[00118292]共轭亚油酸的营养机理及生产和应用技术研究

1、课题来源：该项目由湖南省农业厅和湖南省人事厅下达并资助，主要由湖南省农业厅学科带头人项目(2002.01～2005.12)：“共轭亚油酸的营养重分配机理研究”和湖南省人事厅回国人员科研启动项目(2003.07～2005.12)：“饲用共轭亚油酸的生产和应用技术研究”等研究项目组成。2、项目背景：畜禽养殖业是我国农业中的支柱产业，安全、环保、快速、高效型畜牧业的发展是实现农业增收、农民致富的最有效途径之一。近十年来，我国畜禽饲养数量大幅度增加，畜牧业结构进一步优化，畜牧业产值占农业总产值的比重在不断攀升。与之相适应，我国畜牧业赖以生存和发展的饲料工业也有了长足的发展。2005年全国饲料工业总产量达到1.03亿吨，是1990年3200万吨的近3倍多，总产值达到2639亿元(相当于330亿美元)，居世界第2位。饲料工业的快速发展，也使畜牧业在大农业中的地位不断提高，1980年畜牧业总产值仅占农业总产值的18%，而2000年已提升到35%左右。据预测，到2020年和2030年，我国配合饲料生产量将分别达到1.5亿吨和1.8亿吨，饲料工业产值将分别达到2850亿元和3420亿元，这将会更进一步提升畜牧业在大农业中的比重。但是，随着生活水平的不断提高，人们对膳食结构、营养水平、产品安全和环境安全提出了更新、更高的要求。然而，与国外畜牧业发达国家相比，我国畜禽产品的质量还得不到保证，肉食品安全问题尤为突出。“疯牛病”、“二恶英”、“口蹄疫”、“禽流感”和“猪链球菌病”等一些令世界恐慌的疫病就有部分在我国相继发生。此外，由于缺乏有力的监管，为追求更快的畜禽生长速度和获得最大的经济效益，少数生产者在饲料中滥用生长素、瘦肉精、性激素、抗生素之类的添加剂和被病菌污染过的动物油脂和蛋白质，造成畜禽产品中违禁药物和有毒物质超标，并严重威胁人类自身的健康。这些都极大地削弱了我国畜产品在国际市场的竞争力，也打击了广大消费者对畜产品消费的信心。因此，如何提高畜产品质量，确保畜产品安全已经越来越受到人们的关注和重视。共轭亚油酸(Conjugated linoleic acid，CLA)是由必需脂肪酸亚油酸衍生的共轭双烯酸的多种位置与几何异构体的总称，是人和动物的必需营养成分。研究表明，在人方面共轭亚油酸具有抗癌、抗动脉粥样硬化、降脂和增强免疫等生物学功能；在动物生产方面的研究也证明CLA能够提高动物生产性能、降低动物机体脂肪、促进蛋白质沉积、增强免疫力和改善畜禽产品质量。因此，在畜禽饲料中使用共轭亚油酸一方面可部分或完全替代饲用抗生素等促长药物，有效避免抗药菌株的产生和畜产品中药物残留；另一方面由于饲料中的共轭亚油酸能够向畜产品中转移，因而可有效增加畜产品中CLA的含量，赋予畜产品以更高的营养价值和保健功能，提高人们从食物中获得的共轭亚油酸量。这对于改变目前我国人群因食用反刍动物产品不多而普遍存在的共轭亚油酸亚缺乏状态，增进国民健康具有重要的意义。但目前由于CLA生产成本较高，又加上对其在动物饲料中的应用技术和对畜禽的营养作用机理了解不清，CLA在饲料生产中还难以推广应用。因此，进一步研究共轭亚油酸的生产技术，最大程度地降低CLA的生产成本，并研究其在畜牧生产中的应用技术有利于加快共轭亚油酸在畜牧生产中的推广和应用，改善畜产品品质和提升畜牧业整体经济效益。3、应用领域和技术原理：该项目主要应用于畜牧业和饲料工业。