回腸末端灌注VFA對斷奶仔豬糞便VFA排出量的影響

馮 志， 雷 龍， 李 強， 張丹丹， 任 瑩， 王立偉， 趙勝軍*

（1.武漢輕工大學動物營養(yǎng)與飼料科學湖北省重點實驗室，湖北武漢430023；2.動物營養(yǎng)與飼料安全湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430023；3.通遼市科爾沁區(qū)畜牧工作站，內蒙古通遼028000）

科學實驗研究

回腸末端灌注VFA對斷奶仔豬糞便VFA排出量的影響

馮 志1，2， 雷 龍1，2， 李 強1，2， 張丹丹1，2， 任 瑩1，2， 王立偉3， 趙勝軍1，2*

（1.武漢輕工大學動物營養(yǎng)與飼料科學湖北省重點實驗室，湖北武漢430023；2.動物營養(yǎng)與飼料安全湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430023；3.通遼市科爾沁區(qū)畜牧工作站，內蒙古通遼028000）

為研究揮發(fā)性脂肪酸（VFA）產生量與糞便VFA排出量的關系，本試驗選取25日齡的平均體重為（6.48±0.71）kg的三元雜交斷奶仔豬(杜×長×大）20頭，安裝“T”型回腸瘺管，術后1周，將斷奶仔豬隨機分成4個處理組，每個處理組5個重復。分別從回腸瘺管處灌注不同水平（約為大腸VFA估測產生量的25%、50%、75%和100%）VFA。同時收集斷奶仔豬的糞便，用于測定糞便中VFA的排出量。結果表明：灌注組丙酸、乳酸的排出量均顯著高于未灌注組（P＜0.05），但不同的灌注水平對丙酸排出量無顯著影響（P＞0.05）。與對照組相比，灌注水平為25%、50%、75%和100%組的丙酸排出量分別提高了85.3%、67.2%、48.6%和49.2%（P＜0.05）。灌注水平為75%時，乳酸排出量較25%、50%灌注水平組分別提高173.8%和44.9%（P＜0.05）；灌注水平為100%時，乳酸排出量較灌注水平25%組顯著提高118.4%（P＜0.05）。各組間乙酸和丁酸排出量差異不顯著（P＞0.05）。在本試驗條件下，灌注VFA對糞中丙酸、乳酸的排出量有顯著影響，對乙酸、丁酸無顯著影響。

揮發(fā)性脂肪酸；排出量；斷奶仔豬

碳水化合物是動物機體最重要的能量來源，其在大腸微生物的作用下可分解為揮發(fā)性脂肪酸和乳酸，其中尤以乙酸產量最大。在豬的腸道中，因盲腸和結腸能夠快速有效的吸收發(fā)酵產生的揮發(fā)性脂肪酸，所以只有5%～10%的揮發(fā)性脂肪酸會隨糞便排出。揮發(fā)性脂肪酸的產生可以促進腸道形成一個穩(wěn)定的益于微生物繁殖和生存的酸性環(huán)境，使腸道處于一個良性循環(huán)的環(huán)境中，同時還可以提供能量。李天明（1989）研究表明，揮發(fā)性脂肪酸可以提供5%～25%維持豬生長需要的能量。

揮發(fā)性脂肪酸適宜的含量和比例是保證腸道正常和穩(wěn)定的前提，Meulen等（1997）通過為豬安裝門靜脈，腸系膜靜脈和頸動脈血管瘺，研究不同淀粉來源的飼料對豬門靜脈吸收乳酸和揮發(fā)性脂肪酸的影響。Benson等（2002）通過為泌乳母牛安裝血管瘺，分析血流量的差異，來比較揮發(fā)性脂肪酸的代謝。Zhuang等（2014）研究山羊揮發(fā)性脂肪酸在門靜脈排流組織（PDV）中的代謝，比較了飼喂不同水平日糧后揮發(fā)性脂肪酸的凈吸收量。在反芻動物的研究中，韓飛（2001）利用瘤胃啟動-連續(xù)灌注丙酸的方法，研究丙酸在瘤胃的產生量及吸收率。本試驗以斷奶仔豬為研究對象，借鑒反芻動物的研究方法，采用回腸瘺管灌注研究不同水平的VFA對斷奶仔豬糞便VFA排出量的影響，以了解VFA產生量與糞便VFA排出量的關系。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 本試驗選取20頭體況良好，平均體重為（6.48±0.71）kg的 25日齡杜×長×大三元雜交斷奶仔豬。隨機分為4個處理組，每組5個重復。安裝“T”型回腸瘺管，預飼5 d，待日采食量穩(wěn)定后，分別從回腸瘺管處灌注不同水平揮發(fā)性脂肪酸 （約為大腸揮發(fā)性脂肪酸估測產生量的25%、50%、75%和100%）。收集斷奶仔豬糞便，用于測定糞便中揮發(fā)性脂肪酸的排出量。

1.2 試驗日糧 選擇玉米豆粕型日糧，參照NRC（2012）飼養(yǎng)標準配制，每千克飼料中添加1 g二氧化鈦作外源指示劑。日糧組成和營養(yǎng)水平見表1。

