復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能、腸道黏膜形態(tài)及盲腸菌群結(jié)構(gòu)的影響

陳祥宇 耿浩川 侯建庫(kù) 侯 斐 李福偉 王 飛 朱亞昊 劉 萌 周榮艷 陳一凡 王德賀 陳 輝*

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，保定 2071001；2.辛集市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，辛集 2052360；3.保定市順平縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，保定 2071001；4.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院家禽研究所，濟(jì)南 2250023；5.北京大友漢騰畜牧技術(shù)有限公司，北京 2101300)

植物提取物是一類來(lái)源于天然植物且具有一種或多種生物學(xué)功效的活性物質(zhì)[1]。植物提取物的活性成分差別很大，其活性成分基本可以分為生物堿類、植物多酚、揮發(fā)油類、有機(jī)酸類和多糖類等[2]。大量研究表明，在畜禽飼糧中添加單一或復(fù)合植物提取物具有抗菌殺菌、提高動(dòng)物自身免疫機(jī)能、改善機(jī)體抗氧化能力、改善適口性、提高采食量等作用[3-5]，植物提取物的功能與所含的活性成分相關(guān)。大蒜素是從大蒜的球形鱗莖中提取的生物活性物質(zhì)[6]，具有提高畜禽生長(zhǎng)性能和機(jī)體免疫力等作用[7-8]。菊粉是一種植物源性多糖，研究表明，菊粉具有改善畜禽腸道健康和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能等作用[9]。大量研究表明，在飼糧中添加大蒜素和菊粉可提高動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)性能[10]，改善腸道黏膜的消化吸收功能[11]，改善腸道微生態(tài)環(huán)境[12]，促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育。“營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)”理論表明，復(fù)合植物提取物對(duì)畜禽的調(diào)控作用優(yōu)于單一植物提取物可能是由于植物提取物中各種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)之間存在協(xié)同作用[13]。因此，復(fù)合植物提取物在畜禽生產(chǎn)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。已有研究大多關(guān)注復(fù)合植物提取物對(duì)畜禽生產(chǎn)性能、繁殖性能、免疫及抗氧化功能的影響等方面[14-18]，關(guān)于復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞腸道黏膜形態(tài)與盲腸菌群結(jié)構(gòu)方面的研究較少。因此，本試驗(yàn)通過(guò)在飼糧中添加復(fù)合植物提取物，探討其對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能、腸道黏膜形態(tài)及盲腸菌群結(jié)構(gòu)的影響，以期為復(fù)合植物提取物在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

復(fù)合植物提取物主要由大蒜提取物和蒲公英提取物組成，輔料為沸石粉，水分含量在7%～12%，產(chǎn)品成分分析保證值(最低含量)：大蒜素≥70 g/kg；菊粉≥10 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用960只42周齡的健康狀況良好且體重、產(chǎn)蛋率相近的海蘭灰蛋雞，隨機(jī)分為4組，每組5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)48只雞。對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組在基礎(chǔ)飼糧中分別添加150、300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物。試驗(yàn)期共66 d，其中預(yù)試期10 d，正試期56 d。飼養(yǎng)試驗(yàn)在河北省邢臺(tái)市威縣德青源蛋雞場(chǎng)進(jìn)行，采用4層疊層籠養(yǎng)方式，每天分6次定時(shí)飼喂，自由采食，充足飲水，光照強(qiáng)度為15 lx，光照時(shí)間為16 h，雞舍溫度控制在24 ℃左右。每天觀察蛋雞的采食、糞便和健康狀況，按正常免疫程序進(jìn)行免疫接種。試驗(yàn)期間蛋雞所飼喂基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.3 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.3.1 生產(chǎn)性能測(cè)定

在相同管理?xiàng)l件下，以重復(fù)為單位，記錄每天產(chǎn)蛋總數(shù)和總蛋重；每隔2周測(cè)定飼糧消耗量；計(jì)算平均蛋重、產(chǎn)蛋率、平均日采食量、料蛋比。

1.3.2 腸道黏膜形態(tài)測(cè)定

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選擇2只蛋雞，禁食12 h后進(jìn)行屠宰，在十二指腸和空腸中段各取2 cm腸段，用生理鹽水沖洗后迅速置于4%中性甲醛中固定，固定組織經(jīng)全自動(dòng)脫水機(jī)脫水、包埋、切片、染色和封片，最后鏡檢，測(cè)量腸道黏膜絨毛高度(villous height，VH)、隱窩深度(crypt depth，CD)，并計(jì)算絨毛高度與隱窩深度的比值(V/C)。

