抗生素长期使用和滥用导致的药物残留和耐药性问题直接关系到人类的生存和健康。据统计，我国每年抗生素总使用量为15万~20万t，约占世界总使用量的50%，其中畜禽养殖使用量又占我国总使用量的52%[1]。另据报道，全球每年每千克猪、鸡和牛所使用抗生素的平均剂量分别为172、148和45 mg/kg[2]。可见，与其他畜禽相比，养猪生产中使用抗生素量较多，且我国又是世界第1养猪大国，因此我国养殖业中绝大部分的抗生素被用于养猪生产。特别是刚断奶仔猪免疫力低下，容易感染疾病，使用抗生素量最大。因此，解决断奶仔猪的无抗饲养，不仅关系到整个养猪业的持续、健康发展，而且与人类的健康息息相关。
植物提取物因富含多种生物活性成份且具备天然、绿色、无耐药性及药物残留等特点成为最具前景的抗生素替代物之一。浙江省农业科学院研制出的复合植物提取物饲料添加剂产品是由石榴皮、南五味子、吴茱萸和艾叶组方而成，在小鼠上具有显著促生长、增强机体免疫力和抗腹泻效果[3]。本试验通过进一步研究复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪生长性能和血液指标的影响，为其在养猪生产上的应用提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料将石榴皮、艾叶、南五味子和吴茱萸(均购自浙江省中医药大学药房)研磨粉碎过200目筛，石榴皮、艾叶、南五味子和吴茱萸按1 : 3 : 9 : 9混合后，在料水比1 : 20、80 ℃条件下密闭提取6 h，然后浓缩并喷雾干燥成粉末状。
1.2 试验设计与试验饲粮试验1：选取160头8 kg、30日龄左右的健康断奶“长×大”仔猪，随机分为4组，每组4个重复，每重复10头仔猪。对照组在基础饲粮中添加金霉素107 mg/kg+黄霉素40 mg/kg，其余各组分别在基础饲粮中添加0.05%、0.10%和0.20%的复合植物提取物。试验仔猪自由采食和饮水，试验期28 d。基础饲粮参考美国NRC(2012)11~25 kg生长猪营养需要配制，其组成及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
试验2：选取120头11 kg、40日龄左右的健康断奶“长×大”仔猪，随机分为3组，每组4个重复，每重复10头仔猪。无抗组饲喂基础饲粮，抗生素组在基础饲粮中添加金霉素67 mg/kg+黄霉素20 mg/kg，复合植物提取物组在基础饲粮中添加0.10%的复合植物提取物。自由采食和饮水，试验期35 d。基础饲粮同试验1。
1.3 饲养管理试验在浙江省农业科学院海宁科技牧场实验基地进行。所有试验仔猪均在封闭式猪舍内饲养，自动料槽，通风良好，舍温保持在20~25 ℃。试验仔猪均以栏为单位饲养，每天饲喂2次(09：00和16：00)，乳头式饮水器自由饮水。每日清粪2次，保持舍内清洁，每周猪舍消毒2次。
1.4 样品采集及指标测定试验1和试验2，均于正式开始的第1天和结束当天上午对所有试验仔猪进行空腹称重，记录每栏仔猪的采食量，计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。
试验2于结束当天每组随机选取6头仔猪，采用5 mL一次性注射器通过前腔静脉采集血液置于离心管中，分离血清，测定血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)、胆固醇(CHOL)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)含量，总抗氧化能力(T-AOC)以及铜蓝蛋白(CER)、碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)的活力。以上指标均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定，严格按照试剂盒说明操作。
1.5 数据统计分析所有数据用Excel 2010进行初步整理，并采用SPSS 17.0统计软件ANOVA程序进行方差分析，所有检测结果均以“平均值±标准差”表示，P < 0.05时表示差异显著。
2 结果 2.1 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪生长性能的影响试验1的饲养试验结果(表 2)表明, 与对照组相比，在饲粮中分别添加0.05%、0.10%和0.20%的复合植物提取物完全替代饲用抗生素对试验仔猪的ADG、ADFI和F/G均无显著影响(P>0.05)，且0.10%的添加量具有提高ADG的趋势，比对照组提高2.44%；对照组及0.05%、0.10%和0.20%复合植物提取物组的仔猪死淘率分别为12.25%、6.25%、3.13%和6.25%(未统计分析，表中未列)。
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表 2 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪生长性能的影响(试验1) Table 2 Effects of CPE replacing feed antibiotics on growth performance of weaned piglets (experiment 1) |
试验2饲养试验期间，试验仔猪健康状况良好，未出现死亡或生病淘汰现象。试验结果(表 3)表明，与无抗组相比，抗生素组仔猪ADG、ADFI和F/G均无显著变化(P>0.05)，复合植物提取物组可使仔猪ADG显著提高21.39%(P < 0.05)，ADFI和F/G均无显著变化(P>0.05)；与抗生素组相比，复合植物提取物组仔猪ADG显著提高15.07%(P < 0.05)，ADFI和F/G均无显著变化(P>0.05)。
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表 3 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪生长性能的影响(试验2) Table 3 Effects of CPE replacing feed antibiotics on growth performance of weaned piglets (experiment 2) |
