黃思思,溫曉潔,王國平,余 侃,宋邦輝,鄭 威,張友華
(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所,武漢 430064;2.福建省連城農(nóng)民創(chuàng)業(yè)園管理委員會,福建 連城 366200;3.英山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,湖北 英山 438700;4.鐘祥市長壽產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心,湖北 鐘祥 431905)
硒(Se)是人和動物必需的微量元素[1],具有多效作用,如抗氧化和抗炎作用、產(chǎn)生活躍的甲狀腺激素和調(diào)節(jié)精子活力等[2],通過防止細(xì)胞和組織的氧化損傷維持正常的生理功能[3],作為硒半胱氨酸的組成部分參與谷胱甘肽過氧化物酶、硫氧還蛋白還原酶和硒蛋白的形成[4],是多種抗氧化酶的氧化還原中心,存在于25 種蛋白質(zhì)中[5]。硒的生物活性、代謝途徑、生物利用度、生理功能和毒性與其化學(xué)形式高度相關(guān)[6]。綜述不同硒源在促進(jìn)家禽生長、抗氧化防御和抗菌等方面的作用,為研究硒和家禽關(guān)系提供參考。
硒在自然界中有無機(jī)硒、有機(jī)硒和單質(zhì)硒3 種存在形式[7,8]。無機(jī)硒是硒存在的最主要形式,硒酸氧陰離子(SeO42-)形式的硒離子比亞硒酸氧陰離子(SeO32-)的毒性更大[9];有機(jī)硒包括硒蛋白、硒多糖等含硒有機(jī)化合物,容易被機(jī)體利用,在動物生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛[10];單質(zhì)硒(Se0)不溶于水,毒性較低,有黑色、灰色和紅色3 種存在形式,僅紅色納米硒具有生物活性,且遠(yuǎn)高于無機(jī)硒和有機(jī)硒[11]。納米硒的合成方法主要有物理、化學(xué)和生物3 種[12],生物合成的納米硒比其他方法合成的納米硒更高效[13,14]、更穩(wěn)定,因?yàn)樯锓肿痈采w其表面、使其穩(wěn)定不會聚集,具有生物活性高、生物利用率高、毒性低、顆粒分散性高、表面積大等優(yōu)點(diǎn),已成為制備納米硒的新趨勢[11],是熱門的新興領(lǐng)域[15]。
在飼糧中外源補(bǔ)充硒是畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的常見做法,亞硒酸鈉是動物飼料中常見的硒來源,在家禽飼料中添加有機(jī)硒,如富硒酵母和硒蛋氨酸已被FDA(2000 年)批準(zhǔn)。酵母硒能減少硒通過糞便轉(zhuǎn)移到環(huán)境中,而增加硒在畜禽中的富集[16-18]。納米硒在提高硒蛋白表達(dá)、清除自由基、防止DNA 氧化損傷等方面比其他形式的硒更有效,具有低毒和高生物利用率[19,20]。NRC(1994 年)建議肉雞飼糧中硒的最低添加水平為0.1 mg∕kg,歐盟(2004 年)將肉雞全效飼料中硒的最高水平定為0.5 mg∕kg。
硒對家禽的健康和繁殖性能有重要作用[16]。在飼糧中添加亞硒酸鈉、酵母硒和納米硒對母雞的產(chǎn)蛋量、蛋重和日產(chǎn)蛋量有正向影響[10]。有機(jī)硒比無機(jī)硒在畜禽飼養(yǎng)中具有更好的生物利用和更低的生物毒性[17,18]。酵母硒飼喂的蛋雞中硒濃度顯著高于亞硒酸鈉[19];對老年蛋雞補(bǔ)充亞硒酸鈉和酵母硒可提高產(chǎn)蛋量,酵母硒的硒沉積效率高于亞硒酸鈉,可能是酵母硒激活了代謝進(jìn)程、免疫反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)[20]。在飼糧中添加硒可以顯著提高平均產(chǎn)蛋量、平均日產(chǎn)蛋量,降低飼料系數(shù);飼糧中添加不同水平和來源硒(0.18~0.51 mg∕kg)的亞硒酸鈉、酵母硒、富硒甘藍(lán)芽或其他有機(jī)硒對產(chǎn)蛋和采食量沒有影響[21]。