1.3.3 盲腸菌群測(cè)定

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選擇2只蛋雞，禁食12 h后進(jìn)行屠宰，取盲腸內(nèi)容物，裝入凍存管中，經(jīng)液氮速凍后，轉(zhuǎn)移到-80 ℃冰箱保存，以備檢測(cè)盲腸菌群結(jié)構(gòu)。盲腸菌群結(jié)構(gòu)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定由北京某生物科技有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016整理后，使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用Duncan氏法進(jìn)行組間多重比較，以P<0.05表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié) 果

2.1 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

由表2可知，與對(duì)照組相比，飼糧中添加300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物顯著提高了蛋雞的產(chǎn)蛋率(P<0.05)；飼糧中添加450 mg/kg復(fù)合植物提取物顯著提高了蛋雞的平均日采食量(P<0.05)。各組間平均蛋重和料蛋比無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

2.2 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞腸道黏膜形態(tài)的影響

由表3可知，與對(duì)照組相比，飼糧中添加300mg/kg復(fù)合植物提取物顯著降低了空腸和十二指腸隱窩深度(P<0.05)，顯著提高了十二指腸絨毛高度與隱窩深度的比值(P<0.05)。

表3 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞腸道黏膜形態(tài)的影響

2.3 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞盲腸菌群結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 盲腸內(nèi)容物有效操作分類單元(OTU)數(shù)統(tǒng)計(jì)

由圖1可知，試驗(yàn)組與對(duì)照組盲腸內(nèi)容物中共有的OTU數(shù)為138個(gè)。

多個(gè)顏色圖形之間交疊部分?jǐn)?shù)字為多個(gè)樣品之間共有OTU數(shù)，非交疊部分為各樣品特有OTU數(shù)。

2.3.2 物種多樣性曲線

樣品的物種稀釋曲線和香農(nóng)指數(shù)曲線分別見(jiàn)圖2和圖3。物種稀釋曲線和香農(nóng)指數(shù)曲線均趨于平緩，說(shuō)明測(cè)序量足夠大，表明OTU數(shù)不會(huì)再隨著測(cè)序量的增加而增長(zhǎng)，可真實(shí)反映群落各物種間的相對(duì)比例關(guān)系，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

a、b和c為各組的3個(gè)樣本。下圖同。

圖3 香農(nóng)指數(shù)曲線

2.3.3 Alpha多樣性指數(shù)

由表4可知，各試驗(yàn)組和對(duì)照組的測(cè)序覆蓋率均在98.34%以上，表明測(cè)序深度基本覆蓋到樣品中的所有物種。與對(duì)照組相比，各試驗(yàn)組Ace指數(shù)、Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著變化(P>0.05)。

表4 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞盲腸菌群測(cè)序數(shù)據(jù)和Alpha多樣性指數(shù)的影響

2.3.4 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞盲腸菌群相對(duì)豐度的影響

在門水平上，盲腸菌群組成見(jiàn)圖4。試驗(yàn)組和對(duì)照組蛋雞盲腸菌群中相對(duì)豐度大于1%的有擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、變形菌門(Proteobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、梭桿菌門(Fusobacteria)、Epsilonbacteraeota、脫鐵桿菌門(Deferribacteres)。由表5可知，與對(duì)照組相比，飼糧中添加300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物顯著升高了擬桿菌門的相對(duì)豐度(P<0.05)；飼糧中添加450 mg/kg復(fù)合植物提取物顯著降低了厚壁菌門的相對(duì)豐度(P<0.05)。

Unclassified：未分類；Others：其他；Actinobacteria：放線菌門；Synergistetes：互養(yǎng)菌門；Deferribacteres：脫鐵桿菌門；Fusobacteria：梭桿菌門；Verrucomicrobia：疣微菌門；Proteobacteria：變形菌門；Firmicutes：厚壁菌門；Bacteroidetes：擬桿菌門。

在屬水平上，盲腸菌群組成見(jiàn)圖5。由表5可知，與對(duì)照組相比，飼糧中添加450 mg/kg復(fù)合植物提取物顯著提高了擬桿菌屬的相對(duì)豐度(P<0.05)，有提高艾克曼菌屬相對(duì)豐度的趨勢(shì)(P=0.063)。

