柑橘提取物对肥育猪后肠食糜蛋白质代谢产物的影响

崔艺燕，鲁慧杰，田志梅，邓 盾，李贞明，余 苗，马现永,2

(1.广东省农业科学院动物科学研究所，畜禽育种国家重点实验室，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东畜禽肉品质量安全控制与评定工程技术研究中心，广州 510640；2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，茂名 525000)

生猪养殖产生的臭气问题日益突出，严重制约了生猪产业的健康发展。养殖过程产生的臭气物质不仅引起动物氧化应激、降低机体免疫能力、抑制动物的生长，还会导致人类呼吸道疾病的发生[1-2]。因此，减少养殖生产中臭气物质产生，对缓解环境压力、促进生猪健康养殖具有重要意义。植物提取物可提高机体消化功能，抑制有害菌生长，促进动物生长，通过营养调控从源头控制臭气的产生，是养殖环境调控的热点[3]。

柑橘提取物具有免疫调节、抗氧化、抑菌等功能[4-5]，能够调节仔猪的免疫功能和抗氧化能力，促进蛋白质消化吸收，改善肠道健康[6-8]；还能改善肥育猪肠道消化酶活性，增强机体蛋白质代谢[9-10]。营养物质消化吸收受阻会改变肠道微生态，增加粪便中臭气物质的排放。因此，柑橘提取物可能会通过提高动物消化吸收而减少肠道臭气物质的产生。

研究表明，樟科和丝兰提取物可减缓尿素氮分解和可溶性硫化物的产生，减少氨和硫化氢的排放[11]。丝兰提取物能够显著降低畜禽生产中氨气、三甲胺、二甲胺、异丁酸和硫化氢的产生[12]。黑胡椒提取物能降低猪粪便中氨气、甲硫醇和乙酸含量[13]。胡芦巴种子提取物降低了猪粪便氨和硫化氢排放[14]。以上研究表明，目前植物提取物对臭气减排的研究对象主要以氨和硫化氢为主，对其他的臭气物质研究很少。酚和吲哚类物质、生物胺也是主要的臭气物质，这些高含量的蛋白质代谢产物可引发肠道炎症，增加粪便臭气排放[15]。目前饲粮中添加柑橘提取物是否会影响肥育猪后肠蛋白质代谢产物仍不清楚。本试验探讨在饲粮中添加柑橘提取物对肥育猪后肠蛋白质代谢产物(游离氨基酸、酚和吲哚类化合物、生物胺)含量的影响，旨在为柑橘提取物从源头调控生猪养殖中臭气的产生提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

饲用金霉素(15%)购自广东某饲料科技有限公司，棕色粉末状。柑橘提取物由广东某科技发展有限公司提供，棕色液体，含有3.04%维生素C、2.38%维生素E、2.89%柠檬酸和20.77%总黄酮。

1.2 试验动物和试验饲粮

选取108头56日龄杜×长×大猪，体重(19.73±0.39)kg，公母各半。按体重随机分配到3组，每组6栏，每栏6头猪。饲养至194日龄试验结束。对照组饲喂基础饲粮，抗生素组在基础饲粮中添加75 g/t金霉素，柑橘提取物组在基础饲粮中添加柑橘提取物(56～112日龄添加250 mL/t柑橘提取物，113～194日龄添加200 mL/t柑橘提取物)，添加量参考作者所在研究团队前期试验[9-10]。基础饲粮组成和营养水平见表1[16]。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1.3 饲养管理与屠宰采样

试验在广东省农业科学院动物科学研究所猪场进行。根据养殖场常规程序进行饲养管理。试验结束后，每栏选取1头接近平均体重的猪，屠宰后分离出盲肠(整个)和结肠(中段)，将盲肠和结肠食糜分别混匀，收集约10 g食糜，-80 ℃保存待测。

1.4 测定指标

食糜中游离氨基酸含量参考Cui等[8]的方法，通过全自动氨基酸仪(HITACHI L-8900)测定。食糜中酚和吲哚类物质、生物胺的含量参照Yang等[17]和Schüssler等[18]方法，通过高效液相色谱仪(Waters Alliance e2695)测定。以上指标均以食糜鲜重计。