以研究共轭亚油酸对畜禽的营养作用原理为切入点，针对我国养殖业生产中存在的高产与健康、集约化与福利、产量与质量等矛盾及动物产品中有毒有害物质残留严重超标导致的中毒问题时有发生这一现状，围绕共轭亚油酸生产和应用中存在的关键理论与技术问题，研究饲料中共轭亚油酸向畜产品中的转移规律；应用生物技术阐明共轭亚油酸改变畜禽养分分配的分子机理；研究饲用共轭亚油酸的生产技术及工艺，极大地降低共轭亚油酸的生产成本；探讨共轭亚油酸在不同动物中的应用技术，并将产品直接推广到企业应用，以生产无药物或低药物的绿色饲料和安全、保健性畜产品。4、性能指标：项目的预期指标是从分子水平上阐明共轭亚油酸对肉鸡不同品种和性别脂肪代谢关键酶脂蛋白酯酶(LPL)和硬酯酰辅酶A(SCDA)脱氢酶基因表达的影响，确定促长性能最佳的CLA添加剂量可提高饲料报酬4%～8%、提高增重5～8%、提高胸、腿肌比例1%～3%、降低动物体脂含量8%～15%；研究出共轭亚油酸产品生产技术使CLA的产出率达50%以上；建立紫外分光光度法测定CLA的标准工作曲线，研究完成后在国家级专业杂志发表论文3～5篇。实际完成情况：项目由湖南省畜牧兽医研究所主持，湖南农业大学、湖南光大牧业有限公司、湖南三和生物技术有限公司、永州北大农牧有限公司、长沙顺盟成有限公司等6个单位40多人参加了项目的研究与推广工作，投入科研经费34万元，经过4年的科技攻关，取得了重大突破。项目阐明了共轭亚油酸对畜禽的营养机理；研制出饲用高共轭亚油酸豆油合成和检测技术；申请了1项国家专利(已通过初审)；撰写论文共15篇，已公开发表的论文共6篇，其中国内核心期刊3篇；成果已推广应用于生产共轭亚油酸高含量豆油产品700多吨，在28700多吨畜禽饲料、21000头生猪、15000羽蛋鸡和390吨奶制品中得到应用，累计新增产值1.49亿元，新增利税2284万元，产生社会效益7474万元。项目取得的重要成果如下：(1)发现共轭亚油酸对肉鸡生产性能、屠体性状的作用效果受剂量和性别影响，但与品种无关。阐明了目前共轭亚油酸在不同肉鸡试验中结果存在差异的原因。(2)通过半定量RT-PCR法测定肉鸡腹脂、肝脏脂蛋白酯酶(LPL)和硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)mRNA表达量，发现共轭亚油酸对腹脂LPL mRNA、SCD mRNA和肝脏SCD mRNA表达的影响不存在品种和性别差异，而是共轭亚油酸抑制了动物腹脂LPL mRNA、SCD mRNA和肝脏SCD mRNA表达，使腹脂中LPL、SCD和肝脏中SCD活性降低，从而加速腹脂降解和降低细胞内饱和脂肪酸向单一不饱和脂肪酸转化，因而从分子水平阐明了共轭亚油酸降低肉鸡体脂沉积和改变体脂脂肪酸组成的原因。(3)发现和揭示了日粮中添加共轭亚油酸具有降低肉鸡体脂沉积，增加胸、腿肌率和蛋白质沉积率的营养重分配作用。并建立了肉鸡不同生长阶段胸、腿肌率总和与CLA添加水平之间的二次曲线关系，为生产上利用共轭亚油酸合理替代瘦肉精等对人畜有害性的营养重分配剂提供了理论基础。(4)利用无毒丙二醇为溶剂，以KOH催化豆油或棉油异构，研制出了饲用高共轭亚油酸含量豆油生产技术和工艺，亚油酸转化为共轭亚油酸的效率达92%以上，克服了碱催化工艺存在的溶剂量大，且对人体有毒副作用；催化剂与产品难分离，有一定残留；副产物不能综合利用等问题。(5)应用共轭亚油酸高含量豆油，采用复合乳化、温压均质和高温瞬速杀菌技术，研制出高共轭亚油酸牛奶的生产技术，产品共轭亚油酸含量达800mg/100ml，其稳定性好、口感佳。(6)研制出的具有自主知识产权的饲用共轭亚油酸高含量豆油，作为绿色饲料添加剂产品应用，明显提高了动物生产性能和饲养效益。通过省内十多家企业和养殖场近2年的推广应用，累计新增产值1.49亿元，新增利税2284万元，产生社会效益7474万元，取得了良好的社会、经济效益。(7)成功地邀请了加拿大农业部食品营养研究中心、加拿大Guelph大学、美国Auburn大学、新西兰Massey大学、波兰国家畜科院及四川农业大学等单位该研究领域著名的专家学者来所进行合作研究与交流，产生了明显的学术影响。