猪只生产中潜在的敌人---氧化应激
解决猪的氧化应激
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| 2014 年第 34 卷第 12 期 总 215 期 | 21
心脏病、食欲减退、腹泻、肝组织破坏等症状。氧化应激 还可能会导致怀孕母猪流产风险提高。
由氧化应激导致的生产性能下降通常可能被认为是维 生素 E 缺乏，但实际上是抗氧化剂缺乏。虽然微生物 E 是 一种抗氧化剂，还有其他可预防氧化应激的替代性物质。
图 1 显示了猪日粮中常见的抗氧化剂：维生素 E、维 生素 C 和硒。在解决氧化应激问题时，它们通常是最便宜 的选择物。利用这些抗氧化剂的不足之处是它们较高的添 加量很可能将会造成总日粮营养的不平衡，因为维生素 E、 维生素 C 和硒具有协同作用，并会对其他维生素产生拮抗 作用机制，因此额外添加能够解决某一个问题，但也会产 生另一个问题。
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不同的植物提取物中类黄酮，它们的生物利用率有很 大不同，已经完成的大量研究筛选和测定了哪一种类黄酮 化合物可以提高动物的抗氧化能力。
2 失衡
利用天然的抗氧化剂或几种天然抗氧化成分的混合物 来预防代谢应激具有很大的优点，它可以避免日粮中维生 素水平的失衡。图 4 阐明了类黄酮的作用模式，并可以发 现它们的作用模式不同于维生素 E。
母猪氧化应激及抗氧化措施
正常温度 热应激
正常温度：妊娠舍12.4oC to 18.4oC，产房21oC to 23.7oC 热应激：妊娠舍23.3oC to 30.3oC，产房22.1oC to 30.6oC
Yan Zhao,2011, the dissertation of North Carolina State University, Raleigh, North Carolina,USA
600
400
200
0 L1
L7
L14 L18
0 ppm
15 ppm
大豆异黄酮线性降低母猪血液丙二醛水 平，减低泌乳母猪氧化应激
4
MDA, nmol/ml
3.5
3
P=0.05
2.5
P<0.0001
P=0.0003
P=0.04
2
1.5
1
0.5
0 L1
L7
L14
L18
Hu et al,2015.J. Anim. Sci. 93:2246–2254
氧化应激对母猪繁殖性能的影响 血浆8-羟基-2‘-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平越高，母猪产活仔数越 少。
Yan Zhao,2011, the dissertation of North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, USA
氧化应激对母猪繁殖性能的影响 血浆8-羟基-2‘-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平越高，泌乳18天母猪 背膘越薄，说明母猪体重损失越大。
热应激导致母猪产生氧化应激反应 血浆羰基蛋白含量升高
2.5
2
1.5
正常温度
1
热应激
0.5
茶多酚的抗氧化性在畜牧生产的应用
茶多酚的抗氧化性在畜牧生产的应用摘要：茶叶中的多羟基酚类化合物简称茶多酚，是一种天然的抗氧化剂。
茶多酚具有抗氧化、改善生产性能、促进肠道健康等作用，在畜牧生产中广泛应用。
本文主要阐述了茶多酚的抗氧化性及其在畜牧生产中的应用效果。
关键词：茶多酚；抗氧化；畜牧生产随着国内经济的发展、人民生活水平的日益提高，人们对食品的要求大幅上升，茶多酚作为一种天然的抗氧化剂受到人们越来越多的关注。
茶多酚也叫茶单宁、茶鞣质，是从茶叶以及茶副产品中提取的多羟基酚类化合物。
茶多酚具有抗氧化、提高畜禽生产性能、改善肠道微生物结构及预防与治疗某些疾病等多种功能。
1茶多酚的组成及理化性质茶多酚是茶叶中主要的化学成分，在通常情况下，茶多酚占茶叶干重的30%～42%。
