甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞生長性能、十二指腸消化酶活性及盲腸微生物區(qū)系的影響

賀紹君 趙書景 李 靜 車傳燕 戴四發(fā) 劉德義

(安徽科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，鳳陽 233100)

我國當(dāng)前高密度集約化的飼養(yǎng)模式對(duì)肉雞飼養(yǎng)環(huán)境溫度和濕度控制要求較高。近年來由于極端高溫天氣引起肉雞發(fā)生熱應(yīng)激(heat-stressed，HS)的現(xiàn)象十分常見。肉雞發(fā)生熱應(yīng)激后，采食量下降，改變了機(jī)體的代謝平衡狀態(tài)，造成機(jī)體代謝紊亂，進(jìn)而影響肉雞的生長性能和雞肉品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致大批死亡，給肉雞養(yǎng)殖造成了重大經(jīng)濟(jì)損失［1－2］。腸道特別是十二指腸3大營養(yǎng)物質(zhì)(碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì))消化酶活性的高低是反映腸道吸收外源營養(yǎng)物質(zhì)狀況的重要指標(biāo)之一。微生物是腸道維持正常功能的必要部分，研究表明，熱應(yīng)激可導(dǎo)致肉雞腸道內(nèi)菌群的紊亂，顯著改變腸道的結(jié)構(gòu)，同時(shí)引起動(dòng)物機(jī)體中內(nèi)毒素含量顯著升高［3－4］。如何才能有效發(fā)揮高溫環(huán)境下肉雞生長性能，提高養(yǎng)殖效益已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。

甜菜堿即三甲基甘氨酸，進(jìn)入機(jī)體可作為機(jī)體代謝過程中甲基的供體。研究表明，甜菜堿參與體內(nèi)蛋白質(zhì)和脂肪的代謝，有改善飼糧適口性、維持機(jī)體正常滲透壓、降低機(jī)體脂肪蓄積等生物學(xué)功能［5］。在飼糧或飲水中添加甜菜堿有助于緩解熱應(yīng)激對(duì)肉雞腸道黏膜的損傷，從而減輕由于熱應(yīng)激引起的脫水，進(jìn)而提高生長性能［6］。但關(guān)于熱應(yīng)激時(shí)甜菜堿對(duì)腸道消化酶和腸道微生物區(qū)系變化的影響仍未見深入研究。本文通過研究甜菜堿在熱應(yīng)激下對(duì)十二指腸消化酶活性和盲腸微生物區(qū)系的影響，為臨床上有效使用甜菜堿緩解熱應(yīng)激對(duì)肉雞的危害提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

甜菜堿(≥98%)購自山西新力源科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理

基礎(chǔ)飼糧是玉米－豆粕型飼糧，根據(jù)NRC(1994)標(biāo)準(zhǔn)配制，其組成及營養(yǎng)水平見表1。選取270只14日齡愛拔益加(AA)肉雞，隨機(jī)分成6組:常溫(normal temperature，NT)組、熱應(yīng)激組、常溫+0.1%甜菜堿組、熱應(yīng)激+0.1%甜菜堿組、熱應(yīng)激+0.2%甜菜堿、熱應(yīng)激+0.4%甜菜堿組。每組設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)15只。試驗(yàn)至42日齡結(jié)束，預(yù)試期7 d，正試期21 d。試驗(yàn)開始時(shí)即肉雞21日齡時(shí)，各試驗(yàn)組體重?zé)o顯著性差異(P＞0.05)。

根據(jù)我國夏季雞舍溫度和濕度，采用電熱管式全自動(dòng)智能溫度控制器(南京科星飼養(yǎng)設(shè)備研制有限責(zé)任公司)控制室內(nèi)溫度。常溫和高溫下的肉雞分別飼養(yǎng)在相鄰實(shí)驗(yàn)隔室內(nèi)。模擬熱應(yīng)激狀態(tài)下溫度(32±1)℃。常溫環(huán)境下，22～28日齡、29～35日齡和36～42日齡的飼養(yǎng)溫度分別控制在(25±1)、(23±1)、(21±1)℃。加濕器控制雞舍相對(duì)濕度為55%～65%。

