酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬生長性能影響的Meta分析

孫 越 劉 虎

(1.北京市畜牧業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，北京102200；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料工業(yè)中心，北京100193)

早期隔離斷奶是豬生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)之一，這一技術(shù)涉及到飼料、管理和環(huán)境多個(gè)因素的改變[1]。一般認(rèn)為，仔豬在出生后21～28 d斷奶能夠有效縮短繁殖的世代間隔，并降低疾病的母子垂直傳播[2]。然而在這一階段，仔豬極易發(fā)生斷奶應(yīng)激綜合征，具體表現(xiàn)為食欲減退、生長遲緩、飼料轉(zhuǎn)化效率降低，嚴(yán)重情況下發(fā)生腹瀉甚至死亡[3]。盡管抗生素在畜牧生產(chǎn)中具有顯著的促進(jìn)作用，但其造成細(xì)菌耐藥性增加的問題日益引起人們的關(guān)注[4]。多重耐藥病原菌的發(fā)生與傳播日益成為全球性的挑戰(zhàn)，很大程度上歸因于抗生素在動物生產(chǎn)和人類活動中的廣泛使用[5]。為緩解使用抗生素引發(fā)的一系列風(fēng)險(xiǎn)，探尋適宜抗生素替代物的研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)[6]。

酵母為單細(xì)胞生物體的一種微生物真菌，直徑為5～10 μm，是兼性厭氧菌，屬無性繁殖[7]。研究發(fā)現(xiàn)，活性酵母是一種益生菌，在動物消化道中具有很強(qiáng)的抗失活能力，某些酵母能在人消化道定植以平衡胃腸道微生態(tài)[8]，因此，活性酵母能在包括仔豬在內(nèi)的動物體內(nèi)產(chǎn)生多種有益的生理反應(yīng)[9]。除了酵母活菌本身，酵母細(xì)胞內(nèi)容物包括富含多種氨基酸、多肽、肌醇以及核苷酸等物質(zhì)，具有營養(yǎng)和功能性雙重作用[10]；而酵母細(xì)胞壁含有甘露聚糖等抗原活性成分，能抑制病原菌對腸道細(xì)胞的黏附能力，依據(jù)上述特性開發(fā)的酵母水解物和酵母提取物等產(chǎn)品，具有提高機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)腸道菌群等功能[11]。不僅如此，酵母菌在生長繁殖過程中，還會產(chǎn)生多種營養(yǎng)性代謝物，包括多肽、有機(jī)酸、寡糖、酶類及其他“未知營養(yǎng)因子”，這些成分有平衡腸道微生物菌群、促進(jìn)腸道有益菌生長、促進(jìn)腸道微生物發(fā)酵的作用，進(jìn)而改善動物的健康和提高生長性能[12]。

Meta分析是通過定量的方法對多個(gè)同類研究結(jié)果進(jìn)行合并匯總，最大程度利用前人發(fā)表的研究成果，通過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型從統(tǒng)計(jì)學(xué)層面綜合地解決爭議和模糊性的結(jié)果，該分析可以實(shí)現(xiàn)增加樣本含量、提高檢驗(yàn)效能的目的，使結(jié)果更具可信度[13-14]。本研究檢索并匯總了目前已發(fā)表文獻(xiàn)資料中關(guān)于不同酵母類產(chǎn)品的研究報(bào)道，探究多種形式的酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬生長性能的影響，以期為實(shí)驗(yàn)室酵母類產(chǎn)品的開發(fā)與優(yōu)化提供參照、優(yōu)化發(fā)酵工藝、最大限度開發(fā)酵母菌的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索

本研究檢索的數(shù)據(jù)庫包括PubMed、Google Scholar、Web of Science、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫和維普數(shù)據(jù)庫等，中文檢索關(guān)鍵詞包括：“活性干酵母”、“酵母培養(yǎng)物”、“酵母水解物”、“酵母蛋白”、“酵母抽提物”、“斷奶仔豬”和“生長性能”等，英文檢索關(guān)鍵詞包括：“l(fā)ive yeast”、“yeast culture”、“yeast hydrolysate”、“yeast protein”、“yeast extract”、“weaned piglets”和“growth performance”。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

