CN105941912A - α-酮戊二酸及其盐在制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用 - Google Patents
α-酮戊二酸及其盐在制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了α‑酮戊二酸及其盐在作为或制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用。所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低脂肪沉积、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。本发明研究发现，在猪饲料中添加α‑酮戊二酸（盐）可显著提高猪眼肌面积和瘦肉率，同时降低体脂沉积水平，具有能量重分配效应。而且，使用α‑酮戊二酸（盐）后对猪生长性能和健康无任何负面影响和毒副作用，从而保证猪饲养过程中生长不受限的前提下，实现了改善猪胴体组成的猪饲料的制备，提高养殖效益。同时，α‑酮戊二酸（盐）及其添加剂可直接加入预混料中，使用方便、快捷，制备方法简单，无特殊设备要求，具有很好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域。更具体地，涉及α-酮戊二酸及其盐在制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用。
背景技术
肌肉组织和脂肪组织是动物机体的主要组成部分，也是营养物质的主要沉积部位。尽管经过多年的遗传选育，使目前三元杂商品猪胴体瘦肉率达到60%以上，但仍有15～25%的脂肪沉积。而我国肉质优良的地方品种猪的瘦肉率一般仅为35%～45%，脂肪率甚至高达40%以上。因此，如何在兼顾肉品质的同时，提高商品猪或地方品种猪的瘦肉率、降低脂肪沉积、改善胴体品质、提高饲料利用效率，实现所谓的“营养重分配”调控一直是营养生理学的热点领域之一。以往有关营养重分配研究主要集中在神经内分泌和局部组织的血流量调控方面，如注射生长激素（Woodall
et al.， 1999；Hossner，2005a）以及通过调控骨骼肌β2肾上腺素能受体活性（Hossner，2005b）等。但这些调控手段或是存在明显的安全性问题，或是在生产实际中难以实施。
α-酮戊二酸（盐）（α-Ketoglutaric
acid，α-KG）亦称2-氧代-1, 5酮戊二酸（盐），是带有两个酮基的戊二酸衍生物。已有大量研究表明，α-酮戊二酸（盐）在免疫、组织损伤修复和抗氧化方面均具有重要的作用。Hou等研究表明，α-酮戊二酸（盐）临床应用和实验营养上，尤其是对小肠的生长和完整性方面，有着很好的保护作用。日粮中添加1%的α-KG对内毒素诱导的仔猪具有改善小肠粘膜损伤和增加小肠的吸收的功能。此外，有研究发现，α-KG结合中草药可增加小肠上皮淋巴集结面积和肠道IgA的分泌，从而能够快速而有效的改善肠道的生长和发育及粘膜免疫功能。此外，刘坚等研究表明，日粮中添加α-KG可提高断奶仔猪血浆中SOD活性，降低MDA含量，说明日粮添加α-KG可提高机体清除自由基的能力，从而改善仔猪的机体抗氧化的能力。综合看来，目前的研究均显示，α-KG主要是对仔猪小肠等肠道环境的改善和消化系统具有很好的作用，主要应用于断奶仔猪的饲料添加剂，目的是降低断奶仔猪的腹泻率，增强断奶仔猪抵抗力，促进断奶仔猪的生长，对于养猪业中存在的仔猪易生病、存活率低这一问题具有很好的积极意义。
但是，对于猪养殖业中如何维持现有生产性能前体下，增加瘦肉率的同时降低脂肪沉积，目前还没有很好的解决办法。而有关α-酮戊二酸（盐）对猪胴体组成方面的研究尚属空白，无相关技术报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有改善猪胴体组成方面饲料添加剂的缺乏和α-酮戊二酸（盐）利用的不足，提供α-酮戊二酸（盐）的一种新应用，拓宽α-酮戊二酸（盐）的应用范围；具体是应用于制备提高猪眼肌面积、降低背膘厚和提高猪生产性能的饲料添加剂。本发明发现将α-酮戊二酸（盐）加入猪饲料中，可显著提高猪眼肌面积、降低背膘厚及腹脂重，提高猪的瘦肉率，从而在保证猪饲养过程中营养水平不变的前提下，实现能够改善猪胴体组成的猪饲料的制备，提高生产效益，为猪饲料中添加优质添加剂提供了技术和成本支持。
