釀酒酵母對斷奶大鼠生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液理化指標(biāo)及免疫功能的影響

王蜀金，陳惠娜，張正帆，柏 雪，黃艷玲，郭春華

(西南民族大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610041)

釀酒酵母對斷奶大鼠生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液理化指標(biāo)及免疫功能的影響

王蜀金，陳惠娜△，張正帆，柏 雪，黃艷玲，郭春華*

(西南民族大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610041)

試驗旨在研究斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母發(fā)酵液，對其生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液理化指標(biāo)及免疫功能的影響。隨機(jī)選取30只斷奶SD大鼠分成對照組、釀酒酵母組及抗生素組，飼喂16 d后，測定其腸道形態(tài)及黏膜總蛋白、DNA及RNA含量，血液理化指標(biāo)及免疫功能。結(jié)果表明，釀酒酵母組SD大鼠生產(chǎn)性能要極顯著高于對照組(P<0.01)，與抗生素組差異不顯著(P>0.05)；釀酒酵母組其腸道黏膜總蛋白、DNA及RNA含量較對照組有極顯著提高(P<0.01)，與抗生素組無差異(P>0.05)；釀酒酵母組血液理化指標(biāo)降低(P<0.01)，與抗生素組無差異(P>0.05)；免疫功能和腸道形態(tài)，各組間無差異(P>0.05)。試驗結(jié)果顯示，在斷奶SD大鼠日糧中添加釀酒酵母發(fā)酵培養(yǎng)液，能夠明顯提高其生產(chǎn)性能，促進(jìn)腸道生長發(fā)育，同時也降低血液中乳酸脫氫酶及肌酸激酶水平，減少斷奶后應(yīng)激。

釀酒酵母；斷奶大鼠；腸道發(fā)育；血液理化指標(biāo)；免疫功能

在斷奶動物日糧中添加抗生素及重金屬，一方面促使病原菌產(chǎn)生耐藥性導(dǎo)致腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，另一方面也會經(jīng)排泄物對環(huán)境產(chǎn)生污染，在倡導(dǎo)健康養(yǎng)殖和保證肉質(zhì)安全的今天，禁用抗生素的呼聲越來越高，研發(fā)抗生素替代品勢在必行。斷奶動物腸道健康、血液理化指標(biāo)及免疫功能與胃腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)有著極其重要關(guān)系，胃腸道菌群結(jié)構(gòu)的平衡不僅有利于食物發(fā)酵及消化，還可以啟動一些獲得性免疫系統(tǒng)，從而促進(jìn)動物腸道健康以提高生產(chǎn)性能[1]。強(qiáng)行的斷奶行為引起哺乳動物腸道出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，如腹瀉、易感染、消化不良及營養(yǎng)不良等癥狀，從而降低斷奶動物存活率[2]。由此，維持?jǐn)嗄虅游锬c道微生物菌群結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)具有重要意義。大量研究證實，酵母及其代謝產(chǎn)物是抗生素的理想替代品之一，對于斷奶動物生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液生理及免疫功能等提高具有積極作用[3-6]。釀酒酵母培養(yǎng)物在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生細(xì)胞壁多糖、活性有益菌、次級代謝產(chǎn)物、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸及未知促生長因子等有益于腸道微生態(tài)平衡及增強(qiáng)免疫功能的成分[7]，同時，釀酒酵母也是農(nóng)業(yè)部發(fā)布《飼料添加劑品種目錄(2013)》中批準(zhǔn)可直接添加到飼料中使用的微生物制劑。

由此，本試驗探究了在日糧中添加釀酒酵母發(fā)酵培養(yǎng)基對斷奶大鼠生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液理化指標(biāo)和免疫功能的影響，旨在為開發(fā)安全、高效、環(huán)保的無抗發(fā)酵飼料奠定理論參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與設(shè)備

