不同纖維原料對妊娠母豬刻板行為和糞便微生物的影響

代發(fā)文 ， 林 濤 ， 蘇保元 ， 姚宏明 ， 劉 輝 ， 楊瑤君

（1.樂山師范學(xué)院，四川樂山 614000；2.廣安市飼料管理工作站，四川廣安 638000；3.北京大偉嘉生物技術(shù)股份有限公司，北京100085；4.竹類病蟲防控與資源開發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川樂山 614000）

膳食纖維被稱為第七大營養(yǎng)素， 根據(jù)酶解水溶性可將原料纖維組成分為可溶性纖維 （SF）和不可溶性纖維（ISF）。 SF 主要包括低聚糖、果膠、瓜爾膠等，ISF 主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。近年來有關(guān)SF 和ISF 調(diào)控母豬腸道健康和繁殖性能的研究引發(fā)了廣泛關(guān)注， 其中SF 研究較多的主要為魔芋粉和菊粉。 以魔芋粉為纖維源提高日糧SF 水平，可顯著改善妊娠母豬飽感，提高哺乳期母豬采食量和仔豬增重（孫海清，2013）。通過在妊娠母豬中添加菊粉，隨著日糧SF：ISF 比值提高，斷奶仔豬小腸絨毛高度和酶活線性增加，仔豬斷奶重增加（Li 等，2019）。 SF 比 ISF 發(fā)酵更快， 產(chǎn)生更多揮發(fā)性脂肪酸， 利于有益菌的生長（Jha 和 Berrocoso，2015）， 這可能是提高 SF 可改善母豬飽感和繁殖性能的主要原因。 也有研究發(fā)現(xiàn)， 以ISF 為主的苜蓿草為原料提高飼糧粗纖維水平可顯著改善妊娠母豬刻板行為和類固醇激素水平（劉素利等，2016），減少腸道病原菌增加纖維降解菌（Jiang 等，2019），顯著降低妊娠期雌激素水平，提高產(chǎn)活仔數(shù)（姜海龍等，2016）。 上述研究表明，SF 和ISF 原料均有調(diào)控母豬腸道健康和刻板行為的作用，進(jìn)而改善繁殖性能，在實(shí)際應(yīng)用中需進(jìn)一步關(guān)注纖維原料的纖維特性。

我國是世界上竹類資源最豐富的國家， 竹粉富含不可溶性纖維， 三年嫩竹桿竹粉ISF 含量62.54% ~ 89.79%（Felisberto 等，2017）。 竹粉經(jīng)發(fā)酵后可替代苜蓿草用于肉羊飼養(yǎng) （Oguri 等，2013），竹纖維具有較好的吸水膨脹性和調(diào)控機(jī)體脂肪代謝作用（Luo 等，2017），竹纖維可通過調(diào)控胰島素信號通路提高機(jī)體胰島素敏感性 （Li 等，2018）。 這表明竹粉用于飼料原料是安全的，并具有功能性調(diào)控作用。 但目前有關(guān)飼用竹粉在單胃動物中的應(yīng)用研究報(bào)道較少。 與常見的SF 原料相比，飼用竹粉富含ISF 且成本較低。本試驗(yàn)旨在評估飼用竹粉與SF 原料對妊娠母豬刻板行為和糞便菌群的影響， 為實(shí)際生產(chǎn)中纖維原料選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 纖維原料 SF 纖維原料：商品名YWS，湖北某生物科技公司生產(chǎn)，純可溶性纖維，參照代發(fā)文等（2020）的方法測定溶水體積達(dá)到15 mL/g。