由30种以上的酚类物质组成，按其化学结构可分为儿茶素、黄酮及类黄酮醇、酚酸及缩酚酸、花色素4类。
在茶多酚中，儿茶素的含量最多，占茶多酚含量的60%～80%，其结构如图一。
纯茶多酚是一种白色无固定形状的结晶状物质。
有涩味，略有吸湿性，在潮湿的空气中易发生氧化而呈现淡黄色至褐色。
在常温干燥的环境条件下，茶多酚为绿色或淡黄色粉末，可溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯以及丙酮，不溶于氯仿和正丁醇。
茶多酚在pH4～8时比较稳定，且在低温和酸性条件下茶多酚的特性不会发生显著变化。
在遇到强酸、强碱、高热、金属离子如铁和钾离子等时易发生化学反应而变质。
茶多酚在进入动物消化道后，可以通过小肠内壁吸收进入血液循环，与血清蛋白相结合，转移到相应的组织和器官中，以表现其生物学活性，发挥其生理功能。
2茶多酚的抗氧化原理2.1清除活性自由基。
存在于动物体内的自由基，其性质越活泼则其氧化能力越显著，对组成动物体的重要物质（核酸、蛋白质、糖类等）造成的伤害也越大。
Maeda等试验表明，茶多酚中儿茶素类化合物对O2－、OH由基的清除率达到98%以上，具有很好的抗氧化作用。
茶多酚的主要成分为儿茶素，其结构中具有连或邻苯酚基，使苯环上的π电子与氧原子中尚不成对的电子发生共轭效应，含酚基的茶多酚具有了活泼的羟基氢，能够直接与自由基结合。
母猪的氧化应激及营养调控策略
超 氧 阴 离 子 ０ 一 免疫反应或应激作用下，氧的酶促单电子还 原 自 由基 Ｈ０ 及非酶促单电子转移：Ｄ ２ ＋ ｅ — Ｄ ｔ ＋ Ｄ 羟 自 由基 日０‘ １ ） 金属元素 （ 铁、 铜等） 作用下 的过氧化氢分解 ：
０ ２ ＋ Ｍ￣ ＋ － － ＋ Ｈ Ｏ‘ ＋ － Ｏ Ｈ＋
２ ） 超氧阴离子自由基与Ｎ Ｏ的反应：
ｏｉ 一 ＋Ｎｏ— ｏＮｏｏ一 — 旦 Ｈｏ ＋Ｎｏ２
过 氧 化 氢
Ｈ ２ 超 氧 阴离 子 自 由基 的 歧 化 反应 ：
２ ｏｉ 一 ． ÷Ｈ Ｏ２
脂氢过氧化物 Ｌ ００ 日 脂类的过氧化反应或脂类的酶促氧化反应： 及 其 分 解 产 物 ０’ Ｌ Ｈ — ＋ Ｅ Ｌ ｏｉ 一 — Ｌ ｏ ｏＨ Ｌ Ｏ ２ ‘ 金属离子 （ 铁、 铜等） 作用下脂氢过氧化物 的分 解 ：
５ １ ０ ６ ４ ０ ）
（ 广 东省农业科学 院动 物科学研 究所 农业部华南动物 营养与饲料重 点实验 室和畜禽育种 国家重 点实验 室 ，
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — １ ９ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ １ ７ — ０ ４
在 生 产 中对 母 猪 的 营 养 主 要 被 关 注 的是 能 述 氧 化 应 激 对 母 猪 繁 殖 性 能 的 危 害 和 营 养 调 控 措 量、 蛋 白质 、 纤 维素 等 的 有效 供 给 ， 往 往 容 易 忽 视 施 ，以期使养猪业对母猪氧化应激给予应有重视和 营养 、管 理和 环境 等 因素造 成母 猪机 体 代谢 产 生 提供相应技术参考 。
２ ０ １ ４第 ５期
养猪 Ｓ ＷＩ Ｎ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ ＤＵ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
氧化应激与猪肉品质-谭权
增殖阶段
O2
Water 水分
Peroxides 过氧化物
初级:过氧化物自由基 (ROO*) 和氢过氧化物 (ROOH)
Free Radicals 自由基
温度
起始阶段
Light 光 线
Lipids 油脂等(不饱和双键)
金属离子+
12
机体氧化及抗氧化平衡机制
自由基的形成 Free Radical Formation
肉的风味
风 味物质 ：IMP、琥珀酸、谷氨酸以及某些鲜 味肽 肌内脂肪： 饱 和脂肪酸和一元不饱 和脂肪酸含量高:肉质 好 多不饱 和脂肪酸的含量高:肉质 差 猪肉的膻味：雄烯 酮 和粪 臭素
