椰子油的生理功能及其在仔猪生产中的应用
2019-01-10杨伟丽刘春雪
杨伟丽, 张 放, 于 震, 刘春雪
(安佑生物科技集团股份有限公司,江苏太仓 215437)
椰子油是从新鲜或干燥的椰子肉中提取的一种具有椰香味且富含低碳脂肪酸的功能性植物油脂,其特有的中链脂肪酸(MCFAs)和月桂酸等成分赋予其良好的抗氧化性和抑菌性。近年来,研究发现椰子油对断奶仔猪早期生长发育具有重要的营养价值,椰子油可快速提供能量,并具有改善饲料适口性、提高消化率和保护仔猪肠道健康等营养功能,一定程度上缓解了断奶应激,是断奶仔猪早期饲料中优异的脂肪来源。本文就椰子油的生物学特性及其在仔猪生产中的应用效果和前景进行综述。
1 椰子油的分类
椰子油按加工工艺的不同分为传统椰子油和原生态椰子油。传统椰子油的加工方法有以椰干为原料的干法和以新鲜椰肉为原料的湿法两种(李从发等,2007;Villarino 等,2007),无论哪种方法制备的椰子油均需要精炼提纯后方可作为食用油(段岢君等,2103)。原生态椰子油是以新鲜或成熟的椰肉为原料通过压榨法、酶解法和离心法精制而成的带有天然椰香味的油脂 (李瑞等,2007;赵松林,2007)。与传统椰子油相比,原生态椰子油在加工过程中保留了更多的月桂酸、辛酸等中短链有机酸和多酚化合物,具有更高的营养价值(Kapilan,2008)。
2 椰子油的理化特性
椰子油的熔点为24~26℃ ,24℃以下为白色或淡黄色的固体,24℃以上则为清澈的液体。椰子油富含中链脂肪酸,大多以中链甘油三酯(MCT)的形式存在(约占60%),主要有辛酸、癸酸和月桂酸,其中月桂酸的含量在原生态椰子油中高达 50%~53%,又称月桂酸油(Dayrit,2015)。这些脂肪酸中饱和脂肪酸的含量约占90%,不饱和脂肪酸如油酸和亚油酸仅占7%,故椰子油性质稳定,常温贮存时不易发生氧化酸败(Marina 等,2009)。
3 椰子油的代谢
椰子油富含中链脂肪酸,相对于长链脂肪酸,其水溶性好,具有被脂肪酶优先水解的优势,且对胆盐和胰酶的依赖性较低,仔猪摄食后可直接在肠道被水解成MCFAs和甘油,MCFAs可通过自由扩散的形式被肠道上皮吸收(Rasmussen等,2002)。进入肠道后,约2/3的MCFAs可直接由门静脉转运到肝脏,剩余1/3的MCFAs以乳糜微粒的形式经淋巴进入血液循环。进入肝脏的MCFAs可以不需要肉毒碱载体的协助而快速进入线粒体膜进行β-氧化。β-氧化产生的乙酰辅酶A可以直接进入三羧酸循环氧化供能,也可在肝脏线粒体中被转化成乙酰乙酸、β羟丁酸和丙酮,这些复合物统称为酮体。尽管肝脏缺乏利用酮体的酮酰酯COA转移酶,但生成的酮体可转移到其他组织,如脑组织、肌肉和心脏等,将酮体转变成乙酰辅酶A后彻底氧化分解,提供能量(Dayrit,2015)。
同时研究发现,椰子油中约10%C8和C12的脂肪酸在肝脏微粒体中发生ω-氧化(Adas等,1998)。以月桂酸为例,其在肝脏细胞P450酶的作用下催化ω-1和ω-2氧化生成羧脂肪酸,再经ω醛脂肪酸生成α、ω-二羧酸,然后在α-端或ω-端活化,进入线粒体进行β-氧化,最后生成琥珀酰CoA,进入三羧酸循环氧化分解(Jansen 等,1992)。
4 椰子油的生物学特性
4.1 快速供能 椰子油中的脂肪酸大多是中短链饱和脂肪酸,可不经脂肪酶分解而直接进入肝脏和线粒体内进行氧化分解,而且中链脂肪酸在通过线粒体时不需要载体血浆白蛋白的协助,节省了体脂的消耗。因此,相对长链脂肪酸,椰子油可迅速氧化供能,减少脂质在体内的蓄积,同时又可维持一定的体脂以满足幼畜快速生长的需要,是幼畜良好的能量来源(St-Onge等,2002)。
