DON污染饲粮添加竹炭和竹醋液对断奶仔猪血清游离氨基酸含量的影响

蒋竹英，李丽立，张 彬，唐利华，刘志强，段杰林，，印遇龙，李铁军

(1 中国科学院 亚热带农业生态研究所/中国科学院 亚热带农业生态过程重点实验室，湖南 长沙410125;2 永州市畜牧水产局，湖南 永州425000;3 湖南农业大学 动物科技学院，湖南 长沙410128)

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol，DON)，又称呕吐毒素，是最常见的一种污染粮食、饲料和食品的霉菌毒素之一［1-2］，广泛存在于自然界受霉菌污染的小麦、大麦、玉米等谷类作物中［3］，而且自然污染饲料中，几种霉菌毒素往往会同时存在于饲料原料和配合饲料中，资料显示，霉菌毒素间的协同作用对动物健康和生产性能的危害作用比任何一种霉菌毒素单独作用的危害都要大［4］．因此，为更好地解决上述问题，研究开发新型安全绿色吸附剂对畜牧业可持续发展非常必要．

竹炭是竹材热解产物，有研究表明，竹炭的比表面积可达360 m2/g，是普通木材的2～5 倍，可开发为优良吸附材料［5］．竹醋液是在竹炭生产过程中获得的液体产品，它是一种组成成分相当复杂的深红褐色液体混合物，其主要成分是水、有机酸、酚类、酮类、醇类等物质，pH 在2.5～3.0，醋酸体积分数在2.00%～6.10%，可用于土壤消毒、杀菌防病、饲料添加剂以及作为农药增效剂［6-8］．本试验在DON 污染饲粮中添加竹炭和竹醋液，探讨其对断奶仔猪血清游离氨基酸含量的影响，更进一步研究DON 的毒害作用及机理，旨在为实际生产中吸附剂的选择与应用提供参考．

1 材料与方法

1．1 试验材料

竹炭和竹醋液由南京林业大学生物质能源工程研究室提供．禾谷镰刀菌Fusarium graminearum R6576菌种由华中农业大学提供．DON 的ELASA 检测试剂盒为武汉华美生物工程有限公司产品．禾谷镰刀菌培养及DON 污染饲粮制备按文献［9］方法进行．

1．2 试验动物及试验设计

试验按文献［9］方法，选用28 头35日龄、平均体质量为(12.10 ±1.12)kg 的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪，随机分为4 个组，分别为对照组(基础饲粮)、DON 组(基础饲粮+DON)、竹炭组(基础饲粮+DON+2%竹炭)、竹醋液组(基础饲粮+DON +1%竹醋液)，每组7 个重复，每个重复1 头猪．试验期37 d．基础饲粮参照NRC(1998)断奶仔猪营养需要配制，基础饲粮组成及营养水平见表1．测定对照组、DON 组、竹炭组和竹醋液组饲粮粗蛋白质质量分数分别为:17.39%、17.54%、18.06%、17.12%;粗灰分质量分数分别为:6.77%、5.83%、5.81%、5.70%;赖氨酸质量分数分别为:1.31%、0.87%、0.99%、0.93%;蛋氨酸+胱氨酸质量分数分别为:0.37%、0.41%、0.38%、0.45%;苏氨酸质量分数分别为:0.81%、0.63%、0.66%、0.68%;色氨酸质量分数分别为:0.22%、0.21%、0.21%、0.22%．

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Tab．1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis)

1．3 饲养管理

饲养试验在中国科学院亚热带农业生态研究所动物房进行，栏舍为封闭式、漏缝地板，单栏饲养．每日饲喂3 次，饲喂时间分别为每天08:00、12:00 和18:00，自动饮水器供水，自由采食，免疫消毒程序按猪场常规方法进行．每天清扫圈舍，以保持圈内清洁．采取自然通风，所有圈舍定期消毒，观察猪只的食欲、精神状况、粪便等情况．