釀酒酵母營養(yǎng)缺陷型菌株INVSc1(美國Invitrogen公司)、ELISA試劑盒(德國R-Biopharm公司)、TRIZOL試劑盒(美國Invitrogen公司)、BCA蛋白定量試劑盒(北京莊盟國際生物有限公司)、高效切片石蠟(上海華申康復(fù)器材有限公司)、Multlskan MK3型酶標(biāo)儀(賽默飛世爾儀器有限公司)、UPH-Ⅱ-10T型優(yōu)普超純水(成都超純科技有限公司)、DZKW-4型電子恒溫水浴鍋(北京中興偉業(yè)儀器有限公司)、轉(zhuǎn)輪式切片機(jī)(Leica-2016，德國)、TSJ-Ⅱ型全自動封閉式組織脫水機(jī)(常州市中威電子儀器有限公司)、BMJ-Ⅲ型包埋機(jī)(常州郊區(qū)中威電子儀器廠)、PHY-Ⅲ型病理組織漂烘儀(常州市中威電子儀器有限公司)、數(shù)碼三目攝像顯微鏡(BA400Digital，麥克奧迪實業(yè)集團(tuán)有限公司)、圖像分析軟件Motic Images Advanced。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗動物與分組 為探究活性釀酒酵母對斷奶大鼠生產(chǎn)性能、腸道發(fā)育、血液理化指標(biāo)及免疫功能等的影響，按體重相近原則，選取同品種、同批次的21日齡斷奶SD大鼠30只，平均體重(63.27±2.45)g；按體重和性別隨機(jī)分為三組(每組3個重復(fù)，每個重復(fù)3～4只)：對照組(基礎(chǔ)日糧+空白培養(yǎng)液)、釀酒酵母組(基礎(chǔ)日糧+釀酒酵母培養(yǎng)液)、抗生素組(基礎(chǔ)日糧+抗生素)。其中釀酒酵母組為每千克日糧中添加 200 mL 液體發(fā)酵培養(yǎng)液，抗生素組為每千克日糧補(bǔ)充 20 mg 硫酸黏桿菌素+40 mg 桿菌肽鋅；試驗周期15 d。本試驗中斷奶SD大鼠基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分見表1。

1.2.2 飼養(yǎng)管理及樣本采集 所有參試SD大鼠均做標(biāo)記，同一重復(fù)的SD大鼠同籠飼養(yǎng)，定期更換墊料，自由采食和飲水，室溫(25±0.06)℃，濕度56%，光照12 h。飼喂15d后，禁食12 h，眼動脈取血，低溫離心取血清。采血后立即頸斷處死，取十二指腸及其黏膜組織。

表1 試驗基礎(chǔ)日糧配方及營養(yǎng)成分Table 1 Formula and nutrients content of the diets

注：①礦物質(zhì)預(yù)混料為每千克日糧提供: 硫酸亞鐵251.41 mg;膽礬23.81 mg;硫酸錳55.37 mg;鋅礬132.59 mg;亞硒酸鈉0.22 mg;碘化鉀0.40 mg。②維生素預(yù)混料為每千克日糧提供: 維生素A 4 000 IU;維生素D31000 IU;維生素E 50 IU;維生素B16.00 mg;核黃酸 6.00 mg;煙酸30.00 mg;泛酸16.00 mg;維生素B67.00 mg;葉酸 2.00 mg;鈷胺素 0.01 mg;生物素 0.20 mg;維生素K32.00 mg。③營養(yǎng)水平為計算值。

Notes：①M(fèi)ineral premix provides the following in per kg of diet: FeSO4.7H2O 251.41 mg;CuSO4.5H2O 23.81 mg;MnSO4·H2O 155.37 mg;ZnSO4.7H2O 132.59 mg;Na2SeO30.22 mg;KI 0.40 mg.②Vitamin premix provides the following per kg of diet: VA 4 000 IU;VD31000 IU;VE 50 IU;VB16.00 mg;VB26.00 mg;VB330.00 mg;VB516.00 mg;VB67.00 mg;VB112.00 mg;VB120.01 mg;VH 0.20 mg;VK32.00 mg.③Nutrition level are the calculated values.