氧化是家禽生長、繁殖中較多重要生理功能惡化的因素,包括健康、生長、繁殖。禽肉富含多不飽和脂肪酸(PUFA),因此對氧化相當(dāng)敏感[22],提高禽肉的氧化穩(wěn)定性和保存期是禽業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。飼料中增加抗氧化劑是延長保質(zhì)期的簡單方法[23]??寡趸Wo(hù)的主要膳食因子是維生素E 和硒,肉雞推薦的飼糧維生素E 水平為50 ~80 mg∕kg,額外補(bǔ)充取決于飲食中脂肪的水平和類型、補(bǔ)充硒的水平以及促氧化劑和抗氧化劑的存在。
硒蛋白谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)與非含硒酶如超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)結(jié)合,是生理抗氧化防御系統(tǒng)的組成部分[24]。硒是GSH-Px 的重要組成部分,添加亞硒酸鈉或酵母硒可提高肝臟谷胱甘肽過氧化物酶4(GPx4)水平,調(diào)控谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性;添加納米硒可通過GPx1 直接調(diào)控GSH-Px 活性,影響機(jī)體抗氧化發(fā)育[10]。在飼糧中添加硒可提高肉雞SOD、CAT和GSH-Px 活性,降低氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物丙二醛(MDA)和羰基水平,提高肉雞抗氧化能力[25-27]。在飼糧中分別添加0.3 mg∕kg 亞硒酸鈉、富硒酵母、硒蛋氨酸和納米硒,與添加無機(jī)硒相比,添加有機(jī)硒和納米硒可提高蘇北肉雞的抗氧化能力[28]。有機(jī)硒和納米硒的添加對抗氧化狀態(tài)的影響比亞硒酸鈉更大[29,30]。
在飼糧中添加硒元素可以提高家禽的生長性能并促進(jìn)生殖系統(tǒng)成熟。硒缺乏會導(dǎo)致家禽的器官和組織退化,是由于硒蛋白的表達(dá)減少,改變了它所參與的生物過程[31]。過量攝入硒可能導(dǎo)致氧化損傷,基因組不穩(wěn)定[32,33]。蛋雞對每日消耗飼糧中硒的需要量為0.05~0.08 mg∕kg[34],NRC 規(guī)定的家禽硒的最大耐受水平為每千克干物質(zhì)飼料3 mg[35]。
適量口服納米硒是具成本效益的補(bǔ)硒方法[36]。硒納米顆??梢酝ㄟ^細(xì)胞旁和跨細(xì)胞途徑穿過腸壁的黏膜屏障[37]。在每千克飼糧中添加0.3 mg 納米硒可以改善高溫飼養(yǎng)下肉雞的抗氧化和免疫性能[(降低谷胱甘肽過氧化物酶mRNA 表達(dá)量,提高細(xì)胞因子基因(白細(xì)胞介素2 和6mRNA 表達(dá)量)],優(yōu)化肉雞的生長性能[38]。Wadhwani 等[9]記錄了納米硒通過肌肉中胰島素生長因子- I(IGF-I)、胰島素受體(IR)和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Glut-8)mRNA 表達(dá)量的增加以及家禽下降損失的減少,隨著血清中膽固醇和甘油三酯水平的正?;?、肝臟和乳腺肌肉中的硒濃度增加[39]。硒納米顆粒通過維持上皮健康和代謝產(chǎn)物的水平,優(yōu)化腸道的消化和吸收能力,改善雞的生長性能[40]。納米硒因其較高的吸收率、抗氧化活性、更好的生長性能和產(chǎn)蛋能力而具有更高的價值[41]。
