竹叶提取物对肉鸡早期血液生化和机体抗氧化功能的影响

沈明明,贾明辉,谢泽晨,李安祺,韩红丽,王 恬,张莉莉

(南京农业大学动物科技学院,江苏南京 210095)

氧化还原状态的平衡是肉鸡机体健康发育的基础,在正常生理条件下,机体内的抗氧化系统可以维持活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)产生和消除的平衡。然而,现代肉鸡生产中存在许多应激因素,如免疫应激、热应激、运输应激等,这些都会导致机体氧化还原状态失衡[1]。肉鸡机体抗氧化系统无法消除过量的ROS或RNS,导致蛋白质、脂质受损,引起脂质过氧化物丙二醛产生,进一步造成组织损伤,肉品质变差,生长发育受阻等等[2]。此外,鸡肉中不饱和脂肪酸较高,相比其他肉产品更容易受到氧化,因而现代畜牧生产中基础日粮中添加天然或合成的抗氧化剂来提高机体抗氧化能力。然而,消费者对动物食品中使用合成抗氧化剂的安全性提出了质疑。因此,饲料添加天然植物提取物来提高动物机体抗氧化能力,以期改善肉鸡健康并为人类提供安全放心肉产品在现代肉鸡生产中引起了极大的关注。

竹子广泛分布于世界各地,竹叶在我国有悠久的药用和食用历史,是一味著名的清热解毒药。竹叶成分复杂,随着研究的深入,科研工作者在竹叶成分的提取与工艺优化方面取得一定的进展[3-5]。张英[6]结合竹叶中黄酮类化合物存在的特点,开发出富含黄酮、多酚和多糖等生物活性成分的竹叶提取物(Bamboo leaf extract,BLE)。近些年,人们在竹叶提取物的生物学功能方面做了大量研究。王媛媛等[7]和倪向梅等[8]研究报道竹叶提取物具有优良的抗菌、抑菌活性,在低浓度下仍然有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌增殖。此外,竹叶提取物还具有优良的抗氧化功能。体外试验表明,竹叶提取物可有效清除自由基,减少低密度脂蛋白氧化,抑制过渡态金属离子和自由基诱导的高聚物的恶化[9]。同样有研究报道竹叶提取物对超氧阴离子自由基、羟自由基和有机自由基均有超强的清除作用,可作为天然抗氧化剂开发利用[10-12]。体内研究表明竹叶提取物可提高机体抗氧化酶表达,减少脂质过氧化,缓解乙醇诱导的急性胃粘膜损伤[13]。此外,竹叶提取物可提高肝糖原含量,降低天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶活性和丙二醛含量,降低CCl4诱导的肝损伤作用[14]。竹叶提取物同时具有防腐、降脂、抗衰老作用,目前竹叶提取物已被广泛利用到保健品、药品和化妆品等领域,但关于竹叶提取物在畜牧生产中的研究比较少,而竹叶提取物作为食品添加剂在体内抗氧化机理更未见报道,因此,本研究以白羽肉鸡为动物模型,在日粮中添加竹叶提取物,研究其作为食品添加剂对机体健康状态及抗氧化能力的影响,为竹叶提取物作为抗氧化剂在食品中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

爱拔益佳(Arbor Acres,AA)肉鸡,1日龄,雄性,256只 安徽和威集团;竹叶提取物(Bamboo leaf extract) 有效成分:总黄酮含量70 mg/g,总多酚含量50.42 mg/g,浙江新篁生物技术有限公司;总胆固醇(Total cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglyceride,TG)、天冬氨酸转氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)、丙氨酸转氨酶(Alanine transaminase,ALT)、总蛋白(Total protein,TP)、血糖(Glucose,GLU)、尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)试剂盒 上海科华生物工程有限公司;总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性、丙二醛(Malondialdehyde,MDA) 南京建成生物工程研究所。

Model PRO 200 double insulated匀浆机 美国Pro-Science公司;VITALAB Selecta E 全自动生化分析仪 荷兰MERK公司;B10-RAD680酶标仪 美国Bio-Rad公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组与日粮配方设计 试验设计采用随机单因子实验,选择体重相近、1日龄的AA雄性肉鸡256只,随机分为4组,每组8个重复,每个重复8只鸡。试验周期为21 d。对照组饲喂基础日粮,样品组在每千克基础日粮中分别添加0.10%、0.20%和0.40% 竹叶提取物。试验基础日粮配方参照NRC1994《家禽的营养需要量》,日粮组成及营养成分见表1。

表1 基础日粮配方及营养成分表Table 1 Basic diet formula and nutrient composition list

1.2.2 饲养管理 试验鸡在室内同一饲养管理条件下进行,采用3层叠笼饲养。试验前对育雏舍及器具进行消毒。每日喂料2次,持续光照,试验期内自由采食和饮水。饮水器与料槽每日清洗1次,肉鸡免疫接种与鸡舍消毒均按常规进行。

