根皮素对热应激肉鸡胸肌肌肉品质和抗氧化性能的影响

徐可行,白 晰,王昆平,胡 洪,闻爱友

(安徽科技学院 动物科学学院,安徽 凤阳 233100)

热应激是动物在高温环境中生理机能紊乱而发生的一系列异常反应。随着养殖技术的发展,肉鸡养殖模式已经由传统的散养转变为集约化、规模化生产,由于养殖密度较大,肉鸡在夏季容易发生热应激。肉鸡发生热应激时,常表现出采食下降、精神沉郁、免疫力下降等一系列反应[1-2]。热应激对肉鸡的生产性能、机体免疫力、肌肉品质等方面均产生不同程度的影响,会导致肉鸡出现严重的氧化应激反应,严重的急性热应激甚至会导致肉鸡发生热休克或迅速死亡[3-5]。

根皮素(Phloretin)是19世纪初化学家从苹果树中分离出的一种具有解热作用的植物提取物[6],多存在于植物的根皮部,属于黄酮类植物多酚,具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎等多种生物活性[7-8]。根皮素的抗氧化性源于其独特的二氢查尔酮结构能够中和细胞质中的活性自由基,从而提高细胞的抗氧化应激能力[9]。作为天然植物提取物,根皮素同时具有安全、无毒等特点,在美容、食品、保健品领域应用较多,但在畜禽生产中的应用研究很少。研究根皮素对热应激肉鸡胸肌肌肉品质和抗氧化性能的影响,有利于进一步探究根皮素作为抗氧化饲料添加剂在肉鸡生产中的应用可能。

1 材料与方法

1.1 试验动物及分组

将市购22日龄AA肉鸡240羽随机分为适温对照组(Con组,室温23.0 ℃)和热应激组(按照日粮组成分为HA、HB、HC等3个组,室温30.5 ℃),每组6个重复,每个重复10羽。

1.2 试验日粮配方及营养水平

参照NRC规定和Hu等[10]的方法配制试验基础日粮(表1)。适温对照组和热应激HA组肉鸡饲喂基础日粮,热应激HB和HC组分别饲喂在基础日粮中添加100、200 mg/kg的根皮素(纯度≥98%,上海阿拉丁试剂有限公司)。

表1 基础日粮与营养水平 Table 1 Ingredients and nutrient analysis of the basal diets

1.3 样品采集及指标测定

42日龄时,每个重复随机挑选2羽肉鸡屠宰采集胸肌样本进行肉品质检测并制备胸肌组织匀浆,于-70 ℃保存。

肉鸡屠宰后使用Chroma Meter CR-300色差仪(日本美能达有限公司)测定胸肌亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*),使用SevenCompactTM便携式pH计(瑞士Mettler-Toledo)测定胸肌pH。将胸肌样品分别悬挂于三角瓶中(肌肉样品不贴瓶壁)在4 ℃条件下放置24 h后测定滴水损失。在肉样的上下各垫8层滤纸,置于仪器加压平台上,保持35 kg压力5 min,测定胸肌失水率。胸肌样品于沸水中蒸30 min后取出,冷却至室温后称重,计算胸肌蒸煮损失。

肉鸡胸肌抗氧化性测定能按照各试剂盒说明书进行。丙二醛(MDA)测定试剂盒购于北京索莱宝科技有限公司;超氧化物歧化酶(SOD)测定试剂盒购于苏州科铭生物技术有限公司;过氧化氢酶(CAT)测定试剂盒、还原性谷胱甘肽(GSH)分析试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)分析试剂盒、总抗氧化能力(T-AOC)分析试剂盒、总蛋白质测定试剂盒均购于南京建成生物工程研究所。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 18.0软件进行数据分析。Con组与HA组比较采用t检验。采用单因素变异分析和邓肯检验确定HA、HB、HC组间的差异。采用正交多项式法检测根皮素的线性效应和二次效应。差异显著性标准为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 根皮素对热应激肉鸡胸肌肌肉品质的影响

