日粮硒和DHA改善产蛋后期蛋鸡肉蛋品质的效果和机制研究

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近年来为了更好地降低生产成本,提升资源的有效利用率并减少碳排放,基于对未来环境保护、蛋鸡福利和饲料成本等问题的考虑,家禽养殖业提出“蛋鸡延长养殖”计划,将蛋鸡淘汰周龄从72周延长至80–100周,实现“100周龄产500枚蛋”的目标。但在集约化养殖过程中,蛋鸡经过产蛋高峰期的高强度代谢后,会出现严重代谢性障碍,导致肝脏和腹部脂肪蓄积,机体抗氧化功能和生殖系统功能减退,对蛋鸡的机体健康、生产性能和肉蛋品质产生较大的负面影响,制约着我国蛋鸡产业的发展。因此如何提高蛋鸡产蛋后期的生产性能,改善产蛋后期蛋鸡的肉蛋品质,充分开发利用老龄母鸡肉蛋是当前家禽业面临的一个重要问题,也成为我国蛋鸡产业落实新旧动能转换的新增长点和低碳减排的重要举措。此外随着人们消费观念的不断提升,消费者越来越注重健康与膳食的关系,对高附加值的功能性食品的需求量不断增加,通过日粮营养调控的方式提升肉蛋的营养附加值是提高我国国民营养水平的重要策略之一,可进一步提升我国蛋鸡养殖产业链的经济效益。本课题的主要目的是探讨通过日粮营养调控的方式提高产蛋后期蛋鸡的生产性能,改善产蛋后期蛋鸡肉蛋品质和营养附加值,充分开发利用老龄蛋鸡肉蛋制品。首先通过对不同周龄蛋鸡的生理机能、肉蛋品质和氧化稳定性的差异进行研究,结合文献分析,揭示调控产蛋后期蛋鸡生产性能和肉蛋品质的关键途径;在此基础上基于硒(Se)的抗氧化活性和二十二碳六烯酸(DHA)的脂质调节活性,探讨富硒酵母(Se-enriched Yeast,Se Y)和富DHA微藻(Microalgae,MA,Aurantiochytrium sp.)对产蛋后期蛋鸡生产性能和肉蛋品质的改善效果及其机制,并采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)技术鉴定Se在肉蛋中的沉积形态,基于脂质组学技术揭示DHA在蛋黄脂质中的富集模式,为富Se和DHA功能肉蛋的营养评估和高效利用提供科学依据。主要研究结果如下:以不同周龄蛋鸡为研究对象,分析产蛋后期蛋鸡与产蛋初期和高峰期蛋鸡的生理功能和肉蛋品质的差异,对肉蛋品质、肉蛋氧化稳定性与生理功能的进行关联分析,结合文献报道,发现与产蛋初期和高峰期相比,产蛋后期蛋鸡肝脏脂质代谢紊乱,抗氧化能力降低(主要是谷胱甘肽代谢通路下调),进而对蛋鸡的生产性能和肉蛋品质产生负面影响。此结果提示可以通过提高产蛋后期蛋鸡机体抗氧化机能和改善脂质代谢途径调控产蛋后期蛋鸡的生产性能和肉蛋品质。后续研究将基于上述两个途径,探讨具有抗氧化活性的Se Y和具有脂质调节活性的富DHA微藻对产蛋后期蛋鸡的机体健康和肉蛋品质的调控效果及机制。基于硒的抗氧化活性探讨不同硒源对产蛋后期蛋鸡肉蛋品质的影响。研究发现在提高机体抗氧化机能、改善蛋鸡肉品质及增加肉蛋中硒沉积量方面,Se Y生物学效率显著高于等剂量的亚硒酸钠(Se S)。采用HPLC-ICP-MS联用技术对不同硒源处理在肉蛋中硒的沉积形态进行分析,在全蛋中检测到硒代蛋氨酸(Se Met)、硒代半胱氨酸(Se Cys2)、硒甲基硒代半胱氨酸(Me Se Cys)和亚硒酸根Se(IV)4种Se形态;在肌肉中检测到Se Met、Se Cys2、Me Se Cys和硒代尿素(Se Ur)4种形态的硒,其中Se Met为硒在肉蛋中沉积的主要形式。Se Y对产蛋后期蛋品质无显著影响,但可以通过提高肌肉中谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性,抑制肌肉组织磷脂膜和肌肉蛋白的氧化损伤,维持肌肉细胞膜的完整性和肌肉蛋白的结构与功能,进而提高鸡胸肉储存期间的持水能力,维持肉色稳定性。