山梨醇和蜜三糖对公鼠繁殖性能的影响

2017-09-25唐德江韩素敏孙思怡魏国生李雁冰李井春

黑龙江动物繁殖 2017年5期

关键词：山梨醇低聚糖小白鼠

唐德江，韩素敏，张帆，李琦，孙思怡，魏国生，李雁冰，李井春

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319)

实验研究

山梨醇和蜜三糖对公鼠繁殖性能的影响

唐德江，韩素敏，张帆，李琦，孙思怡，魏国生，李雁冰，李井春*

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆163319)

本试验旨在研究山梨醇、蜜三糖对公鼠繁殖性能的影响。选取18只健康、体况相似的雄性小白鼠随机分为3组，每组6个重复，每个重复1只。对照组饲喂基础饲粮，试验组分别为5%的山梨醇(山梨醇组)和5%的蜜三糖(蜜三糖组)的饲粮，试验期30 d。结果表明：饲粮添加山梨醇和蜜三糖对雄性小白鼠精子密度、畸形率无显著影响，但是精子活率显著低于对照组。与对照组相比，山梨醇组和蜜三糖组精子路径速度(VAP)、曲线速度(VCL)显著降低，蜜三糖组精子直线速度(VSL)显著低于山梨醇组与对照组，各试验组鞭打频率(BCF)均低于对照组，但差异不显著。饲粮添加山梨醇和蜜三糖对雄性小白鼠的器官(睾丸、精囊腺、脾脏、胸腺)指数无显著影响。综合各项试验指标，饲料中添加山梨醇和蜜三糖对雄性小鼠繁殖性能产生了一些负面影响。

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，分子空间结构式如图所示，广泛分布于自然界植物果实中。1872年法国化学家Joseph Boussingault首先从山梨树果汁中分离而得[1]。常温下有液体和固体两种状态。山梨醇的化学性质相对稳定，易溶于水，不燃烧、不腐蚀、不挥发，有很强的吸湿性，对热的稳定性比相应的糖高很多。

图1 山梨醇分子结构式

白色吸湿性粉末或晶状粉末、片状或颗粒。由于它具有6个羟基的多元醇特性，易溶于水、甘油、丙二醇、热甲醇和热吡啶，微溶于甲醇、乙醇、醋酸、苯酚和乙酰胺，可发生脱水氧化、酯化、醚化等反应[2]。山梨醇在口腔中不被龋齿的链球菌所利用，是一种防龋齿的甜味剂。在体内可以代谢，产生的热量与蔗糖、葡萄糖不相上下，在血液中不转化为葡萄糖，不受胰岛素的控制，对血糖值和尿糖没有影响。此外，山梨醇具有利尿、脱水的特性，刺激胰腺分泌胰脂肪酶等，促进胰岛素释放，使肝胆汁分泌增加，山梨醇不被胃酶分解，在肠中滞留时间比葡萄糖长，有润肠作用[3]。

山梨醇在美国早已作为公认的安全物质(GRAS)加以使用。我国《食品添加剂使用卫生标准》GB 2760-1996 规定：山梨醇可按照生产需要用于雪糕、冰棒、糕点、果汁(味)型饮料、饼干、面包、酱菜、糖果，最大用量为5.0 g/kg；鱼糜及其制品0.5 g/kg；豆制品生产工艺、制糖工艺、酿造工艺、胶基糖果工艺，按生产需要适量使用[4]。山梨醇在食品中的应用主要有：营养性甜味剂、水分控制剂、抗结晶剂、乳化剂和表面活性剂等[5]。

蜜三糖(raffinose)又称棉籽糖，是一种由微生物和酶不能合成的纯天然低聚糖[6,7]，其分子式为C12H22O11，空间分子结构式如图所示。在已知的三糖类低聚糖中，只有棉籽糖广泛游离于自然界中，是自然界中最知名的一种三糖，由半乳糖、果糖和葡萄糖结合而成[8]。蜜三糖不能被肠道中的消化酶所分解，具有较强的耐酸性，经口服后能顺利通过胃、小肠直接进入大肠，它对肠道中的细菌有选择性增殖的作用，能被肠道内的乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌利用[9]，促进有益菌的生长，同时抑制有害菌的繁殖，使肠道更加健康，从而控制和预防各种疾病的发生[10,11]。