1.5 数据处理

采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)，差异显著时采用Duncan氏法进行多重比较。结果用平均值和平均值标准误表示，P<0.05为差异显著，0.05≤P<0.10为有显著差异的趋势。

2 结 果

2.1 肥育猪后肠食糜游离氨基酸含量

2.1.1 盲肠食糜游离氨基酸含量 由表2可知，与对照组相比，柑橘提取物组和抗生素组盲肠食糜中牛磺酸、天冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸含量均显著降低(P<0.05)。与对照组相比，柑橘提取物有降低肥育猪盲肠食糜中苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、瓜氨酸、异亮氨酸和脯氨酸含量的趋势(0.05≤P<0.10)，且盲肠食糜中总氨基酸含量显著降低(P<0.05)。柑橘提取物组与抗生素组食糜中总氨基酸含量差异不显著(P>0.05)。3组间其他游离氨基酸含量无显著差异(P>0.05)。

表2 各组肥育猪盲肠食糜游离氨基酸含量

2.1.2 结肠食糜游离氨基酸含量 由表3可知，与对照组相比，柑橘提取物和抗生素组肥育猪结肠食糜中天冬氨酸、丝氨酸、异亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸、γ-氨基丁酸、总氨基酸显著降低(P<0.05)，脯氨酸含量有降低趋势(0.05≤P<0.10)；与抗生素组相比，柑橘提取物组丝氨酸、异亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸和总氨基酸含量显著降低(P<0.05)。与对照组相比，柑橘提取物组结肠食糜中苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸和鸟氨酸含量显著降低(P<0.05)。与对照组和抗生素组相比，柑橘提取物组结肠食糜中苯丙氨酸、色氨酸和赖氨酸含量显著降低(P<0.05)。

表3 各组肥育猪结肠食糜游离氨基酸含量

2.2 肥育猪后肠食糜酚、吲哚类物质和生物胺含量

2.2.1 盲肠食糜酚、吲哚类物质和生物胺含量 由表4可知，与对照组相比，柑橘提取物组盲肠食糜中苯酚、腐胺、酪胺、精胺含量均显著降低(P<0.05)，粪臭素含量有降低趋势(0.05≤P<0.10)。与抗生素组相比，柑橘提取物组盲肠食糜中腐胺和酪胺含量显著减少(P<0.05)。与对照组相比，柑橘提取物和抗生素组盲肠食糜中吲哚和甲胺含量均显著降低(P<0.05)。3组间其他代谢产物含量均无显著差异(P>0.05)。

表4 各组肥育猪盲肠食糜酚、吲哚和生物胺含量

2.2.2 结肠食糜酚、吲哚类物质和生物胺含量 由表5可知，与对照组相比，柑橘提取物和抗生素组肥育猪结肠食糜中苯酚、对甲酚、粪臭素、甲胺含量均显著降低(P<0.05)，吲哚含量有降低趋势(0.05≤P<0.10)。柑橘提取物组对甲酚浓度显著低于抗生素组(P<0.05)，且两组间苯酚、吲哚和粪臭素含量差异均不显著(P>0.05)。与对照组相比，柑橘提取物组结肠食糜中酪胺含量显著降低(P<0.05)，亚精胺含量有降低趋势(0.05≤P<0.10)。3组间其他生物胺含量差异不显著(P>0.05)。

表5 各组肥育猪结肠食糜酚、吲哚类物质和生物胺含量

3 讨 论

3.1 柑橘提取物对肥育猪后肠食糜游离氨基酸含量的影响

本试验中，柑橘提取物对后肠食糜中游离氨基酸、酚、吲哚、生物胺含量的影响是一致的，均降低了这些代谢产物的含量。前期研究发现，柑橘提取物能降低肥育猪小肠淀粉酶活性[10]，推测肠道中淀粉的消化减慢，到达后肠的淀粉含量增加[19]，增加了碳水化合物发酵，减少了蛋白质发酵[20-21]，继而减少了吲哚、粪臭素及生物胺的产生。