HA组肉鸡胸肌亮度(L*)、失水率、滴水损失和蒸煮损失高于Con组,差异显著(P<0.05)。HA组肉鸡胸肌肉色红度(a*)和pH低于Con组,差异显著(P<0.05)。HC组胸肌pH显著高于HA组(P<0.05),HB、HC组胸肌亮度和失水率显著低于HA组(P<0.05),HC组胸肌蒸煮损失显著低于HA组(P<0.05)。胸肌亮度、pH、失水率和蒸煮损失与根皮素添加量呈线性关系(表2)。

表2 肉鸡胸肌肌肉品质Table 2 Quality of broiler breast muscle

2.2 根皮素对热应激肉鸡胸肌MDA含量的影响

HA组肉鸡胸肌MDA水平显著高于Con组(P<0.05)。HB和HC组肉鸡胸肌MDA水平均低于HA组,差异显著(P<0.05)。

图1 根皮素对热应激肉鸡胸肌MDA含量的影响Fig.1 Effect of phloretin on MDA content in breast muscle of heat dtressed broilers

2.3 根皮素对热应激肉鸡胸肌抗氧化性能的影响

HA组肉鸡胸肌GSH水平、CAT、GSH-Px、SOD、T-AOC活性低于Con组,差异显著(P<0.05)。HB组肉鸡胸肌GSH水平高于HA组,差异显著(P<0.05)。HC组肉鸡胸肌CAT、GSH、T-AOC活性均高于HA组,差异显著(P<0.05)。在高温条件下,CAT、GSH、SOD和T-AOC活性均与根皮素添加量呈线性关系(表3)。

表3 根皮素对热应激肉鸡胸肌抗氧化能力的影响Table 3 Effect of phloretin on antioxidant capacity of breast muscle in heat stressed broilers

3 结论与讨论

肉鸡热应激是由环境温度过高引发的肉鸡生理机能及体温调节系统紊乱表现的一系列症状。在常温状态下,虽然环境温度、动物体内酶、维生素和激素浓度等均会影响肉鸡体内的产热量,但肉鸡能够通过体温调节系统调节机体产热与散热的平衡以维持体温恒定。在夏季高温环境中,机体产热和散热之间的平衡被打破,肉鸡便会出现热应激。研究认为,热应激能够增加线粒体活性,导致反应产物增多,破坏机体抗氧化体系,引发细胞膜、蛋白质和DNA造成不同程度的损伤[11-14]。热应激增加了机体儿茶酚胺类激素分泌,增加超氧自由基和过氧化氢的产生,加剧脂质的过氧化反应,引起肉鸡体内发生一系列变化并最终导致机体抗氧化体系功能被彻底破坏,直至肉鸡发生死亡[15]。

自由基是指化合物分子在光热等外界条件下,共价键发生异裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。机体内一些分子(儿茶酚胺、血红蛋白和巯基等)的氧化和一些酶促氧化的反应过程会产生相当数量的自由基[16]。自由基作为造成机体氧化应激的重要因素,抗氧化剂对于自由基的清除作用是降低机体氧化损伤的重要途径。抗氧化剂分为外源性抗氧化剂和内源性抗氧化剂,外源性抗氧化剂在机体抵抗疾病方面发挥作用,内源性抗氧化剂为动物机体自生的SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶,机体通过Nrf2/ARE通路调节这些抗氧化酶活性,依次清除超氧自由基、羟自由基、过氧化氢等自由基,共同构成机体抗氧化体系以阻断自由基反应[17]。破坏机体的抗氧化体系引起氧化应激是肉鸡热应激造成机体损伤的原因之一。试验中热应激状态下肉鸡胸肌MDA水平显著增加,脂质过氧化产物MDA水平升高提示热应激使肉鸡发生了氧化应激。与Con组相比,HA组CAT、GSH、GSH-Px、SOD、T-AOC水平显著降低,表明热应激对肉鸡抗氧化体系的破坏表现在内源性抗氧化应激剂的消耗和抗氧化酶活性的受损等2个方面。热应激对肉鸡体内抗氧化酶活性的影响可能与热应激的强度和应激持续时间的长短有关。有关热应激破坏肉鸡过氧化体系的机制目前尚未有明确的研究结论。