1.2.3 样品采集 试验第21 d每个重复取1只肉鸡(体重接近该重复平均体重)颈静脉采血,4 ℃、3500 r/min离心10 min制备血清,血清置于-20 ℃保存备用。肉鸡放血致死后剖开腹腔,取肝脏和胸肌组织于冻存管中保存在液氮中备用。

1.2.4 指标测定

1.2.4.1 血清生化测定 取保存于-20 ℃的血清,4 ℃解融后利用全自动生化分析仪测定TC、TG、TP、GLU、BUN含量和AST、ALT活力。

1.2.4.2 抗氧化指标测定 取保存于液氮中的肝脏组织0.5 g加入4.5 mL 0.9%生理盐水在冰水浴条件下利用匀浆,制备20%组织匀浆液(肌肉匀浆液制备同肝脏);随后匀浆液在4000 r/min条件下离心10 min,取上清液,迅速保存在-20 ℃。主要测定血清、肝脏和肌肉中MDA和GSH含量,测定血清、肝脏和肌肉中T-SOD活性、GSH-Px活性、CAT活性,以及T-AOC活性。

1.3 数据处理

数据分析采用完全随机化设计,以重复为实验单位。所有数据经Excel 2016进行初步处理,采用SPSS 20.0统计软件进行分析,采用单因素方差分析(One-way ANOVA)进行显著性检验,LSD进行多重比较,以P<0.01为差异极显著,P<0.05为差异显著判断标准,数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 竹叶提取物对肉鸡早期血液生化的影响

丁红秀等[15]和付彦君等[16]研究证实竹叶提取物可降低高脂血症小鼠血清胆固醇水平。大量研究证实植物源性黄酮、多酚类物质具有降脂和降胆固醇作用,例如染料木黄酮[17]和山楂叶黄酮[18]均可以改善肉鸡脂代谢和胆固醇代谢来降低血清TC 和TG 含量。由表2可知,与对照组相比,添加0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物对肉鸡前期血清中TC 含量分别降低了3.28%、17.01%和9.55%,其中0.2% 竹叶提取物组显著低于对照组(P<0.05)。本研究结果表明,添加竹叶提取物显著降低了肉鸡血清TC 含量,TG 有降低的趋势;这可能是竹叶黄酮发挥着作用。

表2 竹叶提取物对肉鸡早期血液生化的影响Table 2 Effects of bamboo leaf extract on early blood biochemistry in broiler chickens at early age

家禽代谢中一项重要指标是BUN,可以反映机体蛋白质代谢和氨基酸之间的平衡状况,同样侧面反映机体肾脏、膀胱的健康状态。由表2可知,添加0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物可显著降低肉鸡前期血清中BUN含量,分别降低33.33%、37.68%和46.38%(P<0.05),0.4% 组极显著低于对照组(P<0.01)。吴红燕等[19]报道在蛋雏鸡日粮中添加竹叶黄酮可显著降低雏鸡血清BUN 和尿酸含量,说明竹叶黄酮对肾脏排除代谢废物具有一定的促进作用。由表2可知,添加竹叶提取物对肉鸡前期血清TG、ALT、AST、TP和GLU 无显著影响(P>0.05),0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物对ALT有降低的趋势,分别降低4.73%、11.89%和28.11%;对TP 有升高的趋势,0.20%和0.40%添加组分别提高6.47%和8.30%。肝脏损伤时,血液中AST 和ALT 会急剧升高。张师等[20]研究表明竹叶提取物可以显著缓解肝损伤引起的小鼠血清AST 和ALT 活性的升高,本研究中,添加竹叶提取物对血清中AST 和ALT 有降低的趋势,可见竹叶提取物对肝脏具有一定的保护作用。基于以上结果可知,日粮添加竹叶提取物可提高肉鸡对体内氨基酸和氨的合成利用率,进而促进体蛋白合成,在一定程度上改善机体氨基酸代谢。

2.2 竹叶提取物对肉鸡早期机体抗氧化能力的影响

在动物机体细胞中,ROS不断地通过酶促反应和非酶促反应产生,每日约有1%～3%的摄入氧被转化为超氧阴离子及其衍生物[21]。ROS会对动物机体细胞内几乎所有的大分子物质如DNA、蛋白质和脂类等的结构和功能造成损伤并且引起一系列的氧化应激疾病。正常生理条件下,动物机体内的ROS水平会被维持在极低的无害水平,然而现代集约化畜牧生产中的应激因子往往使机体产生大量的自由基,导致机体氧化还原状态失衡,进一步引发各种生理疾病。

T-AOC是衡量机体或组织整体抗氧化能力的指标,反映体内氧化物和抗氧化物质的平衡状态。由表3～表5可知,竹叶提取物对肉鸡早期肌肉和肝脏T-AOC无显著影响,但0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物组血清T-AOC分别提高了10.28%、13.83%和4.08%,基于此结果推测添加竹叶提取物对肉鸡整体抗氧化状态有一个相对的提高。

