玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能、血清抗氧化能力及腸道形態(tài)的影響

■楊 明 龍沈飛 尚慶輝 劉漢鎖 樸香淑

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

隨著世界人口的增長，人們對于畜禽產(chǎn)品的需要不斷增加，人畜爭糧問題愈加突出，飼料資源愈加短缺，在此情況下，開發(fā)利用非常規(guī)飼料資源，對于擴(kuò)大畜禽生產(chǎn)具有重要意義[1]。2020年我國飼料端全面禁用抗生素，使得豬生產(chǎn)性能下降和死亡率提高[2]，這種形勢下，大多數(shù)公司和農(nóng)戶均采取綜合性措施替代抗生素的使用，例如飼料中添加含酸化劑、酶制劑、精油和中草藥制劑等及其復(fù)合產(chǎn)品[3]，這無疑增加了生產(chǎn)成本。因此，為了降低因大宗原料上漲、生物安全防控和替抗投入的增加而導(dǎo)致的較高生產(chǎn)成本，使用非常規(guī)飼料資源越來越重要。玉米發(fā)酵蛋白是玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物玉米皮、玉米蛋白粉等經(jīng)酵母菌發(fā)酵后濃縮產(chǎn)生的，屬于生物發(fā)酵飼料[4]，其粗蛋白水平較高，抗?fàn)I養(yǎng)因子少，研究表明，玉米副產(chǎn)物經(jīng)發(fā)酵后，粗蛋白和可溶性蛋白含量增加，體外消化率提高，并且可以降解纖維，提供更多的有機(jī)酸等[5-7]。但是目前其在豬上的應(yīng)用研究較少，本試驗(yàn)使用玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕，研究其在仔豬上的應(yīng)用效果，為進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用玉米發(fā)酵蛋白由寧夏伊品生物科技股份有限公司提供。經(jīng)測定，本試驗(yàn)所用豆粕、發(fā)酵豆粕和玉米發(fā)酵蛋白營養(yǎng)物質(zhì)含量見表1。

表1 豆粕、發(fā)酵豆粕和玉米發(fā)酵蛋白營養(yǎng)物質(zhì)含量（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取144頭健康的28日齡“杜×長×大”斷奶仔豬，按體重和性別完全隨機(jī)區(qū)組分為4個(gè)處理，每個(gè)處理6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)6頭豬（公母各半）。豆粕組（SBM）飼喂玉米-豆粕型基礎(chǔ)飼糧；發(fā)酵豆粕組（FSBM）飼喂含8%發(fā)酵豆粕飼糧；玉米發(fā)酵蛋白Ⅰ組（FCPⅠ）飼喂含4%玉米發(fā)酵蛋白和4%發(fā)酵豆粕飼糧；玉米發(fā)酵蛋白Ⅱ組（FCPⅡ）飼喂含8%玉米發(fā)酵蛋白飼糧。試驗(yàn)共28 d，分為前期（第1～14 d）和后期（第15～28 d）。試驗(yàn)飼糧參照NRC（2012）仔豬營養(yǎng)需要配制，其組成和營養(yǎng)水平見表2。

表2 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平（飼喂基礎(chǔ)）

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物試驗(yàn)基地（河北豐寧）完成。試驗(yàn)采用高床飼養(yǎng)，塑料漏糞地板、不銹鋼可調(diào)節(jié)料槽和鴨嘴式飲水器，室溫為24～28℃，濕度為60%～70%。試驗(yàn)開始前對豬舍進(jìn)行消殺、空欄處理，每圈（1.5 m×1.5 m）飼養(yǎng)6頭仔豬，采用粉料飼喂，自由采食和飲水。試驗(yàn)期內(nèi)，按照常規(guī)程序清理糞便、環(huán)境控制、免疫和驅(qū)蟲等。

1.4 檢測指標(biāo)

1.4.1 生長性能

在試驗(yàn)開始后第1 d、第14 d和第28 d分別稱取每頭仔豬的體重和每圈剩余飼料重，計(jì)算平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和增重耗料比（G/F）。

