2. 大连成三畜牧业有限公司, 大连 116308;
3. 上海新农饲料股份有限公司, 上海 201604;
4. 浙江青莲食品股份有限公司, 嘉兴 314317
2. Dalian Chengsan Animal Husbandry Co., Ltd., Dalian 116308, China;
3. Shanghai Xinnong Feed Co., Ltd., Shanghai 201604, China;
4. Zhejiang Qinglian Food Co., Ltd., Jiaxing 314317, China
畜禽养殖生产中抗生素的大量使用引发了环境污染、细菌耐药性等一系列公共卫生问题,寻找抗生素替代品已成为当下的研究热点。酸化剂是一类无毒、无污染、无耐药性的保健型添加剂,饲粮添加酸化剂可有效降低动物胃肠道pH[1],提高胃蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶的活性[2],从而提高饲粮中营养物质的利用率,促进畜禽生长。酸化剂分为无机酸和有机酸,养殖生产中主要使用的无机酸是磷酸,其优点是酸性较强、添加成本较低,但无机酸的使用会导致动物食道和胃内pH急剧下降,可能造成消化道灼伤、胃酸分泌和胃功能发育障碍;而生产中常用的有机酸主要包括富马酸、柠檬酸、苹果酸以及乳酸等大分子有机酸和甲酸、乙酸和丙酸等小分子有机酸,其优点是能够改善饲粮适口性,对机体刺激较低,但添加成本相对较高。有机酸中,乳酸广泛存在于动物体内,可直接参与代谢循环,饲粮添加乳酸具有良好的风味与抗菌活性[3]。本课题组前期研究发现,仔猪早期断奶后,胃内pH升高,胃蛋白酶等消化酶活性降低,容易导致仔猪消化不良、生长受阻和免疫功能受损,易患“仔猪断奶应激综合征”[4]。因此,本试验使用了2种新型酸化剂,分别是经钝化处理的磷酸型酸化剂和复合组成的乳酸型酸化剂,旨在研究二者在饲粮中不添加抗生素的情况下,对断奶仔猪胃肠道酸性环境的改善作用,以及对断奶仔猪生长性能、消化酶活性、抗氧化功能及免疫功能的影响,从而为促进仔猪生长和改善仔猪消化功能提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验使用的磷酸型酸化剂主要成分为磷酸(经钝化处理),与二氧化硅比例为50 ∶ 50;乳酸型酸化剂由乳酸、柠檬酸和甲酸等复合组成,其中乳酸占总酸的70%,与二氧化硅的比例为50 ∶ 50。
1.2 试验设计和饲养管理试验选用体重[(7.14±0.30) kg]相近的30日龄断奶仔猪162头,随机分为3组,每组3个重复,每个重复18头。对照组饲喂基础饲粮,试验组则在基础饲粮中分别添加0.2%磷酸型酸化剂和0.2%乳酸型酸化剂,试验设计见表 1。
基础饲粮参照NRC(2012)营养需要配制,其组成及营养水平见表 2,所有仔猪饲粮中均未添加抗生素。试验在规模化猪场开展,猪栏采用自动喂料槽、鸭嘴式饮水器,仔猪自由采食与饮水。断奶仔猪转入试验栏后,进行预试期1周,预试期内进行编号、分组。试验期间每天记录猪舍温度和湿度,免疫和驱虫按照养殖场的管理程序进行。试验期21 d。
试验开始前和试验结束时,试验猪空腹12 h称重,分别记为初重和末重,根据试验天数计算平均日采食量、平均日增重和料重比。
1.3.2 屠宰及样品采集试验猪屠宰前禁食12 h(自由饮水),屠宰后进行样品采集。血清:前腔静脉采血于促凝管中,静置30 min,3 000 r/min离心10 min,吸取上清并分装于1.5 mL离心管中,-20 ℃保存。肠道样品:分别取十二指肠、中段空肠、远端回肠、中段结肠各5小块于样品袋中,液氮速冻,-80 ℃保存。另各取胃、十二指肠、中段空肠、远端回肠、中段结肠、盲肠1小段并结扎,4 ℃保存用于测定pH。