表5 復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞盲腸菌群在門、屬水平上相對(duì)豐度的影響

Unclassified：未分類；Others：其他；Fusobacterium：梭桿菌屬；Akkermansia：艾克曼菌屬；Ruminococcus_torques_group：瘤胃球菌屬扭鏈群；Megamonas：巨單胞菌屬；Desulfovibrio：脫硫弧菌屬；Rikenellaceae_RC9_gut_group：理研菌科RC9腸道群；Phascolarctobacterium：考拉桿菌屬；Bacteroides：擬桿菌屬。

3 討 論

3.1 飼糧中添加復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

研究發(fā)現(xiàn)，存在于復(fù)合植物提取物中的多糖以及揮發(fā)油等活性成分，能夠促進(jìn)鈣、鐵等礦物元素的吸收，改善腸道微生態(tài)環(huán)境，提高腸道消化能力，進(jìn)而提高蛋雞的生產(chǎn)性能[14-16]。王凡等[17]研究表明，在飼糧中添加大蒜素可顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋率，顯著降低料蛋比。金永才等[18]研究表明，在飼糧中添加0.5%的復(fù)合植物提取物可以顯著降低“農(nóng)大3號(hào)”小型蛋雞父母代種雞的破蛋率，顯著提高種雞產(chǎn)蛋率，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞的平均蛋重和料蛋比無(wú)顯著影響，飼糧中添加300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物能夠顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋率。這可能是由于大蒜素具有濃郁的自然香味，誘食效果良好，可增加蛋雞的采食量，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，提高腸道對(duì)鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入，保證蛋雞產(chǎn)蛋的鈣源供應(yīng)；菊粉可改善腸道微生態(tài)環(huán)境，提高其消化機(jī)能，維持蛋雞良好的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，進(jìn)而提高蛋雞的產(chǎn)蛋性能。但有關(guān)復(fù)合植物提取物中各種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)之間的協(xié)同作用機(jī)制尚不清楚，需進(jìn)一步研究。

3.2 飼糧中添加復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞腸道黏膜形態(tài)的影響

小腸是動(dòng)物最主要的消化吸收?qǐng)鏊?，?duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收起著重要的作用，其黏膜結(jié)構(gòu)與功能的完整性對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收具有重要保障作用[19-21]。當(dāng)小腸絨毛高度增加時(shí)，能增加腸黏膜與食糜的接觸面積，增強(qiáng)小腸的消化和吸收能力；小腸隱窩深度越淺，腸上皮細(xì)胞成熟率越高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收功能越強(qiáng)；絨毛高度與隱窩深度的比值增大，則綜合反映腸黏膜結(jié)構(gòu)的完善性[22-24]。腸道健康直接關(guān)系到機(jī)體免疫與健康及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化與吸收，是保障畜禽健康和產(chǎn)品安全優(yōu)質(zhì)的前提。趙銘偉等[25]研究表明，在斷奶仔豬飼糧中添加植物提取物能增加小腸絨毛高度，降低隱窩深度，提高仔豬小腸黏膜中緊密連接蛋白相關(guān)基因的表達(dá)，改善仔豬小腸健康狀態(tài)，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加300 mg/kg復(fù)合植物提取物能夠降低蛋雞空腸和十二指腸隱窩深度，提高十二指腸絨毛高度與隱窩深度的比值，從而改善蛋雞腸道黏膜形態(tài)，提高小腸黏膜消化吸收能力，進(jìn)而保障蛋雞的腸道健康。