1.4.2 腹瀉率

在試驗(yàn)前14 d，每天08:00和16:00逐個(gè)檢查仔豬是否發(fā)生腹瀉，當(dāng)豬糞便成半液體狀或液狀，發(fā)生不成形、糞水分離現(xiàn)象時(shí)視為腹瀉。腹瀉率(%)=腹瀉頭次數(shù)/（仔豬頭數(shù)×試驗(yàn)天數(shù)）×100

1.4.3 營養(yǎng)物質(zhì)消化率

在試驗(yàn)第12～14 d和第26～28 d，每天從每圈中取約100 g糞便樣品，-20℃保存。樣品收集完畢后，將3 d收集的糞樣均勻混合，在65℃恒溫箱中烘72 h，室溫下回潮24 h，粉碎過40目篩，保存待測。飼糧和糞便中干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)和有機(jī)物(OM)含量分別參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018和GB/T 6438—2007的方法測定；總能（GE）按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9831:1998推薦方法，使用氧彈式測熱儀（Parr 6300 Calorimeter,美國）測定；鉻含量按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13088—2006方法，經(jīng)濕法消解（硝酸加高氯酸）處理后使用原子吸收光譜儀（日立Z-5000，日本）測定。營養(yǎng)物質(zhì)消化率計(jì)算公式如下：某營養(yǎng)物質(zhì)消化率（%）=100-[（飼糧鉻含量/糞中鉻含量）×（糞中某營養(yǎng)物質(zhì)含量/飼糧某營養(yǎng)物質(zhì)含量）×100]。

1.4.4 血清抗氧化指標(biāo)

在試驗(yàn)第14 d和第28 d，每圈選取1頭接近平均體重的仔豬，前腔靜脈采血5 mL，靜置2 h后于離心機(jī)中3 000 r/min離心10 min，取上層血清分裝于2 mL離心管，-20℃保存待測。血清中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量和總抗氧化能力（T-AOC）等指標(biāo)均使用全自動(dòng)生化分析儀（山東高密彩虹GF-D200型）、分光光度計(jì)（山東高密彩虹722）和離心機(jī)（北京雷渤兒LD5-10G低速大容量離心機(jī)）測定，詳細(xì)步驟參考試劑盒說明書。

1.4.5 腸道形態(tài)

在第28 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，每個(gè)處理屠宰3頭豬，各取5 cm十二指腸、空腸和回腸中段，用0.9%冷生理鹽水沖洗，4%多聚甲醛溶液保存。測定時(shí)取出標(biāo)本，經(jīng)過沖洗、脫水和石蠟包埋后切片，每個(gè)樣品做2張切片。切片經(jīng)蘇木精-伊紅（HE）染色后，在每個(gè)切片上選取4對完整的、方向良好的腸道絨毛及其隱窩，用真彩圖像分析軟件測量絨毛高度和隱窩深度，并計(jì)算絨毛高度/隱窩深度（V/C）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010軟件整理，用SPSS 23.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）和鄧肯氏（Duncan’s）法多重比較，P＜0.05為差異顯著，0.05≤P≤0.10為有趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腹瀉率的影響（見表3）

表3 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能的影響

由表3可知，試驗(yàn)前期（第1～14 d）、后期（第15～28 d）和全期（第1～28 d），4個(gè)處理ADG、ADFI和G/F均無顯著差異（P＞0.05），F(xiàn)SBM組ADG和ADFI略高于其他處理，F(xiàn)CPⅡ組ADG和G/F最差。4個(gè)處理腹瀉率均無顯著差異（P＞0.05），SBM組略高于其他組，F(xiàn)SBM組最低。