1.3.3 血清生化指标血清碱性磷酸酶(ALP)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)及乳酸脱氢酶(LDH)活性以及总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)和球蛋白(GLB)含量采用全自动生化分析仪(Hitachi 7600)测定。
1.3.4 胃肠道内容物pH及消化酶活性胃肠道内容物pH采用pH计(Mettler-Toledo S210-S)测定,淀粉酶、脂肪酶活性测定所需试剂盒购自南京建成生物工程研究所,具体操作步骤严格按照说明书进行。
1.3.5 血清抗氧化指标血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、丙二醛(MDA)含量测定所用试剂盒购自南京建成生物工程研究所,具体操作步骤严格按照说明书进行。
1.3.6 血清免疫指标血清免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白A(IgA)含量采用免疫透射比浊法结合全自动生化分析仪(Hitachi 7600)测定。
1.3.7 肠道免疫相关基因表达采用实时荧光定量PCR技术检测肠道免疫相关基因白细胞介素-10(IL-10)、转化生长因子-β(TGF-β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的mRNA相对表达量。采用Trizol试剂提取十二指肠、空肠黏膜中总RNA,根据cDNA合成试剂盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]合成cDNA,-20 ℃保存。选用β-肌动蛋白(β-actin)作为内标参照,目的基因及β-actin引物序列见表 3(由上海Invitrogen公司设计并合成)。用实时荧光定量PCR仪(Applied Biosystems,美国)进行测定。PCR扩增条件为:95 ℃,10 s;60 ℃,30 s,共40个循环。采用2-△△Ct方法计算目的基因的mRNA相对表达量。
数据采用SPSS 15.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)处理,采用Turkey法进行多重比较,数据以平均值±标准差(mean±SD)表示,P < 0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 不同类型酸化剂对断奶仔猪生长性能的影响由表 4可知,与对照组相比,磷酸型酸化剂组和乳酸型酸化剂组断奶仔猪平均日采食量分别提高了6.75%和11.69%(P>0.05),平均日增重分别提高了10.67%和13.07%(P>0.05),料重比分别降低了3.40%和1.36%(P>0.05),这表明饲粮添加0.2%磷酸型酸化剂和0.2%乳酸型酸化剂有提高断奶仔猪生长性能、降低料重比的趋势。
由表 5可知,与对照组相比,磷酸型酸化剂组和乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清LDH活性分别显著降低了41.88%和39.05%(P < 0.05);此外,磷酸型酸化剂组断奶仔猪血清AST活性显著降低(P < 0.05),乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清ALT活性显著降低(P < 0.05);而饲粮添加不同类型酸化剂对断奶仔猪血清TP、ALB和GLB含量、白球比以及ALP活性无显著影响(P>0.05),但磷酸型酸化剂组断奶仔猪血清TP含量显著高于乳酸型酸化剂组(P < 0.05)。