肉色、pH、滴水损失等是评定鸡肉品质优劣的重要指标。试验表明HA组肌肉pH显著低于Con组,与刘梅等[18]研究结果相同,肌肉pH降低原因可能是热应激加快体内肌糖原的分解,导致肌肉内大量乳酸积累。与Con组相比,HA组显著升高了肉鸡胸肌的滴水损失、失水率和蒸煮损失,降低了肌肉的保水能力,此外,HA组提高了肌肉亮度降低了红度。相比于Con组,HA组出现胸肌pH和保水能力下降以及肌肉亮度升高等现象,表明热应激促使肉鸡胸肌向类PSE肉样发展,对肉鸡胸肌肌肉品质产生了不利的影响。

根皮素是许多植物中自然存在的二氢查尔酮类物质,具有包括抗肿瘤、抗炎等多种生物活性,并且能够通过氧化还原信号通路(如NF-κB/MAPKs和LKB1/AMPK通路等)去除多余活性氧(ROS),减缓细胞氧化速度,降低细胞氧化损伤,抑制细胞凋亡,发挥抗氧化活性[19-22]。根皮素的抗氧化性源于其独特的结构,二氢查尔酮类化合物具有的药效基团2,6-二羟基苯乙酮结构基团具有抗氧化作用。Li等[23]在5种二氢查尔酮的抗氧化构效关系分析研究中对比了根皮素、根皮苷、三叶苷、新橙皮苷二氢查尔酮和柚皮苷二氢查尔酮的抗氧化作用,发现5种二氢查尔酮均具有清除ROS的能力,有研究者认为根皮素具有降低不同制剂引起的脂质过氧化的能力,激活转录因子,诱导抗氧化基因的表达,并通过某种复杂机制改善酶促抗氧化防御系统[24]。另一些研究表明根皮素能够显著降低细胞内ROS和MDA水平,提高SOD和谷胱甘肽过氧化物酶-1(GSH-Px-1)的活性[20]。根皮素对肉鸡胸肌氧化状态影响实验中得到相似结论：随着根皮素添加剂量的增加,与HA组相比：MDA水平显著降低(P<0.05),添加200/kg根皮素时CAT、GSH、T-AOC水平显著升高(P<0.05),GSH-Px、SOD水平随根皮素添加量增加逐渐升高。肉鸡胸肌MDA水平的升高表明热应激能够对肉鸡造成氧化应激,添加根皮素能显著提高胸肌中抗氧化酶的活性,减少氧化应激损伤。Hu等[10]研究发现根皮素同样能够提高血清中抗氧化酶活性以改善热应激肉鸡血清抗氧化性能,这种作用可能与根皮素对热应激肉鸡GSH相关酶、Nrf2和HSP70水平的调节作用有关。在肌肉品质的测定中,随着根皮素添加剂量的升高,与HA组相比,HC组胸肌失水率和蒸煮损失显著降低,pH显著升高,同时添加根皮素不同程度提高了肌肉黄度和红度,降低了滴水损失。表明根皮素的添加有效缓解了热应激对肉鸡胸肌肉品质的不利影响,这可能与根皮素提高了机体总抗氧化能力,减少热应激引发的肌肉氧化损伤有关。目前有关根皮素对于肌肉氧化状态影响的相关研究较少。

综上,热应激对肉鸡造成了氧化损伤并降低了肉鸡胸肌肌肉品质。饲料中添加根皮素缓解了热应激对胸肌肌肉品质的不利影响,提高了肉鸡胸肌的抗氧化能力,为进一步研究根皮素作为抗氧化添加剂应用于肉鸡生产提供理论参考。