試驗(yàn)雞采用籠養(yǎng)方式，7日齡接種雞Lasota活疫苗，14日齡接種雞傳染性法氏囊B87疫苗，所有試驗(yàn)雞自由采食與飲水，每天早晚各清理糞板1次。試驗(yàn)地點(diǎn)為安徽科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.3 指標(biāo)測(cè)定及方法

統(tǒng)計(jì)每階段采食量，分別于肉雞飼養(yǎng)的第28、35、42日齡進(jìn)行稱重，然后每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取5只雞，即每組15只雞，斷頭處死后迅速打開腹腔，無菌結(jié)扎十二指腸、盲腸置于冰盒內(nèi)備用。

1.3.1 十二指腸消化酶活性的測(cè)定

取十二指腸全部內(nèi)容物，3 000 r/min離心10 min，取上清液。淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活性試劑盒購自南京建成生物工程研究所，根據(jù)試劑盒說明測(cè)定上清液中消化酶的活性，具體方法見參考文獻(xiàn)［7］。

1.3.2 盲腸微生物計(jì)數(shù)

采用傾注平板法對(duì)盲腸中乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌計(jì)數(shù)。培養(yǎng)基均購自蚌埠市恒信實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)研究所。具體方法見參考文獻(xiàn)［8］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，采用LSD法進(jìn)行多重比較。P＜0.01為差異達(dá)極顯著水平，P＜0.05為差異達(dá)顯著水平。

2 結(jié) 果

2.1 甜菜堿對(duì)肉雞生長性能的影響

甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞體重、采食量和料重比的影響分別見表2、表3。由表2可以看出，與常溫組相比，熱應(yīng)激組肉雞體重在28、35和42日齡分別極顯著降低了 3.57%、6.81% 和 7.38%(P＜0.01);常溫下添加0.1%甜菜堿對(duì)28日齡時(shí)肉雞體重?zé)o顯著影響(P＞0.05)，極顯著增加了35和42日齡時(shí)肉雞體重(P＜0.01)。與熱應(yīng)激組相比，熱應(yīng)激狀態(tài)下添加甜菜堿均極顯著升高了28、35和42日齡肉雞體重(P＜0.01)。在28、35和42日齡，熱應(yīng)激肉雞飼喂添加0.2%和0.4%甜菜堿飼糧時(shí)體重?zé)o顯著性差異(P＞0.05)，但均極顯著高于飼喂添加0.1%甜菜堿飼糧的熱應(yīng)激肉雞(P＜0.01)。

由表3可以看出，與常溫組相比，除對(duì)36～42日齡階段飼喂添加0.2%甜菜堿飼糧的熱應(yīng)激肉雞采食量無顯著影響(P＞0.05)外，熱應(yīng)激肉雞在每個(gè)階段的采食量均極顯著下降(P＜0.01)，其中熱應(yīng)激組肉雞采食量極顯著低于其余各組(P＜0.01)。熱應(yīng)激狀態(tài)下，在22～35日齡階段，飼喂添加0.2%或0.4%甜菜堿飼糧的肉雞采食量均極顯著高于飼喂添加0.1%甜菜堿飼糧的肉雞(P＜0.01)，而 36～42 日齡階段，飼喂添加 0.2%甜菜堿飼糧的肉雞采食量極顯著大于其他2組(P＜0.01)。與常溫組相比，常溫飼喂添加0.1%甜菜堿飼糧的肉雞除在29～35日齡階段采食量有極顯著增加(P＜0.01)外，其余階段無顯著變化(P＞0.05)。與常溫組相比，熱應(yīng)激組料重比在29～35日齡階段極顯著增加(P＜0.01)，其余階段無顯著性變化(P＞0.05)。在22～35日齡階段，熱應(yīng)激組肉雞的料重比顯著或極顯著大于飼喂添加不同濃度甜菜堿飼糧的肉雞(P＜0.05 或 P＜0.01)。在36～42日齡階段，熱應(yīng)激狀態(tài)下飼喂添加0.4%甜菜堿飼糧肉雞的料重比最低，顯著低于常溫組和熱應(yīng)激組(P＜0.05)。

表2 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞體重的影響Table 2 Effects of betaine on body weight of heat-stressed broilers g