图2 蜜三糖分子结构式

蜜三糖不仅具有促进双歧杆菌增殖和抑制病原菌的作用，还具有改善肠胃、保护肝脏、降低血清胆固醇、增强免疫、抗癌等功能[12]。现在，在日本和欧美各国，棉籽低聚糖已被广泛用于食品、医药、化妆品、饲料、植物保护等行业。由于棉籽低聚糖具有耐酸、耐高温、不吸湿、能量低等优良的理化性质，为其在食品行业中的应用创造了条件，同样可应用于饲料和养殖行业，在医药方面被用作多器官保存液和冷冻保藏的稳定剂，在化妆品中使用可改善皮肤的粗糙性，使皮肤产生光滑感和清爽感[12]。

此外，棉籽糖在微生物方面可用作选择性碳源，也可在动物饲料中使用，及在提高玉米种子耐贮性等很多方面发挥作用。除此之外，棉籽糖还被广泛应用于保健品行业，如用于肠道保健、骨骼健康类制品；还可与维生素、钙、初乳粉、益生菌粉等配合制成具有多种保健功能健康食品。

由于山梨醇和蜜三糖在食品、饲料等行业中的广泛使用，本试验拟研究在小鼠基础日粮中添加相同水平的山梨醇、蜜三糖，探讨山梨醇和蜜三糖对小鼠繁殖性能等的影响。进一步探究山梨醇和蜜三糖的特征，为山梨醇和蜜三糖在食品保健和饲料等行业的广泛应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

由黑龙江八一农垦大学动物科技学院实验室提供性成熟昆明系雄性小白鼠24只，6～8周龄，体重28～35 g。

1.2 试验材料及器材

山梨醇(规格1 000 g，郑州中盛生物科技有限公司生产)，蜜三糖(规格1 000 g，上海生物科技公司生产)，精子培养液HTF(自配)，迈朗动物精子全自动分析仪(南宁松景天伦生物科技有限公司)，电子天平(HC6002 型，慈溪市华徐衡器实业有限公司)，数字智能恒温控制仪(MDO-605，南宁松景天伦生物科技有限公司)，一次性培养皿以及解剖小鼠用的手术剪、镊子、手术刀、酒精棉、托盘等器具。

1.3 试验设计

本试验采用单因素随机试验设计，将来源相同、健康、体态相近的18只小白鼠随机分成3组，为对照组、山梨醇组、蜜三糖组，每组6只进行分笼饲养，并对小白鼠进行编号。该试验为每组6个重复，每个重复1只小白鼠。对照组饲喂基础饲粮，山梨醇组、蜜三糖组分别饲喂在基础饲粮中添加山梨醇、蜜三糖的饲粮，山梨醇、蜜三糖分别占基础饲粮总重的5%。试验设计方案如表1。

表1 试验设计方案

将随机挑选的18 只大小相近，健康的雄性小白鼠，随机分成3组分别装入3个鼠笼中，对小鼠进行编号，采用尾部标记法进行，并在鼠笼外标上饲喂饲料的名称。每笼6 只小白鼠置于通风性好，温度适宜的环境下饲养，为消除外界环境对实验小白鼠的影响，每天观察小白鼠的健康状况，防止小鼠间争斗。小白鼠自由采食、饮水，每天早上(8∶30～9∶00)为喂食时间，并隔段时间进行垫料更换、适时添水，给小白鼠以舒适的环境。每隔3～5 d重新给小白鼠标号，防止标号脱落无法识别。饲养前称重，饲养结束后再次称重。试验日期为 9月16日到10月8日，试验期为28 d。

1.4 测定指标

1.4.1 繁殖性能测定

测定试验小白鼠的繁殖性能指标，主要测定小白鼠附睾尾中精子密度、活率、畸形率、直线速度等指标。试验期满后，随机选取3 只小白鼠称重，颈部脱臼法处死，打开腹腔取小白鼠附睾尾，用手术剪在附睾尾上剪3～4个小口，然后将附睾尾放到预先平衡好的200 μl HTF培养液滴中，在恒温控制仪上让精子自由的游出，5 min 左右后用镊子取出附睾尾，用微量移液器反复吹吸，让培养液滴中精子充分混合均匀，吸取少量精液置于预热后的载波片上，用迈朗动物精子全自动分析仪分析精子各项指标，重复测定3次。