高温应激是全球畜牧业的主要挑战,高温会导致肉蛋品质降低。随着家禽生产系统逐渐从“笼养”向“自由放养”转变,高温应激的影响会更加广泛。因此基于上述结果,进一步通过持续高温处理建立慢性热应激(HS)模型探讨Se Y改善蛋鸡生产性能和肉蛋品质的效果及缓解氧化应激的分子机制。研究发现HS会导致蛋鸡生产性能、蛋壳品质、肉品质和肉的氧化稳定性降低,日粮Se Y可显著提高热应激条件下蛋鸡的生产性能,改善蛋壳品质、肉品质和肉的氧化稳定性。长期HS诱导机体产生氧化应激,导致机体抗氧化酶活性削弱,组织中活性氧自由基(ROS)累积,造成脂质、蛋白和DNA等大分子氧化损伤、线粒体形态结构异常和功能紊乱,进而通过线粒体途径诱导肌细胞凋亡,最终导致肉品质降低。Se Y可以通过调节谷胱甘肽抗氧化系统,提高线粒体抗氧化水平,增强细胞清除ROS的能力,改善线粒体的形态结构和氧化还原平衡状态,抑制肌细胞凋亡,进而改善肌肉品质。在上述研究基础上,基于DHA的脂质调节活性探讨富DHA微藻对产蛋后期蛋鸡脂质代谢的调控及其对生产性能、肉蛋品质和肉蛋氧化稳定性的影响,并基于脂质组学技术揭示DHA在蛋黄脂质中的富集形式和规律。研究发现富DHA微藻可通过促进肝脏脂肪酸氧化而减少肝脏游离脂肪酸(NEFA)和甘油三脂(TG)等在产蛋后期蛋鸡肝脏中的沉积,改善蛋鸡肝脏功能,降低脂肪肝的发生率,进而提高产蛋后期蛋鸡的生产性能,提高鸡蛋蛋白质量。DHA在肌肉和蛋黄中的沉积均呈剂量依赖式增加,随着日粮中富DHA微藻剂量增加,n-6/n-3 PUFA比例显著降低,肉蛋脂质健康指数显著改善。当日粮中添加2.0%富DHA微藻时,DHA在蛋黄、胸肌和腿肌中的沉积量分别达到11.6、1.2和1.3 mg/g,n-6/n-3 PUFA比例降至2.49:1、1.89:1和2.27:1。通过脂质组学技术对普通蛋黄和富DHA蛋黄脂质组成进行分析,共鉴定出涵盖8大类30个子类的脂质1069种脂质分子,其中含DHA的脂质分子共有71种,DHA在蛋黄脂质中主要以甘油磷脂形式存在,85%以上的DHA与磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)结合。但是,日粮中添加较高剂量(≥1.5%)的富DHA微藻在提高肉蛋营养附加值的同时,显著降低了肉蛋储存期间的氧化稳定性,提示日粮添加1.5%以上富DHA微藻时,除Se Y外日粮中还需额外补充抗氧化剂。由于DHA主要富集在蛋黄和肌肉的脂质组分中,猜想脂溶性天然抗氧化剂靶向富集可以保护肉蛋氧化稳定性。由此实验进一步在2.0%富DHA微藻日粮中(含0.25 mg/kg Se Y)分别添加不同梯度水平的天然藻源虾青素(Astaxanthin,ASTA;Haematococcus Pluvialis),研究ASTA对富DHA肉蛋品质和储存氧化稳定性的调控效果。研究发现日粮ASTA可显著增加肉蛋中ASTA和类胡萝卜素含量,沉积到肉蛋中的ASTA和类胡萝卜素具有较强的抗氧化性能,可将蛋黄和肉中氧化反应阻断在氧化链的传播阶段,抑制肉蛋脂质氧化,改善肉蛋抗氧化活性,延长富DHA肉蛋的货架期。此外,ASTA还可通过调整肝脏Nrf2/HO-1抗氧化信号通路,增强肝脏抗氧化酶活性,间接提高肉蛋的抗氧化能力。基于本试验结果,建议高DHA日粮中添加20–30 mg/kg虾青素较为适宜。综上所述,本研究发现富硒酵母和富DHA微藻可改善产蛋后期蛋鸡机体的抗氧化能力和脂质代谢机能,提高产蛋后期蛋鸡生产性能和肉蛋的营养附加值,改善后期蛋鸡的肉蛋品质和肉蛋储藏期间的氧化稳定性,进一步提升蛋鸡产业链的经济效益。研究结果可为营养、安全和健康的功能性肉蛋制品的生产提供科学指导,为产蛋后期蛋鸡综合开发利用提供新的思路。
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