開食料中性洗滌纖維與淀粉不同比例對羔羊消化道發(fā)育的影響

劉國華，趙海碧，汪曉娟，龐 鑫，呂 鳳

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070）

早期補(bǔ)飼開食料能夠滿足幼齡反芻動物快速生長的需求[1-2]，為后期生長發(fā)育奠定基礎(chǔ)，且開食料中適宜的粗纖維含量有利于瘤胃組織形態(tài)以及微生物區(qū)系的建立[3]。碳水化合物是反芻動物主要能量來源，由結(jié)構(gòu)性碳水化合物(structural carbohydrates,SC)和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(non-structure carbohydrate,NSC)組成，瘤胃對SC 和NSC 降解的速率存在較大差異[4]。中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和淀粉分別是SC 和NSC 的主要組成部分，NDF 和淀粉比例更能反映日糧在瘤胃中的易發(fā)酵程度[5]。趙國琦等[6]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NDF/NSC 為1.25 時更有利于徐淮白山羊瘤胃內(nèi)環(huán)境和微生物的發(fā)酵。非纖維性碳水化合物(non-fibrous carbohydrate, NFC)/NDF為1.37 時，會對綿羊營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生積極影響[7]。NFC/NDF為0.92 的日糧對藏羊復(fù)胃形態(tài)發(fā)育優(yōu)于NFC/NDF為2.2 和1.39 的日糧[8]。也有研究發(fā)現(xiàn)，隨著羔羊飼糧中NFC/NDF 變小，瘤胃肌肉層會增厚，并抑制瘤胃乳頭角質(zhì)化及瘤胃乳頭凝集[9]。日糧中易消化的碳水化合物占比升高，有利于瘤胃發(fā)育和建立穩(wěn)定的瘤胃內(nèi)環(huán)境，而飼糧中NFC 水平過高易造成瘤胃酸中毒，但NDF 水平過高會造成動物采食量下降和養(yǎng)分利用率的降低[10]。因此，合理的碳水化合物組成是瘤胃健康發(fā)育的重要保障，而關(guān)于開食料中NDF 與淀粉比例對羔羊消化道發(fā)育影響的研究甚少。鑒于此，本研究擬通過分析NDF 與淀粉不同比例的開食料對羔羊消化道發(fā)育的影響，探索羔羊開食料中適宜的NDF 與淀粉比例，以期為羔羊的早期補(bǔ)飼提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用羔羊均是選自蘭州天欣養(yǎng)殖有限公司的湖羊公羔，飼養(yǎng)試驗于2020 年8 月 - 9 月在甘肅省民勤縣勤峰灘教學(xué)科研基地進(jìn)行。

1.2 試驗設(shè)計

選取初生重[(3.14 ± 0.05) kg]接近、健康體況良好的10 日齡湖羊公羔60 只，隨機(jī)分為3 組(Ⅰ組、Ⅱ組和Ⅲ組)，每組20 只羊。于10 日齡斷母乳開始飼喂代乳粉，同時補(bǔ)飼NDF 與淀粉比例分別為0.50、0.70 和1.00 的開食料。35 日齡斷代乳粉。開食料飼喂至56 日齡時，各組隨機(jī)選擇6 只羔羊屠宰。

1.3 試驗開食料

開食料的組成和營養(yǎng)水平如表1 所列，開食料是顆粒飼料，制粒機(jī)環(huán)模的直徑為2.5 mm，壓縮比為1 ∶ 6。開食料配方參照《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》[11]，粗蛋白(crude protein, CP)、干物質(zhì)(dry matter, DM)和NDF 含量的測定方法參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[12]。消化能(digestible energy, DE)的計算公式為：DE= 4.184 ×(140.61 ×LBW0.75+ 2.21 ×ADG+ 210.3) / 1 000，式中：DE為消化能(MJ·d-1)；LBW(live body weight)為活體重(kg)；ADG(average daily gain)為平均日增重(g·d-1)。

表1 開食料組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of starters (air-dry basis)

1.4 飼養(yǎng)管理

試驗前對飼養(yǎng)場地及代謝籠進(jìn)行徹底消毒。試驗期每隔3 d 用消毒靈對飼養(yǎng)場地進(jìn)行消毒。試驗羊為單欄圈養(yǎng)。代乳粉由北京精準(zhǔn)動物營養(yǎng)研究中心生產(chǎn)，含23%蛋白質(zhì)和12%脂肪。代乳粉飼喂量按照羔羊體重的1%，每天08:00、14:00 和20:00 分3次進(jìn)行人工飼喂，飼喂代乳粉前對奶瓶煮沸消毒。代乳粉飼喂至35 日齡，開食料飼喂至56 日齡。所有羔羊均自由采食開食料，自由飲水。