活率(%)=(活动精子数/精子总数)×100

畸形率(%)=(畸形精子数/精子总数)×100

路径速度(VAP)=精子头沿其空间平均运动轨迹长度/所花费的相应时间

直线速度(VSL)=精子头开始运动的位置与最后所处位置之间的直线距离/所花费的相应时间

曲线速度(VCL)=精子头沿其实际的曲线路径运动的轨迹长度/所花费的相应时间

鞭打频率(BCF)指精子曲线轨迹越过其平均路径轨迹的时间平均速率。

1.4.2 器官指数测定

采集完附睾尾的小白鼠接着采集睾丸、精囊腺、脾脏、胸腺等器官称重并记录，以测定试验小鼠的器官指数指标。

器官指数(%)=(器官重量/小鼠体重)×100

1.5 统计方法

所得的数据经Excel整理后，采用STATVIEW 5. 0 统计软件进行统计分析，并采用Dunn多重比较进行不同处理组间的比较。

2 结果与分析

2.1 山梨醇和蜜三糖对公鼠繁殖性能的影响

2.1.1 山梨醇和蜜三糖对小鼠精子密度、活率、畸形率的影响

小白鼠饲料中添加山梨醇、蜜三糖对小白鼠精子密度、活率、畸形率的影响见表2。

表2 各处理组小白鼠精子密度、活力及畸形率

注：同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)；肩标相同字母或无字母标注表示差异不显著(P>0.05)，下同。

由表2结果可以看出，小鼠日粮中添加山梨醇、蜜三糖对小鼠精子密度、活率、畸形率都有不同程度的影响。与对照组相比，山梨醇组、蜜三糖组精子密度都不同程度的降低了，但各处理组间差异均不显著，其中蜜三糖组精子密度最低为13.8×106/ml。小白鼠精子活率在各试验组间存在明显的差异，对照组(86.61%)显著高于山梨醇组(62.68%)、蜜三糖组(33.23%)，山梨醇组显著高于蜜三糖组，说明饲粮中添加山梨醇、蜜三糖对小鼠精子活率影响较大。各试验组小白鼠精子畸形率差异均不显著，蜜三糖组(37.78%)最高，其次为山梨醇组(37.12%)、对照组(37.00%)。小鼠日粮中添加山梨醇、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，说明日粮中添加山梨醇、蜜三糖可能对小白鼠精子造成了一定的损伤。

2.1.2 山梨醇和蜜三糖对小鼠精子运动特性的影响

小白鼠饲料中添加山梨醇、蜜三糖对小白鼠精子路径速度(VAP)、直线速度(VSL)、曲线速度(VCL)、鞭打频率(BCF)的影响见表3。

表3 各处理组小白鼠精子VAP、VSA、VCL和BCF

试验各处理组小白鼠精子运动特性由表3可知，对照组精子路径速度要显著高于其它两组，山梨醇组、蜜三糖组之间没有显著差异，但是山梨醇组路径速度(134.05 μm/s)要明显高于蜜三糖组(58.08 μm/s)。精子直线速度在3个试验组间存在较大差异，对照组与蜜三糖组之间差异显著，与山梨醇组差异不显著，山梨醇组、蜜三糖组之间差异显著，山梨醇组精子直线速度要显著高于蜜三糖组。曲线速度与路径速度的结果相似，也是对照组显著高于其他两组，山梨醇组、蜜三糖组之间没有显著差异，而山梨醇组精子曲线速度(190.95 μm/s)高于蜜三糖组(82.73 μm/s)。各试验组间精子鞭打频率差异均不显著，山梨醇组、蜜三糖组精子鞭打频率较对照组相比分别降低了5.63、6.93。日粮中添加山梨醇、蜜三糖分别都降低了小白鼠精子运动特性，而添加山梨醇比添加蜜三糖对小鼠精子的运动特性影响要小。

2.2 山梨醇和蜜三糖对公鼠器官指数的影响

山梨醇和蜜三糖对小鼠繁殖器官(睾丸和精囊腺)以及免疫器官(脾脏和胸腺)指数的影响见表4。

表4 各处理组小白鼠器官指数 (g/kg)