由表 4可见，各组间的TP和GLU含量均差异不显著(P>0.05)。与无抗组相比，抗生素组和复合植物提取物组的血清ALB含量均显著升高(P < 0.05)，血清CHOL含量均显著降低(P < 0.05)；与抗生素组相比，复合植物提取物组显著降低了血清UN含量(P < 0.05)；与无抗组和抗生素组相比，复合植物提取物组还显著降低了血清LDL-C含量(P < 0.05)。
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表 4 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪血清生化指标的影响 Table 4 Effects of CPE replacing feed antibiotics on serum biochemical indexes of weaned piglets |
由表 5可见，各组间的血清SOD、CAT活力，T-AOC及MDA含量均差异不显著(P>0.05)。与无抗组相比，抗生素组和复合植物提取物组的GSH-Px活力均显著升高(P < 0.05)；抗生素组和复合植物提取物组间的GSH-Px活力差异不显著(P>0.05)。
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表 5 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪血清抗氧化指标的影响 Table 5 Effects of CPE replacing feed antibiotics on serum antioxidant indexes of weaned piglets |
由表 6可见，各组间的血清AKP活力均差异不显著(P>0.05)；与无抗组相比，抗生素组和复合植物提取物组的血清CER活力和NO含量均显著降低(P < 0.05)；与抗生素组相比，复合植物提取物组的血清CER活力无显著差异(P>0.05)，血清NO含量显著降低(P < 0.05)。
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表 6 复合植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪血清抗应激指标的影响 Table 6 Effects of CPE replacing feed antibiotics on serum anti-stress indexes of weaned piglets |
本研究中，试验1的断奶仔猪在试验过程中出现了较高死淘率，而试验2却未出现仔猪死亡或生病淘汰现象。一方面，这是由于试验1选取的仔猪初始重比试验2的仔猪低2~3 kg，而且试验1的仔猪为刚断奶仔猪，试验2为断奶后2周的仔猪，故试验1的仔猪抵抗力较差且处于断奶应激状态；另一方面，为了确保试验结果的客观性，整个试验过程中生病仔猪均未使用任何药物进行干预、治疗。故导致试验1的仔猪出现了较高的死淘率。
植物提取物具有独特的作用模式，被称为抗生素的“耐药逆转剂”[4]，生物学功能主要包括促生长、免疫调节、抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒和抗寄生虫等[5-11]。目前植物提取物在仔猪上的应用效果已初步显现，如博落回、银杏叶、甘草、止痢草、刺五加和连翘等提取物均被发现具有缓解仔猪断奶应激、改善健康和促生长等作用[12-16]，但有关复合植物提取物，特别是在替代仔猪饲用抗生素上的应用研究鲜有报道。
本研究发现在断奶仔猪饲料中添加0.10%的复合植物提取物可完全替代“金霉素+黄霉素”的饲用抗生素组合，甚至在金霉素和黄霉素的添加量超过农业部168公告《饲料药物添加剂使用规范》限定剂量的60%的条件下，仍可达到与抗生素相当的结果，并可降低死淘率。试验2的结果表明，与无抗组相比，0.10%的复合植物提取物还可使F/G提高幅度高达16.27%，但差异不显著，这可能是由于各组中不同重复之间的ADFI和ADG差异较大造成的。迄今为止，国内外尚未见有关石榴皮、艾叶、南五味子和吴茱萸等4种植物复合提取的研究报道，也未见石榴皮、艾叶、吴茱萸和五味子等单种提取物在仔猪上替代饲用抗生素的应用研究，仅有额外添加五味子提取物在仔猪上应用的零星报道[17]。但在小鼠上的试验结果表明，4种植物的复合提取物应用效果均优于单种植物提取物[3]，推测可能是植物原料间经过复合提取发挥了组合效应。由于植物种类繁杂、提取方法及所用试剂的不同等，植物提取物的有效活性成分及含量均差别较大。但植物提取物中普遍富含多糖、多酚、黄酮等活性成分，在体内可通过改善消化道微生态结构、增强机体免疫功能和发挥抗氧化等作用，起到防治疾病和促生长效果[18]。同时本研究结果发现，金霉素和黄霉素的添加量较低时未能起到显著促生长效果。现有研究也表明，低剂量的抗生素反而促进细菌增殖，加重机体感染，对疾病无显著预防效果[19]。这可能也是导致目前饲用抗生素滥用的一个主要因素。
ALB是血清中含量最多的蛋白质，占TP的40%~60%，具有重要的生理功能，与机体的健康密切相关。本试验中，复合植物提取物和抗生素均可提高断奶仔猪血清中ALB含量，表明可在一定程度上改善仔猪的健康状况。血清UN含量可间接反映机体蛋白质代谢与氨基酸间的平衡，当体内氨基酸沉积率增加时，血清UN含量降低[20]。本试验中复合植物提取物可降低血清UN和CHOL的含量，尤其是可特异性降低血清LDL-C的含量，表明具有促进机体蛋白质和脂肪合成的作用。与本研究结果相似，Fu等[21]研究发现，石榴皮中的多酚具有提高小鼠血清和肝脏蛋白质沉积的作用。
植物提取物的抗氧化作用研究较多，特别是植物精油、甾醇和黄酮等有机溶剂的提取成分，它们一方面可通过提高抗氧化酶的分泌和活性来增强机体抗氧化功能；另一方面可以通过降低机体脂质氧化物质如MDA的含量防止脂质过氧化损伤[22-24]。本试验中所用复合植物提取物为水提活性成分，可提高血清中GSH-Px活力，推测可能是由于复合植物提取物中的多酚和多糖等活性成分均具有较强抗氧化作用[21, 25-26]，提高了血清抗氧化能力，但具体活性成分尚待检测验证。
CER是一种急性期蛋白质，在动物遭受应激过程中升高，血清CER有催化合成NO的作用[27]。本试验中添加复合植物提取物不仅降低了断奶仔猪血清中CER的活力还降低了血清NO的含量，提示复合植物提取物具有显著抗应激的作用。这可能是与复合植物提取物具有特异性调节动物体温、调整中枢神经功能、抗惊厥、适应原样作用及激素样作用等功能相关[28]。