抗生素能降低动物粪便中丙氨酸、亮氨酸和精氨酸等游离氨基酸的浓度[21-22]。Zeng等[23]报道，柑橘黄酮可降低高脂饲粮喂养小鼠粪便中苯丙氨酸、异亮氨酸和酪氨酸等含量。本试验中，柑橘提取物和抗生素均降低了肥育猪后肠多种游离氨基酸含量，与上述研究一致。前期研究表明，柑橘提取物和抗生素能降低肥育猪血浆尿素氮含量，提高氨基酸利用效率[9]。柑橘提取物能提高肥育猪肠道蛋白酶活力[10]，提高蛋白质消化率，减少到达后肠的蛋白质/游离氨基酸含量。此外，柑橘提取物组结肠食糜丝氨酸、异亮氨酸、胱硫醚、亮氨酸和总游离氨基酸含量显著低于抗生素组。可见柑橘提取物对蛋白质可利用性的提高效果优于抗生素。

肠道氨基酸消化吸收能力的提高增加了血浆氨基酸浓度，减少了小肠中的游离氨基酸浓度，到达后肠的游离氨基酸随之减少。前期试验发现，柑橘提取物和抗生素均可提高肥育猪血浆亮氨酸、脯氨酸、谷氨酸和丙氨酸浓度[9]，与本试验中盲肠食糜(亮氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丙氨酸)和结肠食糜(亮氨酸、谷氨酸和丙氨酸)中游离氨基酸含量降低的结果相符。这从侧面反映了柑橘提取物对肥育猪消化吸收能力的改善。

另外，肠道中游离氨基酸是合成短链脂肪酸的部分底物[24]。柑橘提取物可能通过增加后肠微生物的蛋白水解酶活性[25]，促进短链脂肪酸合成，继而减少游离氨基酸含量。分析本试验结果发现，结肠食糜中游离氨基酸含量高于盲肠。结肠食糜中游离氨基酸部分来自于盲肠，另一部分是由结肠微生物生成的。结肠处于厌氧状态，厌氧菌代谢活跃，生成了大量游离氨基酸。盲肠食糜中存在牛磺酸和β-丙氨酸，但其在结肠食糜中未被检出。动物体内牛磺酸主要来源于饲料[26]，盲肠食糜中的牛磺酸来自于肠腔蛋白质的分解产物和饲料牛磺酸。结肠中未检测出牛磺酸可能是结肠微生物利用牛磺酸的速度大于合成速度，使得结肠食糜中牛磺酸含量低于检出限(0.3 mg/100 g)。结肠食糜中天冬氨酸含量高于盲肠食糜，但结肠食糜中未能检出β-丙氨酸，可能是结肠微生物分泌天冬氨酸脱羧酶较少导致的[27]。与盲肠食糜相比，结肠食糜中含有γ-氨基丁酸，说明这部分γ-氨基丁酸是由结肠微生物发酵合成的[28]。柑橘提取物组和抗生素组结肠食糜中γ-氨基丁酸含量均低于对照组，可能是由于柑橘提取物和抗生素增强了肠道对γ-氨基丁酸的吸收，使得其在肠腔中的含量减少。γ-氨基丁酸是一种神经递质，作用于神经系统[29]。但本试验未对动物神经系统中的γ-氨基丁酸进行测定，其确切机制还需进一步研究。

3.2 柑橘提取物对肥育猪后肠食糜酚和吲哚类物质含量的影响

芳香族氨基酸发酵产物是评估肠道蛋白质发酵程度的标志[24]。色氨酸发酵产生吲哚和粪臭素，酪氨酸发酵产生苯酚和对甲酚[15]。柑橘提取物组结肠食糜中色氨酸和苯丙氨酸浓度较低，与其酚和吲哚物质浓度较低相符。苯酚会降低肠上皮细胞活力，引起炎症反应[30]。对甲酚抑制肠上皮细胞增殖、增加遗传毒性[15]。柑橘提取物组后肠食糜中苯酚和结肠食糜对甲酚含量均显著低于对照组，且柑橘提取物组对甲酚含量显著低于抗生素组。可见，柑橘提取物和抗生素能够保护肠道黏膜，柑橘提取物的效果更优。多酚提取物能够缓解对甲酚对肠黏膜屏障的损害[31]。柑橘提取物主要活性成分为黄酮类物质，可能与多酚提取物具有相似的保护作用。黄酮类化合物通过小肠后作为未吸收和未代谢的黄酮苷可到达后肠[32]，可能会改变产苯酚和对甲酚的肠杆菌和梭状芽孢杆菌数量[33]。

