产前和产后香味剂印迹训练对仔猪断奶后采食偏好的影响及其机理

张 鑫 李方方 朱宇旌 郑丽莉 张 勇

(沈阳农业大学畜牧兽医学院，沈阳 110866)

仔猪在断奶时面临从吮吸母乳获得营养到自己采食固体饲粮维持自身的生长需要的挑战，仔猪在断奶后会出现一系列应激反应，引起营养缺乏。个体对气味接触会导致独特的采食偏好，持续接触一种特殊的气味可以提高与这种气味的亲密度，随着时间推移会逐渐喜欢这种气味［1］。母猪在妊娠后期和哺乳期采食添加香味剂的饲粮，产前通过羊水、产后通过母乳对仔猪进行香味剂印迹训练，从而改变仔猪采食偏好，减少断奶仔猪采食固体饲粮的新奇恐惧症。目前国内报道香味剂可以提高断奶仔猪的采食量的文献有很多，但尚未提及通过给母猪饲粮中添加香味剂对仔猪进行印迹训练影响仔猪采食偏好来提高仔猪采食量。本文对产前和产后香味剂印迹训练对仔猪断奶后采食偏好的影响及其机理进行综述。

1 提高断奶仔猪采食量意义

提高仔猪的采食量已经成为动物营养与生理研究的一个热点。仔猪在断奶时会面临很多的应激源，断奶后颗粒状饲粮代替了母乳，仔猪从产房到保育舍，这些变化从心理、营养、环境等多方面刺激仔猪，导致仔猪断奶应激，造成采食量下降，这是仔猪生长停滞的主要原因。断奶也会导致仔猪小肠从形态学到组织学发生改变，早在1994年Markkink等［2］就证明了断奶初期的采食量与小肠绒毛高度和绒毛与隐窝比值成正比，小肠绒毛高度降低和隐窝深度提高会使断奶仔猪消化吸收能力下降，导致仔猪腹泻［3］。刚断奶的仔猪因采食量低，且初期不采食饲粮，之后因为饥饿过度采食饲粮，也会导致腹泻。若能解决刚断奶仔猪采食量低的问题，不仅可以改善仔猪断奶后的生长停滞，而且可以减少断奶仔猪腹泻。香味剂改善仔猪的采食量，不仅可以影响饲粮适口性，还可以影响第1感觉系统——嗅觉，最终依靠口腔内化学感受器和能快速反应食物愉悦与否的嗅上皮细胞影响采食行为［4］。

2 添加香味剂提高断奶仔猪采食量

随着饲料业的发展，饲料添加剂的应用越来越普遍，越来越多的研究表明，仔猪饲粮中添加香味剂可以改善饲料适口性，提高断奶仔猪采食量，缓解断奶应激。吕继荣等［5］研究显示，仔猪对添加猪乳香味剂的饲粮有采食偏好，添加400 mg/kg可显著提高断奶仔猪采食量。王伟山［6］研究了添加新一代香味剂——乐达香对断奶仔猪采食量的影响，得出香味剂可以促进仔猪采食量增加，使仔猪胃肠发育良好，有助于断奶仔猪从吮吸母乳获得营养到自己采食固体饲粮的过渡。但是并不是所有试验都得出香味剂可以提高采食量，这可能与香味剂添加种类、方法和添加量等因素有关。仔猪从吮吸母乳过渡到采食固体饲粮，需要较长时间的适应，提前让仔猪接触一种香味剂并在断奶后饲粮中添加相同的香味剂可以缩短仔猪对固体饲粮的适应期，从而提高断奶仔猪的采食量［5］。

3 香味剂的印迹训练及对后代采食偏好的影响

“印迹效应”是指哺乳动物产仔前和哺乳期饲粮中添加特殊的香味剂，使后代与这种香味剂与母乳相联系，在哺乳期和断奶后饲粮中添加相同的香味剂，可以促进它们的采食量［7］，哺乳动物后代形成印迹效应的过程叫做印迹训练。这种印迹训练是仔猪从母猪采食饲粮的嗅觉信号间接学习形成的，动物在出生前就能感应化学信号，尤其是母亲采食的饲粮到达胎儿所在羊水或胎盘血液中的气味信号，出生后通过母乳也可以传递气味信号［8］。这种印迹训练不只是在猪上，在人类、大鼠、羊等动物上都有报道(表1)。印迹训练产生效应的原因可能有:产前营养的传递通过化学信号传递给后代，胎儿通过吞咽和消化羊水感觉到气味印迹;此外，母亲采食的香味物质可以经过胎盘屏障进入胎儿的血液循环，作用于胎儿与嗅觉相关的毛细血管［9］。

表1 产前和产后香味剂印迹训练影响后代的采食偏好Table 1 Prenatal and postnatal flavor imprinting training affects offspring feed preferences

