富虾青素玉米对蛋鸡生产性能、抗氧化能力、虾青素富集及蛋品质的影响

Ramdhan Dwi NUGROHO，Dieudonné Mahukpégo DANSOU，王浩，贺维朝，张军民，汤超华，赵青余，秦玉昌

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，农业农村部华北动物遗传资源与营养科学观测实验站，北京 100193）

天然虾青素作为一种非维生素A 源类胡萝卜素，具有着色、抗氧化、提高免疫力、预防慢性疾病、抑制肿瘤和延缓衰老等功能。天然虾青素的重要来源——雨生红球藻在国内已被批准为新食品资源（2010 年第17 号），并加入《饲料原料目录》中（2018 年第1773 号）。研究表明，在蛋鸡饲粮中添加雨生红球藻可改善蛋鸡抗氧化能力，提高鸡蛋的蛋黄颜色和虾青素含量。但由于天然虾青素易氧化、易光解的特点，使其在应用过程中对加工、储存等条件均有较高的要求。加之生物来源相对有限，极大地限制了天然虾青素在畜禽养殖中的应用。为扩大虾青素的应用范围及提高天然虾青素资源的多样性，中国农业科学院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化团队通过转基因技术调控-胡萝卜素的羟化酶基因和酮酶基因，使玉米可利用玉米黄质为底物进一步合成虾青素，获得富虾青素玉米。该玉米中的虾青素虽然具有更好的生产潜力和稳定性，但富虾青素玉米作为一种全新的饲料资源，其应用于蛋鸡的营养有效性尚未可知。因此，本试验以高峰期蛋鸡为试验动物，研究富虾青素玉米对蛋鸡生产性能、鸡蛋品质、抗氧化能力及虾青素富集的影响，以期为富虾青素玉米的开发与应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 虾青素微囊粉通过提取雨生红球藻中虾青素，再由微囊包埋制得，虾青素含量2.84%（云南爱尔康生物技术有限公司）。富虾青素玉米通过调控八氢番茄红素的合酶基因、去饱和酶基因与-胡萝卜素的羟化酶基因、酮酶基因结合获得，虾青素含量为38.60 mg/kg，由中国农业科学院生物技术研究所提供。

1.2 试验设计及试验饲粮 试验采用单因素设计，选用28 周龄海兰褐蛋鸡270 只，按产蛋率无显著性差异原则分为3 组，每组6 重复，每重复15 只鸡。对照组饲喂玉米-豆粕型基础饲粮，虾青素组在基础饲粮中添加虾青素0.086%，富虾青素玉米组饲粮则使用的富含虾青素的转基因玉米替换普通玉米配制。虾青素组与富虾青素玉米组饲粮虾青素含量计算值相同（24.32 mg/kg，以总虾青素计）。预试期1 周，正试期8 周。饲粮参照《鸡饲养标准》（NY/T 33—2004）配制，饲粮配方及营养成分见表1。

表1 基础饲粮组成和营养成分（风干基础）

1.3 饲养管理 试验蛋鸡采用3 层阶梯式蛋鸡笼饲养，自由采食和饮水，每日喂料3 次，捡蛋1 次。舍内光照周期16 L:8 D，采取自然光照结合早晚补光，光照强度15 Lx。纵向负压通风结合自然通风，舍温（24±2）℃，相对湿度45%～50%，常规免疫。

1.4 生产性能 试验期间，每日按重复记录产蛋数和蛋重，每两周统计耗料量1 次。计算试验期内的产蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比。

1.5 蛋品质 正试期8 周末，每组每重复选取接近平均蛋重的3 枚无破损鸡蛋，于采样后8 h 内完成蛋品质指标测定。蛋黄颜色（罗氏比色法）、蛋白高度和哈氏单位采用蛋品质自动分析仪测定（EA-01，Orka Food Technology Ltd.）。蛋黄颜色空间体系（Commission Internationale de l'Eclairage，CIELab）值采用色度分析仪（CR-400,Konica Minolta Investment Ltd.），L*为亮度值，a*为红度值，b*为黄度值。

1.6 虾青素和玉米黄质测定 正试期8 周末，采集鸡蛋分离蛋黄，称取蛋黄约1 g 置于15 mL 离心管中，锡箔纸包裹离心管或在避光条件下进行操作，加入5 mL 四氢呋喃:甲醇（1:1）混合液，涡旋振荡2 min（蛋黄样品需加入钢珠协助混匀）。混匀后60℃水浴20 min，取出后振荡2 min。加5 mL 乙酸乙酯，振荡1 min。4 000 r/min，离心5 min，提取上清液1 mL 至1.5 mL离心管中。10 000 r/min离心10 min，过0.45 μm 滤膜后，加入棕色上样瓶中上机。采用高效液相色谱（LC-20A，Shimadzu Corp.,Kyoto Japan）分析。色谱柱 为C（250 mm × 4.6 nm，5 µm），柱温为25 ℃，紫外检测器波长为474 nm，进样量为10 µL。柱速为1.0 mL/min。流动相为有机相A 92%（甲醇:叔丁基甲基醚，81:15），水相B 8%（超纯水），等梯度洗脱12 min。

