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[*]β-胡蘿卜素的研究與應(yīng)用進(jìn)展
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廣州智特奇生物科技有限公司
[p=25, null, left] 王銀東 吳世林 張欣欣 黃勝平 [/p][list]
[b][摘要][/b] β-胡蘿卜素作為一種類(lèi)胡蘿卜素,在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和生理功能方面發(fā)揮著重要的作用。從β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)特性、來(lái)源、生理功能和影響因素等方面進(jìn)行了總結(jié),并綜述了β-胡蘿卜在畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用,表明β-胡蘿卜素的應(yīng)用將會(huì)有力推進(jìn)畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 [b][關(guān)鍵詞][/b] β-胡蘿卜素;生理功能;研究與應(yīng)用 自然界中類(lèi)胡蘿卜素(Carotenoid)有600多種,廣泛存在于動(dòng)植物及微生物中(Zhu et al., 2000),是從黃色到紅色的重要色素,最明顯的是動(dòng)物的婚姻色和秋天多彩的樹(shù)葉,它們將自然界裝扮得絢麗多彩,可用于作物品質(zhì)改良和觀賞植物、花卉的色彩育種。類(lèi)胡蘿卜素在植物中的生理作用為吸收光能和淬滅多余的光能(Ogura et al., 1997)。所有類(lèi)胡蘿卜素均源于非環(huán)狀的C40碳架結(jié)構(gòu),碳?xì)漕?lèi)胡蘿卜素通常稱(chēng)之為胡蘿卜素(Carotene),它們都是由C和H構(gòu)成,另一類(lèi)類(lèi)胡蘿卜素的氧化衍生物稱(chēng)之為葉黃素(Xanthophylls)。在葉黃素中含有氧取代基,如烴基、酮、環(huán)氧基樹(shù)脂等。類(lèi)胡蘿卜素分子中重要的共同結(jié)構(gòu)是一條有9個(gè)雙鍵的異戊二烯的鏈,在其兩端各有一個(gè)β-紫蘿酮,以β-紫蘿酮可能以異構(gòu)型、取代型和開(kāi)環(huán)型的形式存在,從而使得自然界中存在結(jié)構(gòu)多樣的類(lèi)胡蘿卜素。 [*]有50余種類(lèi)胡蘿卜素可被動(dòng)物利用,其中尤其是β-胡蘿卜素,β-胡蘿卜素是畜禽維生素A的重要來(lái)源,主要分布于植物和細(xì)菌體內(nèi)的光合作用器官中,動(dòng)物體內(nèi)不能合成β-胡蘿卜素,必須從外界攝入(Harold et al., 1997)。自然界中的β-胡蘿卜素有全反式、9-順式、13-順式和15-順式等幾種異構(gòu)體(Chandler and Schwartz, 1987)。飼料或食物中的β-胡蘿卜素除了可以作為維生素A源轉(zhuǎn)化成維生素A滿(mǎn)足動(dòng)物對(duì)維生素A的需要外,還具有許多獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)生理功能;它是動(dòng)物體內(nèi)一種重要的生理性抗氧化劑,能有效地猝滅單線(xiàn)態(tài)氧、羥自由基、超氧根陰離子等多種活性氧成分和自由基,保護(hù)機(jī)體免受氧化損害;同時(shí),β-胡蘿卜素還能抑制惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化,誘導(dǎo)細(xì)胞間隙連接通訊,參與機(jī)體免疫功能的調(diào)節(jié),具有防癌和抗癌作用;β-胡蘿卜素還能提高動(dòng)物的繁殖性能。
[/list][size=14px][b]1 β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)特性[/b][/size]