本发明的目的是提供α-酮戊二酸及其盐在制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用。
本发明另一目的是提供一种能够改善猪胴体组成的含有α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐的猪饲料添加剂及其在制备猪饲料方面的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
α-酮戊二酸及其盐在作为或制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用。
其中，所述改善猪胴体组成是指提高猪瘦肉率和/或降低脂肪沉积。
更具体地，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重，提高血液中肾上腺素水平。
更进一步地，所述改善猪胴体组成是指促进动物蛋白沉积、增加骨骼肌细胞直径、降低动物脂肪沉积、促进脂肪细胞脂解、激活蛋白质合成、抑制脂肪沉积的分子信号。
本发明经过细胞培养和动物饲养试验，发现在猪的基础日粮中添加α-酮戊二酸（盐），能够显著提高猪眼肌面积、降低背膘厚和腹脂，且提高猪的瘦肉率，改善猪的胴体组成。而且，对猪生长性能和健康无任何负面影响和毒副作用，从而保证猪饲养过程中生长不受限的前提下，实现了改善猪胴体组成的猪饲料制备，可大大提高养殖效益。
一种能够改善猪胴体组成的猪饲料添加剂，所述猪饲料添加剂含有α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐。
所述猪饲料添加剂在制备能够改善猪胴体组成的猪饲料方面的应用，也在本发明的保护范围之内。其中优选地，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。
一种能够改善猪胴体组成的猪饲料，所述猪饲料含有上述猪饲料添加剂，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为0.1～3kg/吨猪饲料。
优选地，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为0.5～2kg/吨猪饲料。
更优选地，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为2kg/吨猪饲料。
另外，所述猪饲料除了包括α-酮戊二酸（盐）或上述猪饲料添加剂以外，还包括常规的饲料原料。
优选地，所述常规的饲料原料来源为玉米、豆粕、鱼粉或其它杂粕型日粮。
最优选地，所述常规的饲料原料来源为豆粕。
另外，上述能够改善猪胴体组成的猪饲料在改善猪胴体组成方面的应用，也在本发明的保护范围之内。其中优选地，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。
另外，作为一种可实施的选择方案，上述猪饲料的制备方法包括以下步骤：
S1.称量α-酮戊二酸（盐）或所述包含α-酮戊二酸（盐）的猪饲料添加剂，与饲料预混原料进行混合得到预混料；或将α-酮戊二酸（盐）或猪饲料添加剂与载体进行混合得到预混剂；
S2.将步骤S1的预混料或预混剂与全价饲料原料进行混合，得到能够改善猪胴体组成的猪饲料。
其中，步骤S1所述饲料预混原料参照常规，可优选为维生素或矿物质预混料等。
步骤S1所述的载体可以是本领域常用的载体，优选为麸皮、玉米粉或石粉等。
步骤S2所述全价饲料原料参照常规，优选为玉米、豆粕、鱼粉或其它杂粕型日粮。