吲哚是肠上皮细胞的有益信号[34]，可增加跨上皮电阻，加强黏膜屏障相关基因的表达，改善屏障功能[15]。本试验中，柑橘提取物和抗生素处理均降低了后肠食糜中吲哚含量。结肠吲哚浓度的降低可能是由于结肠中色氨酸和苯丙氨酸(吲哚合成底物)浓度降低导致的，也可能是柑橘提取物和抗生素改变了后肠微生物菌群组成，减少了合成吲哚的微生物数量引起的。大肠杆菌、变形杆菌、副大肠杆菌等均能合成吲哚[34]。作者所在研究团队前期研究表明，柑橘提取物和抗生素能减少肠道大肠杆菌的数量，改善肠道微生态环境(数据未发表)，这与上述推测相符，即合成吲哚的微生物数量减少使得后肠中吲哚浓度降低。粪臭素是最难闻的气味化合物之一。饲粮添加柑橘提取物降低了后肠食糜粪臭素的含量，减少了粪便臭味，可改善猪舍环境，提高动物福利。柑橘提取物可能通过减少肥育猪肠道葡萄糖含量和脱羧酶活性[34]，也可能通过抑制梭状芽孢杆菌和拟杆菌等微生物活动来减少粪臭素的形成[34]。

3.3 柑橘提取物对肥育猪后肠食糜生物胺含量的影响

高浓度的生物胺会产生恶臭的味道，引起显著的生理变化和行为变化[35]。腐胺、尸胺、亚精胺、精胺和酪胺会导致肠道细胞坏死[36-37]。腐胺、亚精胺、精胺与结肠癌相关[38]。本试验中，柑橘提取物组盲肠食糜腐胺、酪胺、精胺和结肠食糜酪胺、亚精胺含量均低于对照组，且盲肠食糜腐胺和酪胺含量显著低于抗生素组。这提示柑橘提取物可能具有保护后肠肠道屏障的功能，有利于肥育猪的肠道健康。精氨酸和乌氨酸能合成腐胺，精氨酸也能合成精胺和亚精胺[29,39]。柑橘提取物组盲肠食糜中精氨酸含量的降低与上述生物胺水平的降低相符。柑橘提取物降低了食糜中甘氨酸的含量，这会减少甲胺合成的底物[33]，进而减少甲胺产生。微生物和宿主相互作用会将胆碱转化为有毒的甲胺[40]。柑橘提取物组和抗生素组后肠食糜甲胺含量的减少表明胆碱代谢可能发生了改变，也可能是产生甲胺的微生物数量减少了，或分解甲胺的酶活性提高了。柑橘提取物和抗生素组后肠食糜生物胺浓度较低可能与肠杆菌科的相对丰度降低有关[41]。肠腔中生物胺含量减少，推测其原因可能是生物胺被机体吸收，血液中生物胺含量提升，再输送到组织、细胞中。但本试验未进行血液生物胺含量的测定，无法验证此推测。

柑橘黄酮物质能较完整地到达大肠，可通过抑制病原菌和促进有益菌的生长调节微生物群的组成和活力[42]，减少腐败化合物的生成,减少臭气排放。生物胺可在肠上皮细胞的单胺氧化酶和二胺氧化酶等作用下快速分解[24]。推测添加柑橘提取物使机体肠道生物胺氧化酶水平或活性提高，进而使后肠中生物胺含量减少。但柑橘提取物对后肠中生物胺代谢和转运的潜在机制尚不清楚，需要进一步探讨。

4 结 论

饲粮中添加柑橘提取物降低了肥育猪盲肠和结肠食糜中游离氨基酸、酚和吲哚类物质以及生物胺的含量，可从源头减少猪舍臭气的产生，对畜禽养殖环境的调控具有重要意义。