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β-胡蘿卜素是一種廣泛存在于綠色和黃色蔬菜和水果中的天然類(lèi)胡蘿卜素,在黃色和綠色的蔬菜和水果中普遍存在的一種化合物,如胡蘿卜、菠菜、甜馬鈴薯、南瓜、椰菜、胡椒、紅色柚子、番木瓜果、桃子等(Jaap et al., 2005)。 β-胡蘿卜素由四個(gè)異戊二烯雙鍵首尾相連而成,屬四萜類(lèi)化合物,在分子的兩端各有一個(gè)β-紫蘿酮環(huán),中心斷裂可產(chǎn)生2個(gè)維生素A分子,有多個(gè)雙鍵且雙鍵之間共軛(圖1)。分子具有長(zhǎng)的共軛雙鍵生色團(tuán),因而具有光吸收的性質(zhì),使其顯黃色。主要由全反式、9-順式、13-順式及15-順式四種形式。 http://www.zhiteqi.com.cn/pictures/product2.gif [*]β-胡蘿卜素分子式:C40H56,分子量:536.88,β-胡蘿卜素熔點(diǎn)為184℃,有光澤的斜6面體或板狀微結(jié)晶的晶體或結(jié)晶性粉末,約有20余種異構(gòu)體,不溶于水,微溶于植物油,在脂肪族和芳香族的烴中有中等溶解性,易溶于氯仿,化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易在光照和加熱時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)。
[/list][size=14px][b]2 β-胡蘿卜素的來(lái)源[/b][/size]
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β-胡蘿卜素可通過(guò)化學(xué)合成、植物提取和微生物發(fā)酵3種方法生產(chǎn),根據(jù)生產(chǎn)方式不同分為化學(xué)合成β-胡蘿卜素和天然β-胡蘿卜素兩大類(lèi),目前大多數(shù)(95%)是化學(xué)品,由于天然β-胡蘿卜素具有很好的抗染色體畸變、防癌作用以及較強(qiáng)的生理活性,天然β-胡蘿卜素的價(jià)格是化學(xué)品的兩倍,將成為今后的β-胡蘿卜素市場(chǎng)中的主導(dǎo)產(chǎn)品。 化學(xué)合成法是指采用有機(jī)化工原料,通過(guò)化學(xué)合成反應(yīng),人工合成β-胡蘿卜素的一種方法。合成β-胡蘿卜素有兩種起始原料:維生素A醋酸酯和β-紫羅蘭酮,目前我國(guó)生產(chǎn)β-胡蘿卜素采用維生素A醋酸酯作起始原料。生物合成法是指利用微生物培養(yǎng)技術(shù),通過(guò)微生物的培養(yǎng),利用微生物在其體內(nèi)合成β-胡蘿卜素,然后自微生物體內(nèi)分離得到β-胡蘿卜素的一種方法。β-胡蘿卜素廣泛存在于綠色和黃、橙、紅色蔬果中,是所有類(lèi)胡蘿卜素中含量最大的一種。提取天然β-胡蘿卜素的原料十分豐富,胡蘿卜、枸杞色素、馬鈴薯、玉米等均可作為提取原料。另外,家蠶攝食桑葉后的排泄物蠶沙,含有豐富的葉綠素和β-胡蘿卜素,以蠶沙為原料生產(chǎn)葉綠素銅鈉鹽的工廠,加工生產(chǎn)葉綠素銅鈉鹽的過(guò)程中所產(chǎn)生的廢棄物含有一定量的β-胡蘿卜素,也可作為提取天然β-胡蘿卜素的原料(蘇毅等,2001)。 [*]β-胡蘿卜素分子式:C40H56,分子量:536.88,β-胡蘿卜素熔點(diǎn)為184℃,有光澤的斜6面體或板狀微結(jié)晶的晶體或結(jié)晶性粉末,約有20余種異構(gòu)體,不溶于水,微溶于植物油,在脂肪族和芳香族的烴中有中等溶解性,易溶于氯仿,化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易在光照和加熱時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)。
[/list][size=14px][b]3 β-胡蘿卜素的生理功能[/b][/size]
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[size=12px][b]3.1 轉(zhuǎn)化維生素A[/b][/size]