申请了1项国家专利(已通过初审)。撰写论文共15篇，已公开发表的论文共6篇，其中国内核心期刊3篇。5、技术的创造性与先进性：通过该项目研究在五个方面取得系统的创新性成果：(1)发现共轭亚油酸对畜禽生产性能的影响与性别有关但无品种差异，从机理上阐明了目前共轭亚油酸在不同动物试验中结果存在差异的原因；(2)首次阐明了共轭亚油酸降低肉鸡体脂沉积和改变体脂脂肪酸组成的原因是抑制了腹脂和肝脏中LPL和SCD酶的活性及基因表达；(3)发现和揭示了共轭亚油酸的营养重分配作用，并建立了肉鸡不同生长阶段胸、腿肌率总和与CLA添加水平之间的二次曲线关系；(4)发明了生产饲用共轭亚油酸高含量豆油的专利技术，极大地提高了共轭亚油酸的产率，降低了单位产品成本；(5)研制出含量可达800mg/100ml的高共轭亚油酸牛奶的生产技术和产品，产品稳定性好、口感佳。据科技查新，该项目共轭亚油酸在提高生产性能上对引进品种的快长型艾维因肉鸡和地方品种的慢长型长沙黄鸡具有同等效应，不存在品种差异，但对艾维因雄性肉仔鸡和雌性肉仔鸡的体增重和采食量的作用效果存在差异；共轭亚油酸抑制了艾维因和长沙黄鸡腹脂LPL mRNA、SCD mRNA和肝脏SCD mRNA表达，使腹脂中LPL、SCD和肝脏中SCD活性降低，且共轭亚油酸对腹脂LPL mRNA、SCD mRNA和肝脏SCD mRNA表达的影响不存在品种和性别差异；肉鸡不同阶段胸腿肌沉积与共轭亚油酸添加水平间的二次曲线关系的建立等研究属于国内外首次报道。可见，该项目上述五方面的研究成果，具有显著的创新性、先进性，整体处于国际先进水平，其中共轭亚油酸对不同品种和性别肉鸡的生产性能、腹脂中LPL、SCD和肝脏中SCD活性及腹脂LPL mRNA、SCD mRNA和肝脏SCD mRNA表达量的影响、肉鸡不同生长阶段胸、腿肌率总和与CLA添加水平之间的二次曲线关系等研究达到国际领先水平。6、技术的成熟度：以该项目研究为技术支撑，先后与湖南光大牧业有限公司、湖南三和生物技术有限公司、永州北大农牧有限公司、长沙顺盟成有限公司、长沙正海饲料有限公司、衡阳科利明饲料有限公司和湖南省桃源三尖农牧有限责任公司等企业进行广泛合作，不仅提高了企业的技术创新能力，还使其市场竞争能力也得到质的飞跃。通过研究，开发出了饲用高共轭亚油酸含量豆油和高共轭亚油酸含量牛奶2个产品。这些产品成本低，对人和动物不但无毒无害，且具有保健功能，因而在国内外市场具有极强的竞争力。近2年来(2004年～2005年)，产品在省内和邻近省份销售普遍受到欢迎，几年来累计新增产值1.49亿元，新增利税2284万元，产生社会效益7474万元。取得了良好的社会、经济效益。上述分析表明，该项目开发出的技术成熟度高，实用性强。7、存在的问题：该项目除完成计划指标外，还进一步拓展了共轭亚油酸与畜禽产品质量安全和功能性保健食品加工等研究领域，并取得了较大成效，但学科之间相互交叉不够、对外交流仍需加强、与企业合作也有待深入。今后在以下几个方面仍需要进一步改进：①拓宽动物营养学研究领域，实现多学科、多层次交叉合作，进一步研究日粮中脂肪添加水平对CLA作用效果的影响、共轭亚油酸中不同单体的分离技术与作用功能、以及研究更易在饲料中应用的稳定型共轭亚油酸盐产品等；②加大对外交流与合作，实现人才与技术的良性互动；③加深与饲料和养殖企业的合作，扩大技术的推广面和力度；④加强人才培养，构建合理的研究梯队；⑤建立以企业为科技研发主体，科研与生产紧密结合的组织模式，加速该项目技术成果在畜牧业中推广和应用，全面提升我国饲料企业在国际间的竞争力和有效促进饲料、饲养企业技术的革新和换代。