海藻提取物在母豬和斷奶仔豬飼料中的應(yīng)用研究

王 旭

(四川省德陽市飼料監(jiān)察管理站，四川 德陽 618000)

1 海藻提取物的組成成分

海藻提取物包括多種活性物質(zhì)，其中有多糖類、蛋白質(zhì)、多不飽和脂肪酸、色素、多酚類、微量元素和植物生長激素等[1]，各種營養(yǎng)物質(zhì)的含量因海藻品種和加工方式不同而存在差異。Zvyagintseva等(2003)研究表明，海藻中多糖類物質(zhì)主要含有3種多糖：巖藻多糖(fucoidan)、昆布多糖(Laminarin)和褐藻膠(alginate)[2]，其中作為抗生素替代品被研究應(yīng)用的主要是巖藻多糖和昆布多糖。如圖1，巖藻多糖是一種硫酸化多糖，具有水溶性，其長鏈主要通過α-(1→3)糖苷鍵連接[3]，其生物學(xué)活性主要取決于分子量的大小，研究表明，分子量小的巖藻多糖生物學(xué)活性越高，高活性巖藻多糖被證明具有抗病毒、抗腫瘤等生物學(xué)功能。昆布多糖是一種典型β葡聚糖，其主鏈通過β-(1→3)糖苷鍵相連，昆布多糖的水溶性主要取決于是否具有β-(1→6)糖苷鍵相連的支鏈，掌狀海帶(Laminaria digitata)中提取的昆布多糖因具有支鏈而具有水溶性，極北海帶(Laminaria hyperborean)中提取的昆布多糖因無支鏈結(jié)構(gòu)而不具有水溶性。研究表明，昆布多糖具有抗菌作用。

圖1 巖藻多糖(前)和昆布多糖(后)的一般結(jié)構(gòu)

2 海藻提取物對母豬和斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響

2.1 海藻提取物對母豬及后代生產(chǎn)性能的影響

Leonard等(2010)[4]在妊娠109天至斷奶(26日齡)母豬飼糧中添加海藻提取物(添加量為10 g/d，其中含1.0 g昆布多糖、0.8 g巖藻多糖和8.2 g灰分)，斷奶后所有仔豬飼喂同一日糧21天。試驗結(jié)果表明，在妊娠后期和泌乳期向母豬飼糧中添加海藻提取物并不影響母豬的分娩成績和仔豬在哺乳期的生長性能，而在妊娠后期和泌乳期向母豬飼糧中添加海藻提取物顯著提高了仔豬斷奶后7～14天和0～21天的平均日增重，同時顯著提高了仔豬斷奶后7～14天的平均日采食量。為了了解海藻提取的長期添加效應(yīng)，Leonard等(2011)[5]開展了進一步研究，該作者在妊娠107天至斷奶(26日齡)母豬飼糧中添加10 g/d海藻提取物，仔豬斷奶后，以母豬飼糧處理為基礎(chǔ)，按照繼續(xù)添加(添加量為2.8 g/kg)和不添加海藻提取物作為試驗處理，將斷奶仔豬分為4(BB: basal sows-basal pigs, BS: basal sows-treated pigs, SB: treated sows-basal pigs, SS: treated sows-treated pigs)個處理，試驗處理在斷奶后117天結(jié)束，并在斷奶后21天、77天和117天進行稱重。該試驗結(jié)果與該作者之前的一個試驗結(jié)果相似：母豬飼糧中添加海藻提取物不影響母豬分娩成績和仔豬哺乳期的生長性能，但顯著提高了斷奶后0～21天和21～117天平均日增重，斷奶后繼續(xù)添加海藻提取物顯著提高了斷奶后0～117天平均日增重，且二者存在互作效應(yīng)。斷奶后繼續(xù)添加海藻提取物還可以顯著降低斷奶后0～117天料肉比，且與母體效應(yīng)存在互作效應(yīng)。Draper等(2016)[6]的研究也表明，從妊娠109天到斷奶在母豬飼糧中添加10 g/d的海藻提取物顯著提高了后代上市體重。以上結(jié)果表明，在妊娠后期和泌乳期向母豬飼糧中添加海藻提取物雖然不影響母豬的分娩成績和哺乳期仔豬的生長性能，但可以顯著提高仔豬斷奶后的生長性能，這說明在母豬飼糧中添加海藻提取物對后代的生長發(fā)育有長期效應(yīng)。而在斷奶后繼續(xù)添加海藻提取物也可以提高仔豬在生長育肥階段的生長性能，且與母體效應(yīng)存在互作效應(yīng)。