肉质 异常
气味异常：腥臭、性臭、酸臭、鱼 腥臭 色泽 异常：黄、黑、绿 、红 黄膘肉 PSE肉 DFD肉
结合氧
氧化
氧合肌红蛋白（ Fe2+） （鲜红色）
氧化对 肉pH值 的影响
肌肉的糖原酵解速率与ATP的消耗是影响肉pH值的重要因素 肌肉细胞中 自由基增加
氧化应激
加剧无氧糖酵解
肌肉pH值 下降
细胞内H＋ 增多
细胞内乳酸浓度增 高，ATP消耗增多
7 6.5 pH 6
正常肉
5.5 5 0
PSE白猪肉
添加时间
宰前5－10天 宰前 生长肥育期 生长肥育期 肥育阶段 肥育阶段 宰前48小时 25－105kg体重
添加效果
肉质下降 肉质下降 显著改善肉质 抑制肌肉pH值降低 显著减少PSE肉发生 抑制肌肉pH值降低 对肉质影响不大 对肉质影响不大
屠宰前维生素E的添加浓度和时间的研究
动物 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 猪 维生素E浓度（ 添加时间（天） mg/kg) 50－300 125 100－200 700 200 500 300 200 200－300 20－200 200－300 200 宰前8天 宰前4天 宰前46天 20－100kg体重 宰前35天 30－90 kg体重 宰前14－21天 宰前104天 宰前40-60天 宰前42天 文献来源 Corine等，1999 Soler等，1998 Lauridsen等，1999 Jensen等，1997 Monahan 等, 1994 Kirby等，1996 Pettigrew，2000 李永义等，2002 李绍华等，2002 省农科院畜牧所，2004 甄艳丽等，2005 Peeters等，2006
超氧化物歧化酶与畜禽氧化应激
程皇座动物氧化应激是指动物体内产生过多的自由基引发机体氧化还原平衡失调的现象，是引起动物疾病和降低生产性能的重要原因之一[1]。
这是因为氧化应激产生的活性氧自由基积累过多，超过了体内抗氧化酶系统的清除能力，而过量自由基会攻击细胞中的脂质、蛋白质和DNA 等生物大分子，对细胞造成不可逆转的伤害，从而影响动物生理机能。
在防止氧自由基对细胞破坏的抗氧化系统中，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)在保护细胞免受氧自由基的攻击中发挥重要作用[2]。
1 SOD 的发现与分类1930年，Keilin 和Mann 研究发现了SOD，不过当时认为SOD 是一种蛋白质，并命名为血铜蛋白。
1969年，McCord 和Fridovich 发现该蛋白具有酶的活性，并正式命名为超氧化物歧化酶[3]。
SOD 是一种金属酶，催化中心含有一个金属离子，根据金属离子的不同，SOD 家族可以分为4种类型：Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD 和Ni-SOD。
其中Cu/Zn-SOD 主要存在于真核细胞的细胞质和叶绿体以及细菌的细胞质和周质空间中；Mn-SOD 主要存在于原核生物和真核生物的线粒体中；Fe-SOD 存在于原核生物和少数植物中；Ni-SOD 主要存在于链霉菌属细菌及蓝细菌等海洋生物中[4-5]。
2 SOD 生物学重要性SOD 对呼吸细胞的存活至关重要。
氧是一切生命活动的基础物质之一，但氧在参与机体生命代谢活动中会转化成氧自由基，为应对自由基氧化损伤，细胞需要SOD 来清除氧自由基。
对大量微生物的调查表明，很多需氧和耐氧生物均含有SOD。
SOD 通过抗氧化途径在防御氧中毒、抗辐射损伤、预防衰老、治疗疾病等方面发挥重要作用[6]。
3 SOD 抗氧化机理自由基是一些单独存在的具有不配对电子的分子、原子、离子或原子团，其显著特征是外层轨道上具有未配对的电子。
由于电子倾向于配对，中图分类号：S816 文献标志码：A 文章编号：1001-0769(2024)02-0093-04摘 要：超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)能够清除各类生物体内因氧化应激产生的过多自由基，通过歧化反应将氧自由基转化为氧气和过氧化氢。
