动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 3: 1628 - 1640

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.143

研究论文

发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能、蛋品质和肠道健康的影响

  • 王磊卿 , 1 ,
  • 郝科阳 1 ,
  • 马慧 1 ,
  • 张封东 1 ,
  • 冯嘉 1 ,
  • 李景河 2 ,
  • 向玉军 2 ,
  • 侯红斌 3 ,
  • 闵育娜 , 1, *
展开
  • 1 西北农林科技大学动物科技学院,杨陵 712100
  • 2 铜川市动物卫生监督所,铜川 629000
  • 3 旬邑县动物疫病预防控制中心,旬邑 711300
*闵育娜,教授,博士生导师,E-mail:

王磊卿(1998—),男,河北邯郸人,硕士,研究方向为动物营养与饲料科学。E-mail:

Copy editor: 武海龙

收稿日期: 2023-09-19

  网络出版日期: 2024-03-13

基金资助

国家现代农业产业技术体系(CARS-40-S20)

西北农林科技大学启动经费(2452022022)

收起

Effects of Fermented Bupleurum Stems and Leaves on Performance, Egg Quality and Intestinal Health of Laying Hens

  • WANG Leiqing , 1 ,
  • HAO Keyang 1 ,
  • MA Hui 1 ,
  • ZHANG Fengdong 1 ,
  • FENG Jia 1 ,
  • LI Jinghe 2 ,
  • XIANG Yujun 2 ,
  • HOU Hongbin 3 ,
  • MIN Yu’na , 1, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
  • 2 Tongchuan Animal Health Supervision, Tongchuan 629000, China
  • 3 Xunyi Animal Disease Prevention and Control Center, Xunyi 711300, China
*professor, E-mail:

Received date: 2023-09-19

  Online published: 2024-03-13

Fold

摘要

本试验旨在研究饲粮中添加发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能、蛋品质和肠道健康的影响。选取384只35周龄京粉6号蛋鸡,随机分为4组,每组8个重复,每个重复12只鸡。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂在基础饲粮中添加5%(TM5%组)、10%(TM10%组)和15%发酵柴胡茎叶(TM15%组)的试验饲粮。预试期2周,正试期12周。结果表明:1)与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的37~48周龄平均蛋重显著提高(P<0.05),TM5%和TM10%组的41~44周龄和45~48周龄平均蛋重显著提高(P<0.05),TM10%组的蛋壳厚度显著提高(P<0.05)。2)与CON组相比,TM15%组的十二指肠绒毛高度和绒隐比显著提高(P<0.05)。3)与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的十二指肠和空肠超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提高(P<0.05),TM10%和TM15%组的十二指肠和空肠丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05),TM10%和TM15%组的十二指肠和回肠过氧化氢酶(CAT)活性显著提高(P<0.05),TM10%组的十二指肠和空肠总抗氧化能力(T-AOC)显著提高(P<0.05)。4)与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的盲肠微生物Chao1、Observed-Otus和Shannon指数显著提高(P<0.05),盲肠另支菌属(Alistipes)相对丰度显著降低(P<0.05);TM15%组的盲肠未分类的梭菌纲UCG-014(Clostridia_UCG-014_unclassified)相对丰度显著降低(P<0.05),沙特尔沃思菌属(Shuttleworthia)和普雷沃氏菌科UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)相对丰度显著升高(P<0.05)。由此可见,饲粮中添加发酵柴胡茎叶可以调节肠道微生物区系,改善肠道形态和抗氧化性能,提高蛋重和蛋壳厚度。结合生产性能、蛋品质和肠道抗氧化性能,蛋鸡饲粮中发酵柴胡茎叶的适宜添加水平为10%。

关键词： 发酵柴胡茎叶; 蛋鸡; 生产性能; 蛋品质; 肠道微生物

本文引用格式

王磊卿 , 郝科阳 , 马慧 , 张封东 , 冯嘉 , 李景河 , 向玉军 , 侯红斌 , 闵育娜 . 发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能、蛋品质和肠道健康的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(3) : 1628 -1640 . DOI: 10.12418/CJAN2024.143