表3 竹叶提取物对肉鸡早期胸肌抗氧化能力影响Table 3 Effects of bamboo leaf extract on antioxidant capacity of breast meat in broiler chickens at early age

表5 竹叶提取物对肉鸡早期血清抗氧化能力的影响Table 5 Effect of bamboo leaf extract on serum antioxidant capacity in broiler chickens at early age

CAT、SOD和GSH-Px是体内重要的抗氧化物酶。CAT可以催化过氧化氢分解,减少体内羟自由基的产生;GSH-Px可以清除细胞代谢过程中脂质过氧化物和羟自由基,可减少细胞膜多不饱和脂肪酸的过氧化作用[22]。SOD是细胞内重要的超氧离子清除酶,对于维持细胞结构和功能具有重要作用。据报道竹叶提取物具有类SOD活性[23],日粮添加竹叶提取物使肉鸡前期胸肌、肝脏和血清SOD有升高的趋势。由表3～表5可知,添加0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物对胸肌和血清中SOD分别提高11.01%、14.18%、14.05%和8.55%、4.39%、13.11%;此外,0.10%和0.20% 组对肝脏SOD活性提高3.46%、8.20%。同时,竹叶提取物对肝脏和血清GSH-Px 活性具有一定的提升作用,由表4和表5可知,与对照组相比,0.10%和0.20% 竹叶提取物组对肉鸡肝脏和血清中GSH-Px活性分别提高5.96%、2.81%和5.82%、4.90%;其中0.10%竹叶提取物组血清GSH-Px显著高于对照组(P<0.05)。章荣华等[24]研究表明竹叶提取物可显著提高老龄大鼠血清中SOD和GSH-Px酶活性,可提高机体抗氧化功能,邵莹等[25]研究证实心肌缺血-再灌注损伤小鼠补充竹叶提取物后,血清SOD和GSH-Px酶活性显著提高(P<0.05),可见竹叶提取物可通过提高机体抗氧化能力达到抗炎作用。关于竹叶提取物对肉鸡抗氧化物酶活性影响的研究目前尚未报道,但大量研究表明天然植物提取物,如金盏菊提取物[26]、银杏叶提取物[27]和青蒿素[28]等具有抗氧化活性的物质均可以提高肉鸡机体SOD、GSH-Px酶活性,而本研究中日粮添加竹叶提取物并未对抗氧化酶活性产生显著影响,这可能是由于试验前期肉鸡采食量少而使得摄入体内的竹叶提取物少导致的,但血清总抗氧化能力提高,说明竹叶提取物可能改善非抗氧化酶系统。

表4 竹叶提取物对肉鸡早期肝脏抗氧化能力的影响Table 4 Effects of bamboo leaf extract on antioxidant capacity of liver in broiler chickens at early age

GSH 是体内重要的非酶类抗氧化物质,与SOD、CAT 和GSH-Px 等共同维持机体氧化还原状态。MDA 是脂质过氧化产物之一,常用来衡量机体或组织氧化应激程度。由表3和表4可知,与对照组相比,添加0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物可提高胸肌和肝脏GSH 含量,分别提高13.08%、31.22%、20.25%和1.48%、38.52%、62.22%;其中0.20%和0.40% 组肝脏GSH 含量显著高于对照组(P<0.05),本研究结果说明竹叶提取物促进非抗氧化酶物质合成。Elisabeth等[29]阐明许多亲电子复合物包括多酚类和植物衍生类成分是Nrf2-Keap1 信号通路的触发因子;同样有研究证实肉鸡日粮中添加植物提取物可以激活Nrf2 信号通路来促进GSH 的合成与再生[30-31],本研究中GSH 含量有所提高可能与竹叶提取物激活该通路有关。此外,由表4和表5可知,日粮添加0.10%、0.20%和0.40%竹叶提取物使肉鸡早期肝脏和血清MDA 含量分别降低11.11%、10.10%、7.07%和11.18%、14.59%和4.05%。Gong等[32]等在体外研究中证实竹叶提取物对自由基具有较强的清除作用,同样有研究报道,竹叶提取物可降低心肌缺血-再灌注损伤大鼠血清MDA 含量[33]。除此之外,据报道日粮添加黄酮类或多酚植物提取物可能通过增强供氢能力来提高肉鸡自由基清除能力,降低脂质氧化[34],同时,多酚类可有效抑制硫代巴比妥酸反应物质的形成[35]。因此,结合本研究结果推测,竹叶提取物降低机体MDA 含量可能是竹叶黄酮和多酚作用的结果。

3 结论

本研究发现肉鸡早期日粮中添加一定剂量竹叶提取物可以通过提高机体抗氧化物酶的表达和非酶类抗氧化物的生成来提高抗氧化能力,同时清除机体自由基减少脂质过氧化物的生成来缓解氧化应激,在一定程度上改善肉体机体健康状态,进而改善鸡肉品质,可作为食品抗氧化剂使用,研究成果为竹叶提取物作为抗氧化剂在食品中的应用提供理论依据。

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