1)納入的研究為完全隨機(jī)對照試驗(yàn)，且每個(gè)組設(shè)有2個(gè)或2個(gè)以上重復(fù)；2)研究對象為斷奶仔豬；3)生長性能指標(biāo)包括平均日采食量、平均日增重和料重比；4)研究中給出指標(biāo)的數(shù)值或平均值(mean)，標(biāo)準(zhǔn)差(SD)或標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)，且包含每個(gè)試驗(yàn)組和對照組的樣本量。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

1)排除母豬、公豬和生長育肥豬等，排除發(fā)酵副產(chǎn)物；2)排除試驗(yàn)方法不明確、缺少對照組、指標(biāo)不全面以及與同類文章差異過大的文章；3)排除綜述文獻(xiàn)、摘要文獻(xiàn)，無對照組文獻(xiàn)和重復(fù)報(bào)道的文獻(xiàn)；4)排除數(shù)據(jù)不全或者無法利用的文獻(xiàn)；5)排除酵母產(chǎn)品與其他產(chǎn)品復(fù)合使用或復(fù)合酵母產(chǎn)品的研究。

1.4 數(shù)據(jù)資料提取和預(yù)處理

納入Meta分析的研究結(jié)局指標(biāo)預(yù)處理結(jié)束后，將酵母類產(chǎn)品按加工工藝分為活性干酵母、酵母培養(yǎng)物、酵母抽提物和酵母水解物4個(gè)亞組。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Review Manager 5.3進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并回執(zhí)相關(guān)圖表。用χ2檢驗(yàn)，I2檢驗(yàn)評價(jià)各研究之間的異質(zhì)性，如果各個(gè)研究的效應(yīng)指標(biāo)是同質(zhì)性的(P>0.05，I2<50%)，則選用固定模型的統(tǒng)計(jì)方法，反之選用隨機(jī)模型分析。計(jì)數(shù)資料計(jì)算合并的效應(yīng)指標(biāo)值(MD)及其95%置信區(qū)間(95%CI)，并對納入的研究結(jié)果進(jìn)行敏感性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 納入文獻(xiàn)特征

數(shù)據(jù)庫里共搜索到1 425篇文章，根據(jù)文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，通過去除重復(fù)文章、按照納入排除方法篩選標(biāo)題、摘要和全文逐步篩除，最后有20篇研究納入本次Meta分析中(圖1)。分析所有納入文獻(xiàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇文獻(xiàn)中具體的研究組別，建立總數(shù)據(jù)庫(表1)。最終篩出的文獻(xiàn)質(zhì)量較好，包含66條斷奶仔豬的生長性能數(shù)據(jù)。

圖1 Meta分析文獻(xiàn)檢索和篩選流程圖

表1 數(shù)據(jù)庫中分析用到的變量和數(shù)據(jù)表

2.2 平均日采食量

不同酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬平均日采食量的影響Meta分析森林圖見圖2。圖中X軸表示MD值，水平線的長度代表每個(gè)研究的95%置信區(qū)間，中間方形面積大小代表該研究在所有研究中所占比重，具體數(shù)值列于左側(cè)。由圖2可以看出，不同酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬平均日采食量的影響(P<0.05，I2>50%)，表明納入不同亞組研究有異質(zhì)性，經(jīng)過敏感性分析逐一剔除文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)其異質(zhì)性沒有得到明顯改善，故采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。匯總結(jié)果顯示，試驗(yàn)組與對照組相比，95%置信區(qū)間落在無效線的右側(cè)，表明試驗(yàn)組的效應(yīng)量大于對照組，即飼糧中添加酵母類產(chǎn)品顯著提高了斷奶仔豬平均日采食量[MD=30.95, 95%置信區(qū)間(8.22, 53.68),P=0.008]。結(jié)局指標(biāo)亞組分析結(jié)果顯示，飼糧中添加活性干酵母對斷奶仔豬平均日采食量無顯著影響[MD=36.91, 95%置信區(qū)間(-32.99, 106.81),P=0.300]；飼糧中添加酵母培養(yǎng)物有提高斷奶仔豬平均日采食量的趨勢[MD=31.86, 95%置信區(qū)間(-3.35, 67.06),P=0.080]；飼糧中添加酵母抽提物顯著提高了斷奶仔豬平均日采食量[MD=27.41, 95%置信區(qū)間(16.27, 38.55),P<0.001]；飼糧中添加酵母水解物對斷奶仔豬平均日采食量無顯著影響[MD=24.56, 95%置信區(qū)間(-39.03, 88.15),P=0.450]。