Abstract

The purpose of this experiment was to study the effects of dietary fermented bupleurum stems and leaves supplementation on performance, egg quality and intestinal health of laying hens. Three hundred and eighty-four 35-week-old Jingfen No.6 laying hens were randomly divided into 4 groups with 8 replicates per group and 12 hens per replicate. Hens in control group (CON group) were fed a basal diet, and the others in experimental groups were fed the basal diets supplemented with 5% (TM5% group), 10% (TM10% group) and 15% fermented bupleurum stems and leaves (TM15% group), respectively. The pre-experimental period lasted for 2 weeks, and the experimental period lasted for 12 weeks. The results showed as follows: 1) compared with CON group, the average egg weight during 37 to 48 weeks of age of TM5%, TM10% and TM15% groups was significantly increased (P<0.05), the average egg weight during 41 to 44 weeks of age and 45 to 48 weeks of age of TM5% and TM10% groups was significantly increased (P<0.05), and the eggshell thickness of TM10% group was significantly increased (P<0.05). 2) Compared with CON group, the duodenal villus height and ratio of villus height to crypt depth of TM15% group were significantly increased (P<0.05). 3) Compared with CON group, the activity of superoxide dismutase (SOD) in duodenum and jejunum of TM5%, TM10% and TM15% groups was significantly increased (P<0.05), the content of malondialdehyde (MDA) in duodenum and jejunum of TM10% and TM15% groups was significantly decreased (P<0.05), the activity of catalase (CAT) in duodenum and ileum of TM10% and TM15% groups was significantly increased (P<0.05), and the total antioxidant capacity (T-AOC) duodenum and jejunum of TM10% grous was significantly increased (P<0.05). 4) Compared with CON group, the cecal microbiota Chao1, Observed-Otus and Shannon indexes of TM5%, TM10% and TM15% groups were significantly increased (P<0.05), and the cecal Alistipes relative abundance was significantly decreased (P<0.05); the cecal Clostridia_UCG-014_unclassified relative abundance of TM15% group was significantly decreased (P<0.05), and the relative abundances of Shuttleworthia and Prevotellaceae_UCG-001 were significantly increased (P<0.05). In summary, the addition of fermented bupleurum stem and leaves in the diet can regulate the intestinal microbiota, improve intestinal morphology and antioxidant performance, and increase egg weight and eggshell thickness. Based on performance, egg quality and intestinal antioxidant performance, the appropriate supplemental level of fermented bupleurum stem and leaves in the diet of laying hens is 10%.

Key words： fermented bupleurum stem and leaves; laying hens; performance; egg quality; intestinal microflora

近年来,中草药因其天然性、毒副作用小和无抗药性等优点而备受关注。同时中草药规模化生产和加工产业发展迅速,其加工副产物产量随之急剧增加,造成极大的资源浪费[1]。有研究表明,中草药加工副产物中富含的药理活性成分具有提高机体免疫力和促进营养物质消化吸收的潜在作用,可作为畜禽饲料添加剂或非常规饲料原料加以利用[2]。柴胡作为中医药常用药材,其药理活性成分主要有柴胡皂苷类、挥发油类、黄酮类以及多糖类等,具有抗炎、抗菌、抗氧化和免疫调节等生物学功能[3-4]。柴胡茎叶作为柴胡主要加工副产物,同样含有丰富的药理活性成分,具有调节抗氧化、免疫机能和促进机体发育的潜在作用,但其粗纤维含量高和适口性差等特点,限制了柴胡茎叶直接作为常规饲料原料的开发利用[5⇓⇓-8]。微生物发酵可降低柴胡茎叶中粗纤维含量,提高粗蛋白质含量。目前,发酵柴胡茎叶(fermented bupleurum stems and leaves,FBSL)对蛋鸡生产性能、肠道形态和微生物区系的调控作用尚不清楚。因此,本研究基于微生物发酵技术降低柴胡茎叶粗纤维含量,提高适口性,探究发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能、蛋品质、肠道形态、抗氧化性能和盲肠微生物区系的影响,以期为柴胡茎叶在蛋鸡生产中应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

