植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌對育肥豬屠宰性能及腸道微生物的影響

張國梁，徐 艷，王煜琦，宋春陽，于光輝*

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山東青島 266109；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處，山東青島 266109）

隨著抗生素的過量使用、病原微生物耐藥性增加等因素，世界各地逐漸開始禁止飼料中添加抗生素，益生菌作為抗生素的替代品被人們發(fā)現(xiàn)，并以飼料添加劑的方式應(yīng)用到養(yǎng)殖業(yè)中。根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第2045 號[1]，植物乳桿菌（Lactobacillu plantarum，LP）、枯草芽胞桿菌（Bacillus subtilis，BS）均可應(yīng)用于飼料及養(yǎng)殖生產(chǎn)中。研究表明，益生菌能提高育肥豬的生長性能，改善腸道菌群多樣性[2]。劉金陽等[3]也發(fā)現(xiàn)，日糧中添加芽孢桿菌后，育肥豬肌內(nèi)脂肪含量有提高趨勢。目前，關(guān)于LP 和BS 在生產(chǎn)應(yīng)用中的研究多見于仔豬方面，而其復(fù)合使用對育肥豬生產(chǎn)性能影響的研究較少。前期有研究表明，日糧中添加復(fù)合乳酸菌與BS 具有提高育肥豬生長性能的作用[4]。本試驗(yàn)旨在研究日糧中添加LP、BS 及其復(fù)合菌對育肥豬屠宰性能和腸道微生物的影響，為益生菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用及推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及日糧 選擇72 頭體重（50±1.5）kg、體況良好的杜× 長× 大三元雜交豬，隨機(jī)分為4 組，每組3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)（圈）6 頭。對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組分別在基礎(chǔ)日糧的基礎(chǔ)上添加0.1 g/kg LP、BS 及復(fù)合菌制劑（LP 與BS 1:1 混合）。試驗(yàn)所用菌株購自蘇柯漢（濰坊）生物工程有限公司，活菌數(shù)≥1.0×1010CFU/g。試驗(yàn)基礎(chǔ)日糧為玉米-豆粕型，參照《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 65-2004）[5]配制，試驗(yàn)基礎(chǔ)日糧的組成及營養(yǎng)成分見表1。

表1 基礎(chǔ)日糧組成和營養(yǎng)成分（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.2 飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)豬采用粉料自由采食的飼養(yǎng)方式，按常規(guī)程序進(jìn)行消毒、免疫和驅(qū)蟲。預(yù)試期7 d，正試期51 d。

1.3 樣品采集 在試驗(yàn)結(jié)束前，收集各重復(fù)豬只的新鮮糞樣，置于無菌凍存管中，液氮保存。并于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)每個(gè)重復(fù)抽隨機(jī)取2 頭，按照《畜禽屠宰操作規(guī)程 生豬》（GB/T 17236-2019）[7]進(jìn)行屠宰測定。

1.4 檢測指標(biāo)及方法

1.4.1 胴體性狀 參照《瘦肉型豬胴體性狀測定技術(shù)規(guī)范》（NY/T 825-2004）[8]測定計(jì)量試驗(yàn)豬只宰前活重、胴體重、屠宰率、平均背膘厚、眼肌面積、胴體長、腿臀比例和瘦肉率。

1.4.2 肉品質(zhì) 按照《豬肌肉品質(zhì)測定技術(shù)規(guī)范》（NY/T 821-2004）[9]的方法測定肌肉pH45min、pH24h、肉色、肌肉嫩度、肌內(nèi)脂肪等指標(biāo)。

1.4.3 肌肉氨基酸 肌肉氨基酸含量測定采用鹽酸水解法，參照《飼料中氨基酸的測定》（GB/T 18246-2019）[10]采用L-8900 全自動氨基酸分析儀（Hitachi，日本）進(jìn)行測定。

1.4.4 肌肉脂肪酸組成 脂肪酸組成由青島海潤檢測有限公司按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》（GB 5009.168-2016）[11]進(jìn)行檢測。

1.4.5 腸道微生物 糞樣DNA 的提取與16S rRNA 測序由上海凌恩生物科技有限公司進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel 2019 預(yù)處理后，用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan's 多重比較檢驗(yàn)組間差異顯著性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，以P＜0.05 和P＜0.01 分別表示差異性顯著和極顯著。

2 結(jié)果

2.1 LP 與BS 對育肥豬胴體性狀的影響 由表2 可知，LP、BS 與復(fù)合菌組育肥豬平均背膘厚比對照組分別降低了17.68%、18.19%、12.57%（P＜0.05）。LP、BS 與復(fù)合菌組瘦肉率比對照組分別提高了7.24%、7.58%、9.94%（P＜0.05），3 個(gè)試驗(yàn)組間差異不顯著。日糧中添加益生菌對育肥豬胴體重、屠宰率、腿臀比例和眼肌面積等胴體性狀均無顯著影響。