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 平均日采食量、平均日增重及料肉比 每天記錄各籠飼料消耗量，并計算其平均日采食量；每兩天測定SD大鼠體重，并計算其平均日增重；料重比=平均日采食量/平均日增重。

1.3.2 腸道發(fā)育(絨毛高度、隱窩深度及黏膜總蛋白、DNA及RNA含量) 大鼠十二指腸(2.5 cm)于10%甲醛溶液中固定，HE染色，光學(xué)顯微鏡下觀察，并計算絨毛高度及隱窩深度(成都里來生物實驗室)；同時，十二指腸黏膜稱重并提取腸道黏膜總RNA、DNA及總蛋白，紫外分光光度法測定總RNA及DNA濃度(OD260nm吸光值)，BCA法測定總蛋白濃度。

1.3.3 血液理化指標(biāo)及免疫功能 血液生化指標(biāo)(肌酸激酶及乳酸脫氫酶)及免疫功能指標(biāo)(IgA、IgM及IgG)由成都里來生物實驗室測定。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用(SAS V9) 單因素方差分析，數(shù)據(jù)以(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示，以不同字母表示在0.05水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 對斷奶SD大鼠生產(chǎn)性能的影響

由表2可知，就日均采食量及日均增重而言，釀酒酵母組明顯高于對照組(P<0.01)，與抗生素組無顯著性差異(P>0.05)；釀酒酵母組的料重比顯著低于對照組(P<0.01)，且與抗生素組無生物學(xué)統(tǒng)計差異(P>0.05)。由此，可以初步推斷，斷奶SD大鼠日糧中添加釀酒酵母發(fā)酵物，可以顯著提高其生產(chǎn)性能且效果與抗生素組相當(dāng)。

表2 釀酒酵母對斷奶SD大鼠生產(chǎn)性能的影響Table 2 Effect of S.cerevisiaeon the performance of early-weaned SD rat

注：同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Notes: Values in the same row with different superscripts indicate the significant difference(P<0.05).The same as below.

2.2 對斷奶SD大鼠腸道發(fā)育的影響

由表3可知，就十二指腸黏膜總蛋白、DNA及RNA含量而言，釀酒酵母組顯著高于對照組(P<0.01)，與抗生素組無生物學(xué)統(tǒng)計差異(P>0.05).然而，釀酒酵母組的斷奶SD大鼠十二指腸絨毛高度與隱窩深度較對照組有所提高，但無明顯生物學(xué)統(tǒng)計差異(P>0.05)，且與抗生素組也無明顯差異(P>0.05)。因此，可初步推斷，在斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母發(fā)酵物能夠刺激腸道黏膜生長從而促進(jìn)大鼠腸道生長發(fā)育。

表3 釀酒酵母對斷奶SD大鼠腸道發(fā)育的影響Table 3 Effect of S.cerevisiae on intestinal development of early-weaned SD rat

2.3 對斷奶SD大鼠血液理化指標(biāo)及免疫功能的影響

據(jù)表4所示，就血液生化指標(biāo)(如：白蛋白、球蛋白及葡萄糖)而言，各組之間無顯著性差異(P>0.05)，而釀酒酵母組大鼠血液中肌酸激酶及乳酸脫氫酶顯著低于對照組(P<0.01)，與抗生素組無生物統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。此外，釀酒酵母組的大鼠血液中IgA、IgG及IgM含量較對照組有所提高，但未達(dá)到顯著性水平(P>0.05)，同時與抗生素組也無明顯差異(P>0.05)。以上結(jié)果說明，在斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母發(fā)酵物雖然能夠明顯改變血液中肌酸激酶及乳酸脫氫酶含量，但并不影響其免疫功能。

表4 釀酒酵母對斷奶SD大鼠血液生化指標(biāo)及免疫功能的影響Table 4 Effect of S.cerevisiae on biochemical indexes and immune function of blood in early-weaned SD rat