1.5 樣品采集與指標(biāo)測定

1.5.1 消化道重量測定

羔羊屠宰剝皮后打開腹腔，迅速分離消化道各段，去除腸系膜和小腸外脂肪，清除胃腸道內(nèi)容物后，用生理鹽水清洗胃腸道，分別稱取各胃室及各腸段重量。

1.5.2 瘤胃和小腸組織形態(tài)觀察

分別在瘤胃腹囊、網(wǎng)胃底、瓣胃和皺胃的胃底腺區(qū)取1 cm2組織樣品，在十二指腸、空腸和回腸中段取1 cm 的腸段，用生理鹽水沖洗干凈，置于10%的中性甲醛溶液中固定，采用伊紅-美藍(lán)染色制片，在4 × 10 倍光鏡(Motic BA200)下觀測瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃以及小腸各段的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，并利用Ⅰmage-pro plus 6.0 軟件測量瘤胃乳頭高度、乳頭寬度、肌層厚度和網(wǎng)胃初級皺裂高度、皺裂寬度、肌層厚度以及瓣胃瓣葉長度、瓣葉寬度與皺胃粘膜層厚度，并觀察小腸各段絨毛長度、隱窩深度和肌層厚度。每個樣品觀察2 個非連續(xù)切片，每張切片選擇4 個視野，每個視野分別測定3 組數(shù)據(jù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2019 處理數(shù)據(jù)，使用SPSS 25.0 進(jìn)行單因子方差分析，用最小顯著性差異(LSD)法進(jìn)行多重比較。P＜ 0.01 為差異極顯著，P＜ 0.05 為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊消化道重量的影響

Ⅰ組的瘤胃重極顯著高于Ⅱ、Ⅲ組(P＜ 0.01)，同時，Ⅰ組的回腸重量也顯著高于Ⅲ組(P＜ 0.05)，Ⅰ組的網(wǎng)胃和十二指腸重也有高于Ⅲ組的趨勢(0.05 ＜P＜ 0.10) (表2)。開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊消化道相對質(zhì)量無顯著影響(P＞ 0.05) (表3)。

表2 開食料中性洗滌纖維與淀粉不同比例對羔羊消化道絕對質(zhì)量(g)的影響Table 2 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on absolute weight (g)in alimentary canal of lambs

表3 開食料中性洗滌纖維與淀粉不同比例對羔羊消化道相對質(zhì)量(%)的影響Table 3 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on relative weight (%)in alimentary canal of lambs

2.2 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊各胃室組織形態(tài)的影響

Ⅱ組的瘤胃乳頭高度極顯著高于Ⅰ、Ⅲ組(P＜0.01)，Ⅲ組的瘤胃乳頭高度又極顯著高于Ⅰ組(P＜0.01)，各組的瘤胃乳頭寬度和肌層厚度差異不顯著(P＞ 0.05)；Ⅱ組的網(wǎng)胃初級皺裂高度、初級皺裂寬度和肌層厚度均顯著高于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.05)；Ⅱ組的瓣胃瓣葉長度顯著高于Ⅰ組(P＜ 0.05) (表4)。

表4 開食料中性洗滌纖維與淀粉不同比例對羔羊各胃室組織形態(tài)的影響Table 4 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on tissue morphology in each stomach of lambs

2.3 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊小腸組織形態(tài)的影響

Ⅱ組的十二指腸隱窩深度極顯著低于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.01)，且Ⅲ組的十二指腸隱窩深度極顯著低于Ⅰ組(P＜ 0.01)，Ⅱ組的十二指腸肌層厚度顯著高于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.05)，Ⅱ組的十二指腸絨毛長度有顯著高于Ⅰ、Ⅲ組的趨勢(0.05 ＜P＜ 0.10)；Ⅱ組的空腸絨毛長度和肌層厚度均極顯著高于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.01)，Ⅱ、Ⅲ組的空腸隱窩深度極顯著低于Ⅰ組(P＜ 0.01)；Ⅱ組的回腸隱窩深度極顯著低于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.01)，肌層厚度顯著高于Ⅰ、Ⅲ組(P＜ 0.05) (表5)。

表5 開食料中性洗滌纖維與淀粉不同比例對羔羊小腸組織形態(tài)的影響Table 5 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on tissue morphology in small intestine of lambs