ISF 纖維原料：飼用竹粉，采集5 ~ 6 年生楠竹竹桿（產(chǎn)自四川?。?，去竹青后，采用切刀粉碎機(jī)（600 型，鄭州創(chuàng)一機(jī)械設(shè)備有限公司）進(jìn)行粗粉，烘干至10% ~ 12%水分后，用錘片式粉碎機(jī)（968型，江蘇牧羊集團(tuán)有限公司）粉碎過80 目篩。采用GB/T20806 測定中性洗滌纖維 （NDF） 含量為80%，按上述方法測定溶水體積為6.5 mL/g。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇已配種的長大二元雜經(jīng)產(chǎn)母豬300 頭作為試驗(yàn)動物，根據(jù)配種時間、胎次、體況、采食量、預(yù)產(chǎn)期等基本相近原則，將其分為對照組、試驗(yàn)組1 和試驗(yàn)組2。 對照組飼喂粗纖維為 5%的基礎(chǔ)日糧（CON）,試驗(yàn)組 1 在 CON 基礎(chǔ)上添加1%可溶性纖維原料商品名YWS（TRE1組） ， 試驗(yàn)組2 在CON 基礎(chǔ)上添加 2.5%不可溶性纖維原料飼用竹粉（TRE2 組）。參考NRC2012、SEGE 第27 版等妊娠母豬營養(yǎng)配制試驗(yàn)日糧，飼糧組成和營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)日糧組成及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.3 試驗(yàn)動物及飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)?zāi)肛i飼喂于定位欄，從開始試驗(yàn)即飼喂試驗(yàn)飼糧，每天飼喂2 次（7：00、15：30），自由飲水。根據(jù)妊娠階段和母豬體況按表2“高低高”推薦飼喂方案進(jìn)行飼喂，背膘測定采用A 超背膘測試儀（美國Renco），測定點(diǎn)為胸腰結(jié)合處與背中線距離6.5 cm 處。

表2 不同體況妊娠母豬推薦飼喂量 kg/d

1.4 測定指標(biāo)和方法

1.4.1 飼料可發(fā)酵性 分別參考直接發(fā)酵法 （代發(fā)文等，2020）和預(yù)消化發(fā)酵法測定試驗(yàn)飼糧的發(fā)酵48 h 后重量損失率，每個試驗(yàn)日糧測定了2 個平行樣。直接法以試驗(yàn)飼糧接種活化后發(fā)酵菌劑進(jìn)行發(fā)酵， 接種動物源屎腸球菌活菌約5×106cfu/g，底物水分含量為41%， 于鋁箔袋中充分混合均勻，趕出空氣后密封，放置于37 ℃培養(yǎng)箱進(jìn)行發(fā)酵48 h。 預(yù)消化發(fā)酵法先采用人工腸液處理12 h后繼續(xù)按上述方法接種活菌發(fā)酵， 人工腸液為將適量胰酶和膽鹽加至等滲緩沖液中， 使胰酶終濃度1 g/L，膽鹽終濃度0.5%，調(diào)pH 至8.0。

發(fā)酵重量損失率/%=（發(fā)酵前試樣重量-發(fā)酵48 h 后試樣重量）/發(fā)酵前試驗(yàn)重量×100。

1.4.2 母豬刻板行為 空口咀嚼比例： 在試驗(yàn)開始8 ~ 14 d，以組為單位，每天在上午和下午采食后3 h， 采用瞬時記錄法， 統(tǒng)計(jì)空口咀嚼母豬數(shù)量，連續(xù)統(tǒng)計(jì)7 d。 空口咀嚼行為母豬的判斷標(biāo)準(zhǔn)為： 母豬存在咀嚼動作或者母豬不存在咀嚼動作但嘴角邊沿有白色泡沫。分妊娠前期、妊娠中期和妊娠后期計(jì)算各組平均空口咀嚼母豬比例， 妊娠前期為妊娠4~30 d，妊娠中期為妊娠31~90 d，妊娠后期為妊娠91 d ~ 上產(chǎn)床。