2.2 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響（見表4）

表4 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響（%）

由表4可知，試驗(yàn)前期和后期，4個(gè)處理DM、OM、CP和GE消化率均無顯著差異（P＞0.05）。

2.3 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬血清抗氧化能力的影響（見表5）

由表5可知，斷奶仔豬血清中，試驗(yàn)前期，F(xiàn)SBM組SOD活性顯著高于其他組（P＜0.05），F(xiàn)SBM和FCPⅡ組MDA含量相比SBM和FCPⅠ組有降低趨勢（P=0.10），F(xiàn)CPⅡ組T-AOC相比其他3個(gè)處理有提高趨勢（P=0.09）；試驗(yàn)后期，SBM組和FCPⅡ組MDA含量相比FSBM和FCPⅠ組有降低趨勢（P=0.09），F(xiàn)CPⅡ組T-AOC相比其他3個(gè)處理有提高趨勢（P=0.07）。

表5 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬血清抗氧化能力的影響

2.4 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬腸道形態(tài)的影響（見表6）

由表6可知，試驗(yàn)前期和后期，4個(gè)處理十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度、隱窩深度和V/C均無顯著差異（P＞0.05）。

表6 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬腸道形態(tài)的影響

3 討論

3.1 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腹瀉率的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，斷奶仔豬飼糧中添加8%玉米發(fā)酵蛋白替代豆粕，添加4%玉米發(fā)酵蛋白替代發(fā)酵豆粕，均對生長性能無顯著影響。有研究表明，發(fā)酵顯著提高了飼料的CP含量，相比普通飼料，發(fā)酵飼料在營養(yǎng)價(jià)值和畜禽利用率上表現(xiàn)積極，能普遍改善斷奶仔豬的ADG和G/F，且添加比例在8%時(shí)效果最好[8]。Hao等[9]在育肥豬飼糧中添加8%發(fā)酵飼料可以顯著改善生長性能和機(jī)體抗氧化能力。玉米發(fā)酵蛋白主要底物有玉米蛋白粉，Wang等[10]研究表明，發(fā)酵玉米蛋白粉比普通玉米蛋白粉具有更高的營養(yǎng)價(jià)值，10%玉米發(fā)酵蛋白粉替代普通玉米蛋白粉可以顯著改善三黃肉雞生長性能，這與魏炳棟等[11]的研究結(jié)果一致。玉米發(fā)酵蛋白營養(yǎng)價(jià)值較高，風(fēng)干基礎(chǔ)下，CP含量高達(dá)42.11%，僅比NRC（2012）溶劑浸提豆粕（粗蛋白質(zhì)43.9%）低4.08%，且GE高于豆粕，4大限制性氨基酸中，蛋氨酸含量高于豆粕，與其他發(fā)酵飼料研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中FCPⅡ組斷奶仔豬生長性能最差，與發(fā)酵飼料普遍提高生長性能的試驗(yàn)結(jié)果不一致，這可能是因?yàn)橛衩装l(fā)酵蛋白以及FCPⅡ組飼糧中仍然含有較高的纖維含量所致。Anugwa等[12]研究表明，飼糧纖維含量較高時(shí)，營養(yǎng)可從胴體重新分配到內(nèi)臟器官，促進(jìn)內(nèi)臟器官的生長，從而間接增加動(dòng)物的維持需要。Bindelle等[13]研究表明，纖維水平的提高與飼糧中可代謝能量含量的降低有關(guān)，從而會(huì)降低畜禽的生長性能。在滿足能量需要時(shí)，這種影響會(huì)消失[14]。因此，在使用玉米發(fā)酵蛋白時(shí)，適當(dāng)提高飼糧能量水平或降低添加比例可能會(huì)改善這一狀況，這與張曉鋒等[15]的研究結(jié)果一致。在生產(chǎn)玉米發(fā)酵蛋白時(shí)，應(yīng)該對底物的纖維含量進(jìn)行總體測定，合理配比，適當(dāng)降低纖維含量。

