陳 淺 董璦榕 陳菊紅 郭春華* 張正帆
(1.西南民族大學生命科學與技術學院,四川成都610041;2.樂至大自然農(nóng)牧有限公司,四川資陽641500)
近年來,人們對畜產(chǎn)品的安全問題越來越重視,益生菌作為一種綠色飼料級添加劑,應用于動物生產(chǎn)可以較好地避免抗生素帶來的負面影響,因而受到了越來越多的研究工作者的關注。益生菌是一類可以定植于機體腸道,能促進腸道菌群平衡,從而促進養(yǎng)分利用和預防疾病,最終促進動物生長的活性有益微生物的總稱。因其在動物體內(nèi)無殘留,并且可以改善動物健康,提高生產(chǎn)力和免疫力,益生菌逐步被廣泛應用于畜禽生產(chǎn)中[1-2]。丁酸梭菌(Clostridium butyri?cum,CB)作為新一代芽孢益生菌制劑,較非芽孢益生菌制劑具有耐熱、耐酸和耐多種抗生素等生物學特性,具有提供營養(yǎng)、促進代謝、維持人和動物腸道健康等作用。自2009年7月我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準CB在飼料中作為微生物飼料添加劑使用以來,在對治療乳豬腹瀉和緩解斷奶應激上取得了顯著效果,有“腸道健康衛(wèi)士”之稱[3]。丁酸梭菌的功能主要體現(xiàn)在促進腸道中有益菌(如乳酸菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌)的生長、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、修復腸道損傷、增強機體免疫力、提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,進而維持動物健康并促進其生長[4]。目前,丁酸梭菌在禽和豬等動物生產(chǎn)中都取得了良好效果。研究發(fā)現(xiàn),在家禽飼料中添加適宜比例的丁酸梭菌,能促進肉雞脛骨發(fā)育,提高家禽的抗氧化能力和免疫性能,改善禽類肉品質(zhì),并能有效預防腸炎的發(fā)生[5-8]。尹會方等[9]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中丁酸梭菌能提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能,顯著降低腹瀉率,改善小腸結構和消化酶活性,調(diào)節(jié)消化道菌群,提高機體免疫力[10-11]。但丁酸梭菌在反芻動物中應用的相關研究較少,從有限的報道中來看,飼糧中添加丁酸梭菌能夠提高犢牛斷奶期的生長性能,降低腹瀉率,降低血清丙二醛(MDA)的含量,增強犢牛的免疫功能,有效緩解犢牛的斷奶應激,在犢牛的健康養(yǎng)殖中發(fā)揮一定的益生作用[12]。
日糧精粗比是調(diào)控瘤胃內(nèi)環(huán)境的重要因素,不同精粗比日糧所含的非結構性碳水化合物與中性洗滌纖維的比例不同,日糧在胃腸道的消化吸收率亦有差異。研究發(fā)現(xiàn),適宜范圍內(nèi)增加精料比例,能提高羔羊消化酶活性、生產(chǎn)性能和養(yǎng)分表觀消化率[13]。然而,精料水平過高,反芻動物瘤胃內(nèi)會產(chǎn)生大量脂多糖,使胃腸道黏膜上皮細胞屏障功能受損,最終導致亞急性瘤胃酸中毒、蹄葉炎和脂肪肝等代謝病的發(fā)生,嚴重影響經(jīng)濟效益[14]。