1．4 样品采集及测定

试验在第15、30 和37 天，每天08:00 进行空腹前腔静脉采血，静置30 min 后以3 000 r/min 离心15 min 分离血清，－20 ℃条件下保存，用戴安公司HPLC Ultimate3000 和AB 公司3200 Q TRAP LC-MS/MS 联用质谱仪检测血清游离氨基酸含量，检测指标详见表2～表4．

1．5 数据处理

数据经Excel 2007 整理后，采用SPSS 17.0 软件中的One-way ANOVA 对组间的数据进行单因素方差分析，Duncan’s 法进行各组间多重比较，以P＜0.05 作为差异显著性判断标准．试验数据以平均值±标准误表示．

2 结果与分析

2．1 试验开始后第15 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化

从表2 可知，试验第15 天，DON 组、竹炭组和竹醋液组精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、牛磺酸、酪氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、半胱氨酸、α－氨基正丁酸、丙氨酸、肌肽、羟基脯氨酸、1－甲基组氨酸、脯氨酸与对照组相比差异均不显著(P＞0.05)，但与对照组相比，DON 组精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、缬氨酸、牛磺酸、酪氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、α－氨基正丁酸、丙氨酸、肌肽、羟基脯氨酸、1－甲基组氨酸、脯氨酸分别降低了40.46%、21.68%、6.86%、11.22%、44.14%、8.71%、30.96%、10.09%、25.00%、26.69%、32.13%、31.75%、17.77%、1.64%、42.59%、36.67%、12.31%、5.37%、37.78%、32.56%、18.88%、13.07%(P＞0.05);与DON 组相比，竹炭组精氨酸、组氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、甘氨酸、牛磺酸、酪氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、α－氨基正丁酸、肌肽、羟基脯氨酸、脯氨酸分别升高了5.54%、9.74%、5.40%、7.59%、40.13%、4.23%、9.23%、4.06%、33.33%、17.44%、20.72%、4.65%、9.23%、4.79%、1.75%、25.00%、9.96%、7.66%(P＞0.05)，竹醋液组精氨酸、组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、牛磺酸、酪氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、肌肽、羟基脯氨酸、脯氨酸分别升高了70.22%、10.95%、6.84%、40.44%、38.20%、13.03%、41.67%、28.61%、45.63%、16.28%、14.87%、30.46%、22.10%、35.71%、23.75%、6.52%(P＞0.05)．与对照组相比，DON 组和竹炭组3－甲基组氨酸分别显著降低39.06%、40.62%(P＜0.05)，竹醋液组差异不显著(P＞0.05)．

表2 试验开始后第15 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化1)Tab．2 Changes of content of serum free amino acids in piglets on the 15th day after initiation of the addition μg/mL