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Moore(1929)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),缺乏維生素A的大鼠補(bǔ)飼β-胡蘿卜素后能顯著提高體內(nèi)維生素A水平,從而證實(shí)了β-胡蘿卜素能在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為維生素A,發(fā)揮維生素A的作用,所以又稱(chēng)維生素A原。β-胡蘿卜素在動(dòng)物體內(nèi)大部分轉(zhuǎn)化為維生素A,并通過(guò)維生素A對(duì)動(dòng)物的生理功能起間接作用。來(lái)源于植物的前體型維生素A被稱(chēng)之為類(lèi)胡蘿卜素,自然界已發(fā)現(xiàn)有600多種類(lèi)胡蘿卜素,其中不足10%具有維生素A原活性(Olson, 1989),其中β-胡蘿卜素是具有最大生物活性的維生素A原。 [*]β-胡蘿卜素作為維生素A的前體,具有抗氧化性、影響繁殖和甲狀腺功能(Puls et al., 1994;Weiss, 1998;Aksakal et al., 1990;Graves-Hoagland et al., 1989;Hemken and Bremel, 1982)。多數(shù)動(dòng)物能在腸壁的襯里把β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為維生素A,但因物種不同其轉(zhuǎn)化效率有差異。例如豬攝入含β-胡蘿卜素較高的食物轉(zhuǎn)化為維生素A的效率較低,1mgβ-胡蘿卜素僅相當(dāng)于260-500IU的維生素A,比雞和大鼠的轉(zhuǎn)化效率低3-6倍。另外,許多物種的差異主要是由于動(dòng)物吸收β-胡蘿卜素的能力不同造成的(Chew,1993)。Chew等(1984)報(bào)道豬外周循環(huán)中類(lèi)胡蘿卜素濃度很低,而牛和人則能吸收大量β-胡蘿卜素及其他類(lèi)胡蘿卜素;β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為維生素A的能力和β-胡蘿卜素吸收作用中表現(xiàn)出的種間差異可歸因于轉(zhuǎn)化酶的活性和數(shù)量、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的有無(wú)以及其他因素的差異,如雪貂的轉(zhuǎn)化率約為15:1(Lederman et al., 1998),而蒙古沙鼠為6:1(Christine et al., 1998),奶牛為8:1(嚴(yán)宏祥等,2006)。
[/list][size=12px][b]3.2 β-胡蘿卜素的抗氧化性功能[/b][/size]
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β-胡蘿卜素含有兩個(gè)β-酮芷環(huán)和四個(gè)異戊二烯側(cè)鏈,整個(gè)分子是對(duì)稱(chēng)的,中心斷裂可產(chǎn)生兩個(gè)維生素A鏈,有多個(gè)雙鏈且雙鏈之間共軛(包括環(huán)內(nèi)雙鍵),這么多共軛雙鍵,能夠消除動(dòng)物本身自由基(單線(xiàn)態(tài)氧、羥自由基和超氧根陰離子等),減少這些自由基對(duì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)(DNA、RNA)和細(xì)胞膜(蛋白質(zhì)、脂蛋和水化合物)的損傷。在動(dòng)物體內(nèi)一旦形成高度活潑的具有損傷能力的自由基后,它們就會(huì)靠近蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等組成細(xì)胞的重要組分,并對(duì)它們進(jìn)行強(qiáng)烈破壞,從而提高機(jī)體的免疫能力。已經(jīng)測(cè)出機(jī)體在衰老、患病及炎癥過(guò)程中體內(nèi)自由基增加,β-胡蘿卜素能抑制這些自由基的產(chǎn)生,可以延緩衰老和預(yù)防癌癥。 [*]糖尿病患者其血液中會(huì)產(chǎn)生大量的自由基因,正是這些自由基因破壞了人體內(nèi)胰島素的活性,只要能找到一種可清除自由基團(tuán)的方法,就能阻斷糖尿病的發(fā)展;而胡蘿卜中含有大量的β胡蘿卜素,可以清除體內(nèi)的自由基,因此日常飲食中多吃胡蘿卜、甘藍(lán)及其它富含胡蘿卜素的蔬菜,對(duì)預(yù)防糖尿病有極大的幫助。