2.2 海藻提取物對斷奶仔豬生長性能的影響

O'Doherty等(2010)[7]向斷奶仔豬飼糧中添加2.8 g/kg的海藻提取物(組成成分：昆布多糖為112 g/kg，巖藻多糖為89 g/kg，灰分為799 g/kg)，試驗結(jié)果顯示，與未添加海藻提取物組相比，添加海藻提取物顯著提高了仔豬斷奶后0～7天和0～25天的平均日增重，且顯著降低了0～25天的料肉比。Heim等(2014)[8]研究表明，在斷奶仔豬飼糧中添加300 mg/kg的昆布多糖可以顯著提高仔豬在斷奶后0～32天的平均日增重和顯著降低0～32天的料肉比。其他研究也得出了相似的結(jié)論。以上結(jié)果表明，在斷奶仔豬飼糧中添加海藻提取物可以提高其保育期的生長性能。

3 海藻提取物影響母豬和斷奶仔豬生產(chǎn)性能的原因分析

3.1 海藻提取物對腸道健康的影響

3.1.1 腸道形態(tài)

研究表明，仔豬在遭受斷奶應(yīng)激時往往會造成腸道絨毛萎縮和隱窩增生，這種變化減弱了仔豬對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的能力，從而造成腹瀉，嚴(yán)重阻礙了仔豬的生長發(fā)育。Leonard等(2011)[5]研究表明，與不添加海藻提取物相比，在母豬飼糧或斷奶仔豬飼糧中添加海藻提取物可以顯著提高仔豬斷奶后第11天空腸絨毛高度與隱窩深度的比值。Leonard等(2011)[5]在另一個研究中發(fā)現(xiàn)，在母豬飼糧中添加海藻提取物有降低仔豬斷奶后第9天十二指腸隱窩深度的趨勢。雖然在母豬上的研究表明，添加含有巖藻多糖和昆布多糖的海藻提取物可以改善仔豬斷奶后的腸道形態(tài)。Bouwhuis等(2016)[9]的研究發(fā)現(xiàn)，在母豬飼糧中添加海藻提取物可改善后代受到病原菌入侵時的腸道形態(tài)。

3.1.2 腸道微生物區(qū)系

研究表明，腸道中大量的大腸桿菌(Escherichia coli)是引起仔豬斷奶時腹瀉的主要原因，因而被認(rèn)為是有害菌，而乳酸桿菌(Lactobacillus spp.)和雙歧桿菌(Bifidobacteria spp.)被普遍認(rèn)為是有益菌。仔豬在出生后48 h左右腸道菌群趨于穩(wěn)定，而母豬糞便中的微生物種類和數(shù)量很大程度上決定了仔豬腸道微生物的定植。Leonard等(2012)[10]研究表明，在妊娠后期和泌乳期向母豬飼糧中添加10 g/d的海藻提取物顯著降低了分娩當(dāng)天母豬糞便中大腸桿菌的數(shù)量，同時，該處理的仔豬在斷奶時不僅顯著降低了結(jié)腸中大腸桿菌數(shù)量，還著提高了乳酸桿菌與大腸桿菌的比值。這說明在母豬飼糧中添加海藻提取物可以通過減少母豬糞便中大腸桿菌的數(shù)量來減少仔豬腸道中大腸的數(shù)量。Leonard等(2011)[5]研究表明，在斷奶仔豬飼糧中繼續(xù)添加2.8 g/kg的海藻提取物可以顯著降低仔豬斷奶后11天和117天結(jié)腸中大腸桿菌的數(shù)量。海藻提取物的抗菌作用可以歸結(jié)于兩個原因，一是海藻提取物具有黏性作用，可以阻止這些細(xì)菌與腸上皮接觸，進而減少在腸道黏膜上的附值。二是因為海藻提取物更適合被雙歧桿菌和乳酸桿菌分解利用，而大腸桿菌對其利用效率很低，從而使大腸桿菌的生長受到抑制。研究還表明，添加海藻提取物可顯著降低腹瀉的發(fā)生，這可能與腸道中大腸桿菌數(shù)量的減少有關(guān)。