虾青素富集效率计算公式：

其中，蛋黄虾青素含量（μg/g）为每克蛋黄中虾青素含量，蛋黄比例（%）为蛋黄重/蛋重，平均日产蛋量[g/（d·只）]为平均每日每只鸡产蛋重量，平均日采食量[g/（d·只）]为平均每日每只鸡采食重量，饲粮虾青素含量（μg/g）为每克饲粮中虾青素含量。

1.7 血清抗氧化指标测定 正试期8 周末，每组选取12 只鸡（每重复2 只），翅静脉窦采血于分离胶促凝管中，3 000 r/min 离心取得血清于-25℃条件保存备用。采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）、超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物还原酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）、一氧化氮（Nitric Oxide，NO）和丙二醛（Malondialdehyde，MDA），具体操作均按照说明书进行。

1.8 统计分析 采用SPSS23.0 统计软件（SPSS Inc，Chicago IL）检验数据的方差齐次性，服从正态分布的数据再采用单因素方差分析（One-Way ANOVA），并采用Tukey's HSD 法进行多重比较，结果以平均值±标准差显示，<0.05 表示差异性显著。

2 结果

2.1 富虾青素玉米对蛋鸡生产性能的影响 由表2 可知，不同周龄和试验全期各组间产蛋率和平均蛋重均无显著差异。各周龄内，各组间平均日采食量无显著差异；与对照组相比，虾青素组和富虾青素玉米组试验全期平均日采食量降低（<0.05），且试验全期料蛋比具有降低趋势（=0.051，=0.059）。虾青素与富虾青素玉米组间，不同周龄及试验全期各项生产性能指标均无显著差异。

表2 富虾青素玉米对蛋鸡生产性能的影响

2.2 富虾青素玉米对鸡蛋内部品质的影响 由表3 可知，各组间蛋品质的蛋白高度、哈夫单位及蛋黄百分比均无显著差异。与对照组相比，虾青素和富虾青素玉米均可提高蛋黄颜色（罗氏比色法）及蛋黄颜色a*值，其中富虾青素玉米组a* 值高于其他2 组（<0.05）。虾青素组和富虾青素玉米组蛋黄颜色L*和b*值均低于对照组（<0.05），且富虾青素玉米组蛋黄颜色b* 值低于其他2 组（<0.05）。

表3 富虾青素玉米对鸡蛋内部品质的影响

2.3 富虾青素玉米对蛋黄虾青素含量、富集效率及叶黄素含量的影响 由表4 可知，对照组蛋黄中未检出虾青素，虾青素和富虾青素玉米组蛋黄虾青素含量分别为13.67 μg/g 和14.15 μg/g，且2 组间虾青素含量及富集效率均无显著差异。与对照组相比，虾青素组蛋黄玉米黄质含量数值降低（>0.05）。富虾青素玉米组玉米黄质含量则低于对照组和虾青素组（<0.05）。

表4 富虾青素玉米对鸡蛋虾青素含量、富集效率及叶黄素含量的影响

2.4 富虾青素玉米对蛋鸡血清抗氧化指标的影响 由表5 可知，与对照相比，虾青素组和富虾青素玉米组可提高血清T-AOC、GSH-Px 并降低NO（>0.05），其中，虾青素组GSH-Px 具有升高趋势（=0.092）。虾青素及富虾青素玉米组血清SOD 与对照组相比具有提高趋势（=0.098），虾青素组数值最高（=0.057）。虾青素与富虾青素玉米均可降低蛋鸡血清中的MDA（<0.05），且两组之间无显著差异。

表5 富虾青素玉米对蛋鸡血清抗氧化的影响

3 讨 论

3.1 富虾青素玉米对蛋鸡生产性能的影响 富虾青素玉米作为蛋鸡饲粮的主要能量来源，在评价营养有效性时，首先会关注其对蛋鸡生产性能的影响。由于本试验首次评价富虾青素玉米的营养有效性，因此采用完全替换饲粮玉米的方式与对照组、虾青素组（正对照组）进行比较。本研究结果显示，虾青素组与富虾青素玉米组的生产性能指标均无显著差异，表明富虾青素玉米作为蛋鸡饲粮的能量饲料与普通玉米无显著差异；与对照组相比，虾青素与富虾青素玉米均具有改善饲料利用率的趋势，表明2 种来源的虾青素在蛋鸡生产性能上发挥了相似作用。由于虾青素的生物学功能多以抗氧化为基础，而高峰期蛋鸡体内氧化应激程度相对较低。因此，饲粮中添加虾青素通常对高峰期蛋鸡生产性能无显著影响或是有小幅改善作用。