由于豆粕含有胰蛋白酶抑制劑、凝集素和大豆抗原等抗?fàn)I養(yǎng)因子，還含有不可消化的低聚糖等，在斷奶仔豬飼糧中使用可能增加腹瀉的發(fā)生[16]。玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物抗?fàn)I養(yǎng)因子少，且發(fā)酵可降低抗?fàn)I養(yǎng)因子，增加小肽等有益成分，可以減少斷奶仔豬腹瀉的發(fā)生[17]。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，斷奶仔豬飼糧中使用發(fā)酵豆粕和玉米發(fā)酵蛋白，對比玉米-豆粕型基礎(chǔ)飼糧，均減少了腹瀉發(fā)生。一方面，發(fā)酵飼料可能通過提高機(jī)體免疫[18]、降低飼料pH[19]、減少或去除抗原蛋白[20]、增加有益微生物抑制大腸桿菌等病原微生物[20]和改善腸道菌群[21]等降低腹瀉率；另一方面，較高的纖維含量也可誘導(dǎo)腸道菌群的改變，對腸道健康產(chǎn)生有益影響[22]。

3.2 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，斷奶仔豬飼糧中添加8%發(fā)酵豆粕，或8%玉米發(fā)酵蛋白，或4%發(fā)酵豆粕與4%玉米發(fā)酵蛋白，均對營養(yǎng)物質(zhì)消化率無顯著影響。發(fā)酵可將大分子蛋白質(zhì)降解為小肽等易于消化吸收的物質(zhì)[23]，增加水溶性蛋白與粗蛋白的比率[24]，同時(shí)發(fā)酵飼料也可通過提高微生物活性以提高可溶性和非可溶性非淀粉多糖消化率，增加胃酸以提高水解酶活性從而促進(jìn)蛋白質(zhì)水解等[25]。Park等[26]研究表明，在生長豬飼糧中添加發(fā)酵玉米可以增加DM、氮和能量的消化率。Jeong等[27]在斷奶仔豬飼糧中添加39.3%發(fā)酵豆粕也顯著提高了回腸末端營養(yǎng)物質(zhì)消化率。也有大量研究表明[28-33]，使用發(fā)酵飼料飼喂斷奶仔豬及生長豬等不會(huì)對營養(yǎng)物質(zhì)消化率產(chǎn)生顯著差異，這與本研究結(jié)果一致，這可能是因?yàn)榘l(fā)酵并不能完全降解原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、大分子蛋白質(zhì)和纖維等[34]?？傊煌l(fā)酵微生物[35]及不同發(fā)酵底物[36]均會(huì)對發(fā)酵飼料的營養(yǎng)物質(zhì)消化率產(chǎn)生不同影響，不同的研究結(jié)果也可能與動(dòng)物的年齡、飲食、管理和環(huán)境因素等有關(guān)[33]。對于玉米發(fā)酵蛋白，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化其底物組成和發(fā)酵條件，降低纖維含量，使之具有更好的飼喂效果，同時(shí)，也需要進(jìn)一步研究以確定其最適添加比例。

3.3 玉米發(fā)酵蛋白替代普通和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬血清抗氧化能力的影響