鑒于尚未見有關丁酸梭菌在斷奶羔羊中應用的報道。因此,本文旨在研究不同精粗比日糧中添加丁酸梭菌對斷奶羔羊生長性能、血清生化、抗氧化、免疫指標和經(jīng)濟效益的影響,為丁酸梭菌在羔羊日糧中的應用提供試驗依據(jù)。
試驗用丁酸梭菌由湖北綠雪生物科技有限公司提供,為飼料添加劑,活菌數(shù)≥2.0×108CFU/g。
試驗采用2×2 因子試驗設計,以日糧精粗比(40:60,LD 或60:40,HD)和丁酸梭菌添加量(0 或1.0×108CFU/kg,CB)為兩因素,選擇48只(公母各半)健康和體況相近的2~3月齡斷奶黑山羊(樂至型),按體重隨機分為4個處理組,每個處理組4個重復,每個重復3只羊,預試驗10 d,正試期60 d。具體試驗設計方案見表1。
表1 試驗設計方案
參考NY/T 816—2004《肉羊飼養(yǎng)標準》配制全混顆粒飼料,由四川恒豐飼料有限公司生產(chǎn),其組成及營養(yǎng)水平詳見表2。
表2 日糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎)
試驗前對圈舍進行清潔和消毒處理,并選取相同月齡、體型大小相近、健康狀況良好的斷奶羔羊進行稱重、編號、分組,用伊維菌素注射液進行肌肉注射驅蟲。試驗期間保持圈舍通風、清潔,定期進行羊舍噴霧消毒及清糞工作。每天09:00 和16:00 飼喂兩次,自由采食和飲水。
1.5.1 生長性能的測定
試驗期每天記錄每組中每欄羔羊的喂料量和剩料量,并在試驗開始和結束時對試驗羊進行空腹稱重,記錄數(shù)據(jù)。以上收集的數(shù)據(jù)用于計算試驗期內(nèi)平均日增重(ADG)、平均日采食量(DMI)和料重比(F/G)。
1.5.2 血清采集和指標測定
在正試期第60 d晨飼前每組隨機選取6只羊,進行頸靜脈空腹采血10 ml,放入離心機3 500 r/min 離心15 min,分離血清,并置于-80 ℃低溫冰箱保存,待測血清相關指標。
血清生化指標:采用全自動生化分析儀(BS-240VET)測定血清中總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、葡萄糖(GLU)、尿素氮(BUN)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)、堿性磷酸酶(ALP)和乳酸脫氫酶(LDH)含量。
血清抗氧化指標:采用南京建成生物工程研究所試劑盒測定血清中總超氧化物歧化酶(T-SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)及總抗氧化能力(T-AOC),測定步驟按試劑盒測定要求進行。
血清免疫指標:采用酶聯(lián)免疫分析檢測法(ELI?SA)測定血清中IgA、IgG、IgM 含量,檢測試劑盒均購于上海茁彩生物科技有限公司。
1.5.3 經(jīng)濟效益計算
經(jīng)濟效益計算公式如下:
經(jīng)濟效益(元)=平均日增重(kg)×活羊單價(元/kg)-平均日采食量(kg)×飼料單價(元/kg)
試驗數(shù)據(jù)用Excel 2016 進行整理,用SPSS 18.0軟件進行雙因素方差分析,數(shù)據(jù)分析模型包括日糧精粗比和丁酸梭菌添加水平以及二者之間的互作,當存在顯著互作時,利用LSD 多重比較法進行顯著性檢驗。結果以“平均數(shù)±標準差”表示,P<0.05 表示差異顯著,0.05≤P≤0.10表示有趨勢。
表3 不同精粗比日糧中添加丁酸梭菌對斷奶羔羊生長性能的影響