美國(guó)疾病控制與防治中心的流行病專(zhuān)家曾對(duì)1665名年齡在40-74歲的志愿者進(jìn)行了普查,研究人員測(cè)量了受試者血液中血糖含量,同時(shí)比較每一個(gè)體血液中β胡蘿卜素含量,結(jié)果顯示,健康人血液中β胡蘿卜素的含量很高,而糖尿病患者血液中很低,故提高體內(nèi)β胡蘿卜素的含量對(duì)預(yù)防糖尿病有積極的作用 [*]Tee(1992)發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素具有一定的抗癌作用;Prterka(1993)報(bào)道,過(guò)多維生素A的攝入會(huì)導(dǎo)致胚胎畸形,而用β-胡蘿卜素的攝入則可避免胚胎毒的產(chǎn)生;Basu(2000)發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素能降低脂類(lèi)的過(guò)氧化作用,提高谷胱甘肽在可移植的鼠類(lèi)淋巴組織瘤中的水平,從而延長(zhǎng)患癌癥大鼠的壽命。
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[/list][size=14px][b]4 β-胡蘿卜素的吸收與代謝[/b][/size]
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[*]日糧中的β-胡蘿卜素進(jìn)入并貯存于機(jī)體,主要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟:1)日糧中β-胡蘿卜素在動(dòng)物胃腸道中消化酶的作用下,從其蛋白復(fù)合物中分離出來(lái),在十二指腸與其他脂類(lèi)物質(zhì)一起經(jīng)膽汁乳化后形成乳糜微粒;2)乳糜微粒向腸道吸收細(xì)胞刷狀緣靠近以便被攝取,由小腸黏膜上皮細(xì)胞吸收;3)被吸收的β-胡蘿卜素在小腸上皮細(xì)胞內(nèi)立即被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的一側(cè),一部分經(jīng)15,15’-加雙氧酶在中央或一側(cè)裂解后轉(zhuǎn)化為維生素A滿(mǎn)足機(jī)體的需要;4)肝外組織利用脂蛋白脂酶的作用先于肝臟攝取β-胡蘿卜素;剩下的部分和乳糜微粒一起釋放進(jìn)入淋巴和血液,以低密度脂蛋白為載體轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟;5)被肝臟攝入的β-胡蘿卜素貯存于肝臟或者分泌入極低密度脂蛋白,低密度脂蛋白和高密度脂蛋白中的β-胡蘿卜素被肝外組織攝取,并貯存于肝外組織(Castenmiller, 1998)。
[/list][size=14px][b]5 影響β-胡蘿卜素吸收因素[/b][/size]
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[size=12px][b]5.1 脂肪和脂肪酸[/b][/size]
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日糧中脂肪的含量會(huì)影響β-胡蘿卜素的吸收,主要是因?yàn)棣?胡蘿卜素是脂溶性的,脂肪對(duì)β-胡蘿卜素起運(yùn)輸作用。食物中的脂肪經(jīng)胰酶和膽鹽作用形成膠粒,β-胡蘿卜素溶于其中而被一同吸收。脂肪可刺激膽汁分泌乳化脂肪促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素的吸收。腸道內(nèi)的脂肪酸促進(jìn)β-胡蘿卜素的吸收,其中單不飽和長(zhǎng)鏈脂肪酸的作用最大,典型的代表是油酸。周光宏(1994)發(fā)現(xiàn),牛體脂肪中油酸含量與β-胡蘿卜素的含量間存在正相關(guān)。在灌注液中添加游離脂肪酸極顯著促進(jìn)了β-胡蘿卜素的吸收,而且油酸的促吸收作用最大,添加脂肪酸后血清中維生素A的濃度得到極顯著提高,而且油酸的作用最大(周利梅等,2003)。 Hollander和Ruble(1978)、周光宏等(1996)分別報(bào)道游離脂肪酸促進(jìn)了β-胡蘿卜素的吸收。During也(1998)報(bào)道日糧脂肪促進(jìn)了細(xì)胞對(duì)β-胡蘿卜素的吸收,提高了細(xì)胞內(nèi)β-胡蘿卜素?cái)嗔衙傅幕钚?,使?胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為維生素A。 [*]雖然多不飽和脂肪酸對(duì)β-胡蘿卜素的吸收也有促進(jìn)作用,但比油酸弱,因?yàn)樵谀c粘膜細(xì)胞內(nèi)存在一種脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP),不飽和脂肪酸比β-胡蘿卜素更易與脂肪酸結(jié)合蛋白結(jié)合,這種競(jìng)爭(zhēng)性降低β-胡蘿卜素的吸收。Hu等(2000)報(bào)道,人食用富含多不飽和脂肪酸(PUFA)的向日葵油時(shí),β-胡蘿卜素在小腸的吸收高于食用富含飽和脂肪酸(SFA)的牛脂。
[/list][size=12px][b]5.2 膽酸鹽[/b][/size]
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[*]膽汁乳化脂肪,使脂肪變成小的膠粒,易于在小腸的液態(tài)環(huán)境中吸收,從而促進(jìn)溶解在脂肪中的類(lèi)胡蘿卜素的吸收。Olson(1964)報(bào)道,當(dāng)β-胡蘿卜素溶于膠體溶液,在無(wú)膽汁存在時(shí)β-胡蘿卜素既不能被吸收也不能發(fā)生斷裂生成酯,說(shuō)明膽汁不僅起腸腔助溶作用,而且參與了β-胡蘿卜素的吸收、斷裂和酯化的全過(guò)程,并且膽汁促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素的吸收無(wú)種間特異性。膽汁中起作用的物質(zhì)是結(jié)合性的膽酸和膽鹽,促吸收的最佳濃度為0.04~0.008M,濃度過(guò)高反而起抑制作用。
[/list][size=12px][b]5.3 維生素A[/b][/size]
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[*]日糧中維生素A的含量也影響類(lèi)胡蘿卜素的吸收。Gronowska等(1970)用10%蛋白飼料喂小鼠,發(fā)現(xiàn)喂低維生素A日糧的小鼠,其β-胡蘿卜素的分解活性是飼喂高維生素A日糧的兩倍。盡管β-胡蘿卜素對(duì)許多動(dòng)物來(lái)說(shuō)是維生素A的一種重要的來(lái)源,而對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō),是否是缺乏維生素A個(gè)體的維生素A來(lái)源尚有爭(zhēng)議,因?yàn)榫S生素A在上皮細(xì)胞的生成中起重要的作用,當(dāng)維生素A缺乏時(shí)可能會(huì)破壞上皮細(xì)胞的完整性,從而影響β-胡蘿卜素的吸收。至今,有關(guān)維生素A缺乏時(shí)β-胡蘿卜素的吸收率的研究還沒(méi)有報(bào)道。但已有研究表明,維生素A缺乏的大鼠會(huì)增加β-胡蘿卜素的斷裂。Moore(1996)亦發(fā)現(xiàn),當(dāng)沙士鼠缺乏維生素A時(shí),小腸上皮細(xì)胞吸收β-胡蘿卜素下降。但是Christine等(1998)報(bào)道,盡管小腸粘膜細(xì)胞吸收β-胡蘿卜素下降,但總的β-胡蘿卜素吸收卻上升,這可能與淋巴吸收有關(guān),所以當(dāng)維生素A缺乏時(shí)最終導(dǎo)致β-胡蘿卜素的凈吸收增加。
[/list][*][size=12px][b]5.4 其它因素[/b][/size]
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[*]許多研究表明,碳?xì)漕?lèi)β-胡蘿卜素與含氧類(lèi)胡蘿卜素如斑蝥黃、黃體素、番茄紅素之間存在著拮抗或協(xié)同作用,然而機(jī)理不十分清楚。Van(1998)研究發(fā)現(xiàn),黃體素阻礙β-胡蘿卜素的吸收,但并不明顯影響β-胡蘿卜素的斷裂,當(dāng)黃體素占優(yōu)勢(shì)時(shí),這種阻礙作用非常顯著。Gronowska-Senger曾于1970年報(bào)道,各種日糧纖維包括果膠,在日糧中高水平(5%~20%)會(huì)影響大鼠對(duì)β-胡蘿卜素的利用率,而且果膠的影響作用大于纖維素、瓊脂及谷物糠麩;日糧中蛋白質(zhì)水平影響β-胡蘿卜素的吸收,蛋白質(zhì)水平的提高有利于β-胡蘿卜素?cái)嗔褳橐朁S醛,從而有利于維持β-胡蘿卜素?cái)U(kuò)散的梯度;日糧中粗蛋白質(zhì)含量充足可提高β-胡蘿卜素加雙氧酶的活性,日糧中類(lèi)胡蘿卜素及適宜的Fe2+、維生素E和含SH的物質(zhì)如谷胱甘肽、硫醇等,均有利于該酶活性的正常發(fā)揮。