由表 6可知,与对照组相比,乳酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠和空肠内容物pH显著降低(P < 0.05),而磷酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠和空肠内容物pH无显著差异(P>0.05);此外,乳酸型酸化剂组断奶仔猪空肠内容物pH显著低于磷酸型酸化剂组(P < 0.05);而饲粮添加不同类型酸化剂对断奶仔猪胃、回肠、盲肠和结肠内容物pH均无显著影响(P>0.05)。
由表 7可知,与对照组相比,乳酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠内容物淀粉酶活性显著提高(P < 0.05),磷酸型酸化剂组和乳酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠内容物脂肪酶活性均有所提高,其中乳酸型酸化剂组显著高于对照组(P < 0.05);乳酸型酸化剂组断奶仔猪空肠内容物淀粉酶和脂肪酶活性显著高于对照组和磷酸型酸化剂组(P < 0.05)。
由表 8可知,与对照组相比,磷酸型酸化剂组和乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清T-SOD活性分别提高了11.20%(P>0.05)和24.55%(P < 0.05);同时,乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清MDA含量显著低于对照组(P < 0.05);此外,饲粮添加0.2%乳酸型酸化剂一定程度上提高了断奶仔猪血清GSH-Px活性(P>0.05)。
由表 9可知,乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清IgG含量显著高于对照组和磷酸型酸化剂组(P < 0.05),而磷酸型酸化剂组与对照组无显著差异(P>0.05);同时,与对照组相比,乳酸型酸化剂组断奶仔猪血清IgA含量显著提高(P < 0.05),而与磷酸型酸化剂组无显著差异(P>0.05)。
由图 1可知,乳酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠IL-10 mRNA相对表达量显著高于对照组和磷酸型酸化剂组(P < 0.05);与对照组相比,乳酸型酸化剂组断奶仔猪十二指肠TGF-β mRNA相对表达量显著提高(P < 0.05),而磷酸型酸化剂组无显著差异(P>0.05)。乳酸型酸化剂组断奶仔猪空肠TGF-β和TNF-α mRNA相对表达量显著高于对照组和磷酸型酸化剂组(P < 0.05)。
断奶早期仔猪消化系统尚未完全发育成熟,胃肠道各种消化酶分泌不足,再加上仔猪胃中盐酸分泌不足,使得胃肠道pH升高,从而无法激活胃蛋白酶等消化酶,导致仔猪无法有效地消化饲粮中的蛋白质、淀粉等营养物质[5]。酸化剂改善动物肠道健康的机理主要是通过降低饲粮的pH,从而降低动物胃肠道pH,提高胃蛋白酶等消化酶的活性,维持机体胃肠道最佳的消化环境[6]。Risley等[7]在饲粮中添加1.5%的柠檬酸后,断奶仔猪胃内容物pH下降了0.25。Radcliffe等[8]同样发现添加柠檬酸可以改善断奶仔猪的生长性能并降低胃肠道pH,且效果与李运虎等[9]研究结果相同。Partanen等[10]发现有机酸及其盐可以改善动物消化道环境,促进消化,从而缓解断奶仔猪腹泻。王继华等[11]研究表明,将柠檬酸钙、乳酸钙与1.5%柠檬酸配伍能提高断奶仔猪生长性能。但另有研究表明,添加无机型酸化剂易导致胃内pH急剧下降,抑制胃酸分泌,从而影响胃部功能[12]。本试验中,饲粮添加0.2%磷酸型酸化剂后,断奶仔猪胃内pH与对照组结果相近,而十二指肠和空肠pH明显降低,这提示磷酸经钝化处理后,有效克服了无机型酸化剂在胃中释放速度过快的缺陷,能够更好地在肠道内发挥作用。本试验中,饲粮添加0.2%乳酸型酸化剂后,断奶仔猪胃、十二指肠和空肠pH均明显降低,且断奶仔猪十二指肠和空肠淀粉酶和脂肪酶活性均显著提高。