解决猪氧化应激的思考
解决猪氧化应激的思考
氧化应激会带来许多影响育种和饲养系统中生产性能的问题。
生产者可以寻找能够应对该游题的新方法，并刺用已被证明可以提高动物生产挂能的替代性抗氧化莉。
氧化可发生在所有的生物体中。
氧化率会随着机体代谢的加快而提高。
现代高产养猪生产系统也不例外，已经出现高水平的氧化。
这种局面的结果是会产生高活性分子，它们被称为自由基。
自由基是由正常代谢产生的一种天然代谢物，但如果自由基的浓度过高，它们将开始分解细胞，这会产生较高的发病压力。
因此，如果自由基的浓度高于抗氧化剂的浓度，那么机体将表现出氧化应激。
1生产性能降低
动物生产性能的下降预示着其机体氧化应激，会出现免疫力下降、肌肉变性，快速生长猪有高中风、桑椹状心脏病、食欲减退、腹泻、肝组织破坏等症状。
氧化应激还可能会导致怀孕母猪流产风险提高。
由氧化应激导致的生产性能下降通常可能被认为是维生素E缺乏，但实际上是抗氧化剂缺乏。
虽然微生物E是一种抗氧化剂，还有其他可预防氧化应激的替代性物质。
【听课笔记】林燕教授：现代种猪氧化应激危害及应对策略
【听课笔记】林燕教授：现代种猪氧化应激危害及应对策略现代种猪氧化应激危害及应对策略林燕教授四川农业大学一、氧化应激与现代种猪繁殖1.背景（1）非瘟、禁抗、原料、环保：母猪存栏减少30%，母猪繁殖效率比欧美低30-40%，仔猪生长效率低和死亡率高。
（2）机体物质代谢与自由基：电子传递链0.2-2%电子泄露，泄漏电子与氧相互作用形成超氧化物或自由基。
（3）机体如何破解氧化应激?抗氧化系统:非酶系统:生育酚、抗坏血酸、还原辅酶、Q10和谷胱甘肽。
酶系统:超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs)、过氧化物氧还蛋白(PRXs)和过氧化氢酶(CAT)（4）机体应对氧化应激结果高水平：细胞死亡中等水平：稳态失衡，诱导病变/衰老正常水平：自我更新与分化过低水平：损伤干细胞功能，削弱再生能力2.氧化应激与现代种猪繁殖（1）现代母猪与氧化应激内因：产仔数增加，泌乳量翻几倍外因：原料与饲料，环境与饲养管理现代高产母猪更容易出现氧化应激，初生重低的仔猪容易产生氧化应激（2）母猪生理阶段与氧化应激提示:母猪在不同的生理时期都面临着氧化应激和DNA损伤，尤其是妊娠中后期和泌乳期母猪处于高氧化应激反应状态和低水平的抗氧化能力。
（3）犊牛泌乳期的氧化应激状态由于快速生长，使之处于高分解和合成代谢中，哺乳期后代氧化剂状态指数值显著增加。
（4）泌乳母猪氧化应激与泌乳力母猪的总生产成绩下降母猪泌乳性能下降仔猪拉稀发病率升高--- 广告 ---（5）母猪生理阶段与氧化应激——环境温度高温应激下，显著增加了母猪在妊娠90天后和泌乳期的蛋白质氧化损伤。
高温应激下，显著增加了母猪在妊娠90天后和泌乳期的脂质过氧化物MDA的水平。
（6）母猪氧化应激对繁殖成绩的影响氧化应激相关指标与母猪和仔猪生产性能指标存在显著负相关关系。
热应激加重母猪在不同生理时期氧化应激，导致蛋白质和脂质的氧化损伤。
（7）现代公猪氧化应激与繁殖成绩雌性雄性代谢差异：雄性更适应蛋白质、氨基酸和葡萄糖的代谢，而雌性更适应脂肪代谢，尤其是在需要持续功能时。
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20
体内抗氧化剂的来源
• 日粮基础原料
抗氧化防御系统 酶类(Zn, Cu, Mn, Se) • 预混料 超氧化物歧化酶 • 体内次生 谷胱甘肽过氧化物酶 谷胱甘肽还原酶 • 天然抗氧化剂(葡萄籽,茶叶提取物等) 催化酶类 更重要的: 非酶类 维持生活素E和C，胡萝卜素 • 减少存贮损失 硫醇类: • 减少体内消耗,减少紧迫源 半胱氨酸、硫氧还蛋白1&2 谷胱甘肽 • 肠道节约 蛋白质类 • 化学合成抗氧化剂在饲料和肠道 金属硫因蛋白、血浆铜蓝 蛋白、铁蛋白和铁传递蛋白 • 中起作用 其它 • （EQ，BHT，BHA，PG，TBHQ etc) 蕃茄红素和胆红素