发酵底物为柴胡茎叶,发酵菌剂(购买于山东某生物科技有限公司)为芽孢杆菌(2×109 CFU/g)、乳酸菌(3×109 CFU/g)和酵母菌(5×108 CFU/g)。将芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌菌粉按照1∶40(质量体积比)比例溶于温水中,充分搅拌即得稀释菌液,再将稀释菌液与柴胡茎叶混匀,控制水分含量为30%,温度37 ℃,厌氧发酵48 h。经测定,柴胡茎叶发酵前后营养水平和pH见表1。
表1 柴胡茎叶发酵前后营养水平和pH(风干基础)

Table 1 Nutrient levels and pH of bupleurum stems and leaves before and after fermentation (air-dry basis)

项目 Items 发酵前 Before fermentation 发酵后 After fermentation
水分 Moisture/% 10.46 10.01
粗蛋白质 CP/% 14.98 17.00
粗灰分 Ash/% 6.28 6.21
粗脂肪 EE/% 2.45 2.46
粗纤维 CF/% 12.90 8.80
总磷 TP/% 0.36 0.33
钙 Ca/% 1.08 1.08
pH 6.43 4.81

1.2 试验设计

选取384只35周龄京粉6号蛋鸡,随机分为4组,每组8个重复,每个重复12只鸡。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂基础饲粮中添加5%(TM5%组)、10%(TM10%组)和15%发酵柴胡茎叶(TM15%组)的试验饲粮。预试期2周,正试期12周。试验饲粮组成及营养水平见表2。
表2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) %

项目
Items		 组别 Groups
CON TM5% TM10% TM15%
原料 Ingredients
玉米 Corn 64.15 57.80 52.60 46.75
豆粕 Soybean meal 22.70 22.70 21.70 21.25
石粉 Limestone 7.50 7.50 7.50 7.50
豆油 Soybean oil 0.65 2.00 3.20 4.50
预混料 Premix1) 5.00 5.00 5.00 5.00
发酵柴胡茎叶 Fermented bupleurum stems and leaves 5.00 10.00 15.00
合计 Total 100.00 100.00 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
代谢能 ME/(MJ/kg) 11.20 11.19 11.19 11.20
粗蛋白质 CP 15.80 15.79 15.79 15.80
粗纤维 CF 3.14 3.40 3.63 3.88
钙 Ca 3.78 3.78 3.77 3.77
总磷 TP 0.40 0.40 0.37 0.35
有效磷 AP 0.21 0.20 0.19 0.19
赖氨酸 Lys 0.76 0.77 0.75 0.68
蛋氨酸 Met 0.40 0.40 0.39 0.38
半胱氨酸 Cys 0.28 0.26 0.25 0.23
蛋氨酸+半胱氨酸 Met+Cys 0.68 0.66 0.63 0.61

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 10 000 IU,VD3 1 800 IU,VE 10 IU,VK 10 mg,VB12 5 μg,硫胺素 thiamine l mg,核黄素 riboflavin 4.5 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 50 mg,烟酸 niacin 24.5 mg,吡哆醇 pyridoxine 5 mg,生物素 biotin 1 mg,叶酸 folic acid 1 mg,胆碱 choline 500 mg,Mn 60 mg,I 0.4 mg,Fe 80 mg,Cu 8 mg,Se 0.3 mg。

2)粗蛋白质、钙和总磷为实测值,其余营养水平为计算值。CP, Ca and TP were measured values, while the other nutrient levels were calculated values.

1.3 饲养管理

饲养试验在陕西省铜川市春满园养殖场开展。舍内保持光照16 h/d,保持温度在6~22 ℃。预试期均饲喂基础饲粮,正试期饲喂相应试验饲粮。

1.4 样品采集和指标测定

1.4.1 饲粮营养水平

采用凯氏定氮法(GB/T 6432—2018)测定饲粮中粗蛋白质(CP)含量,采用乙二胺四乙酸二钠络合滴定法(GB/T 6436—2018)测定饲粮中钙(Ca)含量,采用分光光度法(GB/T 6437—2018)测定饲粮中总磷(TP)含量。依据《中国饲料成分及营养价值表(第30版)》[9]计算饲粮中代谢能(ME)、粗纤维(CF)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)含量,依据《家禽饲料成分表(1994)》[10]计算饲粮中有效磷(AP)含量。

1.4.2 生产性能

每天记录各组产蛋数、蛋重以及采食量,并计算产蛋率(laying rate,LR)、平均蛋重(average egg weight,AEW)、平均日采食量(average daily feed intake,ADFI)和料蛋比(feed to egg ratio,F/E)。