2．2 试验开始后第30 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化

从表3 可知，试验第30 天，DON 组、竹炭组和竹醋液组精氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、甘氨酸、丝氨酸、牛磺酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、α－氨基正丁酸、丙氨酸、肌肽、1－甲基组氨酸、脯氨酸与对照组相比差异均不显著(P＞0.05)，但与对照组相比，DON 组精氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、色氨酸、丝氨酸、牛磺酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、α－氨基正丁酸、丙氨酸、肌肽、1－甲基组氨酸、脯氨酸分别降低了26.42%、16.42%、21.88%、29.17%、24.62%、22.62%、19.83%、20.00%、15.98%、37.08%、23.38%、32.28%、41.72%、12.98%、11.52%、52.56%、19.62%、2.61%．与DON 组相比，竹炭组精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、丝氨酸、牛磺酸、苯丙氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、肌肽分别升高了8.18%、20.58%、7.61%、3.78%、25.00%、6.39%、18.35%、18.78%、13.51%(P＞0.05)，竹醋液组精氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、丝胺酸、牛磺酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、肌肽、1－甲基组氨酸分别升高了6.98%、30.64%、13.57%、0.10%、4.12%、31.25%、42.28%、11.96%、27.03%、32.08%(P＞0.05)．与对照组相比，竹炭组组氨酸显著降低32.00%(P＜0.05)，DON 组和竹醋液组分别降低21.73%、19.14%，但差异不显著(P＞0.05);DON 组、竹炭组和竹醋液组异亮氨酸分别显著降低26.60%、26.19%、31.48%(P＜0.05);DON 组、竹炭组和竹醋液组缬氨酸分别显著降低25.96%、31.79%、29.75%(P＜0.05);DON 组酪氨酸降低24.34%，但差异不显著(P＞0.05)，竹炭组和竹醋液组分别显著降低41.52%、37.53%(P＜0.05);DON 组、竹碳组和竹醋液组天门冬氨酸分别降低37.08%、41.57%、37.08%，但差异不显著(P＞0.05);DON 组半胱氨酸显著降低73.38%(P＜0.05)，竹炭组和竹醋液组差异不显著(P＞0.05)，与DON 组相比，竹炭组和竹醋液组半胱氨酸分别升高173.17%和170.73%(P＞0.05);DON组和竹炭组羟基脯氨酸分别显著降低44.61%、44.36%(P＜0.05)，竹醋液组差异不显著(P＞0.05)，与DON 组相比，竹醋液组显著升高55.96%(P＜0.05);DON 组和竹炭组3－甲基组氨酸分别显著降低26.09%、19.57%(P＜0.05)，竹醋液组差异不显著(P＞0.05)，与DON 组相比，竹醋液组显著升高26.47%(P＜0.05)，竹炭组升高8.82%(P＞0.05)．

表3 试验开始后第30 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化1)Tab．3 Changes of content of serum free amino acids in piglets on the 30th day after initiation of the addition μg/mL

2．3 试验开始后第37 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化

从表4 可知，试验第37 天，与对照组相比，DON 组、竹炭组和竹醋液组精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、牛磺酸、酪氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、半胱氨酸、α－氨基正丁酸、丙氨酸、肌肽、3－甲基组氨酸、脯氨酸差异均不显著(P＞0.05);DON 组组氨酸差异不显著(P＞0.05)，竹炭组和竹醋液组分别显著降低了36.54%、43.14%(P＜0.05);DON 组谷氨酸显著降低66.31%(P＜0.05)，竹炭组和竹醋液组差异均不显著(P＞0.05);DON 组和竹炭组谷氨酰胺差异不显著(P＞0.05)，竹醋液组显著升高71.85%(P＜0.05);DON 组和竹炭组鸟氨酸差异不显著(P＞0.05)，竹醋液组显著降低34.11%(P＜0.05);竹炭组羟基脯氨酸差异不显著(P＞0.05)，DON 组和竹醋液组显著升高(P＜0.05);DON 组1－甲基组氨酸差异不显著(P＞0.05)，竹炭组和竹醋液组显著降低(P＜0.05)．

表4 试验开始后第37 天仔猪血清游离氨基酸含量的变化1)Tab．4 Changes of content of serum free amino acids in piglets on the 37th day after initiation of the addition μg/mL

3 讨论

血液是动物机体内环境最重要的组成部分，是机体与外环境联系的媒介．血液能沟通体内各组织之间的联系，运输养分与代谢废物，能维持组织细胞正常生命活动所需的最适宜条件．当机体生理生化异常时，将引起血液某些成分和理化性质的改变［10］．Tiemann 等［11］和蒋竹英等［9］研究表明，DON 可导致血细胞数量减少，血清谷丙转氨酶活性和尿素氮含量升高，总蛋白含量降低．血清中总蛋白含量反映了体液免疫的情况，并能反映机体蛋白质的吸收和代谢情况．蛋白质在人体生命活动中，起着重要作用，可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在，但是食物中的蛋白质不能直接吸收，必须转化为小分子的氨基酸或短肽才能被机体吸收和利用［12］．当日粮氨基酸不能满足动物需要时，血清游离氨基酸含量偏低［13］，就无法合成充分的蛋白质供给身体各组织使用．血清游离氨基酸直接参与机体氨基酸的代谢及蛋白质沉积，其水平反映着动物的营养状况，所以确保足够的必需氨基酸摄取是很重要的［14］．