2.2 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞十二指腸消化酶活性的影響

甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞十二指腸胰蛋白酶、淀粉酶、胰脂肪酶活性的影響見表4。由表4可以看出，在整個(gè)試驗(yàn)期間，與常溫組相比，常溫下添加0.1%甜菜堿對(duì)3種酶的活性均無顯著影響(P＞0.05);熱應(yīng)激組3種酶的活性均極顯著降低(P＜0.01)。與熱應(yīng)激組相比，28日齡時(shí)，熱應(yīng)激狀態(tài)下飼喂添加0.1%和0.2%甜菜堿飼糧的肉雞胰蛋白酶活性無顯著差異(P＞0.05)，淀粉酶和胰脂肪酶活性均有極顯著升高(P＜0.01);熱應(yīng)激狀態(tài)下，飼喂添加不同濃度的甜菜堿飼糧的肉雞之間胰蛋白酶、淀粉酶活性無顯著差異(P＞0.05)，飼喂添加0.4%甜菜堿飼糧肉雞胰脂肪酶活性比飼喂添加0.1%和0.2%甜菜堿飼糧肉雞的極顯著升高(P＜0.01)。35日齡時(shí)，與熱應(yīng)激組相比，熱應(yīng)激狀態(tài)下添加不同濃度的甜菜堿均極顯著提高胰蛋白酶、胰脂肪酶的活性(P＜0.01)，飼喂添加 0.2%和0.4%甜菜堿飼糧的肉雞極顯著提高了淀粉酶活性(P＜0.01);熱應(yīng)激狀態(tài)下，飼喂添加 0.4%甜菜堿飼糧肉雞胰蛋白酶活性顯著高于飼喂添加0.1%甜菜堿飼糧的肉雞(P＜0.05)，飼喂添加 0.2%和0.4%甜菜堿飼糧肉雞的淀粉酶活性極顯著高于飼喂添加 0.1%甜菜堿飼糧肉雞(P＜0.01)，飼喂添加0.4%甜菜堿飼糧的肉雞胰脂肪酶活性極顯著高于飼喂添加0.1%和0.2%甜菜堿飼糧的肉雞(P＜0.01)。42日齡時(shí)，與熱應(yīng)激組相比，在熱應(yīng)激狀態(tài)下飼喂添加不同濃度的甜菜堿飼糧的肉雞均極顯著提高了3種酶的活性(P＜0.01)。

表3 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞采食量和料重比的影響Table 3 Effects of betaine on feed intake and the ratio of feed to gain of heat-stressed broilers

表4 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞十二指腸消化酶活性的影響Table 4 Effects of betaine on activities of duodenum digestive enzymes of heat-stressed broilers U/mL

續(xù)表4

2.3 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞盲腸微生物區(qū)系的影響

甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞盲腸中乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量的影響見表5。由表5可以看出，28日齡時(shí)，與常溫組相比，熱應(yīng)激組的乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量極顯著降低(P＜0.01)，大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量極顯著升高(P＜0.01);常溫下飼喂添加0.1%甜菜堿飼糧肉雞盲腸中乳酸桿菌、雙岐桿菌數(shù)量無顯著的差異(P＞0.05)，但顯著或極顯著降低了大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量(P＜0.05 或 P＜0.01)。28 日齡時(shí)，與熱應(yīng)激組相比，熱應(yīng)激狀態(tài)下添加不同濃度甜菜堿均能極顯著增加肉雞盲腸中乳酸桿菌的數(shù)量(P＜0.01)，極顯著降低盲腸中產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量(P＜0.01)。熱應(yīng)激狀態(tài)下，隨著飼糧甜菜堿添加濃度的增加，乳酸桿菌的數(shù)量顯著或極顯著地增加(P＜0.01 或 P＜0.05)，大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量不同程度地減少(P＜0.01或 P＞0.05)。35、42日齡時(shí)，各組之間的變化規(guī)律與28日齡的變化規(guī)律相似。

表5 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞盲腸微生物區(qū)系的影響Table 5 Effects of betaine on the cecal microflora population of heat-stressed broilers lg(CFU/g)

續(xù)表5

3 討 論

熱應(yīng)激會(huì)破壞機(jī)體內(nèi)環(huán)境的平衡，改變營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，延長肉雞的飼養(yǎng)周期，嚴(yán)重影響肉雞養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。本試驗(yàn)通過在飼糧中添加甜菜堿研究其在熱應(yīng)激環(huán)境下對(duì)肉雞生長性能、十二指腸道消化酶活性及盲腸微生物區(qū)系的影響，為甜菜堿用于緩解熱應(yīng)激對(duì)肉雞危害提供了理論支持。