4 印迹训练影响仔猪采食偏好的机理

4.1 猪的嗅觉生理特点

仔猪对香味剂的印迹训练会受到嗅觉化学信号的刺激。哺乳动物具有2套嗅觉系统，猪也不例外，即主要嗅觉系统和犁鼻系统，犁鼻系统较主要嗅觉系统的编码简单，可能与其执行功能较少有关系［17］。嗅觉受体(OR)在哺乳动物的嗅觉上皮(OE)纤毛膜表面的感觉神经元上，是G蛋白偶联受体(GPCRs)，有7个跨膜结构域，是由1 000多个基因编码而成的，每个基因编码不同的OR蛋白。OR结合气味分子后激活嗅觉神经元(OSN)，OSN被激活的多少和程度与进入鼻腔的气味分子的化学组成和浓度有关系［19］。OSN投射到嗅球表面的1个或几个嗅小球中，嗅小球是相对较大的球形神经纤维网(直径100～200μm)，OSN轴突形成兴奋性突触与僧帽细胞(M)和丛状细胞(T)的树突在嗅小球中相连，OR通过嗅小球神经支配传递到M和T，最终传递到嗅皮质(图1)。

不同动物的嗅觉敏感程度不同，同种动物的嗅觉感受敏感程度也存在差异，但是仍然具有保守性。动物嗅觉的敏感程度与OE面积和上皮中嗅觉细胞数量有关，同时与嗅觉神经的传导途径有关［5］。猪的鼻腔宽大，嗅黏膜上皮面积很大，并且嗅神经分布也非常密集，所以猪的嗅觉灵敏度很高，曾经还利用猪灵敏的嗅觉来寻找及挖掘松露。猪的嗅觉系统特别发达，试验证明仔猪对胎盘羊水和母乳气味偏好［21］，因为猪在出生前就可以感应嗅觉化学信号，同时嗅觉系统也受到嗅觉化学信号的调控。

图1 哺乳动物嗅球嗅神经信息的传递Fig.1 The transmission of the mammalian olfactory bulb olfactory nerve［20］

4.2 妊娠后期和哺乳期仔猪嗅觉系统的发育

仔猪在母猪妊娠后期和哺乳期持续接触一种气味在断奶后会对这种气味更加偏爱，这是因为哺乳动物幼体在母亲妊娠后期和断奶前接触气味对嗅球的神经解剖结构的发育有影响，并且影响再次接触到这种气味的喜爱程度。OSN与OR的比例影响哺乳动物对气味的感知，妊娠期间母体采食饲粮中的气味分子传递到羊水刺激鼻腔和嗅觉上皮的发育，与个体的基因共同调节OSN的成熟比例和嗅小球的神经解剖学结构，随后与气味接触形成不同的气味感知。

Todrank等［19］用绿色荧光蛋白(GFP)标记妊娠后期胎鼠和哺乳期幼鼠的OSN，用气味分子刺激OR并监测与气味接触的OSN轴突与嗅小球结合对嗅小球发育程度的影响，荧光标记3周龄幼鼠的嗅小球，母鼠在妊娠期、哺乳期以及这2期同时采食带香味剂饲粮的胎鼠的嗅小球显著大于母鼠采食基础饲粮的胎鼠的嗅小球，说明妊娠期和哺乳期与气味接触可以调控嗅小球的神经解剖学发展，并且得出妊娠后期比哺乳期气味接触对嗅小球体积影响更大，嗅小球的形成是OSN与气味分子接触形成的，接触气味刺激的嗅小球的体积比没有接触气味刺激的嗅小球要大。妊娠后期和哺乳期母体通过采食有香味剂的饲粮刺激胎儿的嗅觉感觉神经系统的发育，气味分子刺激嗅小球的发育，从而对熟悉的气味分子形成印迹，断奶后再次接触到同种气味分子产生熟悉感觉，影响采食偏好。人类在胎儿期间嗅觉感觉系统也在发育，胎儿在妊娠期第3个月嗅觉感觉系统就出现结构上的差异，出生后嗅觉系统基本发育完全［22］。Salazar等［23］研究胎猪副嗅球(AOB)形态学发展，观察胎猪不同顶臀径时AOB的发育情况，发现在胎猪顶臀径21～23 cm时AOB结构成熟;胎猪顶臀径13 cm阶段，主嗅球背侧面表面的突出物上可以区分出来AOB由颗粒状细胞和发育程度不同的M/T组成;在顶臀径14～17 cm阶段，颗粒细胞和M/T持续生长成为可以区分的嗅小球前体细胞，并且附近有一些独立的球周细胞;在顶臀径19 cm阶段，嗅小球的6个细胞层可以区分出来，M/T和颗粒细胞可以明显识别出来;在顶臀径21～23 cm阶段，可以清楚的看到丛状层和不断发育的僧帽状层，随后任何明显的改变都是由于AOB方向和位置的改变。以上阶段的发育，AOB已经发育完全，发育完全的组织层状结构与成年猪非常相似。妊娠后期胎猪的嗅觉系统发育完全可以感受到嗅觉化学信号。