1.4.3 蛋品质

饲养结束前3 d,连续收集每天全部产蛋。每重复随机抽取5枚鸡蛋进行蛋品质指标的测定。测定仪器为多功能蛋品质分析仪(12-ETU-001Version A)。检测指标包括蛋壳强度、蛋白高度、蛋黄颜色、哈氏单位和蛋壳厚度,具体的检测方法依据多功能蛋品质分析仪说明书(Egg Tester UltimateTM operator’s manual)进行。

1.4.4 肠道形态

正试期后,每重复随机取1只蛋鸡,称重,颈静脉放血处死,解剖,完整分离小肠,并在十二指肠、空肠和回肠中段取约1 cm长度的肠段置于4%多聚甲醛中进行固定,用于肠道形态测定;剩余十二指肠、空肠和回肠用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗后,刮取肠黏膜,液氮速冻,并于-80 ℃中保存,用于肠道抗氧化指标测定;最后分离盲肠部分,并采集盲肠内容物,液氮速冻,并于-80 ℃中保存,用于微生物区系测定。
十二指肠、空肠和回肠肠段固定48 h后,从固定液中取出肠段用石蜡进行包埋,制成切片并使用苏木精-伊红(HE)进行染色,于光学显微镜下观察并拍照。利用Image Pro Plus 6.0软件测定各肠段绒毛高度和隐窝深度,并计算绒隐比(绒毛高度/隐窝深度)。

1.4.5 肠道抗氧化指标

样品采集见1.4.4。采用标准试剂盒(购自南京建成生物工程研究所)测定肠道过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量及总抗氧化能力(T-AOC)。

1.4.6 盲肠微生物区系

样品采集见1.4.4。将盲肠内容物样品送至杭州联川生物技术股份有限公司进行16S rDNA测序分析。选择十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法对样本进行微生物组总DNA的提取,并通过琼脂糖凝胶电泳检测DNA提取质量,同时采用紫外分光光度计DNA进行定量。用引物341F(5'-CCTACGGGNGGCWGCAG-3')和805R(5'-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3')对微生物16S r RNA基因V3~V4可变区进行PCR扩增。PCR产物由AMPure XT beads (Beckman Coulter Genomics公司,美国)纯化,Qubit(Invitrogen公司,美国)定量,通过2%琼脂糖凝胶电泳进行检测,采用AMPure XT beads回收试剂盒进行回收。使用Agilent 2100生物分析仪(Agilent公司,美国)和Illumina(Kapa Biosciences公司,美国)的文库定量试剂盒对PCR产物进行评估,使用NovaSeq 6000测序仪进行2×250 bp测序。对数据进行相应的拆分、拼接、过滤和DADA2去噪后获得ASV(feature)特征序列和丰度表格。基于得到的ASV(feature)特征序列和丰度表格进行alpha多样性和beta多样性分析。根据ASV(feature)序列文件,采用SILVA数据库以NT-16S数据库进行物种注释。

1.5 统计分析

利用Excel 2019进行初步的数据整理分析,再利用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较。结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著。统计图表用GraphPad Prism 9进行绘制。

2 结果

2.1 发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响

由表3可知,与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的37~48周龄平均蛋重显著提高(P<0.05),TM5%和TM10%组的41~44周龄和45~48周龄平均蛋重显著提高(P<0.05)。各组之间各阶段产蛋率、平均日采食量和料蛋比无显著差异(P>0.05)。
表3 发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能的影响