MD：均數(shù)差 mean difference；CI：置信區(qū)間 confidence interval。下同圖 the same as below。

2.3 平均日增重

不同類別的酵母產(chǎn)品對斷奶仔豬平均日增重的影響Meta分析森林圖見圖3。由圖3可以看出，不同酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬平均日采食量的影響(P<0.05，I2>50%)，表明納入不同亞組研究有異質(zhì)性，經(jīng)過敏感性分析逐一剔除文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)其異質(zhì)性沒有得到明顯改善，故采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。匯總結(jié)果顯示，試驗(yàn)組與對照組相比，95%置信區(qū)間落在無效線的右側(cè)，表明試驗(yàn)組的效應(yīng)量大于對照組，即添加酵母類產(chǎn)品顯著提高了斷奶仔豬平均日增重[MD=32.32, 95%置信區(qū)間(18.59, 46.05),P<0.001]。結(jié)局指標(biāo)亞組分析結(jié)果顯示，飼糧中添加活性干酵母有促進(jìn)斷奶仔豬平均日增重的趨勢[MD=33.65, 95%置信區(qū)間(-0.90, 68.20),P=0.060]；飼糧中添加酵母培養(yǎng)物顯著提高了斷奶仔豬平均日增重[MD=33.97, 95%置信區(qū)間(20.36, 47.59),P<0.001]；飼糧中添加酵母抽提物顯著提高了斷奶仔豬平均日增重[MD=24.35, 95%置信區(qū)間(15.22, 33.49),P<0.001]；飼糧中添加酵母水解物對斷奶仔豬平均日增重?zé)o顯著影響[MD=35.32,95%置信區(qū)間(-10.58, 81.22),P=0.130]。

圖3 酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬平均日增重影響的Meta分析森林圖

2.4 料重比

不同酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬料重比的影響Meta分析森林圖見圖4。由圖4可以看出，不同酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬料重比的影響(P<0.05，I2>50%)，表明納入不同亞組研究有異質(zhì)性，經(jīng)過敏感性分析逐一剔除文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)其異質(zhì)性沒有得到明顯改善，故采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。匯總結(jié)果顯示，試驗(yàn)組與對照組相比，95%置信區(qū)間落在無效線的左側(cè)，表明試驗(yàn)組的效應(yīng)量小于對照組，即飼糧中添加酵母類產(chǎn)品顯著降低了斷奶仔豬料重比[MD=-0.06, 95%置信區(qū)間(-0.08, -0.04),P<0.001]。結(jié)局指標(biāo)亞組分析結(jié)果顯示，飼糧中添加活性干酵母對斷奶仔豬料重比無顯著影響[MD=-0.08, 95%置信區(qū)間(-0.26, 0.11),P=0.420]；飼糧中添加酵母培養(yǎng)物顯著降低了斷奶仔豬料重比[MD=-0.04, 95%置信區(qū)間(-0.06, -0.02),P<0.001]；飼糧中添加酵母抽提物對斷奶仔豬料重比無顯著影響[MD=-0.02, 95%置信區(qū)間(-0.07, 0.02),P=0.290]；飼糧中添加酵母水解物顯著降低了斷奶仔豬料重比[MD=-0.08, 95%置信區(qū)間(-0.11, -0.04),P<0.001]。

圖4 酵母類產(chǎn)品對斷奶仔豬料重比影響的Meta分析森林圖

2.5 發(fā)表偏倚分析

本研究中，結(jié)局指標(biāo)平均日采食量(圖5-A)、平均日增重(圖5-B)、料重比(圖5-C)所納入的文獻(xiàn)大部分落在漏斗圖內(nèi)部，有小部分文獻(xiàn)落在漏斗圖外部，對稱性略有不足，說明有一定的發(fā)表偏倚，但偏倚程度不大。其中結(jié)局指標(biāo)料重比所納入文獻(xiàn)分布對稱性相對較好，說明其發(fā)表偏倚程度較小。

A：平均日采食量 average daily feed intake；B：平均日增重 average daily gain；C：料重比 feed to gain ratio。

