遲發(fā)情、發(fā)情不明顯和泌乳少等[44]。而在哺乳期間，母豬經常采用自由采食，以取得最佳泌乳量和維持體況。但是，對于高產母豬，自由采食仍無法滿足其對高養(yǎng)分的需要，導致母豬動用體內組織儲備，體重損失嚴重，從而縮短母豬使用年限[45]。因此，采食量的提高以及產奶量和乳品質的改善對母豬生產性能至關重要。脂肪是最有效的能量來源，在日糧中添加脂肪可有效提高日糧的能量濃度，但直接添加脂肪會導致母豬采食量和能量利用率降低，因此，可以考慮在日糧中添加乳化劑來提高能量利用效率。研究表明，添加乳化劑溶血磷脂可使母豬哺乳期間體重損失降低21.69%，背膘損失降低17.48%，并顯著提高哺乳母豬乳中乳脂和乳糖含量、總抗氧化能力和乳中免疫球蛋白水平[46]。此外，添加乳化劑硬脂酰乳酸鈉使母豬哺乳期間體重損失降低.92%，背膘損失顯著降低，粗蛋白、鈣和磷的消化率顯著提高，哺乳期第11 d 的乳脂、蛋白質和總固體濃度顯著提高，第11 d 乳脂肪球的平均直徑顯著降低[37]。本實驗室對溶血磷脂在哺乳母豬日糧中的應用也做了相關研究，結果表明，在哺乳母豬日糧中添加0.1%溶血磷脂復合物可顯著降低其背膘損失和血清中甘油三酯含量，并顯著提高其營養(yǎng)物質消化率和乳汁、血清中免疫球蛋白含量，此外，其所產仔豬生長性能也顯著提高。溶血磷脂提高哺乳母豬營養(yǎng)物質消化率的原因是溶血磷脂可以提高脂質的消化吸收并擴大酶的有效作用面積[47]，同時它可以通過誘導蛋白質通道形成的改變和增加離子交換來增強進入細胞膜的營養(yǎng)交換[48]。

3.3 溶血磷脂在肉雞上的應用

幼禽由于胃腸道的發(fā)育不完善，膽汁分泌不足，不能有效利用日糧中的脂類。在日糧中添加溶血磷脂可以提高肉雞對脂肪的消化吸收能力，并調節(jié)脂肪代謝，提高脂質消化機能，和對飽和脂肪酸的消化利用能力。

3.3.1 溶血磷脂對肉雞生長性能的影響

日糧中添加溶血磷脂對肉雞ADG、ADFI 和FCR的影響如表2 所示。由表2 可知，溶血磷脂的作用效果與添加類型和添加量有關。在一定范圍內，日糧中添加大豆磷脂、溶血磷脂，可顯著提高肉雞的ADG、ADFI 和FCR，且提高幅度隨添加量的增加而增加。王若軍等[49]利用改性濃縮大豆磷脂替代肉仔雞日糧中的豆油，試驗發(fā)現替代比例達100%時對肉仔雞生長性能無不良影響。但Zampiga 等[50]研究發(fā)現，日糧中添加0.1%溶血磷脂并不能提高肉仔雞21 日齡和42 日齡重。試驗結果的差異可能與肉雞品種、年齡、磷脂的組成和添加量以及試驗的持續(xù)時間等有關。溶血磷脂對肉雞生長性能的改善作用可能是由于其能顯著提高營養(yǎng)物質消化率，促進脂質的吸收，改善腸道健康。

表3 列出了溶血磷脂對肉雞的綜合作用效果，表明適量溶血磷脂的促生長作用可能還與其對肉雞的臟器指數、免疫功能、血液生化指標的作用效果有關。

3.3.2 溶血磷脂肉雞脂肪代謝的影響

溶血磷脂作為天然乳化劑，能夠促進肉雞膽汁的分泌和脂肪的乳化，從而有助于肉仔雞對脂類的消化吸收。研究表明，大豆磷脂能調控機體脂質代謝，降低血清中膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白的含量，并提高高密度脂蛋白的含量[60]。肉仔雞體脂的沉積絕大多數來源于肝臟，而脂肪組織的發(fā)育則取決于血漿中能利用的甘油三酯的水平[63]。楊燁等[64]在日糧中添加1.8%大豆磷脂可提高肌內脂肪含量，這表明在肉雞生長階段，添加磷脂能提高胸肌和腿肌重量，提高肉雞的瘦肉率。脂肪酸合成酶在動物體脂生成和沉積中發(fā)揮重要作用，它能緩慢調控脂肪酸的合成，蘋果酸酶和脂肪酸合成酶等脂肪酸合成酶的含量和合成速度與不同營養(yǎng)水平和激素狀態(tài)下的動物肝臟合成脂肪酸的速度相關。如表3所示，隨著溶血磷脂的添加，肉仔雞肝臟的蘋果酸酶和脂肪酸合成酶的表達量逐漸增加，脂肪合成基因表達的上調也可能與雞肝臟脂肪代謝的增強有關。

表2 乳化劑對肉雞生長性能的影響(%)

表3 乳化劑對家禽的綜合作用效果

4 小結

目前在飼料工業(yè)中各類乳化劑產品層出疊現，但由于乳化劑制備方式的不同和動物胃腸道的特殊性，有些乳化劑產品在畜禽生產中并沒有顯著效果，而溶血磷脂作為一種優(yōu)質乳化劑日益成為人們關注的焦點。飼料中添加溶血磷脂可以提高畜禽的生長性能，促進畜禽腸胃對營養(yǎng)物質的吸收和代謝，但其深層的作用機理仍有待研究。