Table 3 Effects of FBSL on performance of laying hens

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
37~40周龄 37 to 40 weeks of age
产蛋率 LR/% 88.69 87.00 86.60 86.58 0.01 0.325
平均日采食量 ADFI/g 119.71 119.89 119.28 119.72 0.39 0.924
平均蛋重 AEW/g 60.56 61.36 61.51 61.09 0.14 0.091
料蛋比 F/E 2.24 2.32 2.24 2.28 0.03 0.074
41~44周龄 41 to 44 weeks of age
产蛋率 LR/% 88.68 87.10 87.76 86.51 <0.01 0.312
平均日采食量 ADFI/g 107.65 105.70 106.04 107.76 0.68 0.109
平均蛋重 AEW/g 61.22b 61.99a 62.17a 61.88ab 0.13 0.049
料蛋比 F/E 2.00 2.02 1.99 1.96 0.01 0.482
45~48周龄 45 to 48 weeks of age
产蛋率 LR/% 86.18 85.85 86.44 86.11 <0.01 0.968
平均日采食量 ADFI/g 110.95 108.03 109.42 108.03 0.82 0.548
平均蛋重 AEW/g 61.47b 62.80a 62.72a 62.02ab 0.15 0.005
料蛋比 F/E 2.09 2.08 2.06 2.02 0.02 0.481
37~48周龄 37 to 48 weeks of age
产蛋率 LR/% 88.25 86.67 87.39 86.43 <0.01 0.398
平均日采食量 ADFI/g 112.78 111.17 111.58 111.93 0.68 0.865
平均蛋重 AEW/g 61.07b 62.06a 62.11a 61.82a 0.14 0.023
料蛋比 F/E 2.11 2.09 2.12 2..10 0.20 0.973

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

由表4可知,与CON组相比,TM10%组的蛋壳厚度显著提高(P<0.05)。各组之间蛋壳强度、蛋黄颜色、蛋白高度和哈氏单位无显著差异(P>0.05)。
表4 发酵柴胡茎叶对蛋鸡蛋品质的影响

Table 4 Effects of FBSL on egg quality of laying hens

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
蛋壳厚度 Eggshell thickness/mm 0.340b 0.345b 0.355a 0.347ab <0.01 0.011
蛋壳强度 Eggshell strength/N 39.00 41.80 40.90 42.85 0.82 0.406
蛋黄颜色 Yolk color 7.40 7.80 7.60 7.50 0.13 0.825
蛋白高度 Albumen height/mm 7.10 7.00 7.20 7.20 0.05 0.498
哈氏单位 Haugh unit 84.5 86.1 86.1 84.7 0.89 0.873

2.2 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道形态的影响

由表5可知,与CON组相比,TM15%组的十二指肠绒毛高度和绒隐比显著提高(P<0.05)。各组之间空肠和回肠绒毛高度、隐窝深度和绒隐比无显著差异(P>0.05)。
表5 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道形态的影响

Table 5 Effects of FBSL on intestinal morphology of laying hens

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
十二指肠 Duodenum
绒毛高度 VH/μm 1 281.99a 1 351.54a 1 486.24ab 1 555.99b 38.45 0.037
隐窝深度 CD/μm 205.13 206.25 199.06 207.65 2.78 0.699
绒隐比 VH/CD 6.26a 6.60a 7.50ab 7.49b 0.20 0.049
空肠 Jejunum
绒毛高度 VH/μm 1 111.14 1 149.14 985.18 1 056.25 35.62 0.460
隐窝深度 CD/μm 182.11 185.37 179.54 169.90 5.36 0.777
绒隐比 VH/CD 6.14 6.23 5.60 6.18 0.15 0.435
回肠 Ileum
绒毛高度 VH/μm 798.82 772.00 740.68 723.40 25.10 0.739
隐窝深度 CD/μm 144.09 133.69 129.42 151.07 3.98 0.221
绒隐比 VH/CD 5.68 5.83 5.73 4.82 0.21 0.309

2.3 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道抗氧化指标的影响

由表6可知,与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的十二指肠SOD活性显著提高(P<0.05);TM10%和TM15%组的十二指肠MDA含量显著降低(P<0.05),十二指肠CAT和GSH-Px活性显著提高(P<0.05);TM10%组的十二指肠T-AOC显著提高(P<0.05)。与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的空肠SOD活性和T-AOC显著提高(P<0.05),TM10%和TM15%组的空肠MDA含量显著降低(P<0.05)。与CON组相比,TM10%和TM15%组的回肠CAT活性显著提高(P<0.05),TM5%和TM15%组的回肠SOD活性显著提高(P<0.05)。
表6 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道抗氧化指标的影响