3 討 論

Meta分析結(jié)果表明，平均日采食量、平均日增重和料重比均具有高異質(zhì)性，這可能是由于不同試驗(yàn)研究中豬的品種、試驗(yàn)環(huán)境、操作人員、豬場設(shè)施和動物福利等狀況有差異，且無法通過進(jìn)行亞組分析降低異質(zhì)性[13]。此外，由于本次納入的研究在Meta分析中的權(quán)重相近，由此也不適合通過剪補(bǔ)法去掉某一研究或幾個(gè)研究來降低異質(zhì)性。在某種程度上，高異質(zhì)性是畜禽動物試驗(yàn)無法避免的特點(diǎn)，但這并不會過多影響合并結(jié)果的可信度。本研究只選擇近10年內(nèi)的研究，亦是為避免因逐年品種選育造成豬的生長性能表現(xiàn)過大差異，從而提高了文章的指導(dǎo)價(jià)值。

盡管酵母培養(yǎng)物與活性干酵母這2種產(chǎn)品的作用方式不同，并且對動物都有益處，但本研究Meta分析結(jié)果顯示酵母培養(yǎng)物在應(yīng)用效果方面要更有利用價(jià)值[35]。這主要依賴于酵母培養(yǎng)物的核心成分——經(jīng)過充分發(fā)酵產(chǎn)生的一定濃度的代謝產(chǎn)物。酵母培養(yǎng)物所含的代謝產(chǎn)物，不依賴于酵母細(xì)胞存活狀態(tài)和數(shù)量多寡，其代謝產(chǎn)物也相對穩(wěn)定，因此可以長期保存，加工處理后其作用效果也不受影響[36]。而對于活性干酵母產(chǎn)品，目前仍無法對進(jìn)入動物消化道內(nèi)酵母細(xì)胞的存活狀況以及它們的代謝活動做出準(zhǔn)確的評估。同時(shí)活性酵母產(chǎn)品穩(wěn)定性相對較差，需要特別的加工工藝以及保存條件，否則其產(chǎn)品功效將會大打折扣[37]。由此可見，酵母培養(yǎng)物和活性干酵母是2類完全不同的產(chǎn)品，它們之間的差異不僅體現(xiàn)在內(nèi)容物或成分方面，也體現(xiàn)在對動物的作用方式上。

酵母抽提物是指利用酵母自身酶系或外源水解酶將細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解成氨基酸或多肽，核酸降解成核苷酸并把它們和其他有效成分，如B族維生素、礦物質(zhì)、微量元素等一起抽提出來制得的濃縮物[38]。酵母抽提物采取適于酵母原料形態(tài)的制造工藝，包括自溶法、酶分解法和酸分解法等3種。自溶法是通過酵母體內(nèi)復(fù)雜的酶系包括葡萄糖酶類、蛋白酶類和核苷酸酶類系將酵母體內(nèi)大分子降解為還原糖、氨基酸和核苷酸等小分子物質(zhì)。而酶分解法所用的原料為不具有酶活性的酵母，需要很多外源酶類共同作用將酵母“消化”。同樣，酵母水解物指以釀酒酵母為菌種，經(jīng)液體發(fā)酵得到大量菌泥，其中的菌體經(jīng)內(nèi)源酶和外源酶的共同催化水解作用后，采用濃縮或干燥制得的產(chǎn)品，因此可以認(rèn)為酵母水解物是酵母抽提物的一種形式。蔡大亮等[39]指出，不同酶解工藝將導(dǎo)致酵母水解物中酸溶蛋白、小肽及游離氨基酸等關(guān)鍵指標(biāo)的差異。同樣的，菌種來源也會影響產(chǎn)品優(yōu)劣，相比啤酒酵母泥，純培養(yǎng)酵母菌體自溶酶系完善，配合外源酶能將酵母細(xì)胞充分酶解，獲得更多的小肽類物質(zhì)。這些可能是導(dǎo)致酵母抽提物與酵母水解物Meta分析結(jié)果有差異的原因，提示我們應(yīng)該重視對加工工藝參數(shù)的優(yōu)化和質(zhì)控。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果顯示，飼糧中添加酵母類產(chǎn)品提高斷奶仔豬平均日采食量37.80 g/d，提高平均日增重37.64 g/d，降低料重比0.06；相比活性干酵母和酵母水解物，酵母培養(yǎng)物和酵母抽提物在改善斷奶仔豬生長性能方面更具有優(yōu)勢。該Meta分析對國內(nèi)外2010—2020年相關(guān)文章的結(jié)果進(jìn)行合并，從統(tǒng)計(jì)層面為后期酵母產(chǎn)品的研發(fā)與改進(jìn)給予一定的數(shù)據(jù)參考。