4.2 抗病毒和抑菌性 椰子油中的某些脂肪酸,尤其是中短链脂肪酸、月桂酸及其衍生物(甘油单酯)具有抗病毒、抗真菌和抗细菌的特性(Kabara,1978)。椰子油可以通过中链脂肪酸干扰病毒的装配和成熟,也可以借助月桂酸单甘油脂溶解病毒包膜内的脂类和磷脂,使病毒细胞膜解体,阻止病毒对宿主细胞的感染等实现抗病毒性能(Fife,2013;Hornung 等,1994)。 最早在医学临床上发现,服用椰子油的患者比不服用椰子油或单一服用单月桂酸甘油脂的患者更能有效地抵抗HIV病毒(Boyen 等,2008)。
此外,椰子油中的中链脂肪酸可以抑制机体消化道内革兰氏阳性菌、阴性菌和真菌的繁殖,尤其是对革兰氏阳性菌的抑菌效果最好,近年来,其作为抗生素替代品在畜禽养殖中已被广泛应用(Creus等,2007)。 Boyen 等(2008)指出,中链脂肪酸可以减少猪只小肠和粪便中的沙门氏菌的含量,但对扁桃体、脾脏和肝脏等组织中细菌繁殖没有影响。同时研究发现,在40多种具有抗菌性能的天然脂肪酸及单甘油酯中,椰子油中的月桂酸及其肠道水解产物单月桂酸甘油酯的抗菌能力最强(赵存洋,2013)。其可以破坏细菌细胞膜的通透性,诱使部分蛋白质和离子外泄,干扰细胞因子的信号转导和转录过程,从而发挥抑菌作用 (杨金堂,2014)。Bergeeon等(2001)通过研究不同浓度的月桂酸与癸酸对白色念珠菌的抑菌性发现,C12月桂酸在稀释到最低浓度时依旧呈现较强的抑菌性。Shilling等(2013)借助电子扫描显微镜发现,在梭状芽孢杆菌的培养基中滴加2 mg/mL的月桂酸后,细菌的细胞膜和细胞质的完整性遭到破坏。但也有研究指出,单月桂酸甘油酯也可以通过阻止革兰氏阳性菌细胞外毒素的释放,从而发挥抑菌作用(Schlievert等,1992)。
4.3 抗氧化 椰子油中含有多酚类化合物和维生素E等抗氧化活性物质,故能够清除羟自由基、抑制DNA和脂质过氧化损伤、增强细胞内超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GSH)等抗氧化酶的活性、提高机体抗氧化能力(Nevin等,2004)。研究发现,椰子油中的多酚类物质能有效清除老鼠体内多余的自由基(Nevin等,2009)。
椰子油的抗氧化功能常与提取方式、温度等因素有关。一般地,原生态椰子油在加工过程中免受阳光暴晒或高温加热的损害,其天然抗氧化活性成分(总酚含量、维生素E等)流失较少,故原生态椰子油的抗氧化性能优于普通椰子油。Via等(2005)发现,较精炼的椰子油相比,天然椰子油保留了较高的总酚含量和抗氧化能力。Nevin等(2006)研究认为,原生态椰子油比椰子油含有更多的未皂化物、维生素E和多酚,其可显著增强抗氧化酶的活性,阻止脂质的过氧化反应。Kapilan等(2008)发现,高温条件下提取的椰子油中多酚含量高于低温条件下提取的椰子油,且会表现出更强的抗氧化能力。
5 椰子油在仔猪生产中的应用
5.1 改善血清脂质代谢和蛋白质水平 血清中总胆固醇和甘油三酯的含量常作为脂质代谢的评价指标。研究显示,椰子油富含中链脂肪酸和多酚化合物,能够促进脂质代谢和胆固醇的运输,减少胆固醇在组织内的沉积,一定程度上也改善了机体的抗氧化状态(戴军等,1998)。刘忠臣(2011)研究发现,与豆油和猪油相比,椰子油组仔猪的血浆胆固醇水平显著降低。杨亚强等(2017)报道,在断奶仔猪日粮中添加椰子油微胶囊后,血清中甘油三酯含量降低,血清中总蛋白、白蛋白和球蛋白的含量显著增加,李涛等(2013)亦有相似的研究结果。血清中总蛋白水平的高低一定程度上可反映仔猪体内蛋白质合成代谢快慢和免疫力强弱。上述可知,添加一定量的椰子油有助于提高血清蛋白水平,增强机体免疫抵抗力。然而,也有研究报道,添加椰子油后,断奶仔猪血清胆固醇含量有上升趋势,但对甘油三酯等成分无显著影响,这可能和椰子油的添加量,饲喂时间等因素有关(Keys等,1965)。