由表4可知，小鼠日粮中添加山梨醇、蜜三糖对小鼠的睾丸、精囊腺、脾脏、胸腺器官指数均没有显著影响。山梨醇组、蜜三糖组睾丸指数分别为4.50、4.73，比对照组分别增加了0.37、0.60，说明饲粮中添加山梨醇和蜜三糖能不同程度地增加小鼠睾丸指数。与对照组相比山梨醇组、蜜三糖组精囊腺指数分别降低了0.32、1.13。脾脏指数的结果与精囊腺指数的相近，3个试验组中脾脏指数存在差异，但差异不显著，最高的为对照组(3.95)，最低的为蜜三糖组(3.59)。胸腺指数的差异也都不显著，其中山梨醇组胸腺指数最大为2.34，比对照组增加了0.31，蜜三糖组胸腺指数最小为1.69，与对照组相比降低了0.34。山梨醇和蜜三糖对小鼠繁殖器官指数和免疫器官指数的影响都不是很明显，睾丸指数有稍微的增加，而精囊腺、脾脏、胸腺指数都有相应的下降。

3 讨论

3.1 山梨醇和蜜三糖对公鼠繁殖性能的影响

山梨醇在体内可以代谢，产生的热量与蔗糖、葡萄糖不相上下，在血液中不转化为葡萄糖，不受胰岛素的控制，对血糖值和尿糖没有影响，具有利尿、脱水的特性。蜜三糖能够改善肠道内微生物种群，抑制有害菌促进有益菌繁殖，因此山梨醇、蜜三糖被广泛应用于食品添加剂和饲料行业。王中华等[9]研究表明,饲料中添加大枣低聚糖可提高肉仔鸡的生长性能，有益于肠道微生物区系平衡。刘佰阳[13]等研究显示，棉籽低聚糖对水貂生长性能无显著性影响。研究者们的目光多集中在山梨醇、蜜三糖等功能性糖对动物生长性能的影响，而山梨醇、蜜三糖对动物繁殖性能的影响目前还未见报道。本试验主要研究山梨醇、蜜三糖对小鼠繁殖性能的影响。

本试验结果表明，精子密度、活率都降低了，畸形率呈上升趋势，而精子的各项运动特性指标基本都出现不同程度的下降，说明饲喂山梨醇、蜜三糖对小鼠的繁殖性能产生了一些负面影响，产生这种情况的原因还有待更进一步的深入研究。

3.2 山梨醇和蜜三糖对公鼠器官指数的影响

睾丸主要作用是产生精子和分泌雄性激素睾酮。精囊腺分泌精浆液，对精子的存活有重要作用。脾脏是体内最大的免疫器官，可通过多种机制提高机体免疫力。胸腺为机体重要淋巴器官，其功能与免疫紧密相关，分泌胸腺激素及激素类物质。本试验中添加了山梨醇和蜜三糖的睾丸器官指数比对照组的值大，这说明添加山梨醇、蜜三糖促进了小鼠睾丸的发育，在一定程度上增加了精子的产生及雄性激素的分泌。而精囊腺、脾脏、胸腺指数都比对照组要小，说明山梨醇、蜜三糖的添加降低了小鼠精子的存活几率及机体的免疫能力。这与刘佰阳等[13]饲粮添加棉籽低聚糖对水貂的肝脏、脾脏和肾脏指数均无影响有差异。与王中华等[10]饲料中添加大枣低聚糖可提高肉仔鸡的免疫功能恰好相反。可能与小鼠日粮中所添加的山梨醇和蜜三糖的含量有关，还可能与所选择试验动物及添加剂有关。

4 结论

山梨醇、蜜三糖等功能性糖在欧美、日本等国的消费逐年增长，我国人口众多，也是消费和生产功能性糖的大国。由于功能性糖特有的理化性质，已经被广泛应用于食品、医药、化妆品以及动物饲料等行业，受到研究者以及消费者的好评，在未来的发展中也是前景广阔。但是本研究结果表明，山梨醇、蜜三糖等功能性糖对小鼠的繁殖性能产生了一些负面影响，同时降低了免疫能力。目前，不孕不育症是临床上常见病症之一，其发病率约占生育年龄妇女的8%～17%，平均为10% 左右[14]，近年呈上升趋势。于建春等[15]调查了影响人不孕不育的因素，综合来看则表现为生理、心理、社会等诸多方面。笔者认为山梨醇、蜜三糖等作为食品添加剂也可能是导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

国家自然科学基金项目(31402136)；黑龙江省农垦总局科研计划项目(HNK135-04-06；HNK135-04-02-03)；黑龙江八一农垦大学博士启动基金(B2012-06)；大庆市指导性科技计划项目(zd-2016-087)

唐德江(1957-)，男，辽宁辽阳人，实验师，研究方向为动物遗传育种与繁殖技术。