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[/list][size=14px][b]6 β-胡蘿卜素在動(dòng)物中的應(yīng)用[/b][/size]
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[size=12px][b]6.1 提高種豬的繁殖性能[/b][/size]
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給母豬補(bǔ)充β-胡蘿卜素能明顯提高其受胎率、產(chǎn)仔率和仔豬成活率。Czarneckz等(1991)在妊娠100天至泌乳35天青年經(jīng)產(chǎn)母豬日糧中每日添加300mgβ-胡蘿卜素,結(jié)果使母豬初乳中維生素A含量顯著提高,出生窩活仔數(shù)增加,斷奶前仔豬死亡率降低,斷奶至配種間隔時(shí)間縮短,且隨日糧中β-胡蘿卜素含量增加,窩產(chǎn)仔數(shù)、仔豬斷奶體重明顯提高,斷奶前死亡率也明顯下降。Jacyno(1994)報(bào)道,當(dāng)日糧中含充足維生素A,于配種前、后14天,妊娠100-110天和泌乳40天向飼料中添加200mg和100mgβ-胡蘿卜素,母豬繁殖性能明顯提高。 Herrick等(1993)在15個(gè)商品豬場(chǎng)共5000多頭母豬中做了注射β-胡蘿卜素的試驗(yàn),處理組的母豬在斷奶時(shí)先肌注5ml非離子乳化劑(含200mgβ-胡蘿卜素),配種時(shí)再注射5ml。注射過(guò)β-胡蘿卜素的母豬受胎率提高12.5%(由82.3%增加到92.6%),產(chǎn)活仔數(shù)增加了12.3%(每窩增加1.2頭)。Coffey等(1993)向長(zhǎng)白豬頸靜脈注射0、50、100或200mg的β-胡蘿卜素,來(lái)研究β-胡蘿卜素對(duì)母豬繁殖性能的影響,結(jié)果表明劑量和胎次的相互作用對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)(p<0.01)及仔豬死亡數(shù)(p<0.05)有影響,對(duì)經(jīng)產(chǎn)母豬注射β-胡蘿卜素,使產(chǎn)活仔數(shù)線(xiàn)性增加(p<0.05),但對(duì)初產(chǎn)母豬影響不大。注射50mgβ-胡蘿卜素的母豬的死仔數(shù)下降(p<0.01),但當(dāng)注射劑量增加,產(chǎn)死仔豬數(shù)沒(méi)有進(jìn)一步下降。Cottey和Britt(1993)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在母豬斷奶時(shí)、配種當(dāng)天、配種后7d天時(shí),給其注射200mgβ-胡蘿卜素或5000IU維生素A棕櫚酸酯,產(chǎn)活仔數(shù)顯著增加,可提高18%。 [*]另外,β-胡蘿卜素用于種公豬也有很好的作用,如Jacyno等2002年在青年公豬從70日齡到180日齡的每噸全價(jià)料中添加20gβ-胡蘿卜素,結(jié)果實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的種公豬每次射精量增加,精子密度提高,活加增加,精子畸形率也隨之下降。多數(shù)研究表明,β-胡蘿卜素的供給量以200-300mg/天頭為宜,肌肉注射或飼料添加均有效(盧建軍,1999)。
[/list][size=12px][b]6.2 對(duì)母牛繁殖性能的影響[/b][/size]