5.2 抑制有害菌,保护肠道健康 早期仔猪胃肠道中HCl分泌不足,消化酶活性较低,若采食富含长链脂肪酸的高能日粮,则会加重肠道负担,导致消化不良,易引起仔猪腹泻。因此,在仔猪日粮中添加易消化吸收和具有抑菌作用的中短链脂肪酸,是维持肠道菌群平衡,维护肠道结构和形态完整性的主要营养调控措施(Zentek等,2011)。 刘忠臣(2011)研究表明,与 10%猪油组和10%鱼油组相比,10%椰子油组可显著降低盲肠内容物中大肠杆菌数目,提高乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌数量。任春晓(2016)报道,相对于棕榈油组,粉末椰子油组仔猪腹泻率显著降低。椰子油对肠道的保护作用除了机体可快速吸收中链脂肪酸、降低肠道pH外,还与椰子油中月桂酸在肠道的水解产物单月桂酸甘油酯密切相关。李涛等(2013)发现,在豆油和椰子油混合油脂组中添加单月桂酸甘油酯可极显著抑制肠道后段有害微生物总菌落数。
5.3 提高仔猪养分表观消化率 研究发现,早期断奶仔猪对植物性油脂的利用率高于动物性油脂,对中短链脂肪酸的利用率高于长链脂肪酸,且一定量的油脂可以降低食糜在肠道的排空速度,使营养物质得以充分的消化吸收,从而提高养分的表观消化率(冷董碧,2007)。椰子油是唯一含有大量中链脂肪酸的天然油脂,且含有与母乳成分和含量相近的月桂酸,具有高能量、易消化、快吸收的特点,尤其对消化系统尚未发育完全的早期断奶仔猪来说是优质的能量来源(王晓翠等,2011)。与其他油脂相比,椰子油的消化率高达91%~94%,并且蛋白质沉积率和饲料消化率较好 (Cera等,1990)。Cera等(1989)发现,与动物油脂组和玉米油相比,椰子油组能显著提高断奶后21 d仔猪的粗脂肪表观消化率、氮沉积和日采食量。任春晓(2016)研究认为,粉末椰子油组消化能、钙和磷的表观消化率均显著高于豆油组和粉末棕榈油组,李玲玲(2000)也有相似的研究报道。
5.4 提高仔猪生长性能 椰子油作为中短链脂肪酸,补饲到仔猪日粮中可以被快速消化吸收,氧化分解供能,满足早期仔猪快速生长对能量的需求(王钰飞等,2015)。 刘忠臣(2011)发现,与鱼油和猪油组相比,椰子油组仔猪断奶后1~3周内的平均日增重极显著增加,同时料重比降低。Lin等(1995)报道,使用富含MCT的椰子油可以促进新生仔猪肝糖原的储备,降低死亡率。另有研究发现,不同油脂配合添加对仔猪生长性能有协同效应,其生长效果优于单一油脂(刘元述等,2010)。 张亮鹤等(1998)报道,椰子油与豆油各半混合添加时,油脂能显著提高仔猪的平均日增重、降低料重比,使仔猪获得最佳生产性能,效果优于添加单一成分的油脂。Cera等(1989)发现,椰子油与玉米油和牛油混合添加时能显著提高断奶后三周龄仔猪的生长速度和采食量。冷董碧(2007)认为,植物油与动物油1∶1或2∶1比例配合添加时,对断奶仔猪生产性能的提升效果最佳。
6 小结
椰子油是一种天然健康的功能性植物油,结构中独特的脂肪酸组成使其具有快速吸收、迅速氧化供能的特点,能弥补断奶仔猪早期能量的不足。椰子油中的有机酸在肠道释放出H+,可直接穿透细菌的细胞膜,抑制肠道有害菌繁殖,保护肠道健康。同时其含有的多酚物质可以保护组织器官免受氧化损伤,增强机体的抗氧化功能。但仔猪刚断奶时消化系统尚未发育完全(尤其应激易造成肠绒毛萎缩)及各种消化酶活性较低,因此,在实际生产中使用椰子油时,要注意添加剂量、混合油脂的配合种类和比例及饲喂时间等,以确保椰子油在仔猪生产中能发挥最大的营养功能和经济效益。