表2 LP 與BS 對育肥豬胴體性狀的影響

2.2 LP 與BS 對育肥豬肉品質(zhì)的影響 由表3 可知，BS組和復(fù)合菌組肌內(nèi)脂肪含量與對照組相比分別提高了13.99%與10.28%（P＜0.05），3 個(gè)試驗(yàn)組間差異不顯著。各組剪切力、失水率、肉色與肌肉pH 均差異不顯著。

表3 LP 與BS 對育肥豬肉品質(zhì)的影響

2.3 LP 與BS 對育肥豬肌肉氨基酸含量的影響 由表4可知，試驗(yàn)組育肥豬肌肉氨基酸含量與對照組之間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 LP 與BS 對育肥豬肌肉氨基酸含量的影響 %

2.4 LP 與BS 對育肥豬肌肉脂肪酸組成的影響 由表5可知，LP、BS 與復(fù)合菌組育肥豬肌肉油酸含量比對照組分別提高了5.42%、11.88%、5.94%（P＜0.05），亞油酸含量比對照組分別提高了6.21%、8.82%、6.86%（P＜0.01），BS 組比LP 組提高了2.46%（P＜0.01）。LP、BS 與復(fù)合菌組二十碳二烯酸含量比對照組分別提高了18.4%、21.1%、13.1%（P＜0.05）。其他脂肪酸含量各組間均差異均不顯著。

表5 LP 與BS 對育肥豬肌肉脂肪酸組成的影響 %

2.5 微生物群結(jié)構(gòu)多樣性分析 由表6 可知，分類操作單元（OTU）數(shù)目平均值為827，覆蓋度0.96～0.98，香農(nóng)多樣性指數(shù)平均值為4.07，辛普森多樣性指數(shù)平均值為0.07，Chao1 指數(shù)平均值為1 247.51。試驗(yàn)各組香農(nóng)多樣性指數(shù)均高于對照組（P＜0.05），其余指標(biāo)各組間差異均不顯著。

表6 微生物多樣性指數(shù)

2.6 LP 與BS 對育肥豬糞便微生物區(qū)系的影響 如表7 所示，在門分類水平上，各組育肥豬糞便中厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）為優(yōu)勢菌門，相對豐度超過1%，總和占腸道微生物的94% 以上。LP、BS 與復(fù)合菌組厚壁菌門比例高于對照組（P＜0.05），變形菌門和放線菌門比例均低于對照組（P＜0.05）。LP 組廣古菌門（Euryarchaeota）比例低于對照組（P＜0.05），BS 組、復(fù)合菌組與對照組差異不顯著。對各組育肥豬糞便微生物在科水平上超過1%的進(jìn)行相對豐度分析，優(yōu)勢菌科有普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）、疣微菌科（Ruminococcaceae）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）、梭菌科（Clostridiaceae）、擬桿菌科（Bacteroidales）、韋榮氏球菌科（Veillone llaceae）、芽孢桿菌科（Bacillaceae）、理研菌科（Riken ellaceae）。LP、BS 與復(fù)合菌組普雷沃氏菌科比例低于對照組（P＜0.05），梭菌科比例均高于對照組（P＜0.05）。各組在屬水平上相對豐度超過1% 的優(yōu)勢菌屬有梭菌屬（Clostridium）、鏈球菌屬（Streptococcus）、克里斯滕森菌屬（Christensenellaceae）、普拉梭菌屬（Faecalibacterium）。各組各菌屬的相對豐度差異均不顯著。

表7 門、科與屬水平上細(xì)菌比例 %

3 討 論

3.1 LP 與BS 對育肥豬胴體性狀的影響 研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量的復(fù)合乳酸菌液均能提升生長育肥豬的胴體長和眼肌面積[12]。Cui 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，BS 組育肥豬背膘厚度比對照組增加了16.77%。Suda 等[14]研究也發(fā)現(xiàn)，日糧中添加200 g 詹氏乳桿菌TL2937 可使育肥豬背膘厚度有所下降。本試驗(yàn)結(jié)果亦表明，LP、BS 與復(fù)合菌均可降低育肥豬平均背膘厚，且本試驗(yàn)中的氨基酸和脂肪酸檢測也輔證了上述研究結(jié)果。究其原因，可能是由于益生菌產(chǎn)生的多種活性物質(zhì)促進(jìn)了脂肪分解，抑制了糖類物質(zhì)的氧化，從而提高了胴體性能[15]。