另外，作为一种可实施的选择方案，步骤S1中α-酮戊二酸（盐）或猪饲料添加剂与饲料预混原料进行混合可采用常规的小型混合设备；步骤S2中预混料或预混剂与全价饲料原料进行混合可采用常规的大型混合粉碎设备。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供了α-酮戊二酸（盐）的一种重要的新应用，即α-酮戊二酸（盐）能够显著在保证猪饲养过程中生长不受限制的前提下，促进肌肉肥大（增加猪眼肌面积），降低脂肪的合成（降低背膘厚及腹脂重），提高血液中肾上腺素水平，进而改善猪的胴体组成和猪肉品质，而且不会对猪的生长性能和健康造成任何的负面影响。因此，能够在保证猪饲养过程中生长不受限制的前提下，实现了能够改善猪胴体组成和猪肉品质的猪饲料的制备，提高生产效益，为猪饲料中添加优质添加剂提供了技术和成本支持。
（2）本发明首次提出α-酮戊二酸（盐）能够促进骨骼肌细胞的纤维面积，降低脂肪细胞的面积，激活骨骼肌细胞肥大的相关分子，并能增加动物的眼肌面积，降低背膘厚，改善胴体组成。
（3）本发明首次提供的能够改善猪胴体组成的猪饲料是一种安全的饲料，它不仅不含有对猪群生长和猪群健康有毒有害的物质，而且α-酮戊二酸（盐）是一种内源性添加剂，在动物机体内（可以被机体完全代谢）可以通过三羧酸循环供能，也可以通过转氨作用参与蛋白质的合成，不会对猪群生长和健康有任何毒副作用，不会对人和周围环境产生有害影响；与一般的饲料添加剂相比，它能改善猪胴体组成，提高眼肌面积，降低背膘厚，在增加养猪收益方面有更重要的意义。
（4）本发明α-酮戊二酸（盐）添加量较少，可以直接加入预混料中，添加过程方便快捷，制备方法简单，没有特殊设备要求，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1是α-酮戊二酸对骨骼肌细胞MHCII表达的影响。
图2是α-酮戊二酸对脂肪细胞聚酯作用的影响。
图3是α-酮戊二酸二钠盐对C57BL小鼠体重、体组成、肌纤维面积及脂肪面积的影响；其中，A图是α-酮戊二酸二钠盐对每日体重增加、腓肠肌指数、腹部脂肪指数的影响，B图是α-酮戊二酸二钠盐对小鼠腹部脂肪面积的影响，C图是α-酮戊二酸二钠盐对小鼠腓肠肌纤维面积的影响。
图4是α-酮戊二酸二钠盐对C57BL小鼠血液去甲肾上腺素和肾上腺素的影响。
图5是α-酮戊二酸对小鼠腓肠肌蛋白质合成相关分子的影响。
图6是α-酮戊二酸二钠盐对C57BL小鼠肾上腺素能受体信号通路的影响。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
文中所述α-酮戊二酸（盐）是指α-酮戊二酸及其盐。α-KG指α-酮戊二酸，AKG指α-酮戊二酸二钠盐。
实施例
1
α
-
酮戊二酸对骨骼肌细胞蛋白质沉积的影响
1、为研究α-酮戊二酸对蛋白质沉积的影响，试验以骨骼肌细胞C2C12为研究对象，骨骼肌细胞被接种在1块经多聚赖氨酸包被过的6孔板中，分为2个组（对照组和1个处理组），经2%马血清诱导分化成肌管后分别使用2mM α-酮戊二酸进行处理48 h。
2、测定α-酮戊二酸对骨骼肌细胞MHCII影响
（1）具体的测定方法为：
细胞用PBS洗2遍后，用4%的多聚甲醛固定十分钟，用PBS洗3次，5min/次，0.4%的Triton孵育10min，PBS洗3次，10%的羊血清室温封闭30min，4℃孵育MyHC一抗过夜，PBS洗3次，室温孵育羊抗小鼠的荧光二抗1小时，PBS洗3次，DAPI孵育5min，PBS洗3次，抗荧光淬灭封片剂封片，置于荧光显微镜下拍照。
（2）结果如附图1所示，图1是α-酮戊二酸对骨骼肌细胞MHCII的影响。使用2 mM的α-酮戊二酸处理C2C12细胞48 h，可显著（P<0.05）增加骨骼肌细胞MHCII的表达，说明α-酮戊二酸能够增加骨骼肌细胞蛋白质的沉积和细胞的肥大。
2、测定α-酮戊二酸对脂肪细胞聚脂的影响
（1）具体的测定方法为：试验以3T3-L1细胞为模型，细胞接种在4块6孔板中，分为4个组（1个对照和3个处理组），细胞经诱导液（1ug/ml的胰岛素+1um/L地塞米松+0.5mM/LIBMX+50um/L油酸和0.5mM/L辛酸）分化2d后，换成处理液（只含有胰岛素、油酸、辛酸和α-酮戊二酸）处理6d后收集细胞用于甘油三酯和总蛋白检测，而甘油三酯和总蛋白检测方法参考其试剂盒说明说进行。
（2）结果如附图2所示，图2是α-酮戊二酸对脂肪细胞聚脂影响。
试验结果表明，与对照组比，100和200μM α-酮戊二酸组均能显著降低（P<0.05）脂肪细胞甘油三酯的含量，说明α-酮戊二酸具有降低脂肪细胞聚脂的能力。