3.1 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞生長性能的影響

肉雞生長性能是決定養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵。在熱帶或亞熱帶地區(qū)，動(dòng)物由于受到熱應(yīng)激的影響需要調(diào)整自身代謝而適應(yīng)高溫環(huán)境，往往導(dǎo)致生長性能的降低［9－10］。本試驗(yàn)結(jié)果表明熱應(yīng)激顯著降低了肉雞的體重，其原因可能是熱應(yīng)激導(dǎo)致腸道功能紊亂，降低了腸道中食物的消化率和吸收率，同時(shí)反射性地引起動(dòng)物的食欲下降，最終引起肉雞的生長減慢［11］。熱應(yīng)激肉雞攝入不同濃度的甜菜堿的試驗(yàn)結(jié)果表明甜菜堿能部分程度上逆轉(zhuǎn)由于熱應(yīng)激導(dǎo)致的肉雞生長性能的降低［12］。其原因可能包括以下方面:甜菜堿可以在體內(nèi)提供較多的甲基供機(jī)體完成甲基化反應(yīng)和加強(qiáng)蛋白質(zhì)合成代謝［13］;熱應(yīng)激時(shí)，肉雞要加強(qiáng)散熱，導(dǎo)致腸道等內(nèi)臟器官供血不足，腸道功能紊亂，滲透壓失衡，甜菜堿是一種滲透壓調(diào)節(jié)劑，能夠改善腸道細(xì)胞因滲透壓失衡導(dǎo)致的功能紊亂［14］;甜菜堿能夠促進(jìn)腸道內(nèi)容物的纖維素性物質(zhì)的消化、氮類物質(zhì)的保留和增強(qiáng)礦物質(zhì)吸收［15］;甜菜堿具有降低神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境刺激的敏感性而增強(qiáng)動(dòng)物的抗應(yīng)激能力［16］。另外，本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然熱應(yīng)激肉雞飼喂添加0.2%或0.4%甜菜堿飼糧時(shí)，十二指腸消化酶活性和盲腸微生物區(qū)系雖較熱應(yīng)激組有所改善，仍未恢復(fù)到常溫下的水平，但肉雞在42日齡的體重與常溫組無顯著性差異，此提示甜菜堿除通過調(diào)節(jié)腸道內(nèi)消化酶和微生物區(qū)系外，還可能通過其他途徑如通過增加營養(yǎng)物質(zhì)吸收和代謝來緩解熱應(yīng)激對(duì)肉雞生長的危害。

本試驗(yàn)中采食量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與對(duì)照組相比熱應(yīng)激顯著降低了采食量，這與Chamruspollert等［17］的報(bào)道一致。推測(cè)可能與熱應(yīng)激發(fā)生時(shí)抑制了肉雞的攝食中樞，引起肉雞食欲下降有關(guān)。同時(shí)，熱應(yīng)激肉雞料重比增加說明了機(jī)體為應(yīng)對(duì)熱應(yīng)激消耗了自身吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致生長速度降低。雖然后期由于肉雞可能在一定程度上適應(yīng)了熱應(yīng)激，此時(shí)的料重比與常溫組無顯著差異，但其仍然降低了最終的體重，延長了肉雞的出欄時(shí)間。同時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也表明，飼糧中添加一定量的甜菜堿可在一定程度上緩解由熱應(yīng)激導(dǎo)致的生長性能降低的現(xiàn)象。

值得一提的是，甜菜堿對(duì)動(dòng)物生長性能的影響與機(jī)體內(nèi)甲基供體的豐富程度有一定的關(guān)系。當(dāng)機(jī)體內(nèi)蛋氨酸、膽堿等甲基供體缺乏時(shí)，甜菜堿(有3個(gè)甲基)作為甲基的高效供體，能提供充足的甲基供機(jī)體利用，促進(jìn)動(dòng)物的生長性能和維持動(dòng)物健康。熱應(yīng)激時(shí)除了腸道內(nèi)滲透壓發(fā)生巨大改變，其消耗蛋氨酸增加，而此時(shí)由于應(yīng)激反射抑制了動(dòng)物的攝食，導(dǎo)致肉雞體內(nèi)甲基需要量增加而體內(nèi)甲基的供給下降的局面［17］。因此，有可能動(dòng)物在發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)添加甜菜堿的作用效果比較明顯。