3.1.3 腸道揮發(fā)性脂肪酸

在前腸未被消化的碳水化合物(主要包括結(jié)構(gòu)性多糖)在后腸被微生物發(fā)酵產(chǎn)生一些揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，其中最重要的是丁酸，研究證明，丁酸可以被結(jié)腸細(xì)胞快速分解，并可以提供結(jié)腸所需能的70%。研究表明，添加海藻提取物可以顯著提高后腸(盲腸和結(jié)腸)中總揮發(fā)性脂肪酸和丁酸含量，同時顯著降低了氨氣濃度。這主要是由于昆布多糖屬于β-葡聚糖的一種，而β-葡聚糖已被證實是雙歧桿菌和乳酸桿菌屬的底物。同時研究表明，蛋白質(zhì)發(fā)酵會產(chǎn)生氨氣，危害腸道健康，而大腸桿菌的數(shù)量與后腸蛋白質(zhì)發(fā)酵有關(guān)，添加海藻提取物降低了腸道中大腸桿菌的數(shù)量，從而減少了后腸蛋白質(zhì)發(fā)酵，這主要表現(xiàn)在氨氣濃度的降低。

3.1.4 腸道黏膜蛋白

黏蛋白作為黏液的主要成分，在抵抗外來病原入侵胃腸道時發(fā)揮著重要的生理屏障作用，腸三葉因子(TFF3)是腸道上皮細(xì)胞進行修復(fù)時必需的一類多肽物質(zhì)，對維持胃腸道黏膜的完整性具有重要的作用。海藻提取物能顯著提高仔豬斷奶后黏蛋白2(MUC2)和腸三葉因子(TFF3)的基因表達,同時有降低炎癥因子白介素-1β(IL-1β)基因表達的趨勢。這說明添加海藻提取物有利于腸道黏膜的自我修復(fù)和保持完整的屏障功能。

3.2 海藻提取物對免疫狀態(tài)的影響

仔豬出生后主要通過母乳獲得被動免疫保護。研究表明，在母豬飼糧中添加10 g/d的海藻提取物不僅顯著提高初乳中IgG和IgA的濃度，還顯著提高仔豬泌乳14天血清中IgG和IgM的濃度，Leonard等(2010)[4]也證明在母豬飼糧中添加海藻提取物不僅可顯著提高初乳中免疫球蛋白的含量，還可以顯著提高哺乳仔豬血清中免疫球蛋白的含量。巨噬細(xì)胞的吞噬作用對機體清除入侵病原體起著重要的作用。雖然在母豬飼糧中添加海藻提取物可以顯著提高仔豬斷奶時全血中白細(xì)胞的吞噬活性，但同時顯著降低淋巴細(xì)胞的吞噬活性和嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量，其具體原因尚不清楚。進一步的研究表明，當(dāng)用LPS(脂多糖)對斷奶仔豬回腸和結(jié)腸進行刺激時，母豬飼糧中添加海藻提取物可以顯著提高后代回腸中TNF-α(腫瘤壞死因子)的表達量，而TNF-α的提高通常被認(rèn)為是免疫狀態(tài)的提升，因此海藻提取物有提升免疫狀態(tài)的作用。