3、另外，本研究还以α-酮戊二酸二钠盐为例，测定了α-酮戊二酸盐对骨骼肌细胞C2C12的MHCII的影响以及对脂肪细胞聚脂的影响，结果与上述α-酮戊二酸的结果一致。
实施例
2
α
-
酮戊二酸及其盐对小鼠生长性能、体组成及肌肉肥大和脂解分子机制的影响
1、为了研究α-酮戊二酸及其盐对动物活体生长性能，体组成及肌肉肥大和脂解的效果，试验以小鼠为研究对象，选取30只4周龄雄性C57BL小鼠（13±1g）经过预饲后分为3组，单笼饲养，一组为空白对照组，饲喂水；另两组为处理组，分别饲喂含有1%和2%的α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐（以α-酮戊二酸二钠盐为例）。
两组小鼠同样饲喂基础日粮，饲养期间自由饮水采食及自然光照。每周记录小鼠的体重，试验9周后，采集小鼠血清，腓肠肌和脂肪用于后续的分析。
2、测定α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐对小鼠体重、体组成及脂肪面积和肌管面积的影响
（1）具体的测定方法为：
试验开始后，每周记录小鼠体重，试验9周后，采集小鼠的腹部脂肪和腓肠肌，称重并记录数据，将其数据与小鼠体重进行矫正。对于小鼠的脂肪面积和腓肠肌面积，通过经典的HE染色操作完成。
（2）结果显示α-酮戊二酸和α-酮戊二酸二钠盐的实验结果一致，以下呈现出α-酮戊二酸二钠盐的实验结果，如附图3所示。
图3是饮水添加1%和2%的α-酮戊二酸二钠盐对小鼠体重、体组成及脂肪面积和肌管面积的影响。
试验结果表明，饮水添加2%的α-酮戊二酸二钠盐显著（P<0.05）增加小鼠平均日增重，降低腹脂率，提高肌肉指数，同时HE染色结果表明，饮水添加2%的α-酮戊二酸二钠盐，明显降低脂肪细胞的面积，并增加腓肠肌面积，说明α-酮戊二酸二钠盐能提高小鼠生长性能，增加肌肉重，降低腹脂重，并促进脂解和肌肉的肥大。
3、测定α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐对小鼠肌肉肥大的分子机制的影响
（1）具体的测定方法为：
饮水添加α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐饲喂小鼠9周后，颈部脱臼处死小鼠，采集小鼠血清并分离小鼠腓肠肌，并提取腓肠肌蛋白用于Western
blo检测蛋白质合成相关分子（Akt、FoxO1、mTOR、S6、β2-AR、PKA和CREB）的检测。
（2）结果显示α-酮戊二酸和α-酮戊二酸二钠盐的实验结果一致，以下呈现出部分实验结果，如附图4～6所示。
图4是饮水添加α-酮戊二酸二钠盐对血清中肾上腺素（E）和去甲肾上腺素（NE）的影响。由图4结果可知，饮水添加1%和2%的α-酮戊二酸二钠盐可显著（P<0.05）提高小鼠血清肾上腺素水平，而添加2%的α-酮戊二酸二钠盐对去甲肾上腺素的影响不显著。说明饮水添加α-酮戊二酸二钠盐可激活肾上腺素能系统。
图5是饮水添加α-酮戊二酸对小鼠腓肠肌肌肉肥大的信号机制的影响。由图5结果可知，饮水添加2%的α-酮戊二酸可显著（P<0.05）促进小鼠腓肠肌Akt、FoxO1、mTOR和S6的活性。
图6结果表明，饮水添加2%的α-酮戊二酸二钠盐促进小鼠腓肠肌肾上腺素能受体（β2-AR）的表达并增加下游信号分子（PKA和CREB）的活性，说明α-酮戊二酸二钠盐能激活小鼠腓肠肌肾上腺素能通路，促进下游信号的变化，最终表现为促进小鼠肌肉肥大。
综上所述，从上述结果中可以看出，饮水添加2%的α-酮戊二酸或α-酮戊二酸二钠盐能够增加小鼠腓肠肌面积，并降低脂肪面积，并能够增加血清中肾上腺素的水平，同时可以激活肾上腺能受体通路，促进骨骼肌肥大。表明α-酮戊二酸及其盐在改善小鼠生长性能前提下，同时促进肌肉肥大，降低脂肪沉积。
实施例
3
α
-
酮戊二酸及其盐对肥育猪胴体组成的影响
1、为了研究α-酮戊二酸及其盐对猪胴体组成的效果，试验选择90头体重80公斤左右的育肥猪，随机分成三组，每组三栏。试验组分别在基础日粮中添加0.5Kg/吨和2Kg/吨α酮戊二酸或α-酮戊二酸盐（以α-酮戊二酸二钠盐为例），自由采食及饮水，饲养40d后每组选择体重接近平均数10头猪进行屠宰测定胴体组成。