由表3可以看出,高精組羔羊的平均日采食量顯著低于低精組(P<0.05);丁酸梭菌有提高羔羊平均日增重(P=0.07)、降低料重比趨勢(P=0.08)。同時,在羔羊生長性能方面,日糧精粗比和添加丁酸梭菌之間不存在交互作用(P>0.05)。
如表4 所示,高精組中ALB、TC 的含量顯著高于低精組(P<0.05),BUN 的含量顯著低于低精組(P<0.05),高精組羔羊其余血清生化參數(shù)與低精組相比,差異均不顯著(P>0.05)。丁酸梭菌對羔羊血清生化指標均無顯著影響,但有降低羔羊血清TC的趨勢(P=0.08)。日糧精粗比和丁酸梭菌對所有血清生化指標均無互作效應(P>0.05)。
由表5可知,日糧精粗比對羔羊T-AOC、T-SOD、MDA、CAT、GSH-Px 均無顯著影響(P>0.05);丁酸梭菌有提高T-SOD、CAT、GSH-Px 的含量的趨勢(P<0.10),能顯著降低MDA 的含量(P<0.05),但日糧精粗比和丁酸梭菌在血清抗氧化指標方面無互作效應(P>0.05)。
表5 不同精粗比日糧中添加丁酸梭菌對斷奶羔羊血清抗氧化指標的影響
由表6 可知,日糧精粗比對羔羊血清IgA、IgG、IgM 含量的差異不顯著(P>0.05);而丁酸梭菌組中血清IgA和IgM的含量顯著高于對照組(P<0.05),IgG含量有高于對照組的趨勢(P<0.10)。且二者對羔羊血清免疫指標含量影響不存在交互作用(P>0.05)。
由表7 可知,不同精粗比日糧所獲得經(jīng)濟效益相差不大,但高精組增重收入達5.29 元/(只·d),比低精組高0.36 元/(只·d);丁酸梭菌組的經(jīng)濟效益較對照組高了0.81 元/(只·d)。在不考慮肉質(zhì)、人工成本等因素下,高精組和低精組的飼料單價分別為2.48 元/kg 和2.35 元/kg,育肥羊出欄價格按30 元/kg 計算,HD-CB組可獲得最大的經(jīng)濟效益,為3.55元/(只·d),比LD-0、LD-CB、HD-0 組分別提高了1.31、0.51、0.82 元/(只·d)。
表6 不同精粗比日糧中添加丁酸梭菌對斷奶羔羊血清免疫指標的影響
表7 不同精粗比日糧中添加丁酸梭菌對斷奶羔羊經(jīng)濟效益的影響
瘤胃是反芻動物飼料消化代謝的重要場所,科學合理地配置日糧是充分發(fā)揮動物生長性能的基礎。粗飼料能夠刺激反芻和咀嚼、維持瘤胃液正常pH 值和調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系,但斷奶羔羊的胃腸道尚未發(fā)育完全,由于機體內(nèi)微生物區(qū)系未完全建立,因此斷奶羔羊對粗飼料的消化、吸收和利用的能力有限,飼喂過多的粗料反而會抑制機體的生長發(fā)育;精料能促進飼糧在瘤胃中發(fā)酵,產(chǎn)生的丙酸對幼齡反芻動物瘤胃黏膜組織發(fā)育具有促進作用,同時丙酸能通過糖異生作用轉化成葡萄糖為機體提供能量,但精料飼料比例較高會擾亂瘤胃內(nèi)環(huán)境致使消化功能降低[15-16]。高林青等[17]研究發(fā)現(xiàn),精粗比40:60組的湖羊的末重和平均日增重均低于精粗比為60:40組,但干物質(zhì)采食量和料重比的差異不顯著。郝懷志等[18]研究了不同精粗比(40:60、50:50、60:40)玉米秸稈型全混合日糧對肉用綿羊生產(chǎn)性能的影響,結果發(fā)現(xiàn),飼糧精粗比為60:40組綿羊的平均日增重顯著高于精粗比為40:60組和50:50組。本試驗結果和前人的研究結果基本一致,精粗比60:40 組的羔羊平均日增重高于精粗比40:60 組。在本試驗中還發(fā)現(xiàn),隨著精料水平的增加,斷奶羔羊的平均日采食量出現(xiàn)降低現(xiàn)象,與尹福泉等[19]、徐相亭等[20]的研究結果一致。這可能是動物采食量內(nèi)在性調(diào)控系統(tǒng)負反饋調(diào)控的結果,由于精飼料提高了日糧中非結構碳水化合物的含量,滿足了動物的營養(yǎng)需要,使試驗羊的采食量隨著精料水平的增加而降低[21]。