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β-胡蘿卜素是奶牛維持生理功能及繁殖必不可少的營(yíng)養(yǎng)成分,由于β-胡蘿卜素是黃體細(xì)胞微粒體膜的組成成分,可刺激黃體細(xì)胞合成孕酮而維持妊娠,因此在奶牛妊娠后添加β-胡蘿卜素,將減少胚胎死亡和早期流產(chǎn)。母牛體內(nèi)β-胡蘿卜素不足將延長(zhǎng)發(fā)情時(shí)間、延期排卵、增加流產(chǎn)機(jī)率和早期胚胎死亡率、發(fā)情跡象不明顯、增加卵巢囊腫、胎衣滯留和子宮炎的危險(xiǎn)、提高運(yùn)輸死亡率、牛犢體弱、生產(chǎn)力下降;在奶牛血漿中β-胡蘿卜素的含量必須維持400ug/L的水平(Aksakal et al., 1995;Dunn and Moss, 1992;Graves-Hoagland et al., 1988;Hurley and Doane, 1989)。田允波(1991)試驗(yàn)表明,血液中β-胡蘿卜素含量高,則繁殖機(jī)能旺盛,含量低則會(huì)導(dǎo)致胚胎時(shí)期死亡,不發(fā)情,受胎率降低及胎衣不下。但也有試驗(yàn)結(jié)果表明產(chǎn)后胎衣不下與奶牛體內(nèi)的β-胡蘿卜素水平關(guān)系不大(李宏全和劉迎碰,1995)。 王九峰等(1999)以乳牛為實(shí)驗(yàn),第1周每頭口服β-胡蘿卜素23.0g,以后每周每頭口服β-胡蘿卜素11.5g)和對(duì)照(3頭,不做任何處理)兩組。整個(gè)試驗(yàn)周期共8周,分為前期(開(kāi)始前)、中期(第5周末)和后期(第8周末)。試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)組乳牛血清β-胡蘿卜素水平與血清堿性磷酸酶活性的變化規(guī)律相一致,均于中期時(shí)最高,血清維生素A水平呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì),血清鈣水平呈下降趨勢(shì),血清無(wú)機(jī)磷水平逐漸下降。據(jù)此可以表明,β-胡蘿卜素進(jìn)入機(jī)體后,其轉(zhuǎn)化為維生素A的效率在不同的吸收階段是不同的,并且于初期時(shí)效率最高。同時(shí),研究證實(shí)大劑量的β-胡蘿卜素進(jìn)入機(jī)體,不是通過(guò)轉(zhuǎn)化為維生素A起作用,而是直接影響骨骼鈣磷吸收和代謝,但由于吸收閾值的作用,可以減輕其影響程度。 邊四輩等(2005)在日糧補(bǔ)充β-胡蘿卜素對(duì)奶牛血液β-胡蘿卜素濃度、產(chǎn)后發(fā)病率、產(chǎn)后70天內(nèi)的配種率、受胎率及一次配種受胎率的影響。結(jié)果表明:添加300mg/頭?天的β-胡蘿卜素能顯著提高奶牛產(chǎn)前7天、產(chǎn)后10天和產(chǎn)后60天的血液β-胡蘿卜素濃度(p<0.05),降低產(chǎn)后胎衣不下和乳腺炎的發(fā)病率,提高產(chǎn)后70天內(nèi)的配種率和配種受胎率,但對(duì)一次配種受胎率和配種天數(shù)無(wú)明顯影響。而Lotthammer等(1979)的研究結(jié)果顯示日糧補(bǔ)充β-胡蘿卜素能顯著提高一次配種受胎率,飼料中的β-胡蘿卜素在瘤胃中約破壞35%,奶牛攝取的β-胡蘿卜素在進(jìn)入小腸粘膜細(xì)胞后,被存在于小腸粘膜細(xì)胞液中的二加雙氧酶催化分解成兩分子的視黃醇。這一催化反應(yīng)需要氧與Fe2+的參與,同時(shí)也需要維生素E、膽鹽及卵磷脂的存在,每1mgβ-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為120μg維生素A,轉(zhuǎn)化效率為8:1(嚴(yán)宏祥等,2006)。 [*]持續(xù)β-胡蘿卜素不足會(huì)對(duì)垂體和卵巢功能造成損害,使母牛初情延期(周虛,2001);在春夏季節(jié),奶牛若以放牧為主,青草中有充分的β-胡蘿卜素,因此不會(huì)造成β-胡蘿卜素缺乏癥;冬天如果以干草為飼料,則β-胡蘿卜素含量明顯不足,加上儲(chǔ)藏條件對(duì)β-胡蘿卜素的影響,更有必要給奶牛補(bǔ)充β-胡蘿卜素,β-胡蘿卜素在飼料中的添加量以每頭奶牛每天200~300mg為宜。
[/list][size=12px][b]6.3 在禽類(lèi)中的應(yīng)用[/b][/size]
