不斷加深的對精子生理學的認識，以及創新技術的進步，都推動了公豬精液生產管理理念的繼續發展。這些進步為精液質控方案的進一步升級鋪平了道路。本文對目前關于公豬精液生產的趨勢和新方法進行了綜述，其中的關鍵內容是：衛生標準的改進，抗生素的替代方案（包括低溫儲存以及使用抗菌添加劑），以及新型質控工具的實施。此外，還對精液稀釋和溫度管理，以及改善公豬精液運輸和儲存條件進行了論述。

簡介

截至目前，養豬生產中93%以上的母豬采用人工授精的方式進行配種。人工授精技術實施以來，母豬生殖性能得到了很大提高，這可以歸因于母豬和公豬因素（遺傳改良進步和動物健康狀況），以及不斷改進的精液處理程序，包括精液稀釋方案，更合適的運輸條件和衛生標準，以及質量控制和質量保證系統。人工授精是養豬生產中最重要的生物技術手段，而液態保存是保存精液最常用的方法，因為這種方式很好地彌補了精液采集和精液使用之間的時間差。精液保存技術促進了精液的國內和國際貿易，而且每次射精的精液量可以滿足多次人工授精的使用，再加上精液稀釋和儲存技術的發展，大大提高了優質遺傳資源的利用效率。盡管人工授精技術有很多好處，但需要注意，傳統的精液儲存條件（17°C）與細菌污染問題和抗生素耐藥性有關。為了全球健康，必須控制抗生素耐藥性的傳播，因此需要優化精液的儲存條件。由于采精過程本身不能做到完全無菌，而且原始精液的菌落總數大約為103-105CFU/ml。因此在稀釋精液時會添加一些抗生素以控制細菌生長。在這種情況下，通過精液引入農場的抗生素總量并不少。每年，全世界大約有1280萬升含有抗生素的精液被用于配種。目前在精液保存方面的替抗方案主要包括，低溫保存、抗菌添加劑或新型稀釋劑，這些方案在在過去幾年中得到了廣泛研究和深入討論。本綜述總結了公豬精液生產的新方法。重點在于基于科學的質量保證方案，歐洲的一些公豬站正在使用這些質量保證方案。該方案包括，精子質量和功能評估的客觀方法，如計算機輔助精子分析技術和流式細胞術。此外，還對衛生標準，以及實驗室和現場條件下精液低溫儲存和無抗保存的新方法進行了討論。公豬站的衛生管理細菌污染對精子的多個質量參數都有不利影響，嚴重影響精子質量，并有可能向母豬傳播潛在的病原體，造成母豬生產性能的下降。原始精液的污染來自于動物或環境相關因素。這些因素包括員工衛生、用于進行稀釋的水的質量，以及材料和空氣的衛生程度。雖然這種污染不能完全避免，但通過適當的衛生措施和工藝優化，可以在很大程度上進行控制。需要在公豬舍環境衛生，防止病原體從外部侵入的保障措施，獸醫監測和護理，適當的疫苗接種程序、驅蟲管理，以及害蟲控制等多個方面共同發力以確保只有臨床健康的動物被用于采精。對分裝后的精液的細菌污染情況進行檢測和分析，是公豬站質量保證程序的核心部分。對公豬站的每個生產環節進行系統性的衛生管理，無疑是控制細菌生長和避免細菌耐藥性進一步發展的最重要措施。通過對衛生管理的關鍵控制點進行系統性識別、優先級排序以及標桿管理，精液的細菌污染率（源于28個歐洲公豬站生產的1434份樣本）從2012年的19%逐步下降到2019年的5.5%。實施這種衛生管理方案不僅降低了細菌污染，而且對精液質量也有積極影響。在2013年-2018年期間，經耐溫測試（thermo‐resistance test，與精子受精能力有很大的相關性）后的總精子活力，每年以2.2±0.5%的速度增加（樣本數據源于25個歐洲公豬站）。用于人工授精的精液的替抗方案精液儲存環節對其質量控制來說具有重要意義。由于公豬精液對低溫的敏感性，公豬精液通常以液態形式儲存在16℃至18℃之間，以防止精子受到低溫損害。這種相對較高的儲存溫度，再加上稀釋液中豐富的營養成分，有利于精液中本就存在的細菌的生長繁殖。因此為了抑制細菌繁殖，會根據法律要求在精液中添加抗生素。然而，細菌耐藥性的發展及其對整個醫療衛生系統構成的威脅，迫使所有使用抗生素的領域都面臨著尋找替抗方案的任務。因此，減少使用或完全不使用抗生素的精液保存方案，是對抗細菌耐藥性的重要一步。這一目標是近年來許多研究的重點。目前主要有兩種方案希望比較大（無論是單獨使用還是兩者結合使用）：1. 低溫儲存；2. ?在稀釋液中加入抗菌添加劑。低溫儲存環境因素，如冷卻速度、使用的稀釋劑、運輸影響和/或公豬個體特性等因素會影響精液的低溫保存。