丁酸梭菌能調(diào)節(jié)腸道菌群,通過增強胃腸道的消化吸收功能進而提高動物的生長性能。大量研究表明,在飼糧中添加丁酸梭菌可改善仔豬腸道菌群結構,提高斷奶仔豬的平均日增重和平均日采食量,顯著降低腹瀉率和料重比[22-23]。李文茜[12]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加2.0×108CFU/kg 丁酸梭菌能顯著提高斷奶期犢牛的平均日增重和飼料轉化效率,降低腹瀉率。然而,Zhang等[24]和Amerah等[25]研究報道,飼糧中添加丁酸梭菌類制劑,對動物生長性能的提高無顯著影響。可見,益生菌制劑的飼用效果受菌種、動物生理狀況以及添加劑量等因素的影響。本試驗結果顯示,與對照組相比,丁酸梭菌組的平均日增重提高了16.28%,料重比降低了17.28%,與李文茜[12]的研究結果基本一致。丁酸梭菌能提高羔羊生產(chǎn)性能的機制可能是:丁酸是丁酸梭菌進行新陳代謝后產(chǎn)生的主要物質(zhì)之一,丁酸在瘤胃內(nèi)可促進乳頭發(fā)育、增加瘤胃表面積和胃壁厚度及其重量,在腸道中可促進絨毛發(fā)育、黏膜發(fā)育、肌層發(fā)育,進而改善機體消化功能,從而提高動物生長性能;此外,丁酸梭菌在腸道中發(fā)酵能產(chǎn)生多種消化酶和其他有益物質(zhì),能降解多種日糧中難以被機體消化的大分子物質(zhì),促進對養(yǎng)分的消化,進而提高飼料轉化效率[26]。
血清生化指標是反映動物營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝、機體內(nèi)環(huán)境平衡、機體健康狀況的綜合指標,其含量或活性的變化規(guī)律是動物體重要的生物學特征。GLU是動物機體能量平衡的重要指標,本試驗各組含量均在正常值范圍內(nèi),且各組之間無顯著差異,高精組GLU含量高于低精組,表明高精組日糧能量利用率較低精組高,與前人的研究結果一致。周明等[27]研究發(fā)現(xiàn),動物攝入的非結構性碳水化合物越多,血糖濃度越高。TP 和ALB 是肝臟蛋白質(zhì)合成能力的重要指標,其濃度能夠反映機體免疫機能狀態(tài)和蛋白質(zhì)的吸收和代謝情況,BUN作為衡量機體蛋白質(zhì)代謝和氨基酸平衡的重要指標,其含量高低與蛋白質(zhì)沉積能力呈反比[28]。吳賢鋒[29]等研究發(fā)現(xiàn),隨著日糧精料比例增加,福清山羊血清ALB有增加的趨勢。崔曉鵬等[30]研究發(fā)現(xiàn),藏母羊血清GLU含量隨著飼糧精粗比的提高而升高,而其他指標含量無顯著變化。占今舜等[31]研究發(fā)現(xiàn),在日糧蛋能比相同的情況下,隨著精料水平的提高,湖羊血清GLU 含量升高,BUN 則相反。本研究發(fā)現(xiàn),飼喂高精日糧能提高羔羊ALB和TC含量,降低BUN 含量,與前人的研究結果相似,表明精粗比60:40 日糧能提高機體對蛋白質(zhì)和脂類的吸收利用。TG和TC是血液脂肪的組成部分,可以反映脂類的吸收、代謝和利用狀況,在正常情況下,其數(shù)值越低表明機體對脂肪的利用率越高[32]。