具体指标包括：
（1）平均增重：计算每头猪试验前体重与宰前活重，再求埋植组与对照组试验猪的平均增重及标准差；
（2）胴体重：猪放血、刮毛后，去头、四肢、内脏，但带板油和肾脏后的体重；
（3）膘厚平均值：前膘厚、中膘厚、后膘厚的平均值；
（4）腹脂重：从胴体分离出腹部脂肪，称重；
（5）眼肌（背最长肌）面积：倒数第1～2肋骨间垂直横切面度量（高×宽×0.7）；
（6）瘦肉率：胴体按皮、脂(皮肤+脂肪)，骨骼，肌肉三部分进行分离并称重；瘦肉率= 肌肉重÷(皮脂重+骨骼重+肌肉重)× 100%；
（7）屠宰率：屠宰率= 胴体重÷宰前活重×100%。
2、实验分组：
（1）对照组：饲喂基础日粮；
（2）0.05%
α-KG组：在基础日粮基础上添加0.05%
α-酮戊二酸（α-KG）或α-酮戊二酸二钠盐，（即α-KG或α-酮戊二酸二钠盐含量为0.5kg/吨猪饲料）；
（3）0.2% α-KG组：在基础日粮基础上添加0.2%α-酮戊二酸（α-KG）或α-酮戊二酸二钠盐，（即α-KG 或α-酮戊二酸二钠盐含量为2kg/吨猪饲料）。
3、统计测定猪胴体组成情况。
结果显示，α-酮戊二酸和α-酮戊二酸二钠盐的实验结果一致，以下呈现出α-酮戊二酸二钠盐的实验结果，如表1所示。
表1 日粮中添加不同剂量α-酮戊二酸（盐）对肥育猪胴体组成的影响
由表1可知，添加0.2%的α-酮戊二酸二钠盐对猪的增重明显高于对照组，而平均背膘厚明显低于对照组，同时添加0.05%和0.2%的α-酮戊二酸二钠盐能明显提高猪的眼肌面积，瘦肉率和屠宰率，同时降低猪的腹脂重。说明日粮中添加α-酮戊二酸二钠盐能够在改善猪的生产性能的同时，提高猪的眼肌面积，降低背膘厚，改善猪的胴体组成。
综上所述，本发明的研究结果显示，在猪饲料中添加α-酮戊二酸及其盐，能显著提高猪生产性能，提高眼肌率，降低背膘厚，改善胴体组成。因此在保证猪饲养过程中生长不受限的前提下，实现了改善猪胴体组成的猪饲料制备，提高了养猪效益，为猪饲料中添加优质添加剂提供了技术和成本支持。
Claims (10)
1.α-酮戊二酸及其盐在作为或制备改善猪胴体组成的饲料添加剂方面的应用，其特征在于，所述改善猪胴体组成是指提高猪瘦肉率和/或降低脂肪沉积。
2. 根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。
3. 一种能够改善猪胴体组成的猪饲料添加剂，其特征在于，所述猪饲料添加剂含有α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐。
4. 权利要求3所述猪饲料添加剂在制备能够改善猪胴体组成的猪饲料方面的应用。
5. 根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。
6. 一种能够改善猪胴体组成的猪饲料，其特征在于，所述猪饲料含有权利要求3所述的猪饲料添加剂，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为0.1～3kg/吨猪饲料。
7. 根据权利要求6所述能够改善猪胴体组成的猪饲料，其特征在于，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为0.5～2kg/吨猪饲料。
8. 根据权利要求7所述能够改善猪胴体组成的猪饲料，其特征在于，所述猪饲料添加剂按照如下标准添加到猪饲料中：所述α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐在所述猪饲料中的含量为2kg/吨猪饲料。
9. 权利要求6～8任一所述能够改善猪胴体组成的猪饲料在改善猪胴体组成方面的应用。
10. 根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述改善猪胴体组成是指提高猪眼肌面积、提高猪屠宰率、提高猪瘦肉率、降低猪背膘厚和/或降低猪腹脂重。
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