3 討論與結(jié)論

3.1 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊消化道重量的影響

隨著動物年齡的增長和飼料類型的改變，消化道重量和容積增大，結(jié)構(gòu)性碳水化合物的物理刺激和降解產(chǎn)物的化學(xué)刺激可以促進(jìn)瘤胃的發(fā)育[13]，同時粗飼料的物理形態(tài)會引起瘤胃容積的變化。有研究表明，17.01% NDF 水平的開食料可以增大羔羊瘤網(wǎng)胃容積和重量，但是開食料纖維含量過高會對羔羊瘤胃早期的發(fā)育產(chǎn)生不利影響[14]。同時，琚思思等[15]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂12% NDF 水平開食料的羔羊瘤胃、十二指腸重量及占宰前活重比例比飼喂16%、20%和24% NDF 水平開食料的羔羊高。本研究中，Ⅰ組羔羊的瘤胃重量極顯著高于Ⅱ、Ⅲ組，與上述研究結(jié)果一致。這可能是反芻動物日糧中含有較高水平的精料時，瘤胃內(nèi)易發(fā)酵碳水化合物含量提高，發(fā)酵產(chǎn)生大量丁酸和丙酸，而丁酸含量的增加，會使瘤胃上皮異常增殖，導(dǎo)致瘤胃乳頭結(jié)塊和角化不全，從而造成消化道重量的異常增加[16]。有研究也發(fā)現(xiàn)，飼喂NDF 水平為15%的開食料時羔羊瘤胃容積顯著高于其他組，但NDF 水平對羔羊瘤胃相對質(zhì)量無顯著影響[17]，本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。已有研究發(fā)現(xiàn)，具有較高淀粉或精料比例的飼糧可以增加動物腸道長度，提高腸道各段重量[18]。本研究中，Ⅰ組的回腸重顯著高于Ⅲ組。但是有研究發(fā)現(xiàn)，日糧中淀粉含量過高導(dǎo)致瘤胃內(nèi)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid, VFA)，發(fā)生亞急性瘤胃酸中毒(subacute ruminal acidosis, SARA)等營養(yǎng)代謝性疾病的幾率也會提高[19]。隨著日糧中精料添加量的提高，藏羊全胃占活體質(zhì)量的百分比和全胃占胃腸道總質(zhì)量的比例呈下降趨勢[20]。所以，單純提高開食料中淀粉含量或NDF 水平均不能使羔羊消化道重量正常發(fā)育，適宜的NDF 與淀粉比例才是促進(jìn)消化道重量增加的關(guān)鍵，日糧中適宜的精粗比例可以有效提高反芻動物各胃室的重量[21-22]。

3.2 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊各胃室組織形態(tài)的影響

開食料類型是影響反芻動物瘤胃發(fā)育的重要因素[23]，通?？梢酝ㄟ^觀察瘤胃腹囊組織形態(tài)變化來評定瘤胃的發(fā)育情況[24]。瘤胃乳頭長度和密度會受日糧精料比例和營養(yǎng)水平的影響，過高的精料比例會導(dǎo)致瘤胃乳頭角質(zhì)化不全和形態(tài)異常等問題[25]。適宜精粗比的開食料可以促進(jìn)羔羊瘤胃上皮細(xì)胞增殖，抑制瘤胃上皮細(xì)胞凋亡[26]，同時，也可以對瘤胃黏膜健康、瘤胃的運動和瘤胃肌層發(fā)育產(chǎn)生有利的物理性刺激[27]。因此，日糧中適宜的精粗比例是反芻動物瘤胃容積增加和乳頭正常發(fā)育的關(guān)鍵[28]。汪曉娟等[29]研究發(fā)現(xiàn)，15.13% NDF 水平的開食料顯著提高了羔羊瘤胃乳頭高度、乳頭寬度、肌層厚度和網(wǎng)胃初級皺裂高度、皺裂寬度、肌層厚度以及瓣胃瓣葉長度、瓣葉寬度、肌層厚度與皺胃粘膜層厚度、肌層厚度。這與本研究中，Ⅱ組羔羊的瘤胃乳頭高度極顯著高于Ⅲ組，且Ⅲ組的瘤胃乳頭高度又極顯著高于Ⅰ組的結(jié)果一致。瘤胃上皮黏膜層包括基底層、棘狀細(xì)胞層、顆粒細(xì)胞層和角質(zhì)化細(xì)胞層等，基底層和棘狀細(xì)胞層擔(dān)負(fù)著瘤胃的主要代謝功能如生酮功能等[30]，因此瘤胃上皮黏膜的厚度決定了這兩層細(xì)胞數(shù)量，進(jìn)而影響瘤胃能量代謝功能。有研究報道，飼喂49.3% NDF 水平開食料的犢牛瘤胃上皮黏膜厚度低于飼喂9.4% NDF 水平開食料的犢牛[31]，說明日糧中NDF 水平過高會抑制反芻動物瘤胃黏膜發(fā)育。本研究中Ⅲ組羔羊的瘤胃乳頭高度顯著低于Ⅱ組，可能是由于NDF 與淀粉比例為1.00 的開食料中NDF 含量過高，對羔羊瘤胃乳頭發(fā)育造成了不良影響。因此，本研究中NDF 與淀粉比例為0.70 的開食料可以促進(jìn)羔羊瘤胃乳頭發(fā)育，而比例為1.00 的開食料不利于瘤胃發(fā)育。網(wǎng)胃可以控制瘤胃內(nèi)容物流出瘤胃的速度。本研究中，NDF 與淀粉比例為0.70 的開食料顯著增加了羔羊的網(wǎng)胃初級皺裂高度、皺裂寬度和肌層厚度，因此日糧進(jìn)入消化道后段的速度大大降低，為粗飼料在瘤胃中的降解提供了充足的時間。瓣胃能夠?qū)ξ茨芟睦w維素及部分木質(zhì)素進(jìn)行揉搓、研磨和篩濾，對之后的消化道部分起到了保護(hù)作用[32]。本研究中，Ⅱ組羔羊的瓣胃瓣葉長度顯著高于Ⅰ組，說明NDF 與淀粉比例為0.70 的開食料對羔羊瓣胃發(fā)育有所幫助。