1.4.3 母豬糞便微生物菌群 在試驗(yàn)結(jié)束時，每組隨機(jī)選取10 頭母豬，收集新鮮糞便，每個樣品約20 g，液氮速凍，-80 ℃冷凍保存待測。取糞便樣品0.5 g 于無菌三角瓶，采用滅菌生理鹽水逐級10倍稀釋，將稀釋液接種于相應(yīng)的固體培養(yǎng)基上，采用平板涂布法進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)計(jì)數(shù)。每種指標(biāo)檢測5個稀釋梯度，每個梯度設(shè)3 個重復(fù)。 大腸桿菌、總需氧菌于37 ℃有氧培養(yǎng)24 h 后計(jì)數(shù)， 乳酸桿菌37 ℃厭氧培養(yǎng)48 h 后計(jì)數(shù)。 結(jié)果以cfu/g 表示。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件LSD程序?qū)Σ煌幚斫M母豬糞便微生物菌群進(jìn)行單因素多重比較方差分析，結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，P < 0.05 表示差異顯著，0.05≤P < 0.10 表示有差異趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同纖維原料對妊娠母豬飼糧可發(fā)酵性的影響 由圖1 可知， 采用直接發(fā)酵法以TRE1 組發(fā)酵重量損失率值最大， 采用預(yù)消化發(fā)酵法以TRE2 組發(fā)酵重量損失率值最大，這表明ISF 飼用竹粉和SF（YWS）在調(diào)控母豬料調(diào)控可發(fā)酵性的方式和程度上存在差異， 飼用竹粉可能更利于促進(jìn)模擬人工腸液預(yù)消化飼料殘?jiān)l(fā)酵。

圖1 試驗(yàn)日糧體外發(fā)酵重量損失率

2.2 不同纖維原料對妊娠母豬刻板行為的影響由圖2 可知，TRE1 和TRE2 試驗(yàn)組空口咀嚼母豬比例均較對照組降低，這表明添加ISF 為主的飼用竹粉和SF 為主的YWS 均能改善母豬刻板行為。試驗(yàn)各組母豬妊娠后期空口咀嚼比例均較妊娠前期和妊娠中期有一定降低， 這可能與妊娠后期母豬普遍飼喂量較高有關(guān)， 表明空口咀嚼母豬比例可一定程度反映母豬因?yàn)椴墒巢蛔愕目贪逍袨椤?/p>

圖2 試驗(yàn)各組空口咀嚼母豬比例

2.3 不同纖維原料對妊娠母豬糞便菌群的影響由表3 可知，與對照組相比，試驗(yàn)TRE1 和TRE2組母豬糞便需氧菌總數(shù)均顯著降低 （P < 0.05），TRE1 組需氧總菌數(shù)最低，有低于TRE2 組的趨勢（P =0.069）。試驗(yàn)TRE2 組母豬糞便大腸桿菌數(shù)量最低，顯著低于 TRE1 組（P < 0.05），TRE2 組乳酸菌/大腸桿菌有高于 TRE1 組趨勢（P =0.096）。

表3 不同纖維原料對妊娠母豬糞便菌群的影響 ×107 cfu/g

3 討論

本試驗(yàn)采用了兩種體外發(fā)酵法來比較SF 和ISF 纖維原料對妊娠母豬料可發(fā)酵性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用直接發(fā)酵法添加SF 的TRE1 組發(fā)酵重量損失最大， 采用預(yù)消化發(fā)酵法以添加ISF 的TRE2 組發(fā)酵重量損失最大。 體外發(fā)酵處理飼料原料純化得到SF 和ISF， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SF 發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸和氨含量顯著高于ISF，SF 發(fā)酵產(chǎn)物中副桿菌科和普氏菌科含量較高（Mou 等，2020）。另一體外發(fā)酵試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與對照組相比， 添加竹筍ISF 和SF 組短鏈脂肪酸分別提高1.28 倍和0.71倍（Wu 等，2020）。 斷奶仔豬日糧中添加纖維組產(chǎn)氣量顯著高于對照組， 而不同纖維組之間比較發(fā)現(xiàn)柑橘渣組和苜蓿草組仔豬盲腸pH 顯著低于菊粉組（Brambillasca 等，2015）。上述研究表明，添加SF 發(fā)酵可能優(yōu)于ISF， 而ISF 在調(diào)控經(jīng)消化后的飼料殘?jiān)砂l(fā)酵性方面優(yōu)于SF，更利于促進(jìn)后腸道發(fā)酵降低后腸食糜pH。