3.2 富虾青素玉米对鸡蛋内部品质的影响 蛋白高度和哈夫单位是反映鸡蛋新鲜程度的蛋品质指标，主要受饲粮蛋白组成和蛋鸡日龄等因素影响。由于高峰期蛋鸡的鸡蛋品质相对稳定，在基础饲粮无差异前提下，添加不同水平和不同来源的虾青素通常对蛋白高度和哈氏单位无显著影响。本试验也得到了相似结果。蛋黄颜色作为鸡蛋的重要感官品质指标，主要受饲粮中脂溶性色素的影响。在玉米-豆粕型饲粮中，玉米黄质是形成蛋黄颜色的关键色素；当饲粮中添加其他脂溶性色素时，蛋黄颜色则由玉米黄质和其他色素共同调控。大量研究表明，饲粮添加虾青素可显著提高蛋黄颜色（罗氏比色法），且蛋黄颜色提高与虾青素添加水平呈正相关。在本试验中也得到了相似的结果，通过CIELab 值进一步分析蛋黄颜色可知，与对照组相比，虾青素与富虾青素玉米均提高了蛋黄颜色的a*值，并降低了L*值、b*值。其原因在于虾青素富集于蛋黄后，其暗红色的着色特点可使蛋黄颜色a*值显著提高，并抑制了玉米黄质在高L* 值和b* 值上的表现。蛋黄在两者的共同作用下呈现橘黄或橘红色，进而导致罗氏比色单位提高。此外，富虾青素玉米以玉米黄质为底物进行虾青素合成，因此其玉米黄质含量显著低于普通玉米，进而导致了富虾青素玉米组蛋黄b*值显著低于对照组，同时也显著低于虾青素组。

3.3 富虾青素玉米对蛋黄虾青素含量、富集效率及叶黄素含量的影响 鸡蛋作为类胡萝卜素的优良载体，其蛋黄富含玉米黄质，还可富集番茄红素、虾青素等多种类胡萝卜素。研究表明，饲粮中添加虾青素至210 mg/kg 时，鸡蛋中虾青素含量仍随饲粮添加水品提高而显著增加。在本试验中饲粮提供同等水平虾青素前提下，虾青素组和富虾青素玉米组蛋黄虾青素含量也无显著差异，分别为13.67 μg/g 和14.15 μg/g。而不同来源虾青素在鸡蛋中的富集效率也与多数非维生素A源类胡萝卜素相似，且两组间无显著差异。这表明在蛋鸡饲粮中富虾青素玉米与天然虾青素具有同等的营养有效性。此外，尽管玉米黄质与虾青素同为类胡萝卜素，但在蛋鸡吸收、转运和向鸡蛋富集过程中并无直接的竞争关系，因此对照组与虾青素组玉米黄质含量无显著差异。而富虾青素玉米组蛋黄中玉米黄质含量较低则是由于合成虾青素所致，同时该结果也与蛋黄颜色CIELab 值相互印证。

3.4 富虾青素玉米对蛋鸡血清抗氧化能力的影响 抗氧化既是天然虾青素的重要功能，也是其发挥多种生物学作用的基础。虾青素通常会通过非酶促和酶促途径发挥其抗氧化功能。非酶促途径是虾青素利用紫罗兰环上双羟基和多个共轭双键竞争结合超氧离子、羟自由基等促氧化物质，再通过自身环氧化和共轭双键断裂实现的抗氧化作用。酶促途径则是通过激活SOD、GSH-Px 等抗氧化酶体系实现抗氧化功能。本试验中饲粮添加虾青素与富虾青素玉米抗氧化效果相近，均可提高血清GSH-Px、SOD，并显著降低MDA 含量，其中GSH-Px、SOD 活性提高均相对有限，表明来源于玉米和雨生红球藻的虾青素在蛋鸡抗氧化性能上可发挥同等作用。此外，该结果也与虾青素抗氧化途径密切相关。虾青素的非酶促反应是通过竞争自氧化完成，主要抑制脂质氧化反应且持续发生。MDA 作为脂质氧化的典型产物，其含量降低表明虾青素在抑制蛋鸡脂质氧化上发挥了作用。酶促抗氧化途径则是在氧化应激条件下更易被激活，发挥抗氧化功能。本试验选择的高峰期蛋鸡，机体状态相对稳定，氧化应激也相对较弱，导致虾青素的对酶促抗氧化过程中GSH-Px、SOD活性提高并不显著。

4 结 论

在本试验条件下，来源于富虾青素玉米和雨生红球藻的虾青素均可改善蛋鸡饲料利用率，提高蛋黄颜色，增强机体抗氧化能力并使虾青素在鸡蛋中富集，且作用效果接近，表明在蛋鸡饲粮中使用富虾青素玉米可与饲粮添加虾青素发挥同等的营养有效性。