賈聰慧等[8]在肉雞飼糧中添加丁酸梭菌,與對照組相比,丁酸梭菌組肉雞血清TP 含量顯著提高,BUN 含量顯著降低,血清ALB含量有提高的趨勢。李文茜[12]研究發(fā)現(xiàn),丁酸梭菌可顯著降低犢牛血清TC 和高密度脂蛋白含量,保障犢牛脂類代謝的正常。本試驗表明,與對照組相比,丁酸梭菌未顯著影響羔羊血清生化指標,但丁酸梭菌有降低羔羊血清TC 的趨勢,與何菊等[33]報道的飼糧丁酸梭菌能顯著降低肉雞血清TC 含量的結果一致,但與李文茜[12]和賈聰慧等[8]得出的丁酸梭菌能提高育成牛和肉雞血清中TC含量的結果不同。而趙旭[34]研究表明飼糧添加丁酸梭菌對肉雞血清TC 含量無顯著影響。這些試驗結果的差異可能與動物品種、生理狀態(tài)以及丁酸梭菌的添加量有關。在本試驗的條件下,丁酸梭菌能改善羔羊的脂質(zhì)代謝,但對羔羊機體內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸代謝沒有顯著影響。
在正常的生理條件中,機體自由基的產(chǎn)生與清除處于一種動態(tài)平衡狀態(tài),一旦這個平衡被打破,就會使機體發(fā)生氧化應激,自由基大量堆積引起細胞損傷,導致體內(nèi)各種生理活動失去穩(wěn)定性[35]。瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性對反芻動物的抗氧化能力起著至關重要的作用,瘤胃內(nèi)環(huán)境越穩(wěn)定,機體抗氧化能力越強。施力光等[36]用不同的精粗比日糧(20:80、50:50、80:20)飼喂海南黑山羊,結果表明,飼喂精粗比50:50 的山羊T-AOC、GSH-Px、CAT 活性顯著高于低精組和高精組(20:80、80:20),MDA 則相反。研究發(fā)現(xiàn),用7 種不同精粗比日糧(30:70、35:65、40:60、45:65、55:45、60:40、70:30)飼喂荷斯坦奶牛,奶牛血清T-SOD、T-AOC、GSH-Px、CAT及MDA含量以精粗比55:45拐點呈現(xiàn)相反的變化趨勢,且日糧精粗比為55:45時的奶牛抗氧化能力最強;在日糧精粗比30:70、35:65、40:60、45:65時,血清抗氧化指標含量均沒有發(fā)生顯著變化,機體代謝狀況比較穩(wěn)定,機體抗氧化能力較好[37]。本試驗中,日糧精粗比對羔羊抗氧化指標均無顯著影響,與前人研究結果有差異,其原因可能是,在日糧精粗比為40:60和60:40時,羔羊抗氧化能力處于平臺期,瘤胃處于正常的生理狀態(tài)中,沒有導致自由基代謝紊亂,機體抗氧化能力波動較小,對羔羊健康無負面影響。
許多研究均表明,在動物飼糧中添加丁酸梭菌等益生菌能增強機體抗氧化能力。華學春[11]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加丁酸梭菌能顯著提高斷奶仔豬T-AOC和CAT 含量,同時有提高血清GSH-Px 和T-SOD 水平,降低MDA 含量的趨勢。廖秀冬[38]在AA 肉雞飼糧中添加丁酸梭菌,能顯著提高血清GSH-Px 水平和降低血清MDA含量,同時提高了十二指腸、空腸和回腸黏膜和肝臟的抗氧化能力。研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加丁酸梭菌能極顯著降低犢牛血清MDA 的含量,對犢牛斷奶應激導致的抗氧化機能下降有緩解作用[12]。