3.2 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞十二指腸消化酶活性的影響

腸道內(nèi)消化酶活性是肉雞消化食物能力的重要標(biāo)志，它顯著影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用。充足的消化酶是動(dòng)物利用外源性營養(yǎng)物質(zhì)的保證。過去的研究表明，肉雞在熱應(yīng)激狀態(tài)下腸道形態(tài)和結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生顯著的變化［18］。損傷的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)必然影響到腸道正常分泌消化酶的能力。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，肉雞在熱應(yīng)激狀態(tài)下，其十二指腸腸液中3種酶的活性均有顯著的降低。甜菜堿具有維持腸道內(nèi)的滲透壓，保證小腸上皮細(xì)胞的功能，維持分泌消化酶等功能，因此，熱應(yīng)激條件下飼喂添加甜菜堿的飼糧有助于消化酶的分泌，進(jìn)而提高對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，最終提高動(dòng)物的生長性能。

3.3 甜菜堿對(duì)熱應(yīng)激肉雞盲腸微生物區(qū)系的影響

生物通過長期進(jìn)化形成的相互制約、相互依賴的腸道微生物區(qū)系對(duì)維持動(dòng)物生長發(fā)育起著重要作用。家禽腸道特別是盲腸內(nèi)微生物能分解部分營養(yǎng)物質(zhì)，并能利用非蛋白氮合成菌體蛋白質(zhì)及維生素，補(bǔ)充機(jī)體的營養(yǎng)。由于各種原因?qū)е履c道內(nèi)環(huán)境發(fā)生的變化，會(huì)引起腸道內(nèi)微生物區(qū)系中多種微生物的種類、數(shù)量和存在位置發(fā)生改變，從而導(dǎo)致動(dòng)物機(jī)體發(fā)生異常，嚴(yán)重時(shí)引起動(dòng)物死亡。研究證實(shí)，腸道內(nèi)的常在微生物可抑制外來微生物在腸道的定植、侵入而發(fā)揮抗病作用;同時(shí)也可刺激腸道內(nèi)免疫系統(tǒng)的發(fā)育，有利于腸道屏障系統(tǒng)的發(fā)揮［19］。Quinteiro-Filho 等［20］研究發(fā)現(xiàn)，急性熱應(yīng)激狀態(tài)下肉雞十二指腸的致病沙門氏菌繁殖旺盛，且熱應(yīng)激時(shí)導(dǎo)致腸道的屏障功能受損最終顯著增加了沙門氏菌進(jìn)入脾臟的數(shù)量。Song等［21］人發(fā)現(xiàn)循環(huán)熱應(yīng)激降低了小腸內(nèi)乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在熱應(yīng)激環(huán)境下，盲腸內(nèi)大腸桿菌、乳酸桿菌、雙岐桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量均發(fā)生了顯著的變化。其原因可能是由于熱應(yīng)激時(shí)受下丘腦垂體腎上腺(HPA)軸的影響，腸道供血量降低，影響了腸道正常的腸液分泌、免疫功能和蠕動(dòng)速度，進(jìn)而造成了腸道的菌群失衡。飼糧中添加一定濃度的甜菜堿能顯著提高盲腸內(nèi)乳酸桿菌的數(shù)量，同時(shí)降低了產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量，在一定程度上維持了盲腸內(nèi)微生物區(qū)系的平衡。甜菜堿通過維持腸道內(nèi)滲透壓平衡、維持腸道細(xì)胞的正常形態(tài)結(jié)構(gòu)和蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一定程度上保證了腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，進(jìn)而維持正常微生態(tài)平衡。

4 結(jié) 論

①熱應(yīng)激能顯著阻礙肉雞的生產(chǎn)性能，降低十二指腸內(nèi)的消化酶活性，擾亂盲腸內(nèi)微生物區(qū)系，進(jìn)而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生危害。

②飼糧中添加甜菜堿能改善熱應(yīng)激肉雞的生產(chǎn)性能，提高十二指腸消化酶活性，維持盲腸微生物區(qū)系平衡，從而減輕熱應(yīng)激對(duì)肉雞的危害。

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