3.3 開食料NDF 與淀粉不同比例對羔羊小腸組織形態(tài)的影響

動物小腸結(jié)構(gòu)的正常與完整，為營養(yǎng)物質(zhì)能夠被動物體吸收和利用提供條件[33]。測定小腸絨毛長度、隱窩深度以及肌肉層厚度可以了解其發(fā)育狀況。小腸絨毛的作用是增加小腸內(nèi)壁的表面積，這樣更有利于營養(yǎng)物質(zhì)的快速吸收[34]。所以，小腸絨毛長度越長，說明其對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收能力越強(qiáng)。小腸上皮在絨毛根部下陷至固有層而形成的管狀腺被稱為隱窩，它阻礙了小腸對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。因此，隱窩深度越淺，小腸消化與吸收能力越強(qiáng)。肌肉層厚度是小腸運動力強(qiáng)弱的表現(xiàn)，越高的肌層厚度更有助于提高小腸消化與吸收的能力[29]。有研究表明，適宜精粗比的日糧能夠讓犢牛小腸發(fā)育得更好[31]。本研究中，Ⅱ組羔羊的十二指腸、空腸和回腸隱窩深度均顯著低于Ⅰ組，肌層厚度顯著高于Ⅰ組，Ⅱ組的空腸絨毛長度顯著高于Ⅰ組，Ⅱ組的十二指腸絨毛長度也有顯著高于Ⅰ、Ⅲ組的趨勢，說明Ⅱ組開食料對羔羊小腸發(fā)育有促進(jìn)作用。然而也有研究表明，過早飼喂粗飼料會損傷幼齡反芻動物腸道，破壞腸道黏膜結(jié)構(gòu)[35]。本研究也發(fā)現(xiàn)，Ⅲ組羔羊十二指腸、空腸和回腸的絨毛長度和肌層厚度均不同程度低于Ⅱ組，尤其是空腸絨毛長度，Ⅲ組極顯著低于Ⅱ組。這可能是因為開食料中NDF 與淀粉比例過高，過多的纖維類物質(zhì)進(jìn)入小腸后，使小腸黏膜受到了物理損傷，降低了小腸絨毛長度和肌層厚度，對小腸組織形態(tài)發(fā)育造成不良影響。所以，羔羊開食料中適宜的NDF 與淀粉比例，才會對羔羊小腸發(fā)育有促進(jìn)作用，本研究中NDF 與淀粉比例為0.70 的開食料對羔羊消化道發(fā)育影響最好。

綜上所述，在本研究條件下，10 日齡羔羊補(bǔ)飼NDF 與淀粉比例為0.70 的開食料可以提高瘤胃乳頭高度、網(wǎng)胃初級皺裂高度、初級皺裂寬度以及肌層厚度，并促進(jìn)十二指腸和回腸的肌層發(fā)育，降低其隱窩深度，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。