盡管公豬精子本身對低溫比較敏感的特性不利于精液的低溫儲存，但已經有人通過對上述各影響因素進行優化，成功實現了公豬精液的低溫保存（5-6°C）。Paschoal等人在2020年描述了適用于低溫保存的精液的最佳冷卻速度。適度的冷卻速度可以獲得最好的結果，最好是在22℃下放置2-6小時。相反，溫度下降過快會導致精子質量下降。Casas和Althouse也發現，適當的放置時間有助于通過保護膜脂質結構來保護精子免受凍傷。實現精液低溫保存的另一個方面是選擇合適的稀釋劑，最近致力于公豬精液低溫儲存的研究大多使用新型的、含有膜穩定劑成分及獲能抑制劑成分的與低溫相適應的稀釋劑，以保證精子活性即使在低溫下也能保持較長時間。各種研究顯示，這是很有前途的方向。公豬精液低溫儲存的可能性為未來的公豬精液生產開辟了全新途徑。關于低溫儲存對精子活性的影響眾說紛紜，但無可爭議的是，較低的儲存溫度與細菌壓力的減少有關，與17°C的儲存溫度相比，低溫儲存在細菌壓力方面具有明顯優勢，但僅僅降低儲存溫度是否足以替代抗生素還未可知。然而，在低溫貯藏方面的突破代表著向前邁出了重要一步，在未來，低溫儲存如果進一步與其他抗菌措施相結合，那么可以預期，充分減少精液的細菌壓力是可能的。抗菌添加劑在精液保存中，某種抗菌添加劑想要有效且切實可行，應該滿足以下條件：（1）抗菌譜盡可能廣（2）具有高度穩定性（3）操作簡單（4）生產成本盡可能低（5）對精子質量的負面影響盡可能小。基于這些考慮，抗菌添加劑大多以抗菌肽為主。相比于傳統抗生素，細菌對抗菌肽產生抗性的可能性明顯更低。與抗生素干預細菌的特定生理過程不同，抗菌肽的毒性主要針對更廣泛存在的生理過程，比如，對脂質雙分子層造成普遍損害，從而導致細胞裂解。抗菌肽的另一個優勢是它們對原核生物細胞膜的傾向性。這首先是因為抗菌肽帶正電而與帶負電的細胞膜之間的靜電相互作用，其次是由于真核細胞中膽固醇的比例相對較高，有助于保護真核細胞膜免受抗菌肽的攻擊。但是，公豬精子明顯比一般的真核細胞更容易受到抗菌肽的影響。由于對精子活性的有害影響以及成本較高，抗菌肽目前還沒有成為公豬精液保存的一個可行方法。Hensel等人發表了使用脂肽對精液進行5℃低溫保存的方案。脂肽具有抗菌肽的許多優點，同時在生產中不那么費時費力，使得脂肽有更高的商業化應用的可能。精子質量和細菌污染程度與對照組（17°C+抗生素）相比都顯示出稍差的結果，但都保持在可接受范圍。與從精液中消除抗生素帶來的重大利益相比，這點質量損失就不值一提了。一項類似的研究評估了海藻提取物用于公豬精液保存的效果。結果顯示，雖然海藻提取物缺乏廣譜的抗菌活性，不足以完全取代抗生素，但與常規抗生素或其他新型抗菌化合物聯合使用，卻可以帶來好處。海藻提取物的這種對某些細菌的針對性作用，也使得據此創造具有更具體抗菌活性譜的添加劑成為可能，可以根據不同公豬站的抗菌需求進行專門化定制。此外，Jakop等人報告說，補充天然脂肪酸增加了低溫儲存條件下的精子活力。精液稀釋和溫度管理對精子質量的影響用于人工授精的稀釋后的精液，一份的劑量通常為50毫升，精子含量為1.0-1.5×10^9（宮頸后人工授精）或80至100毫升，精子含量為1.5-3.0×10^9（常規人工授精）。近年來，由于各種管理措施的優化，每份成品精液中的精子總數出現降低的趨勢，但同時精子活力也在提高。多年來，人們的共識是，應將稀釋劑加注到原始精液中進行稀釋，而不是相反。然而，與這一建議相反，較新的研究發現，處理精液時將原始精液加注到稀釋劑中對精子質量沒有什么負面影響。此外，這種稀釋方式還有其他好處：將原始精液加注到稀釋劑中，而不是反過來，可以減少氣泡，從而使得制備的精液衛生度更高。而且，這種方式生產的精液均勻性也更好。關于稀釋過程的另一個重要方面是稀釋程序：單步稀釋與多步稀釋。在26個歐洲公豬站進行的關于不同稀釋方案需要的處理時間的研究發現，使用一步、兩步或三步稀釋的平均處理時間分別為16分鐘、26分鐘或24分鐘。開始稀釋和精液分裝之間的平均時間在各個稀釋方案之間沒有很大變化，每一份原始精液平均需要7分鐘。從原始精液進入實驗室到精液分裝灌注時的溫度變化在三種稀釋程序中呈現出較大的差異：一步稀釋法約1℃，兩步稀釋法約5℃，三步稀釋法約9℃，溫差與精液的質量下降有關。關于稀釋程序說法并不一致。一些研究指出，與多步低溫稀釋相比，使用等溫一步稀釋法對精子質量更有好處。