赖氨酸能参与蛋白质合成和能量代谢，而且能够增强机体的免疫功能．大量研究显示，赖氨酸可提高机体抗氧化能力，降低血中氧自由基，有利于肌肉组织维持正常的生理功能，是蛋白质必不可少的组成部分［15-16］．甲硫氨酸是机体的一种必需氨基酸，如果缺乏就会导致体内蛋白质合成受阻，造成机体损害．苏氨酸是必需氨基酸之一，可调整饲料中氨基酸平衡，促进生长，是动物免疫球蛋白分子中的一种主要氨基酸，缺少苏氨酸会抑制免疫球蛋白和T 细胞、B 细胞及其抗体的产生．3－甲基组氨酸是多肽链上组氨酸甲基化的产物，体内3－甲基组氨酸全部存在于骨骼肌的肌动蛋白和肌球蛋白中，在肌肉分解时和其他氨基酸一同释放出来，就不再参加蛋白质的合成，全部从尿中排出，临床上把它作为评价蛋白质营养状态及肌肉蛋白分解代谢情况的指标［17］．本试验第15 天，DON 组和竹炭组3－甲基组氨酸分别显著降低39.06%、40.62%(P＜0.05)，竹醋液组与对照组差异不显著(P＞0.05)．因此，3－甲基组氨酸的下降说明肌蛋白分解作用已受到DON 的抑制．除3－甲基组氨酸外，各试验组其他游离氨基酸含量与对照组差异均不显著(P＞0.05)，但DON 组有降低部分血清游离氨基酸的趋势，而在DON 的基础上，添加竹炭或竹醋液有升高血清游离氨基酸的趋势，说明DON 有破坏机体氨基酸的平衡趋势，不利于蛋白质的沉积，对仔猪生长性能的提高具有抑制作用，添加竹炭或竹醋液有一定的改善作用．

L－组氨酸是猪的一种必需氨基酸，在体内肌肽合成酶下参与合成肌肽而发挥抗氧化作用，能够保护细胞膜，阻止猪细胞膜的过氧化反应［18］．支链氨基酸(Branched-chain amino acid，BCAA)是唯一的主要在肝外组织氧化的必需氨基酸，包括亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸，具有氧化供能、促进蛋白质合成和抑制蛋白质降解、促进糖的异生、增强免疫力和调节激素代谢等生理功能［19］．天门冬氨酸和谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统内的兴奋性递质，参与控制垂体功能．羟基脯氨酸具有独特的生理功能和生物活性，为胶原蛋白的主要成分．本试验第30 天，DON 导致部分血清游离氨基酸含量降低或显著降低，竹炭和竹醋液可使部分游离氨基酸升高，结果表明DON 可能导致过氧化反应，胶原蛋白降解，细胞膜受到破坏，抑制蛋白质合成，降低免疫力，这与众所周知的，DON 是RNA、DNA 和蛋白质合成的潜在抑制剂结果相一致．在DON 污染的基础上，添加竹炭或竹醋液有缓解效果，并且竹醋液的缓解作用效果要优于竹炭．本试验第37 天，尽管大部分血清游离氨基酸仍然有降低的趋势，但DON 组羟基脯氨酸显著升高(P＜0.05);而竹炭组组氨酸、1－甲基组氨酸显著降低(P＜0.05);竹醋液组组氨酸、鸟氨酸、1－甲基组氨酸显著降低(P＜0.05)，相反羟基脯氨酸、谷氨酰胺显著升高(P＜0.05)．结果表明在后期DON 对仔猪的影响较少，竹炭和竹醋液的添加量应该给予适当的调整．

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