3.3 海藻提取物對飼料利用率的影響

O'Doherty等(2010)[7]研究表明，海藻提取物可以顯著提高斷奶仔豬對有機物、氮、總能和中性洗滌纖維的利用率。Walsh等(2013)[11]給斷奶仔豬飼喂昆布多糖，結(jié)果表明，昆布多糖顯著提高了干物質(zhì)、有機物、氮、灰分、總能和中性洗滌纖維的表觀消化率。Heim等(2014)[8]不僅考察了營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，還考察與葡萄糖轉(zhuǎn)運相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果顯示，昆布多糖顯著提高了仔豬回腸鈉葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運載體、葡萄糖轉(zhuǎn)運載體1和葡萄糖轉(zhuǎn)運載體2的相對表達量，而葡萄糖轉(zhuǎn)運載體表達量的升高與營養(yǎng)物質(zhì)利用率的提高有著密切的關(guān)系。Gahan等(2009)[12]也得出了相似的結(jié)論。綜合分析其原因，營養(yǎng)物質(zhì)利用率的提高可以歸結(jié)于腸道健康的改善和葡萄糖轉(zhuǎn)運載體表達量的升高。以上研究證明，在斷奶仔豬飼糧中添加海藻提取物可以通過提高飼料利用率來提高生產(chǎn)性能。

4 海藻提取物在母豬和斷奶仔豬飼料中的適宜添加量

4.1 母豬飼糧中的適宜添加量

由于海藻提取物在母豬上的應(yīng)用研究較晚(最早的文獻報道在2010年)，因此還未找到有關(guān)劑量效應(yīng)在母豬上的研究，而分析前人的研究報道發(fā)現(xiàn)，目前采用的添加劑量均為10 g/d，組成成分為1.0 g昆布多糖(Laminarin)、0.8g巖藻多糖(fucoidan)和8.2 g(ash)灰分，而這個添加劑量有提高母豬及其后代生產(chǎn)性能、改善腸道健康和提高免疫力的作用。

4.2 斷奶仔豬飼糧中的適宜添加量

Walsh等(2013)[11]為探索海藻提取物在斷奶仔豬飼糧中的適宜添加量進行了梯度試驗(巖藻多糖：0 mg/kg和240 mg/kg，昆布多糖：0 mg/kg、150 mg/kg和300 mg/kg)。單從生產(chǎn)性能來看，在斷奶仔豬飼料中添加300 mg/kg的昆布多糖對生長的促進作用最大。為了進一步探究添加更高水平的昆布多糖是否還會有更好的效果，Smith 等(2011)[13]設(shè)計了一個梯度試驗(0 mg/kg、300 mg/kg、600 mg/kg)，結(jié)果表明，與添加600 mg/kg的昆布多糖相比，添加300 mg/kg的昆布多糖能更有效的減少腸道有害菌的數(shù)量，同時更利于免疫系統(tǒng)抵抗外來病原體，因此300 mg/kg的昆布多糖可以作為一個適宜添加量被添加到斷奶仔豬飼糧中。

5 小結(jié)

雖然目前我國還沒有全面禁止抗生素在養(yǎng)殖業(yè)上的使用，而抗生素的禁用將會是我國養(yǎng)殖業(yè)未來的發(fā)展趨勢。在無抗生素的母豬和斷奶仔豬飼糧中提添加海藻提取物可以改善腸道健康和提高免疫力，從而起到促進生長的作用。因此在我國未來的無抗豬飼料中，海藻提取物可以作為一種很好的抗生素替代品被廣泛使用。目前關(guān)于海藻提取物的研究主要是集中在歐洲，而歐洲的豬飼料主要是大麥小麥型飼糧，而在我國主要是以玉米豆粕型飼糧為主，因此有必要在玉米豆粕型飼糧中做進一步研究。