本研究結果顯示,丁酸梭菌能顯著降低MDA的含量,且有提高T-SOD、CAT 和GSH-Px 含量的趨勢。上述試驗結果與本研究結果相似,表明丁酸梭菌可在一定程度上提高動物機體的抗氧化能力。研究表明,丁酸梭菌能發(fā)酵葡萄糖和纖維素等碳水化合物產(chǎn)生丁酸和氫氣,還可以代謝產(chǎn)生T-SOD 和還原型輔酶Ⅰ/還原型輔酶Ⅱ(NADH/NADPH)過氧化物酶,這些物質(zhì)能通過減少反應性氧代謝物來調(diào)節(jié)氧化應激,從而提高機體的抗氧化能力[39]。
免疫球蛋白是反映機體免疫功能的重要指標,主要存在于血清中,含有特異和非特異性抗體,具有抗菌、抗病毒、抗外毒素等多種功能[40]。日糧精粗比對瘤胃的酸堿平衡具有重要影響,精粗比不適宜均能導致反芻動物瘤胃受損,最終造成動物自身免疫力下降。目前飼料精粗比對免疫功能的影響在羊上研究較少,朱芬花等[41]對三組泌乳中期荷斯坦奶牛分別飼喂40:60、50:50、60:40 三種不同精粗比的飼料,結果顯示,隨著精粗比的提高奶牛IgA、IgG、IgM 含量均顯著提高,精粗比為60:40 時奶牛免疫力最強。本試驗中,日糧精粗比對血清免疫指標無顯著影響,與上述研究結果不同,分析原因是試驗動物的日齡及生理狀態(tài)不同導致的,且本試驗日糧精粗比均在羔羊適宜的水平中,試驗動物機體代謝狀況均比較穩(wěn)定。
腸道是機體最大的免疫器官,其功能的發(fā)揮主要依賴于腸道相關黏膜免疫細胞的作用。在動物腸道內(nèi),丁酸梭菌能夠作為非特異免疫因子刺激宿主進行免疫反應,增加免疫活性細胞的數(shù)量,降低腸道炎癥反應[39]。賈聰慧等[8]在羅斯肉雞日糧中添加丁酸梭菌,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,丁酸梭菌能夠顯著地提高肉雞血清中IgA、IgG和IgM含量。Liao等[42]研究表明,飼糧中添加丁酸梭菌可以顯著提高21、42 日齡肉雞血清IgM 含量。李文茜[12]試驗發(fā)現(xiàn),飼糧添加丁酸梭菌能夠極顯著提高犢牛斷奶后血清中IgA、IgM、IgG 的含量。本試驗與以上結果類似,丁酸梭菌能夠顯著提高了IgA 和IgM 的含量,并有提高IgG 含量的趨勢。其作用機制主要是丁酸梭菌在腸道內(nèi)能建立優(yōu)勢菌群,調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡,同時丁酸梭菌可通過激活動物腸道上皮細胞的Toll 樣受體介導機體的免疫應答反應增強局部免疫力[39]。
本試驗中經(jīng)濟效益的計算未考慮人員工資、場地費以及其他支出成本,僅考慮飼料成本。徐相亭等[20]報道指出,市場價格、飼料成本和料重比是影響經(jīng)濟效益的關鍵因素。精料價格相對粗料較高,這使得高精組飼料的單價高于低精組,但在實際的試驗中高精組和丁酸梭菌組斷奶羔羊的平均日增重均高于對照組,表現(xiàn)出更快的生長速度??傮w上來看,高精組的經(jīng)濟效益比低精組高了0.50元/(只·d),丁酸梭菌組的經(jīng)濟效益比對照組高了0.81元/(只·d),均增加了利潤空間,與前人研究結果一致。這說明在適宜的日糧精粗比中添加丁酸梭菌,不僅能促進羔羊生長,還能獲得較高的經(jīng)濟效益。
在精粗比為60:40的日糧中添加1.0×108CFU/kg丁酸梭菌對斷奶羔羊的生長性能、血清生化指標、抗氧化能力及免疫功能效果較好,增加了經(jīng)濟效益。因此,丁酸梭菌可以作為一種新型的益生菌制劑應用于斷奶羔羊日糧中。