3.2 LP 與BS 對育肥豬肉品質(zhì)的影響 梁雅妍等[16]研究發(fā)現(xiàn)，植物源乳酸菌在提高育肥豬肉色和失水率，減少宰后pH 下降等方面有一定影響。在本試驗(yàn)中，日糧中添加益生菌有提高肥育豬肉色的趨勢，但并不顯著。孫建廣等[17]研究發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌組育肥豬剪切力低于對照組。肌內(nèi)脂肪含量增高時(shí)，肌束易于分離和咀嚼，肉的嫩度和風(fēng)味得以改善，肌肉的口感最佳。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，飼喂益生菌組的肌內(nèi)脂肪與對照組相比均顯著提高，剪切力降低。張?zhí)礻朳12]研究發(fā)現(xiàn)，育肥豬飼喂乳酸菌可以提高大理石紋和剪切力，降低失水率和滴水損失。本研究結(jié)果表明，日糧中添加LP、BS 及其復(fù)合菌能夠顯著提高育肥豬的肌內(nèi)脂肪，降低肌肉剪切力，從而改善肌肉嫩度。

3.3 LP 與BS 對育肥豬肌肉氨基酸的影響 肽類和游離氨基酸在豬肉成熟過程中有改善風(fēng)味的作用[18]。張?zhí)礻柕萚12]發(fā)現(xiàn)，每日飼喂100 mL LP 與戊糖片球菌混合發(fā)酵產(chǎn)物后豬肉的風(fēng)味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸總量都有提高趨勢。李煥友等[19]在15～90 kg 豬日糧中添加復(fù)合微生態(tài)制劑，16 種氨基酸的含量均無顯著變化。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組肌肉中鮮味氨基酸、氨基酸總量與對照組無顯著差異，賴氨酸含量較對照組有提高趨勢。賴氨酸在豬營養(yǎng)中被認(rèn)為是第一限制性氨基酸，參與豬體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、脂肪代謝，從而對肉品質(zhì)起到改善的作用[20]。

3.4 LP 與BS 對育肥豬肌肉脂肪酸組成的影響 脂肪酸的含量與組成直接影響肉的嫩度、多汁性和風(fēng)味[21]。亞油酸作為生物體必需脂肪酸的主體，在營養(yǎng)和保健上有重要意義[22]，而飼喂乳酸菌則可以提高育肥豬肌肉中亞油酸含量[23]。Kalavathy 等[24]研究表明，日糧中添加乳酸桿菌可以提高肌肉油酸含量。同樣，給育肥豬飼喂LP 和戊糖片球菌混合發(fā)酵液可以提高肌肉中多不飽和脂肪酸的含量[12]。本試驗(yàn)條件下，日糧中添加LP、BS 及其復(fù)合菌顯著增加了肌肉中油酸、亞油酸、二十碳二烯酸含量。而Ross[25]研究表明，在日糧中添加108CFU/mL 乳酸菌與屎腸球菌培養(yǎng)物增加了肌肉中的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量，與本試驗(yàn)所得結(jié)果基本一致。這表明日糧中添加LP 與BS 助于改善豬肉的脂肪酸組成。

3.5 LP 與BS 對育肥豬糞便微生物區(qū)系的影響 在健康個(gè)體中，腸道菌群、腸黏膜屏障和免疫系統(tǒng)之間存在穩(wěn)態(tài)平衡[26]。目前己有很多研究證實(shí)，菌群的多樣性及有益菌的豐度會直接影響炎癥的發(fā)生[27]。日糧中添加乳酸桿菌導(dǎo)致的腸道菌群變化，能夠影響糖酵解有關(guān)酶和原肌球蛋白的表達(dá)，從而影響肌肉品質(zhì)[28-30]。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，育肥豬日糧中添加LP、BS 及其復(fù)合菌可增加糞便微生物中厚壁菌門所占比例和降低擬桿菌門、變形菌門比例。本研究發(fā)現(xiàn)，糞便中的普雷沃氏菌科占有較大比例。普雷沃氏菌與半纖維素降解有關(guān)，能夠利用碳水化合物和蛋白質(zhì)生成琥珀酸和乙酸，是豬腸道中最豐富的核心菌屬之一[31]。本研究結(jié)果表明，日糧中添加LP 與BS 能夠影響育肥豬腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)，從而維持腸道健康。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，日糧中添加LP、BS 及其復(fù)合菌能夠降低育肥豬的背膘厚度，從而提高瘦肉率，改善胴體性狀，提高肌內(nèi)脂肪含量，并改善肉品質(zhì)；還可以引起育肥豬腸道內(nèi)的菌群相對豐度變化；日糧中添加LP或BS 與二者復(fù)合菌的效果無顯著差異，表明兩菌種對提升育肥豬屠宰性能及腸道健康并無協(xié)同作用。