納米硒具有更小的顆粒尺寸和形狀,在不形成復(fù)雜的攝取機(jī)制途徑和細(xì)胞能量損失的情況下,容易運(yùn)輸[42]。在飼料中添加0.3 mg∕kg 納米硒可以提高肉雞的消化能力、增強(qiáng)吸附潛力、提高催化效率和飼料轉(zhuǎn)化效率、增加微生物活性、提高生物利用率,并減輕肉雞的應(yīng)激,提高肉雞的生長速度[39]。納米硒具有更好的胃腸道有機(jī)物消化率和較高的飼料利用率。0.9 mg∕kg 的納米硒通過大量乳酸菌和糞桿菌以及短鏈脂肪酸(SCFAs),特別是丁酸,在維持腸道健康中發(fā)揮較佳性能,調(diào)節(jié)腸道環(huán)境中結(jié)腸細(xì)胞的能量源效率[43]。在飼糧中添加0.15~1.20 mg∕kg 納米硒對日采食量和存活率均有顯著的促進(jìn)作用[44];0.3 mg∕kg 納米硒干飼料對蛋雞功能非常有效,納米硒通過維持蛋雞結(jié)腸黏膜功能促進(jìn)腸道完整性,抑制炎癥,減少氧化損傷[36]。硒納米顆粒因其吸收率低、分布長以及生物利用率高,有利于家禽消化效率、腸道健康、生產(chǎn)性能及產(chǎn)品質(zhì)量[45]。
從富硒酵母中提取的有機(jī)硒補(bǔ)充劑已被用作硒添加劑,以促進(jìn)家禽健康、提高肉和蛋的硒含量。酵母硒主要成分為硒-蛋氨酸,由不同形式的酵母細(xì)胞產(chǎn)生,可以像蛋氨酸一樣有效地融入雞的肉和蛋中[46,47]。潛在的SM 可以非特異性地與蛋白質(zhì)的蛋氨酸位點(diǎn)結(jié)合,導(dǎo)致組織中硒的高水平積累[33,48]。酵母菌屬可以在1 g干物質(zhì)中積累2.846 mg 硒[49]。
在家禽飼糧中添加相同濃度的硒源補(bǔ)充劑,不同家禽肉、蛋中的硒水平存在差異。硒的濃度取決于家禽的種類,鵝和火雞蛋中硒含量高,鴨蛋中含量低;雞蛋中的硒含量還取決于飼養(yǎng)方式,籠養(yǎng)高,散養(yǎng)低;蛋黃中的硒含量高,是蛋白的3.0~6.7 倍;一個雞蛋可以提供16%~48%的推薦膳食攝取量[50]。
硒代半胱氨酸占蛋白中總硒含量的16%,占蛋黃總硒含量的76%;硒代蛋氨酸占蛋黃總硒含量的17%,占蛋白總硒含量的68%;蛋黃和蛋白都含有少量的亞硒酸鹽(占總硒的10%)[51]。亞硒酸鹽與蛋白中的球蛋白和卵清蛋白結(jié)合[52],在蛋黃中與磷蛋白結(jié)合[53]。硒對鳥類胚胎生長至關(guān)重要,蛋中積累的硒量因鳥類種類和生活條件不同而異,野生鳥類的蛋含硒量是家養(yǎng)母雞蛋的數(shù)倍[54]。
納米技術(shù)是非常有前景的新興技術(shù),在食品、制藥和畜牧業(yè)中日益受到重視。納米硒可以改善動物生長性能,降低微生物負(fù)荷,保護(hù)動物健康,降低地方性致病人群的耐藥性和家禽中的藥物殘留。納米硒是一種新穎的物質(zhì),具有較低的毒性,能夠在攝入后持續(xù)釋放硒,作為新的靶向方法被廣泛使用,提高藥物釋放效率,增加到達(dá)靶向位置的保留時間。納米硒通過維持細(xì)胞功能和減少壓力,對免疫反應(yīng)有重大影響,在提高生長性能、減少疾病以及病原體負(fù)荷方面發(fā)揮重要作用。納米硒對腸道菌群、營養(yǎng)物質(zhì)消化和代謝物產(chǎn)物有較大影響。納米硒因其在維持生長性能、健康和生產(chǎn)方面的有益作用而具有重要意義。飼料消化率和體內(nèi)生長模式的提高以及飼料轉(zhuǎn)化率的提高都?xì)w因于在家禽飼糧中添加低劑量的納米硒。由于其高生物利用率、低毒性和可承受性,硒納米顆粒對活性氧還具有獨(dú)特的抗氧化作用。