3 討 論

3.1 釀酒酵母對斷奶SD大鼠生產(chǎn)性能的影響

目前，釀酒酵母直接用于斷奶動物飼料中還不普遍，釀酒酵母本身及其代謝產(chǎn)物在腸道環(huán)境中能促進(jìn)乳酸菌的繁殖，產(chǎn)生豐富的乳酸，以促進(jìn)動物采食；同時還能夠降低腸道pH，提高消化力[3-7]。本研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母發(fā)酵物可提高日均采食量、日均增重并降低料重比。這一研究結(jié)果與Jurgens等[8]、Mathew等[9]、Denli等[10]、Van-Heugten等[11]報道一致。Jurgens等[8]報道，在斷奶仔豬日糧中添加活性酵母能明顯改善其日增重和料重比；Mathew等[9]也報道，在斷奶仔豬日糧中補(bǔ)充酵母培養(yǎng)物可提高其采食量及生長速度，從而提高生產(chǎn)性能；Van-Heugten等[11]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬飼喂活性酵母可以明顯提高其生產(chǎn)性能。隨著斷奶動物胃腸道的微生物構(gòu)成、定植規(guī)律及其與宿主關(guān)系的研究不斷深入，通過調(diào)控胃腸道微生物區(qū)系來增強(qiáng)機(jī)體免疫力，改善動物健康狀況將成為營養(yǎng)學(xué)家研究的熱點。本試驗結(jié)果也表明，釀酒酵母組與抗生素組對斷奶SD大鼠生產(chǎn)性能的影響無明顯差異。胡新旭等[5]也報道，向斷奶仔豬日糧中補(bǔ)充無抗發(fā)酵飼料對其生產(chǎn)性能的影響與含抗生素組也無差異。而在斷奶動物日糧中添加抗生素雖可促進(jìn)其生長發(fā)育，但抗生素會使動物產(chǎn)生耐藥性和食品安全，那么補(bǔ)充釀酒酵母等有益菌于飼料中將會是一種潛在發(fā)展的趨勢。

3.2 釀酒酵母對斷奶SD大鼠腸道發(fā)育的影響

早期斷奶導(dǎo)致乳源性生長因子及免疫球蛋白等物質(zhì)供給突然消失，使斷奶動物免疫力下降，病原菌大量增殖，導(dǎo)致胃腸道微生物菌群失調(diào)，導(dǎo)致腹瀉。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母，可明顯提高十二指腸黏膜總蛋白、DNA及RNA含量，從而維持胃腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)的平衡及促進(jìn)腸道生長發(fā)育。Oyofo等[12]及Spring等[13]研究發(fā)現(xiàn)，酵母甘露聚糖能干擾革蘭氏陰性細(xì)菌與腸上皮細(xì)胞表面的結(jié)合，阻止病原菌在消化道表面的定植，維持腸道健康狀況。然而，Stanley等[14]與Mathew等[9]研究發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母對于維護(hù)消化道微生物區(qū)系的穩(wěn)定意義不大，在斷奶動物日糧中添加釀酒酵母對腸道微生物生態(tài)環(huán)境及消化道的短鏈脂肪酸和pH沒有影響。事實上，在斷奶動物日糧中補(bǔ)充抗生素可有效抑制病原菌大量增殖，但會破壞胃腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)[21]。本試驗中，釀酒酵母組與抗生素組對斷奶SD大鼠的腸道生長發(fā)育影響無明顯差異。釀酒酵母作為有益菌，在增殖過程中能競爭性抑制有害病原的繁殖，而對腸道菌群結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用[11]。此外，釀酒酵母也能在體內(nèi)產(chǎn)生有機(jī)酸等物質(zhì)，降低腸道pH，抑制大腸桿菌等病原菌在腸道上定植[3]。然而，對于釀酒酵母對腸道菌群結(jié)構(gòu)及腸道發(fā)育的影響還需進(jìn)一步深入研究。