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β-胡蘿卜素對(duì)禽類(lèi)繁殖機(jī)能的作用也有不少報(bào)道,添加β-胡蘿卜素對(duì)提高蛋雞的產(chǎn)蛋率、孵化率和受精率均有良好作用。在蛋雞飼料中添加β-胡蘿卜素30-60mg/kg,對(duì)提高蛋雞的產(chǎn)蛋率、蛋黃色澤、蛋的外觀品質(zhì)均有良好作用,在種雞日糧中分別添加50、100、150mg/kgβ-胡蘿卜素,結(jié)果種雞上述三個(gè)指標(biāo)分別比對(duì)照組提高2.51、5.02、2.73個(gè)百分點(diǎn),且受精率和孵化率均有提高趨勢(shì)(柏占勇,1997)。 [*]用β-胡蘿卜素添加到日糧中,可提高肉仔雞增重率、成活率;蛋雞的產(chǎn)蛋率和種蛋合格率(孟妤和單志萍,2002);β-胡蘿卜素對(duì)提高肉雞生產(chǎn)性能、降低血脂、增強(qiáng)腿脛色、抗氧化方面都有一定的作用,以添加45.75mg/kg的β-胡蘿卜素效果較好(韓瑞麗,2003)另外,在鵪鶉日糧中添加β-胡蘿卜素,可提高其產(chǎn)蛋率,添加量以30mg/kg較好(張玉海等,1999)。
[/list][*][size=12px][b]6.4 在水產(chǎn)中的應(yīng)用[/b][/size]
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[*]一些報(bào)道指出尼羅羅非魚(yú)、金魚(yú)和大西洋比目魚(yú)能夠?qū)ⅵ?胡蘿卜素轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A(Katsuyama and Matsuno, 1988;Del Tito, 1983;Moren et al., 2004;Katsuyama and Matsuno, 1988)。Hu等(2006)通過(guò)飼喂不同β-胡蘿卜素水平,測(cè)定雜交羅非魚(yú)的生長(zhǎng)與肝臟中維生素A水平的實(shí)驗(yàn),更加證實(shí)了羅非魚(yú)可以將β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)變成維生素A;飼喂高含量的β-胡蘿卜素和低含量的,對(duì)羅非魚(yú)的生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響;肝臟中維生素A的水平隨著β-胡蘿卜素的增加而提高,這意味著β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)變成了維生素A;試驗(yàn)結(jié)果表明,羅非魚(yú)幼魚(yú)飼料中維生素A需要量為5850-6970 IU kg-1,當(dāng)飼料中有84 IU 維生素A/kg、28.6-44.3 mg/kgβ-胡蘿卜素時(shí)也能滿(mǎn)足羅非魚(yú)幼魚(yú)的正常生長(zhǎng),β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)變成維生素A率大約為19:1(15-23:1)(1mgβ-胡蘿卜素相當(dāng)于158IU)。這相比人的轉(zhuǎn)變率6:1、雪貂15:1來(lái)說(shuō)是一個(gè)較低的數(shù)字。(Institute of Medicine, 2000;Lederman et al., 1998).
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[/list][size=14px][b]7 小結(jié)[/b][/size]
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[*]總之,β-胡蘿卜素在自然界普遍存在,對(duì)于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和生理功能方面,發(fā)揮著重要的作用。它一方面作為維生素A原,在動(dòng)物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化成維生素A;更重要的一面,它具有抗氧化功能,清除體內(nèi)的自由基,提高機(jī)體的免疫力,提高動(dòng)物生長(zhǎng)和繁殖性能。所以,β-胡蘿卜素的應(yīng)用將會(huì)有效地推動(dòng)畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其應(yīng)用前景將會(huì)越來(lái)越廣泛。
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