抗氧化系统 /Antioxidants
酶/Enzymes:
防御系统 /Defense System
超过氧化物岐化酶 Superoxide dismutase
参与巨噬细胞杀灭细菌的过程 Used by phagocytic cells to kill bacteria during infections 中性粒细胞 /Neutrophils 异嗜白细胞Heterophils
屠宰场能看到的问题
36
肠道健康也会影响营养份 吸收 A
5
a
B
0.7
Plasma carotenoids (nmol/ml)
Liver carotenoids (nmol/g)
a
4
ab b
0.6
0.5
Loss of Pigmentation 鸡脚着色不良
ab b
3
0.4
2
0.3
0.2
1
0.1
0
Control LPS
消除脂多糖的食欲抑制影响后， a 脂多糖攻毒仍使生长下降9％
b
14
b c
c
Gain (g/chick/d)
12 10 8 6
n=24
0
tro l
co li
l
l
LP S
9.1%
20%
on
on
on
E.
on
tro l
tro
tro
29%
33
免疫反应改变了机体生长的 组成情况
130
% OF NON-INJECTED CONTROL
猪只生产中潜在的敌人 ---氧化应激
Author:
斯国威 博士
诺伟司国际贸易(上海)有限公司
大纲
前言 氧化应激是怎么来的 氧化应激的危害 氧化应激的解决方案
结论
4
氧化应激是怎么来的？
5
氧化的现象
自然界中铁的氧化
自然界中铜的氧化
自然界普遍存在的氧化现象
6
自然界氧化的现象 苹果的氧化
只要有氧气，就存在的氧化现象
7
氧化应激的基本概念
8
氧化应激
• 在人医学中又称氧化压力
• Dr. Ray Strand • <别让不懂营养的医生害了你>
• 氧化引起的疾病在生产动物中来不及表现,人已经充当了动 物营养的长效模型
• 骨质疏松,糖尿病,癌症,心脏病,上血压,中风,关节炎,风湿,神 经炎, 帕金森综合症,哮喘 • 美国处方要每年递增17%,远高于人口增长
细胞内 Cell interior
14
引起氧化失衡应激的因素
自由基的来源(正常代谢外)
环境因素: – 高温，低温 – 通风不良 – 过高的饲养密度 – 运输 疾 病: – 寄生虫球虫 – 细菌、病毒感染 – 采食霉菌毒素 • 较高的代谢需要 – 快速生长 – 大量采食及泌乳 – 肥胖 日粮: – 不饱和脂肪的氧化（脂类自由基） – 维生素和矿物质缺乏 – 日粮质量的变化
19
白细胞产生氧自由基 控制被感染部位的病原
Neutrophils Generate Oxygen Radicals at the site of the Infection to control Pathogens
SOD 和 GPX 共同清除氧基 SOD and GPX work together to Eliminate Oxygen Radicals 白细胞 /Neutrophils
9
氧自由基对人类的影响
自由基与疾病 自由基与免疫 自由基与衰老
自由基与营养
10
机体内自然存在氧化－抗氧 化平衡机制
自由基的形成 Free Radical Formation
正常代谢过程中，通过细胞线粒体 内电子传递链合成ATP过程中产生 /During normal metabolism of the cells-ATP synthesis by electron chain in mitochondria
霉菌毒素在肠道内被吸收
Mycotoxin absorption in the intestine
对肠细胞的氧化紧迫及其损伤/
Oxidative stress and damages to enterocytes
转运到靶组织，参与代谢/
Delivered to target tissues and metabolism
H2O2 氧自由基 .O . OH
15
氧化应激
导致的深层后果 分子水平的损伤 氧自由基 H2O2