3.3 釀酒酵母對斷奶SD大鼠腸道血液理化指標(biāo)及免疫功能的影響

肌酸激酶是器官特異性酶，乳酸脫氫酶是糖酵解代謝途徑中的重要酶，兩者在肌細(xì)胞中含量相當(dāng)豐富[15]。斷奶動物因腸道微生物生態(tài)環(huán)境遭到破壞，出現(xiàn)腹瀉，導(dǎo)致采食量降低從而引起肌肉能量供應(yīng)不足，肌酸激酶及乳酸脫氫酶從肌細(xì)胞中逸出，致使血液中兩者水平升高。由此，血液中肌酸激酶和乳酸脫氫酶水平能夠較好地反映斷奶動物腸道健康狀況。本研究結(jié)果也證實，在斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母能夠顯著降低血液中肌酸激酶和乳酸脫氫酶水平，證明釀酒酵母菌可以緩解和改善斷奶行為對幼齡動物的應(yīng)激反應(yīng)；另一方面，在斷奶SD大鼠日糧中補(bǔ)充釀酒酵母能夠未能明顯提高血清中IgA、IgM及IgG水平，這與岳支華等[16]、周淑芹等[17]、肖曼等[18]研究報道結(jié)果不一致，這可能由于釀酒酵母提高動物免疫機(jī)能的作用機(jī)制極其復(fù)雜有關(guān)，關(guān)于釀酒酵母對斷奶動物免疫功能的影響還需進(jìn)一步深入探索與研究。釀酒酵母細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物通過改善斷奶動物胃腸道內(nèi)環(huán)境和菌群結(jié)構(gòu)，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能[6]。試驗結(jié)果表明，在斷奶SD大鼠中補(bǔ)充釀酒酵母對其血液理化指標(biāo)及免疫功能等的影響與抗生素組無明顯差異。事實上，釀酒酵母提高動物免疫力的作用機(jī)制與抗生素是不相同的。釀酒酵母作為益生菌，能促進(jìn)動物免疫器官的生長、成熟，增加T細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞的數(shù)量，啟動免疫應(yīng)答，此外，釀酒酵母也能代謝合成乳多肽類抗生物質(zhì)等細(xì)菌素，刺激免疫應(yīng)答反應(yīng)，激活免疫系統(tǒng)[19]。

4 結(jié) 論

在斷奶SD大鼠日糧中添加釀酒酵母發(fā)酵物，能夠明顯提高大鼠生產(chǎn)性能；促進(jìn)腸道生長發(fā)育；降低血液中乳酸脫氫酶及肌酸激酶水平但并不影響其免疫功能；減少斷奶應(yīng)激，這為研發(fā)斷奶動物無抗飼糧提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

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EffectofSaccharomycesCerevisiaeonProductionPerformance,GutDevelopment,Physio-biochemicalandImmuneFunctionofEarlyWeanedRat

WANG Shu-jin,CHEN Hui-na△,ZHANG Zheng-fan,BAI Xue,HUANG Yan-lin,GUO Chun-hua*
(CollegeofLifeScienceandTechnology,SouthwestUniversityforNationalities,Chengdu,Sichuan610041,China)

To study the effects ofSaccharomycescerevisiaeon growth performance,intestine development,physio-biochemical and immune function of early weanedrat,a total of 30 weaned-SD rats were randomly divided into 3 treatments as follows: the control group,theS.cerevisiaegroup,and the antibiotic group in the current research.The intestine development,physio-biochemical and immune function were assayed after 15 days.The results showed that the growth performance of weanedrat was significantly improved in theS.cerevisiaegroup compared with the control group(P<0.01),but not so evidently compared with that of the antibiotic group(P>0.05).The contents of total protein,DNA,and RNA in theS.cerevisiaegroup revealed the same tendency as above when compared with the control group(P<0.01)and the antibiotic group(P>0.05).The physio-biochemical of the S.cerevisiae group was significantly decreased than the control group(P<0.01),but was comparable with that in the antibiotic group(P>0.05).Additionally,the immune function and intestine development had no differences in theS.cerevisiaegroup compared with the control group and antibiotic group(P>0.05).The weanedrat diet supplement withS.cerevisiaewas effective to enhance growth performance,stimulate intestine development and reduce the stress in conclusion.

saccharomycescerevisiae;weaned rat;intestine development;physio-biochemical index immune function

2014-05-11，

2014-06-04

西南民族大學(xué)研究生創(chuàng)新型科研項目(No.CX2013SZ44)

王蜀金(1988-)，男，重慶開縣人，碩士研究生，研究方向：分子營養(yǎng)學(xué)。E-mail：137638758@qq.com △為并列第一作者。

*[通訊作者]郭春華(1957-)，男，四川內(nèi)江人，博士，教授，研究方向：分子營養(yǎng)學(xué)。E-mail：531893818@qq.com

S811.6

A

1005-5228(2014)10-0041-05