然而，多步稀釋法仍有重要作用，特別是當采精現場距離制精實驗室較遠時。此外，也有研究發現，兩種方法對精子質量標準參數的影響沒有任何差異。最近發表的一項研究認為，在實驗室和現場條件下，低溫或等溫兩步稀釋程序沒有區別。改善公豬精液的運輸和儲存條件隨著公豬精液的國內和國際貿易發展，優化精液運輸條件變得越來越重要。有報告指出，震動會導致精子質量下降。然而，對這一問題需要更多的研究，因為運輸或儲存條件損害精液質量的確切原因、各項理化因素的具體閾值以及不同稀釋劑的影響在很大程度上仍然是未知的。使用一些手機應用程序可用于監測運輸對精子的影響，可以實時識別并記錄運輸過程中的關鍵因素（如路況、速度、駕駛行為等）。采取相應措施來減少可能對精子產生的負面影響，防止精液質量下降。有研究證明，精子的質量損失與震動頻率有關。無論是運輸本身獨立的影響，還是說運輸因素伴隨精液生理變化共同導致了精液質量下降，很明顯，運輸是公豬精液生產管理中一個重要的、但是經常被忽視的環節。在到達目的地后，精液往往需要儲存3-6天再進行授精。最近的研究表明，無論是連續翻動還是每天翻動兩次都會對精子質量產生負面影響。因此目前的觀點是，在這段時間內，精液應保持不動。這一發現推翻了之前的儲存方案—需要手動或自動翻轉精液以防止沉淀。但也有研究發現，翻動對精子質量沒有負面影響。需要對精液處理這一環節進行更多的實踐性研究，以優化這一環節的生產流程。實施新的質量控制工具稀釋劑的正確制備以及類型是保證精液在整個儲存過程精子質量的一個重要前提。最重要的是，超純水和稀釋粉的比例必須符合使用說明，因為這個比例會影響稀釋劑的最終滲透壓。不利的滲透壓條件會對精子質量造成永久性的損害，會導致精子體積的增加或減少。精子細胞的這種體積變化是由于液體流入或流出細胞所致。液體移動的方向取決于細胞內外的滲透壓，體積一旦超過閾值，就會導致細胞死亡。因此，正確制備稀釋劑的重要性變得不言而喻，需要對此密切監測。有一些方法，如滲透壓計、電導率分析或對總溶解物的測量可用于對滲透液的監測。測量折射率已被證明是一種合適且經濟的方法，可以用來對稀釋劑質量和制備過程中配比是否合適進行監測。稀釋劑自動化制備已經在一定程度上被業界采用。這對質量保證來說是重要的一步，因為可以減少人為原因造成的失誤。除了需要精準控制稀釋劑滲透壓之外，抗生素的使用劑量也很關鍵。添加到稀釋劑中的抗生素的量是標準化的，然而，由于不同原始精液中的精子濃度不同，最終在分裝后的精液中，抗生素的有效濃度有所差異。Schulze等證明，稀釋后的精液中，抗生素濃度從3.09-244.09毫克/升不等，中位濃度為220.37毫克/升，這只相當于稀釋劑中初始抗生素濃度的88.15%。此外，在19.1%（n = 5265）的樣品中，慶大霉素的濃度不足稀釋液初始濃度的75%（187.5 mg/L）。因此，面對不斷加劇的抗生素耐藥性的威脅，采用一些方法對制備后的精液的抗生素含量進行控制是有益的。德國的一些公豬站已經在采取一些相關措施。為了提供高質量的產品，對所有生產環節進行有針對性地控制是至關重要的。在公豬站的常規質量保證程序中，墊料是一個經常被認為是次要的因素。然而，公豬長時間接觸墊料，通過口腔或呼吸道攝入一些潛在的有害物質是無法避免的。最近的一份報告強調了對墊料進行系統性質控的重要性，該報告描述了墊料被fenpropimorph（一種具有生殖毒性的嗎啉殺菌劑）污染的負面影響。受污染影響的公豬的精液產量急劇下降，整體精子質量下降，并引起生精上皮的局灶性變性，并出現精子發生減少的跡象。另一份報告描述了用于儲存精液的多層塑料袋被污染的負面影響。在精液儲存袋中發現了雙酚A二縮水甘油醚，最終確定這是導致母豬場分娩率明顯下降的源頭。諸如此類的二次污染的風險對公豬站質量保證程序的實施和覆蓋范圍有重大影響，有必要進行系統分析。結論考慮到上述所有情況，可以得出結論，公豬精液保存方案在過去幾年取得了許多進展，使得工藝流程更加有效且經濟。基于科學的質量保證程序的實施，包括精子質量監測的客觀方法，衛生標準的改善，以及在實驗室和現場條件下對新的生產程序的評估，提高了精液的整體質量標準。但目前仍有改進的余地，新趨勢將繼續對未來產生影響。可以預計，在不久的將來，有關環境和全球大健康的理念，如低溫儲存和精液的無抗保存，將被更有力地實施。