李 宁,蒋昀轩,魏 凯
(山东农业大学动物科技学院,山东 泰安 271018)
近年来,胆汁酸开始作为一种新的饲料添加剂应用于畜禽养殖生产中,促进脂肪消化吸收,保肝护胆,调节肠道,提高机体免疫力,提高生产性能,降低料肉比和料蛋比等功能[1-2]。胆汁酸是肝脏细胞内胆固醇的一种代谢产物,它是胆汁的重要组成成分,是一种表面活性较强的乳化剂。胆汁酸经肝脏中胆固醇合成后,最后大部分经回肠末端吸收,少部分由肠道细菌修饰而形成次级胆汁酸。根据胆汁酸存在的形式可分为游离型胆汁酸和结合型胆汁酸。游离型胆汁酸主要包括胆酸(CA)、去氧胆酸(DCA)、石胆酸、猪去氧胆酸(HDCA)、熊去氧胆酸(UDCA)等;结合型胆汁酸主要是游离型胆汁酸与牛磺酸或甘氨酸结合形成,主要有牛磺胆酸(TCA)、牛磺去氧胆酸(TDCA)、牛磺猪去氧胆酸(THDCA)、甘氨胆酸(GCA)等。胆汁酸来源不同,其成分以及作用也有所差异。目前商品化的胆汁酸绝大多数来源于猪胆汁,这是由于猪胆汁来源容易,产量大,效果也比较突出。有文献报道,牛羊等反刍动物胆汁在传统中医上也有广泛应用,其中羊胆汁具有清热解毒、抗炎抑菌、促进消化、抗氧化等功效[1]。目前,对于羊胆汁酸的研究仅限于成份上的初步分析,对其在生产中的研究应用较为匮乏。因此,本文在猪胆汁酸研究的基础上分析羊胆汁酸的功能和产业化前景,以促进羊胆汁酸在畜禽生产中的开发应用。
近几年来,猪胆汁酸产品作为新型饲料添加剂开始应用于畜禽生产中,市场需求量和认可度逐渐增多,这得益于来源广泛的猪胆汁原料以及成熟的提取工艺。我国作为养羊大国,近几年羊出栏量达到了 3亿多只,平均每只羊胆汁含量超过 50 ml,羊胆汁的产量也足以满足工业化生产的需求,而目前对于羊胆多作为废弃物处理,出现严重的资源浪费现象。《本草经集注》中提到羊胆汁具有清热解毒、清肝明目、抗炎杀菌等作用[2],而羊胆汁中胆汁酸的含量和成份也有与猪胆汁相似和不同之处,因此可利用猪胆汁酸成熟的提取工艺对羊胆汁酸进行提取,进而探索和开发羊胆汁酸的功能,这样可使羊胆变废为宝,实现资源化利用,提高羊产业的经济效益。
胆汁酸是胆汁中的主要有效成分。动物源胆汁来源不同,胆汁酸的成分和含量有所差异。羊胆汁酸中主要成分有 CA、DCA、CDCA、TCA、TDCA、GCA、GDCA;猪胆汁酸中主要成分有HCA、HDCA、CDCA、THCA、THDCA、T CDCA、GHDCA、GCDCA[3]。与猪胆汁酸成分含量相比,羊胆汁酸中游离型胆汁酸以 CA和DCA含量较高,而对于结合型胆汁酸,羊胆汁酸中的TCA、TDCA和GCA含量高于猪胆汁酸[4-7],其中 TCA、GCA具有解热镇痛、抗炎抑菌、提高免疫功能等作用[6-8],CA、TDCA 参与肠道菌群的调节作用[9-10]。因此,羊胆汁理论上在抗畜禽热应激、氧化应激以及抗炎抑菌等方面可能比猪胆汁酸更有优势。
脂肪作为畜禽最主要的能量来源,通常被添加到饲料中以满足对畜禽的生产需求。但在畜禽的早期生长阶段,由于内源乳化剂的供需不足,其消化能力有限以至对脂肪的利用受到一定的限制。然而,可以通过补充外源性乳化剂的方法,提高幼畜禽的消化能力以及对脂肪的利用率,改善畜禽生产性能。胆汁酸作为一种较强的表面活性剂,可通过增加脂肪的表面活性,进而提高畜禽的消化率。有研究表明,添加猪胆汁酸可以提高肉仔鸡的生产性能,改善肉鸡的屠体品质,改善脂肪代谢[7];向枭[12]研究表明在高脂饲料中添加胆汁酸可有效增强幼鱼对高脂饲料的消化能力,促进生长,改善肌肉品质;王进[13]研究表明在基础日粮中添加胆汁酸能够显著提高猪的生产性能;添加0.5 % 的CA能显著提高肉鸡的饲料转化率以及表观吸收率[14];在含有 35 % 的高脂饲料中添加 CA可显著提高大鼠的增重率[15]。羊胆汁中的胆汁酸盐具有强大的乳化作用,可促进脂肪的分解,而 CA作为羊胆汁酸的主要成分,且含量高于猪胆汁酸,因此羊胆汁酸在促进脂肪消化吸收和提高生产性能方面可能优于猪胆汁酸。
在集约化生产中,畜禽受各种病原体和应激源的影响,往往产生一定的氧化应激。在正常情况下,机体内活性氧(ROS)的产生与清除往往处于动态平衡中。然而,由于 ROS的特殊化学性质,具有一定的不稳定性。当机体受到环境刺激时,机体内 ROS的产生速率超过了机体对其清除的速率,从而产生氧化应激,易引起组织损伤。同时,机体内丙二醛(MDA)活性上调,超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性下调,而胆汁酸在缓解氧化应激方面具有一定的作用。有研究表明,添加胆汁酸可使肉鸡在热应激状态下GSH-PX恢复到正常水平[16]。研究表明,TCA通过提高体内 TSOD、GSH-PX 活力来抗氧化[17]。乌云夫[18]研究表明低、高剂量的 GCA都能显著提高小鼠肝、脑组织中 SOD的活性,对机体有一定的抗氧化作用。TCA、GCA同样作为羊胆汁酸的主要成分,其含量也高于猪胆汁酸,因此羊胆汁酸在抗畜禽氧化应激方面理论上不亚于猪胆汁酸的效果,亟需要科学验证。