4 结论0.10%的复合植物(含石榴皮、艾叶、南五味子和吴茱萸)提取物可通过发挥抗应激和抗氧化等功能，改善断奶仔猪的健康状况、提高其生长性能，可替代金霉素67 mg/kg+黄霉素20 mg/kg这一组合剂量的饲用抗生素。
| [1] |
ZHANG Q Q, YING G G, PAN C G, et al. Comprehensive evaluation of antibiotics emission and fate in the river basins of china:source analysis, multimedia modeling, and linkage to bacterial resistance[J]. Environmental Science & Technology, 2015, 49(11): 6772-6782. |
| [2] |
VAN BOECKEL T P, BROWER C, GILBERT M, et al. Global trends in antimicrobial use in food animals[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015, 112(18): 5649-5654. DOI:10.1073/pnas.1503141112 |
| [3] |
孙雨晴. 复合植物提取物的组方、安全性评价及其在小鼠上的应用研究[D]. 硕士学位论文. 金华: 浙江师范大学, 2012. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10345-1012486759.htm
|
| [4] |
ABREU A C, MCBAIN A J, SIMOES M. Plants as sources of new antimicrobials and resistance-modifying agents[J]. Natural Product Reports, 2012, 29(9): 1007-1021. DOI:10.1039/c2np20035j |
| [5] |
BRAVO D, PIRGOZLIEV V, ROSE S P. A mixture of carvacrol, cinnamaldehyde, and capsicum oleoresin improves energy utilization and growth performance of broiler chickens fed maize-based diet[J]. Journal of Animal Science, 2014, 92(4): 1531-1536. DOI:10.2527/jas.2013-6244 |
| [6] |
MURPHYA P, BELLO F D, O'DOHERTY J V, et al. The effects of liquid versus spray-dried Laminaria digitata extract on selected bacterial groups in the piglet gastrointestinal tract (GIT) microbiota[J]. Anaerobe, 2013, 21: 1-8. DOI:10.1016/j.anaerobe.2013.03.002 |
| [7] |
FASINA F O, OLAOKUN O O, OLADIPO O O, et al. Phytochemical analysis and in-vitro anti-African swine fever virus activity of extracts and fractions of Ancistrocladus uncinatus, Hutch and Dalziel (Ancistrocladaceae)[J]. BMC Veterinary Research, 2013, 9: 120. DOI:10.1186/1746-6148-9-120 |
| [8] |
DE SANTIS FERREIA L, CALLEJOND R, ENGEMANN A, et al. In vitro metabolism of grandisin, alignan with anti-chagasic activity[J]. Planta Medica, 2012, 78(18): 1939-1941. DOI:10.1055/s-00000058 |
| [9] |
WINDISCH W, SCHEDLE K, PLITZNER C, et al. Use of phytogenic products as feed additives for swine and poultry[J]. Journal of Animal Science, 2008, 86(Suppl.14): E140-E148. |
| [10] |
GESSNER D K, FIESEL A, MOST E, et al. Supplementation of a grape seed and grape marc meal extract decreases activities of the oxidative stress-responsive transcription factors NF-κB and Nrf2 in the duodenal mucosa of pigs[J]. Acta Veterinaria Scandinavica, 2013, 55: 18. DOI:10.1186/1751-0147-55-18 |
| [11] |
PLACHA I, TAKACOVA J, RYZNER M, et al. Effect of thyme essential oil and selenium on intestine integrity and antioxidant status of broilers[J]. British Poultry Science, 2014, 55(1): 105-114. DOI:10.1080/00071668.2013.873772 |
| [12] |