1.3 飼養(yǎng)管理 對試驗豬進行常規(guī)免疫，試驗前3 d進行驅蟲，試驗豬單籠飼養(yǎng)。每天喂食4次（8∶00、12∶00、16∶00、20∶00），每次飼喂時記錄飼喂量，每天稱量剩料量，計算采食量。自由飲水。

1.4 試驗灌注方案

1.4.1 預備試驗 預飼5 d，待日采食量穩(wěn)定后，采集試驗仔豬的新鮮糞便，樣品在-20℃條件下冷凍保存，用于測定未灌注條件下糞便中VFA排出量。

1.4.2 動物分組及灌注水平 Canibe等（2001）報道，盲腸每千克干物質中乳酸含量為3 mmoL，乙酸、丙酸、丁酸混合含量為105 mmoL，可知乳酸和VFA的含量比值為 1∶35。在 Imoto和 Namioka（1978）研究中，按體外法24 h計，每克干物質產生乙酸、丙酸、丁酸的速率分別為126.5、45.4、14.9 μmol/h，Pluske 等（2003）報道，盲腸內容物的含量為124 g，可知乙酸、丙酸、丁酸的日產生量為0.376、0.135、0.044 moL，根據比值可得出乳酸日產生量為0.017 moL。按產生量的25%、50%、75%、100%設定灌注水平，進行啟動連續(xù)灌注。啟動灌注10 mL，連續(xù)灌注配制為350 mL。灌注液的具體配制見表2。

表1 日糧組成和營養(yǎng)水平

表2 不同處理組灌注液中VFA的含量

1.4.3 灌注方法 斷奶仔豬于消化代謝籠內飼喂，在試驗期內飼喂量和飼養(yǎng)程序均保持不變。試驗仔豬每日灌注的混合溶液溶解于生理鹽水中制成350 mL溶液。灌注時水浴加熱至37℃。將每只試驗豬的灌注液裝入輸液瓶內，懸掛于代謝籠上方，輸液滴管與回腸瘺管相連，通過輸液滴管閥門調節(jié)流速，輸液滴管處加保溫裝置。每日連續(xù)灌注12 h，連續(xù)灌注3 d。

1.5 樣品采集 在啟動和連續(xù)灌注過程中收集新鮮糞便于自封袋中，加苯甲酸鈉和苯甲基磺酰氟（為了阻止細菌活動，降低發(fā)酵對VFA濃度的影響）（O’Doherty等，2010），-20 ℃保存， 留待測定VFA濃度。

1.6 測定指標 糞樣中乙酸、丙酸、丁酸和乳酸濃度的測定由農業(yè)部飼料效價與安全監(jiān)督檢測中心采用離子色譜法檢測；

飼料和食糜中TiO2含量參照鄧雪娟等（2008）分光光度計法測定。

1.7 計算公式

VFA 排出量 Pi=FI×（TiO21/TiO22）× C。

式中：C為糞便中VFA（乳酸）濃度；FI為采食量；TiO21為飼料中二氧化鈦的濃度；TiO22為糞便中二氧化鈦的濃度。

假設VFA的產生量為X，吸收量為A，排出量為 Y，所以：X=A+Y。

設U為吸收率，在U不變的情況下，可得到：X=XU+Y=＞Y=X（1-U）。

由此，可以得出VFA的產生量X和排出量Y之間的線性關系。

1.8 數據處理 數據用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，差異顯著再進行Duncan’s多重比較，數據采用“平均數±標準差”表示。

2 結果與分析

由表3可知，灌注水平為75%時，糞中乙酸排出量最高，但各組間無顯著差異（P＞0.05）。斷奶仔豬糞中丙酸排出量表現為先增加后降低的趨勢，灌注水平為25%、50%、75%和100%組，與對照組相比，丙酸排出量分別提高85.3%、67.2%、48.6%和49.2%（P＜0.05），但不同灌注水平組之間丙酸排出量無顯著差異 （P＞0.05）。乳酸排出量也隨灌注水平的增加呈先增加后降低的趨勢，灌注水平為75%時最高，各灌注組均顯著高于對照組 （P＜0.05）。與對照組相比，灌注水平為25%、50%、75%和100%組的丙酸排出量分別提高 85.3%、67.2%、48.6%和49.2%（P＜0.05）。灌注水平為75%組乳酸排出量較25%、50%灌注水平組提高173.8%和44.9%（P＜0.05）；灌注水平為100%組乳酸排出量較灌注水平25%組提高118.4%（P＜0.05）。在灌注水平為25%時，丁酸排出量最高，但不同灌注組間差異不顯著（P＞0.05）。