為調(diào)控母豬背膘提高繁殖性能， 實(shí)際生產(chǎn)中妊娠母豬常采用限飼的飼喂模式， 由于采食量不足，妊娠期母豬常表現(xiàn)出空口咀嚼、咬欄架、舔地等刻板行為。 刻板行為嚴(yán)重時可影響胚胎著床，甚至出現(xiàn)流產(chǎn)。 關(guān)于母豬刻板行為的評估在不同研究中采用的測定內(nèi)容及方法略有差異， 有研究者針對妊娠前期和中期母豬采用瞬時記錄法即每天觀察6 h，連續(xù)測定3 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采食適宜粗纖維日糧妊娠母豬無食咀嚼行為明顯減少 （梁曉兵等，2017）。另一研究也采用瞬時記錄法，每天觀察1 h 記錄母豬行為， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加粟糠增加日糧粗纖維水平可顯著降低母豬妊娠前期咬欄行為，增加趴臥時間，提高孕激素含量（焦福林等，2018）。 為減少刻板行為觀察的工作量，本試驗(yàn)結(jié)合飼喂程序和飼喂量采用瞬時記錄法統(tǒng)計(jì)妊娠前期、 中期和后期空口咀嚼母豬比例， 連續(xù)統(tǒng)計(jì)7 d，各組空口咀嚼比例變異系數(shù)小于10%，這表明該法測定結(jié)果穩(wěn)定。 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TRE1 和TRE2組空口咀嚼比例均較對照組降低，這表明添加SF和ISF 纖維原料均有改善母豬刻板行為的作用，一方面可能與纖維增加日糧體積增強(qiáng)飽感有關(guān)（呂廷偉和王愛國，2000），一方面可能與纖維調(diào)控發(fā)酵增加血清胰高血糖素樣肽產(chǎn)生飽感有關(guān)（Sun等，2015）。

纖維營養(yǎng)對母豬的另一重要應(yīng)用價值表現(xiàn)在其對菌群結(jié)構(gòu)和腸道健康的調(diào)控上。 有研究以純度99%纖維素（ISF）為原料增加妊娠母豬纖維水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，妊娠前期和后期糞便乳酸桿菌數(shù)量顯著升高， 大腸桿菌數(shù)量顯著降低 （楊玉芬等，2010）。斷奶仔豬日糧中添加1：1 菊粉和果寡糖使回腸食糜乳酸桿菌顯著增加， 而對大腸桿菌和細(xì)菌總數(shù)無明顯影響（盧軍霞和石文慧，2020）。以苜蓿草為纖維源增加母豬日糧纖維水平， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)高纖維飼糧顯著提高了糞便菌群豐富度和多樣性指數(shù)，瘤胃球菌屬、丁酸弧菌屬、乳酸桿菌屬和纖維桿菌屬的比例顯著增加，梭菌屬、鏈球菌屬、擬桿菌屬和大腸桿菌-志氣桿菌屬比例顯著降低（Jiang 等，2019）。 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) TRE2 組母豬糞便大腸桿菌數(shù)量最低， 顯著低于TRE1 組，TRE2 組乳酸菌/大腸桿菌數(shù)量比值有高于TRE1 組趨勢，表明以ISF 為主的飼用竹粉可能比SF 更利于調(diào)控糞便菌群平衡， 這與預(yù)消化發(fā)酵法測定可發(fā)酵性結(jié)果一致。

4 小結(jié)

以ISF 為主的飼用竹粉和以SF 為主的YWS均可改善妊娠母豬刻板行為， 在調(diào)控預(yù)消化后飼料可發(fā)酵性和糞便條件性致病菌方面， 飼用竹粉應(yīng)用效果優(yōu)于YWS。