Table 6 Effects of FBSL on intestinal antioxidant indices of laying hens

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
十二指肠 Duodenum
过氧化氢酶 CAT/(U/mg prot) 6.65b 8.04ab 8.70a 8.77a 0.30 0.040
丙二醛 MDA/(nmol/mg prot) 1.25a 0.91ab 0.98b 0.52c 0.07 0.001
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot) 28.17b 24.62b 40.99a 42.97a 2.06 <0.001
超氧化物歧化酶 SOD/(U/mg prot) 130.83b 191.43a 215.64a 191.81a 7.31 <0.001
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mg prot) 1.17b 1.29b 1.55a 1.20b 0.05 0.022
空肠 Jejunum
过氧化氢酶 CAT/(U/mg prot) 8.86 14.15 15.05 15.13 1.03 0.092
丙二醛 MDA/(nmol/mg prot) 0.44a 0.53a 0.22b 0.24b 0.03 <0.001
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot) 24.56 17.36 27.97 26.68 2.67 0.557
超氧化物歧化酶 SOD/(U/mg prot) 40.06b 58.60a 52.59a 59.23a 2.41 0.009
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mg prot) 0.29b 0.37a 0.38a 0.37a 0.01 0.035
回肠 Ileum
过氧化氢酶 CAT/(U/mg prot) 14.63c 21.46bc 28.13ab 32.23a 2.20 0.014
丙二醛 MDA/(nmol/mg prot) 0.30 0.36 0.36 0.39 0.03 0.864
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot) 13.84 18.92 17.27 12.15 1.26 0.219
超氧化物歧化酶 SOD/(U/mg prot) 46.77b 55.66a 54.13ab 59.08a 1.83 0.014
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mg prot) 0.42 0.50 0.54 0.49 0.02 0.441

2.4 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物区系的影响

2.4.1 盲肠微生物多样性分析

由表7可知,与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的盲肠微生物α多样性指数Chao1、Observed-Otus和Shannon指数显著提高(P<0.05)。
表7 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物α多样性的影响

Table 7 Effects of FBSL on cecal microbiota alpha diversity of laying hens

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
Chao1指数 Chao1 index 775.57b 972.48a 1 054.81a 1 038.77a 33.23 0.041
Observed-Otus指数 Observed-Otus index 813.40b 974.20a 988.20a 1 013.80a 29.34 0.049
Shannon指数 Shannon index 8.02b 8.41a 8.40a 8.40a 0.06 0.039
由图1可知,发酵柴胡茎叶改变了盲肠微生物的β多样性,其中TM5%组与CON组盲肠微生物组成差异最大。
图1 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物β多样性的影响

Fig.1 Effects of FBSL on cecal microbiota beta diversity of laying hens

2.4.2 盲肠微生物物种组成分析

据图2可知,各组盲肠微生物门水平的优势物种为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteriodata)、脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Actinobacteriota)。各组盲肠微生物属水平的优势物种为拟杆菌属(Bacteroides)、理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、未分类的拟杆菌科(Bacteroidales_unclassified)、未分类的梭菌纲UCG-014(Clostridia_UCG-014_unclassified)等。
图2 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物门水平(A)和属水平(B)物种组成的影响

Firmicutes:厚壁菌门;Bacteriodata:拟杆菌门;unclassified 未分类;Desulfobacterota:脱硫杆菌门;Proteobacteria:变形菌门;Actinobacteriota:酸杆菌门;Fusobacteriota:梭杆菌门;Synergistota:互养菌门;Verrucomicrobiota:疣微菌门;Deferribacterota:脱铁杆菌门。Bacteroides:拟杆菌属;Rikenellaceae_RC9_gut_group:理研菌科RC9肠道群;Faecalibacterium:粪杆菌属;Desulfovibrio:脱硫弧菌属;Bacteroidales_unclassified:未分类的拟杆菌科;Megamonas:巨单胞菌属;Lachnospiraceae_unclassified:未分类的毛螺菌科;Clostridiales_unclassified:未分类的梭菌科;Ruminococcaceae_unclassified:未分类的瘤胃球菌科;Firmicutes_unclassified:未分类的厚壁菌门;Fournierella:马西里福涅拉氏菌属;Shuttleworthia:沙特尔沃思菌属;Oscillibacter:颤螺菌属;Clostridium:梭菌属;Alistipes:另支菌属;Ligilactobacillus:联合乳杆菌属;Prevotellaceae_UCG-001:普雷沃氏菌科UCG-001;Lactobacillus:乳杆菌属;Limosilactobacillus:黏液乳杆菌属;Romboutsia:罗姆布茨菌属;Pediococcus:片球菌属;Others:其他。