.O .OH • 脂肪：过氧化 • 蛋白：修饰产物 • 核酸：损伤
细胞水平
•使生物膜PUFA比例下降，影 响流动性和完整，细胞膜损伤 • 细胞器功能丧失
细胞凋亡 肠黏膜屏障功能丧失
肠腔内有害物质如毒素或细菌 穿过肠黏膜进入体内 16
脱氢抗坏血酸
Vitamin C Vitamin C 琥珀酸
类黄酮
Se
31
肠道功能失常时的临床症状
日粮和消 化障碍
肠道屏障破坏 和急性期反应
肠道健 康存在 问题时
肠道炎症和 氧化应激
后肠发酵和 菌落失调
32
免疫系统启动所需的成本
a
16
ad libitum ad libitum pair fed to that of challenged
肝
胰腺
盲肠
直肠
十二指肠 胃
近端消化道 细菌数量 微生物种类 食糜排空速度 细菌的种类
小肠
远端消化道
26
抗生素抑制肠道慢性免疫 刺激
IgA: plasma
IgA, Mag = 200x
IgA: 血浆细胞
IgA, Mag = 200x
对照
AGP
27
坏疽性皮炎和屏障损伤
28
所有被测器官中的革兰氏阳性 杆菌Gram Positive Rods in all Organs Tested
Oxidized Lipids Disintegrate Cell Membrane
过氧化物 Peroxide
肠腔 Intestinal lumen
细胞膜： 磷脂双分子层
Cell membrane: phospholipid bilayer
脂肪酸氧化膜
Oxidized membrane fatty acids
在急性期反应的过程中/During APR 肝脏=主要的氨基酸需要 肌蛋白的分解代谢 Liver = Main AA demand Muscle Protein 氨基酸由肌肉转向运输到肝脏 Catabolism AA redirect from muscle to liver 供（日粮和肌肉）和求（肝脏）不平衡 Mismatch in AA between supplier (diet &muscle) & user (liver) 肌肉必需弥补日粮中氨基酸不足或者不平衡 氨基酸 Muscle must make up for any deficit or Amino Acid mismatch in dietary AA 法氏囊 急性期蛋白结合微量元素，刺激持久的免疫 Bursa 反应 胸腺 Acute Phase Proteins bind trace minerals 脾 Thymus spleen and stimulate persistence of immune response 35 P Sirimongkolkasem
抗氧化剂：在标记7天时所剩余的
标记细胞
24
添加合成抗氧化剂可以减少 对动物内源抗氧化剂的需求
Liver Vitamin A (ug/gm liver) 5.155 a 5.475 a 3.512 b 5.077 a Treatment: Contrasts: Fresh vs Oxidized None vs Ethoxyquin P= 0.04 P=0.05 P=0.04
中性粒细胞（白细胞）
Neutrophils
白细胞（中性粒细胞）杀灭细菌
自由基 /Free Radicals
.O .OH
生成过氧化物杀死细菌 遗留的过氧化物会损害组织 Generate peroxides to kill the bacteria Left over peroxides damage the tissue 细菌
内膜蛋白变形
Deformation of inner membrane protein
跨膜运输蛋白的移动和变形
Shifting and deformation of transmembrane transport proteins
细胞内
Cell interior
13
抗氧化剂可在过氧化物损伤 细胞膜前将其清除
29
氧化应激的危害
30
联合使用抗氧化剂更有效
Antioxidants are More Effective in Combination
组织 损伤
谷胱甘肽还原酶