研究表明，由于自由基生成與機(jī)體抗氧化能力之間的不平衡，斷奶仔豬普遍存在氧化應(yīng)激[37]。這主要由兩方面因素共同導(dǎo)致，一方面是抗氧化劑基因表達(dá)下調(diào)以及機(jī)體產(chǎn)生的NO和H2O2刺激了組織和血液中活性氧和活性氮等[38]自由基的大量增加，并且抑制了機(jī)體抗氧化能力[37]；另一方面則是斷奶、環(huán)境變化和感染源等[39]多種因素造成早期斷奶仔豬腸道屏障功能缺失，促進(jìn)了自由基的生成[37]。酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)在保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷方面起著重要作用[40]。酶促抗氧化系統(tǒng)中最主要的成分是SOD和GSH-Px，SOD通過將自由基降解為過氧化氫來保護(hù)細(xì)胞免受自由基的損害，而CAT則將過氧化氫分解為水[38，41]。非酶促抗氧化系統(tǒng)衡量指標(biāo)主要有T-AOC和MDA，MDA由蛋白質(zhì)[41]和多不飽和脂肪酸[42]的過氧化作用產(chǎn)生，過多的MDA表示機(jī)體受到自由基的損害。本試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)前期，斷奶仔豬飼糧中添加8%發(fā)酵豆粕或玉米發(fā)酵蛋白，血清T-AOC有提高趨勢，MDA含量有降低趨勢，發(fā)酵豆粕組顯著提高了SOD活性；試驗(yàn)后期，斷奶仔豬飼喂8%玉米發(fā)酵蛋白，血清T-AOC有提高趨勢，MDA含量有降低趨勢。大量關(guān)于發(fā)酵飼料的研究也表現(xiàn)為同樣的結(jié)果，丁鵬等[43]研究發(fā)現(xiàn)，寧鄉(xiāng)花豬飼糧中添加15%發(fā)酵飼料桑粉可顯著提高血清T-AOC。孫佩佩等[44]研究表明，飼喂12%發(fā)酵菜籽粕等氮替代飼糧提高了生長豬的抗氧化能力。Ma等[45]在斷奶仔豬飼糧中添加9.79%發(fā)酵豆粕，血清抗氧化能力得到顯著提高。這可能是因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)生了具有還原力的小肽，這些小肽對于自由基具有較強(qiáng)的清除能力[44]，此外，發(fā)酵也產(chǎn)生了較多的氨基酸、乳酸和抗氧化維生素等[46]，均有利于自由基的清除。

3.4 玉米發(fā)酵蛋白替代普通豆粕和發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬腸道形態(tài)的影響

研究表明，豆粕含有的諸多抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)導(dǎo)致腸道形態(tài)異常，其中胰蛋白抑制劑會(huì)干擾胰蛋白酶的正常功能，進(jìn)而影響腸道形態(tài)，而大豆蛋白抗原則會(huì)引起腸道的超敏反應(yīng)，使得隱窩細(xì)胞有絲分裂增加和絨毛萎縮[47]。玉米發(fā)酵蛋白本身并不含有豆粕所具有的抗?fàn)I養(yǎng)因子，發(fā)酵則可減少豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子，均可改善腸道形態(tài)。Feng等[47]在斷奶仔豬飼糧中添加24.5%發(fā)酵豆粕完全取代普通豆粕，小腸腸道形態(tài)得到顯著改善。向大育[48]研究表明，發(fā)酵豆粕100%替代普通豆粕，斷奶仔豬腸道形態(tài)顯著改善，腸絨毛長、圓且規(guī)則。同時(shí)，也有不同的研究結(jié)果，廖珂等[49]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕10%替代豆粕，對斷奶仔豬腸道形態(tài)無顯著影響。Kraler等[50]在斷奶仔豬飼糧中添加15%發(fā)酵麥麩，空腸和回腸絨毛高度及隱窩深度均無顯著差異，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。不同的研究結(jié)果可能與采食量有關(guān)，研究表明，豬腸腔中飼料具有刺激腸道絨毛生長的作用，斷奶時(shí)減少采食量是斷奶仔豬腸道絨毛萎縮的主要原因[51]。并且這種影響比飼糧組成對腸道形態(tài)的影響更大[52]。本試驗(yàn)4個(gè)處理組斷奶仔豬ADFI均無顯著差異，可能較低的替代比例，不足以引起腸道形態(tài)的變化。此外，飼糧纖維對腸道形態(tài)的影響主要通過纖維組分實(shí)現(xiàn)，不同纖維含量對腸道形態(tài)的影響較小[52]。因此盡管各試驗(yàn)組纖維含量不一致，也沒有對腸道形態(tài)產(chǎn)生顯著影響。

4 結(jié)論

飼糧中添加8%玉米發(fā)酵蛋白替代豆粕，對斷奶仔豬的生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率和腸道形態(tài)均無負(fù)面影響，與添加相同比例的發(fā)酵豆粕具有相似效果。因此，玉米發(fā)酵蛋白在斷奶仔豬飼糧中可以合理替代4%～8%的普通豆粕和發(fā)酵豆粕，考慮副產(chǎn)物生產(chǎn)成本較低，是一種新型的較為理想的蛋白質(zhì)飼料原料。