Fig.2 Effects of FBSL on species composition of cecal microbiota at phylum level (A) and genus level (B) of laying hens

由表8可知,各组之间盲肠微生物相对丰度在门水平上无显著差异(P>0.05)。由图3可知,与CON组相比,TM5%、TM10%和TM15%组的盲肠另支菌属(Alistipes)相对丰度显著降低(P<0.05);TM15%组的盲肠Clostridia_UCG-014_unclassified相对丰度显著降低(P<0.05),沙特尔沃思菌属(Shuttleworthia)和普雷沃氏菌科UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)相对丰度显著升高(P<0.05)。
表8 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物优势菌门相对丰度的影响

Table 8 Effects of FBSL on relative abundance of dominant phylum in cecal microbiota of laying hens %

项目
Items		 组别 Groups SEM P值
P-value
CON TM5% TM10% TM15%
厚壁菌门 Firmicutes 45.06 43.30 42.34 47.41 6.56 0.448
拟杆菌门 Bacteriodata 38.41 41.54 41.20 39.57 5.22 0.647
脱硫杆菌门 Desulfobacterota 2.70 3.15 4.47 4.00 1.78 0.177
变形菌门 Proteobacteria 0.71 1.02 1.06 1.12 0.43 0.240
蓝藻菌门 Cyanbacteria 0.03 0.03 0.04 0.03 0.04 0.989
酸杆菌门 Actinobacteriota 1.02 0.94 0.67 0.67 0.50 0.386
梭杆菌门 Fusobacteriota 0.24 0.50 0.56 0.54 0.34 0.236
互养菌门 Synergistota 0.91 0.48 0.72 0.59 0.33 0.061
疣微菌门 Verrucomicrobiota 0.29 0.17 0.25 0.17 0.17 0.395
图3 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物优势菌属相对丰度的影响

*表示差异显著(P<0.05),ns表示差异不显著(P>0.05)。

Fig.3 Effects of FBSL on relative abundance of dominant genus in cecal microbiota of laying hens

* indicated significant difference (P<0.05), and ns indicated no significant difference (P>0.05).

2.4.3 蛋鸡盲肠微生物差异物种相关性分析

据图4可知,Alistipes相对丰度与十二指肠SOD活性、空肠CAT活性以及回肠SOD活性和T-AOC呈显著负相关(P<0.05);Clostridia_UCG-014_unclassified相对丰度与十二指肠CAT活性以及回肠CAT、SOD活性呈显著负相关(P<0.05),而与空肠MDA含量呈显著正相关(P<0.05);Prevotellaceae_UCG-001相对丰度与十二指肠CAT、GSH-Px活性和空肠T-AOC以及十二指肠绒毛高度、绒隐比呈显著正相关(P<0.05);Shuttleworthia相对丰度与空肠SOD活性和十二指肠绒毛高度呈显著正相关(P<0.05),而与十二指肠MDA含量和回肠T-AOC呈显著负相关(P<0.05)
图4 盲肠微生物与肠道形态和抗氧化指标相关性分析

D-CAT:十二指肠过氧化氢酶 duodenal catalase;D-MDA:十二指肠丙二醛 duodenal malondialdehyde;D-GSH-Px:十二指肠谷胱甘肽过氧化物酶 duodenal glutathione peroxidase;D-SOD:十二指肠超氧化物歧化酶 duodenal superoxide dismutase;D-T-AOC:十二指肠总抗氧化能力 duodenal total antioxidant capacity;J-CAT:空肠过氧化氢酶 jejunal catalase;J-MDA:空肠丙二醛 jejunal malondialdehyde;J-GSH-Px:空肠谷胱甘肽过氧化物酶 jejunal glutathione peroxidase;J-SOD:空肠超氧化物歧化酶 jejunal superoxide dismutase;J-T-AOC:空肠总抗氧化能力 jejunal total antioxidant capacity;I-CAT:回肠过氧化氢酶 ileal catalase;I-MDA:回肠丙二醛 ileal malondialdehyde;I-GSH-Px:回肠谷胱甘肽过氧化物酶 ileal glutathione peroxidase;I-SOD:回肠超氧化物歧化酶 ileal superoxide dismutase;I-T-AOC:回肠总抗氧化能力 ileal total antioxidant capacity;D-VH:十二指肠绒毛高度 duodenal villus height;D-CD:十二指肠隐窝深度 duodenal crypt depth;D-VH/CD:十二指肠绒隐比 duodenal villus height/crypt depth。Alistipes:另支菌属;Clostridia_UCG-014_unclassified:未分类的梭菌纲UCG-014;Prevotellaceae_UCG-001:普雷沃氏菌科UCG-001;Shuttleworthia:沙特尔沃思菌属。