3.3 飼糧中添加復(fù)合植物提取物對(duì)蛋雞盲腸菌群結(jié)構(gòu)的影響

腸道微生物群是維持胃腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，腸道微生物群與宿主免疫系統(tǒng)和新陳代謝有著重要的相互作用[26]。動(dòng)物年齡、飼養(yǎng)環(huán)境和飼糧存在差異，腸道菌群的種類和數(shù)量也不盡相同。健康的動(dòng)物腸道菌群中有益菌和有害菌處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而維持機(jī)體的正常生長(zhǎng)發(fā)育[27]。研究表明，植物提取物可以通過(guò)促進(jìn)腸道黏膜發(fā)育和改善腸道菌群結(jié)構(gòu)等來(lái)保證家禽腸道健康[28]。Alpha多樣性指數(shù)是用來(lái)反映單個(gè)樣品的物種豐度及物種多樣性的指標(biāo)。其中，衡量物種豐度的是Chao1指數(shù)和Ace指數(shù)，衡量物種多樣性的是Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)，Shannon指數(shù)越大，Simpson指數(shù)越小，說(shuō)明樣品的物種多樣性越高[29]。覆蓋率反映樣品的測(cè)序深度。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在蛋雞飼糧中添加不同水平的復(fù)合植物提取物對(duì)盲腸菌群的Ace指數(shù)、Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著影響，表明在蛋雞飼糧中添加復(fù)合植物提取物對(duì)盲腸菌群多樣性沒(méi)有顯著影響，可維持盲腸菌群的動(dòng)態(tài)平衡。

現(xiàn)有研究表明，腸道菌群組成對(duì)于動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和免疫功能有著重要影響[30]。厚壁菌門和擬桿菌門是與宿主營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和能量代謝密切相關(guān)的2個(gè)菌門。在門水平上，徐帥等[31]研究表明，科寶肉雞的盲腸菌群中擬桿菌門最豐富，比例最大，其次為厚壁菌門和變形菌門，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。張亞楠等[32]研究表明，利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)蛋水平蛋雞的腸道菌群進(jìn)行多樣性研究，結(jié)果顯示不同產(chǎn)蛋水平蛋雞腸道菌群中均以厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門為優(yōu)勢(shì)菌門，且厚壁菌門占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，與本試驗(yàn)研究結(jié)果不一致。在本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加復(fù)合植物提取物后盲腸菌群中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位的是擬桿菌門，厚壁菌門和變形菌門次之，出現(xiàn)差異的原因可能是試驗(yàn)選用的蛋雞日齡不同。張璐等[33]研究表明，在高脂飲食中添加菊粉可提高小鼠糞便中擬桿菌門的相對(duì)豐度，降低厚壁菌門的相對(duì)豐度，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。王俊等[34]研究表明，飼糧中添加植物提取物能夠顯著降低28日齡肉雞腸道菌群中厚壁菌門的相對(duì)豐度，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物能夠提高蛋雞盲腸菌群中擬桿菌門相對(duì)豐度，降低厚壁菌門的相對(duì)豐度，改善盲腸菌群結(jié)構(gòu)。在屬水平上，在本試驗(yàn)條件下，擬桿菌屬的相對(duì)含量最高。研究表明，擬桿菌屬不僅能夠提高營(yíng)養(yǎng)利用率、維持腸道微生態(tài)平衡，還能夠提高宿主的免疫力[35]。

楊建平等[36]研究表明，在屬水平上，飼糧中添加復(fù)合植物精油能夠顯著提高擬桿菌屬的相對(duì)豐度，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。艾克曼菌屬被認(rèn)為是健康人體腸道中最豐富的黏液溶解細(xì)菌，腸道中艾克曼菌屬比例的增加可以降低肝臟損傷以及治療肝臟脂肪變性[37]；腸道中艾克曼菌屬比例較低時(shí)可能導(dǎo)致黏膜層變薄，從而導(dǎo)致腸道屏障功能減弱，使腸道內(nèi)的毒素更容易侵入機(jī)體[38]。研究表明，考拉桿菌屬可與致病菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以抑制致病菌在腸道中的定植[39]。在本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加450 mg/kg復(fù)合植物提取物可顯著提高蛋雞盲腸菌群中擬桿菌屬的相對(duì)豐度，有增加艾克曼菌屬相對(duì)豐度的趨勢(shì)，說(shuō)明可以增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體腸道屏障功能，維持腸道微生態(tài)平衡，進(jìn)而維持蛋雞腸道健康，提高生產(chǎn)性能。本試驗(yàn)結(jié)果表明在飼糧中添加300和450 mg/kg復(fù)合植物提取物能夠維持蛋雞腸道微生態(tài)平衡，改善盲腸菌群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而維持動(dòng)物機(jī)體健康。

4 結(jié) 論

在本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加300 mg/kg復(fù)合植物提取物能夠提高蛋雞的產(chǎn)蛋率，改善腸道黏膜形態(tài)和盲腸菌群結(jié)構(gòu)。