通过改善仔猪消化酶活性,能够有效提高营养物质的消化吸收率,进而促进仔猪生长。Partanen等[13]研究表明,饲粮添加3 g/kg甲酸和乳酸的复合物可提高肥育猪的平均日增重和整个育肥期的增重,且饲料转化率随添加量的增加而提高。Wang等[14]研究表明,饲粮添加0.4%竹醋液和0.25%酸化剂可提高断奶仔猪平均日采食量和平均日增重,降低料重比,效果与添加抗生素相当。本试验中,饲粮添加0.2%磷酸型酸化剂和0.2%乳酸型酸化剂后,断奶仔猪平均日采食量分别提高了6.75%和11.69%,平均日增重分别提高了10.67%和13.07%,这表明不同类型酸化剂具有提高断奶仔猪生长性能的趋势。
3.2 不同类型酸化剂对断奶仔猪抗氧化功能的影响机体内过多的氧自由基会攻击细胞生物膜,破坏机体氧化-还原系统。氧自由基引起的脂质过氧化过程中,会产生MDA等脂质过氧化降解产物,其水平可以直接反映机体受脂质过氧化损伤程度。本试验中,饲粮添加0.2%乳酸型酸化剂可以显著降低断奶仔猪血清MDA含量。同时,超氧化物歧化酶(SOD)和GSH-Px是机体抗氧化应激酶体系中重要的2种酶。郑建婷等[15]研究表明,饲粮添加1.5%柠檬酸可以提高生长肉兔血清SOD活性。李建平等[16]研究表明,饲粮添加柠檬酸可显著提高断奶仔猪血清SOD活性和总抗氧化能力,且断奶2周内添加效果优于断奶2周后。此外,阳巧梅等[17]研究表明,饲粮添加0.2%复合有机酸A(丁酸、山梨酸和C12脂肪酸)可显著降低断奶仔猪血液中自由基的含量,效果优于添加25 mg/kg金霉素。本试验中,饲粮添加0.2%乳酸型酸化剂可以显著提高断奶仔猪血清T-SOD活性,说明乳酸型酸化剂可以提高断奶仔猪的抗氧化能力,保护机体免受氧化应激造成的损伤。
3.3 不同类型酸化剂对断奶仔猪免疫功能的影响免疫球蛋白是高等动物免疫淋巴细胞产生的蛋白质,在抗原刺激下可以转化为抗体,发挥抗病原菌和病毒等免疫功能,主要分为IgG、IgM、IgA、免疫球蛋白D(IgD)和免疫球蛋白E(IgE)5种。李鹏等[18]研究表明,饲粮添加磷酸型酸化剂和乳酸型酸化剂均可显著提高断奶仔猪血清IgG和IgA含量。Ahmed等[19]研究表明,饲喂含0.5%柠檬酸或0.4%酸化剂混合物的断奶仔猪血清IgG含量显著高于基础饲粮组和抗生素组,但血清IgM和IgA含量无显著变化。阳巧梅等[17]研究表明,饲粮添加0.2%复合有机酸B(甲酸、乙酸、丙酸和C12脂肪酸)可显著提高断奶仔猪血清IgM含量。本试验同样发现,饲粮添加0.2%磷酸型酸化剂有提高断奶仔猪血清IgG、IgM和IgA含量的趋势,而添加0.2%乳酸型酸化剂则可以显著提高断奶仔猪血清IgG和IgA含量。
细胞因子在机体先天和后天免疫中扮演着重要的角色,病原微生物的入侵会激活机体的免疫系统,促使机体分泌炎症因子,以清除入侵的病原菌。Reda等[20]研究表明,饲料添加2 g/kg复合有机酸能够提高罗非鱼肝脏和肾脏中白细胞介素-1β(IL-1β)和TNF-α的基因表达量。Yin等[21]研究表明,断奶仔猪感染沙门氏菌后,机体IL-10含量显著升高,而饲喂乳酸菌发酵饲粮则显著减少了仔猪腹泻和肠道内沙门氏菌数量。本试验结果表明,断奶仔猪饲粮中添加0.2%乳酸型酸化剂后,十二指肠中IL-10、TGF-β和空肠中TGF-β、TNF-α mRNA相对表达量显著提高,这提示乳酸型酸化剂可以通过提高免疫球蛋白含量和诱导免疫因子的表达来增强断奶仔猪的免疫功能。
4 结论在断奶仔猪饲粮中添加0.2%磷酸型酸化剂和0.2%乳酸型酸化剂具有提高断奶仔猪平均日采食量和平均日增重、降低料重比的趋势。乳酸型酸化剂可以显著提高血清抗氧化酶活性和免疫球蛋白的含量,提高十二指肠和空肠免疫因子的表达,增强机体的抗氧化和免疫功能,乳酸型酸化剂效果优于磷酸型酸化剂。
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