4.3 通过羊水传递气味分子

Amoore［24］从几百种有气味的物质中总结出7种基本气味:醚气味、樟脑气味、麝香气味、花香气味、薄荷气味、刺激气味和腐烂气味，其他气味可以看做是这几种气味组合而成的，饲粮中香味剂就是几种基本气味组合而成的，是由各种香料物质配成香精产生的。香味剂的气味与其分子结构有紧密的关系，是由官能团产生特定的香味［25］。人体试验证明，母体采食膳食中的气味分子可以传递到羊水，母体在接受羊水检测前45 min食入含有大蒜气味的胶囊可以从母体的羊水中检测出来大蒜气味，羊水中的大蒜气味也可到达胎儿体内［26］。母体摄取的气味分子可以从胎儿的体内检测出来，是通过胎盘屏障到胎儿的血液和羊水中影响分娩后胎儿的采食偏好［27］。Jorquera 等［28］研究了仓鼠体内烟草中特有的亚硝胺4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶)-1-丁酮(NNK)的分布和新陈代谢对胎儿组织的影响，通过高效液相层析法从母亲胎盘、羊水、胎儿的肝和肺中检测出NNK和其代谢物质，得出妊娠仓鼠气管注射NNK可以通过胎盘屏障到达胎儿体内，胎盘把胎儿与母体联系起来，母体可以通过胎盘给胎儿运送营养物质和氧气。猪的胎盘为弥散形胎盘，即上皮绒毛膜胎盘，是胎儿的尿膜绒毛膜、羊膜绒毛膜和母体子宫内膜形成的结合体，胎盘绒毛膜伸入母体子宫内膜的陷窝，绒毛膜细胞成为母体和胎儿间物质交换的主要屏障，绒毛提供较大的营养交换面积，促进母胎间物质转运。绒毛膜滋养层细胞参与母胎之间物质交换的大部分过程，营养物质通过简单扩散、易化扩散、主动转运以及胞饮作用等方式得以运输［29］。也有学者认为在妊娠后期胎儿会出现鼻窍堵塞，通过吞咽大量的羊水使母体采食膳食中的气味分子进入到胎儿体内［1］。

已经鉴定出来母猪羊水中含有脂肪酸类物质，推测这种物质是传递气味的信息素，Guriaudie-Capraz等［30］通过结合测定、免疫检测和质谱分析法的肽图谱鉴定出羊水中α-1酸性糖蛋白(AGP)和气味结合蛋白(OBP)这2种脂质运载蛋白，它们可以选择性的结合推测的母体信息素和类固醇，并且数据显示这2种蛋白与嗅觉传递有关，通过定向行为学测试显示单个脂肪酸或混合脂肪酸在胎猪嗅觉传递中起重要作用。胎猪副嗅球和犁鼻器在子宫内就发挥作用，推测的母猪信息素与胎猪鼻骨和犁鼻黏膜中的OBP结合［31］，也许可以参与外周编码。母猪羊水中载体蛋白和胎猪鼻黏液中载体蛋白在嗅觉探测中存在潜在的配体交换机制，可以持续把母猪发出的气味化学信号传递给胎猪。

4.4 通过母乳传递气味分子

母乳作为气味传递的介质，转运通路是通过上皮膜传递的［32］，气味分子、药物和化学物质传递可能是通过相同的传递和分泌途径成为母乳的溶质，溶质进入到母乳中是通过细胞间和细胞旁5个基本通路［33］(图2)，其中细胞外分泌通路(通路Ⅰ)使水溶质(奶蛋白、寡糖)和营养物质(乳糖、柠檬酸盐、磷酸盐和钙)进入母乳;乳腺上皮细胞膜通路(通路Ⅱ)使脂类(主要是甘油三酯)和脂质结合蛋白进入母乳，这2个基本的细胞外通路也同样传递外来的物质进入母乳，推测这就是气味分子进入母乳的通路。药物的转运就是通过哺乳动物上皮细胞膜通路被动扩散进入母乳中。Hausner等［32］研究不同时间段母乳中D-香芹酮浓度最大值与血浆中D-香芹酮浓度最大值一致，这支持气味分子从血液到母乳中是通过被动扩散这个理论。一般情况下血浆蛋白结合度低、相对分子质量低、亲油性高和带正电荷会促进药物进入母乳，与血浆对比母乳中低pH和高脂肪含量有助于提高药物的转运，促进药物向更高浓度的母乳中扩散［34］。血清白蛋白前体(SAP)已经在猪乳和人乳中检测出来，这个蛋白可以结合 Ca+、Na+、K+、胆红素、药物、激素和脂肪酸，用质谱分析法和特异性抗体发现母乳中也含有OBP，羊水中的OBP与乳汁中的OBP是相同乳腺分泌的，参与气味分子到母乳的转运［30］。

图2 乳腺腺泡和腺泡上皮细胞中母乳分泌途径图示Fig.2 Diagram of mammary alveolus and alveolar epithelial cell showing pathway for milk secretion［33］

5 小结

香味剂在猪饲粮中的应用越来越普遍，研究香味剂添加时间也变得更加有意义。通过对仔猪产前和产后进行香味剂印迹训练，不仅可以提高母猪的采食量，而且仔猪断奶后对其饲粮中添加相同香味剂的饲粮有采食偏好，可有效减少仔猪的断奶应激，增加采食量。气味分子通过羊水和母乳传递到仔猪体内的机理让我们进一步认识到香味剂印迹训练的重要性和作用途径，有助于今后香味剂的研究和应用进一步加强和深化。

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