表3 灌注不同水平的VFA對糞中VFA排出量的影響

以揮發(fā)性脂肪酸灌注量（mol）為X，糞便中揮發(fā)性脂肪酸排出量（mg）為Y建立回歸公式：

乙酸：Y=-7.67X+150.00，（R2=0.0047，sig.=0.913）；

丙酸：Y=3.22X+2.44，（R2=0.0936，sig.=0.617）；

丁酸：Y=-159.53X+55.44，（R2=0.0825，sig.=0.639）；

乳酸：Y=42.77X+2.46，（R2=0.8055，sig.=0.039）。

結果顯示，揮發(fā)性脂肪酸的灌注量與糞中的排出量沒有明顯的線性關系。

3 討論

揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是指碳鏈為1～6的具有較強揮發(fā)性的有機脂肪酸。VFA可在結腸上皮細胞和肌肉組織中轉化為酮體、二氧化碳來供能；VFA適宜的含量和比例構成是保證腸道正常和穩(wěn)定的前提之一；VFA還可以作為信號分子，來參與介導肥胖的過程。碳水化合物在盲腸和結腸內經微生物發(fā)酵產生大量揮發(fā)性脂肪酸和乳酸，其中尤以乙酸產量最大。但揮發(fā)性脂肪酸的產量會因大腸微生物種類和數量的不同有差異，而微生物的種類和數量又受發(fā)酵底物的影響（Mathew等，1996）。豬的盲腸和結腸可以快速的吸收揮發(fā)性脂肪酸，所以只有5%～10%的揮發(fā)性脂肪酸會隨糞便排出。 Imoto和Namioka（1978）通過體外培養(yǎng)研究揮發(fā)性脂肪酸的產生量和吸收率，結果表明，丙酸平均每天產生量為0.21 mol，吸收量為0.18 mol，吸收率為0.86。

本試驗從回腸瘺管灌注不同梯度水平的揮發(fā)性脂肪酸，研究其對糞中揮發(fā)性脂肪酸排出量的影響，結果表明，灌注揮發(fā)性脂肪酸對丙酸、乳酸排出量有顯著的影響（P＜0.05），但對乙酸、丁酸無顯著影響（P＞0.05）。這個差異可能是與揮發(fā)性脂肪酸的吸收機制有關。揮發(fā)性脂肪酸吸收的有關動力學機制是質子化的擴散和陰離子的交換（任傲等，2015）。單胃動物經消化道吸收進入門靜脈血流的丙酸、乳酸幾乎全部為肝臟代謝（李偉忠和單安山，2003），而乙酸和丁酸較多在腸壁代謝。揮發(fā)性脂肪酸的灌注量與糞中的排出量沒有明顯的線性關系，所建立的回歸公式無意義。這個結果與試驗假設產生量與排出量之間呈線性關系有差異。其原因可能為：（1）在試驗操作過程中不能保證所有的脂肪酸都無損失的從瘺管處灌入；（2)瘺管手術一定程度上會影響斷奶仔豬腸道健康，從而影響揮發(fā)性脂肪酸的吸收；（3）大量揮發(fā)性脂肪酸的灌注導致盲腸微生態(tài)區(qū)系發(fā)生改變，使得揮發(fā)性脂肪酸的產生量和比例也發(fā)生了較大的改變。

從本試驗結果來看，目前還不能用回腸灌注揮發(fā)性脂肪酸的方法來測定斷奶仔豬大腸揮發(fā)性脂肪酸的產生量，也不能根據糞便中揮發(fā)性脂肪酸的排出量得出其吸收率和吸收量。在以后的研究中，可適當降低回腸揮發(fā)性脂肪酸灌注水平，然后再研究其對糞中揮發(fā)性脂肪酸排出量的影響。

4 結論

本試驗結果表明，灌注揮發(fā)性脂肪酸對斷奶仔豬糞中丙酸、乳酸排出量有顯著的影響，但對糞中乙酸、丁酸的排出量沒有顯著影響。

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The study was performed to examine the effects of the endogenous metabolizable glucose in vivo determination method，a total of 20-day-old weaned piglets with （6.48±0.71）kg body weight were randomly divided into four treatment groups，with five piglets allocated to each treatment.The piglets were implanted with T-Cannula in terminal ileum，and were respectively infused into T-Cannula with different levels of volatile fatty acids （25%，50%，75%，100%of the volatile fatty acids yield in the large intestine）.After the weaned piglets survived and delayed one week.The faces were collected，and used for determining the concentration of volatile fatty acid.The results showed that the emissions of propionic acid and lactic acid in infusion groups were significant higher than that in no infusion group（P ＜ 0.05），but the different infusion levels had no significant effect on propionic acid emissions （P ＞ 0.05）.Compared to the control group，propionic acid emissions increased by 85.3%，67.2%，48.6%and 49.2%with levels of infusion in 25%，50%，75%，100%（P ＜0.05）.Lactic acid emissions increased by 173.8%and 44.9%with levels of infusion in 75%than the levels of infusion in 25%and 50%（P ＜ 0.05），and lactic acid emissions increased by 118.4%with levels of infusion in 100%than the levels of infusion in 25% （P ＜ 0.05），but there was no difference in the emissions of acetic acid and butyric acid between each groups.In conclusion，the infusion of volatile fatty could significantly effect the emissions of propionic acid and lactic acid，but have no significant effect on the emissions of acetic acid and butyric acid.

volatile fatty acids；emissions；weaned piglets

S816.7

A

1004-3314（2017）17-0014-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171703

國家自然科學基金項目（31201833）*通訊作者