黄其春, 黄翠琴, 陈彤, 等. 银杏叶提取物对断奶仔猪生长性能、肠黏膜形态及屏障通透性的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2014, 50(19): 74-77. DOI:10.3969/j.issn.0258-7033.2014.19.017 |
| [13] |
LIU G, GUAN G P, FANG J, et al. Macleaya cordata extract decreased diarrhea score and enhanced intestinal barrier function in growing piglets[J]. BioMed Research International, 2016, 2016: 1069585. |
| [14] |
史东辉, 李轶欣, 马学会, 等. 止痢草提取物的抗氧化作用及其对断奶仔猪生产性能的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2010, 46(7): 46-49. |
| [15] |
HAO Y, LI D F, PIAO X L, et al. Forsythia suspensa extract alleviates hypersensitivity induced by soybean β-conglycinin in weaned piglets[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2010, 128(2): 412-418. DOI:10.1016/j.jep.2010.01.035 |
| [16] |
韩杰, 张飞, 边连全. 刺五加多糖对免疫应激断奶仔猪免疫器官指数、粪便微生物菌群数量和胃肠道pH的影响[J]. 动物营养学报, 2014, 26(8): 2314-2319. |
| [17] |
李枚, 高鹏, 徐良梅, 等. 五味子提取物对断奶仔猪血液生化指标和抗氧化能力的影响[J]. 中国饲料, 2007(20): 17-19. DOI:10.3969/j.issn.1004-3314.2007.20.008 |
| [18] |
胡金杰, 曹霞, 吴志锋. 植物提取物在猪生产中的研究进展[J]. 饲料博览, 2016(9): 25-27. |
| [19] |
GONEAU L W, HANNAN T J, MACPHEE R A, et al. Subinhibitory antibiotic therapy alters recurrent urinary tract infection pathogenesis through modulation of bacterial virulence and host immunity[J]. mBio, 2015, 6(2): e00356. |
| [20] |
WANG J P, YOO J S, KIM H J, et al. Nutrient digestibility, blood profiles and fecal microbiota are influenced by chitooligosaccharide supplementation of growing pigs[J]. Livestock Science, 2009, 125(2/3): 298-303. |
| [21] |
FU L, XU J, BAO X W, et al. Study on antioxidation effect of polyphenols from pomegranate peel in vivo[J]. Agricultural Science & Technology, 2016, 17(1): 164-167. |
| [22] |
BRENES A, ROURA E. Essential oils in poultry nutrition:main effects and modes of action[J]. Animal Feed Science and Technology, 2010, 158(1/2): 1-14. |
| [23] |
LILAMAND M, KELAIDITI E, GUYONNET S, et al. Flavonoids and arterial stiffness:promising perspectives[J]. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases, 2014, 24(7): 698-704. DOI:10.1016/j.numecd.2014.01.015 |
| [24] |
CHUNG Y H, MC GEOUGH E J, ACHARYA S, et al. Enteric methane emission, diet digestibility, and nitrogen excretion from beef heifers fed sainfoin or alfalfa[J]. Journal of Animal Science, 2013, 91(10): 4861-4874. DOI:10.2527/jas.2013-6498 |
| [25] |
OZDAL T, SELA D A, XIAO J B, et al. The reciprocal interactions between polyphenols and gut microbiota and effects on bioaccessibility[J]. Nutrients, 2016, 8(2): 78. DOI:10.3390/nu8020078 |
| [26] |
杨炳友, 孟永海, 宋佳欣, 等. 吴茱萸多糖水提工艺优化研究[J]. 中医药学报, 2012, 40(2): 66-69. |
| [27] |
张勇, 李跃, 朱宇旌, 等. 急性期蛋白及其在动物应激过程中的作用[J]. 动物营养学报, 2011, 23(11): 1877-1883. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2011.11.005 |
| [28] |
王若瑾, 袁保京, 金立志. 天然植物提取物添加剂生物学功能与综合性功能研究综述[J]. 中国畜牧杂志, 2015, 51(8): 72-78. |