炎症是畜禽在养殖过程中经常出现的一种病理反应过程,通常表现出炎症反应以及组织损伤。而某些胆汁酸表现出一定的抗炎作用。据报道,TCA和 TDCA作为羊胆汁酸的主要成分,可通过抑制NO、PGE2炎症介质的释放和IL-6的释放而抑制炎症反应[19]。除此之外 GCA慢性炎症也有抑制作用[20]。李慧峰等[7]采用多种动物模型研究发现 TCA具有明显的抗炎效果。胆汁酸可通过降低表面张力的作用对菌体进行裂解而抑制其生长,且不同动物源的胆汁酸具有不同的抑菌效果[2]。研究表明,从胆汁中提取的 CDCA及其新型衍生物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等有抑菌作用[22]。CA、DCA 有抑菌作用且后者作用强于前者[23]。TCA对革兰氏阳性菌有明显抑制作用,对大肠杆菌等革兰氏阴性菌有轻度抑制作用[1]。DCA对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、柠檬色葡萄球菌有明显抑制作用且抑制效果优于 HDCA[24]。羊胆汁酸中 CA、DCA、TCA含量较多,推测羊胆汁酸在对金黄色葡萄球菌、魏氏梭菌等革兰氏阳性菌更有效,对绿脓杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌等革兰氏阴性菌也有抑制作用,因此羊胆汁酸在预防与治疗相关畜禽炎性疾病方面具有较大潜力。
在养殖过程中,夏季热应激尤为常见。热应激状态下,容易对畜禽的器官功能以及生产性能带来不利影响。近年来,有将胆汁酸作为一种饲料添加剂用来缓解热应激所带来的不利影响。夏俊峰[25]表明,牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)对热应激状态中小鼠体液免疫、细胞免疫有调节作用,同时可以降低机体HSP70基因在肝组织中的表达,使其维持正常水平。Yin[11]指出,添加200 mg/kg的胆汁酸可以提高肉鸡在热应激状态下的生产性能。然而,这些研究和应用主要针对猪胆汁酸,羊胆汁酸中也具有与猪胆汁酸相似的成分,因此羊胆汁酸在抗热应激方面是否有这方面作用还需进行进一步探究。有研究已经报道,给家兔注射10 mg的DCA后可以使其体温降低[22];李培锋等[8]表明TCA可以通过降低发热大鼠下丘脑组织中 PGE2的含量来使机体体温下降。临床上,羊胆汁还用于预防和治疗上火症状,倾向于治疗肝热目赤、热毒疮肿。羊胆汁是羊胆汁酸的主要来源且 DCA、TCA含量高于猪胆汁酸,在促进机体抗热应激方面具有更大的潜力。
肠道健康与否直接影响了畜禽的生产性能。在多种刺激下,往往会导致肠道功能障碍,表现为肠道黏膜萎缩、肠道完整性丧失等。胆汁酸作为一种新的激素调节剂,可以通过调节紧密连接蛋白的表达,从而对肠道完整性进行调控。有研究表明,胆汁酸可以提高十二指肠酶活性[26]。除此之外,胆汁酸还可以通过调控肠道微生物群的组成与功能影响肠道健康,尤其在畜禽受到各种应激下,肠道中有害菌群大量增加以危害肠道健康,而胆汁酸可以通过调控微生物群的丰度发挥对肠道的保护作用。例如,肉鸡日粮中添加胆汁酸可以降低热应激引起的盲肠乳杆菌的数量并使类杆菌数量增加[11]。研究发现,给予大鼠中剂量或高剂量的 CA,总细菌数随膳食 CA的水平升高而降低,表现为厚壁菌门丰度增加,拟杆菌门丰度降低,提示 CA参与调节肠道微生物组成[9]。除此之外,TDCA也可预防或治疗炎症性肠病[10]。调节肠道微生物丰度与胆汁酸的抗菌活性有关。羊胆汁酸中各种胆汁酸组分对调节微生物群必然发挥积极的作用,其功能还需进一步挖掘。
鉴于胆汁酸的多效性和天然性,其在家禽、家畜、水产、宠物方面的应用越来越广泛。羊胆汁本身具有良好的医用基础,且在某些方面的功效有其特殊的优势,说明羊胆汁中的主要成份胆汁酸在成份和含量方面有其与众不同之处,这也提示其功能方面与猪胆酸存在差异。目前猪胆汁酸的生产和应用已经十分成熟,该产品已经有国家批准的正式生产文号。羊胆汁及其胆汁酸的开发利用仍停留在初级阶段,优良的资源尚未得到充分开发和利用,因此亟需对羊胆汁酸进行深入研究和开发,从而为养殖业提供更好的功能性饲料添加剂产品,也为羊养殖产业发展提高经济效益。本文以猪胆汁酸的研究和应用成果为前提,系统分析了羊胆汁酸在多种功能中的应用前景,从而为羊胆汁酸的功能研究和产品开发提供参考。