蓝色表示负相关,红色表示正相关,*表示显著相关(P<0.05)。Blue indicated negative correlation, red indicated positive correlation, and * indicated significant correlation (P<0.05).

Fig.4 Correlation analysis of cecal microbiota with intestinal morphology and antioxidant indices

3 讨论

3.1 发酵柴胡茎叶对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响

柴胡中含有丰富的药理活性成分。研究表明,柴胡提取物可显著提高肉鸡平均日增重和饲料转化率[11-12]。柴胡茎叶同样含有丰富的黄酮和皂苷等活性物质,且具有种植面积广、产量大、价格低廉等优点,但因其粗纤维含量高、适口性差等特点限制了其在家禽中的应用。发酵可以降低饲粮中粗纤维含量,提高风味和适口性,促进蛋鸡的采食,从而有利于生产性能的发挥。崔艺燕等[13]研究表明,发酵可以提高桑叶粗蛋白质和必需氨基酸含量,降低粗纤维、单宁含量和pH。许栋等[14]研究发现,饲粮中添加4 g/kg发酵中草药(党参、白术、白芍、茯苓等)可提高蛋鸡产蛋率和蛋品质。本研究中,饲粮中添加发酵柴胡茎叶未对生产性能提升产生显著影响,可能是由于柴胡茎叶中粗纤维含量较高。但发酵柴胡茎叶在提高平均蛋重和蛋壳厚度方面作用显著,这可能与发酵处理有关。本研究采用的发酵菌种为乳酸菌,可下调柴胡茎叶pH,酸性环境有利于钙的吸收。同时,发酵可以提高粗蛋白质和必需氨基酸含量,改善氨基酸平衡,从而促进氨基酸和钙的吸收以及体内蛋白质的合成,进而提高平均蛋重和蛋壳厚度。

3.2 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道形态的影响

小肠是动物消化吸收的主要部位,肠黏膜形态结构的完整性是营养物质有效利用的基础。绒毛高度、隐窝深度和绒隐比是衡量小肠黏膜形态的重要指标,可直接反映肠道的消化吸收能力。王士杰等[15]研究发现,饲粮中添加加味小柴胡散可显著提高鹌鹑肠道绒毛高度,降低隐窝深度和肠壁厚度。谢涛[12]研究发现,柴胡提取物或者其与复合酸化剂联用可有效缓解球虫诱导的十二指肠绒毛高度和绒隐比的降低,这与本研究结果类似。发酵柴胡茎叶在十二指肠的肠道形态改善方面具有显著效果,这可能是由于添加发酵柴胡茎叶改善了饲粮粗纤维水平。研究表明,适度添加饲粮纤维可改善肠道结构,提高肠道绒毛高度,促进营养物质吸收[16]。Tejeda等[17]研究表明,饲粮中添加8%大豆壳显著提高了肉鸡十二指肠绒毛高度。这也可能是蛋壳厚度提高的重要原因。研究表明,钙离子在体内吸收主要集中在十二指肠和空肠[18]。十二指肠绒毛高度和绒隐比的提升,增大了绒毛与钙离子的接触面积,进而促进钙的吸收,提高钙在蛋壳上的沉积,改善蛋壳厚度。

3.3 发酵柴胡茎叶对蛋鸡肠道抗氧化指标的影响

肠道是机体抵抗氧化应激的重要屏障,也是活性氧(ROS)主要来源部位[19-20]。MDA常用以反映机体氧化产物累积程度。酶促抗氧化系统是机体氧化还原稳态的重要保障,主要包括GSH-Px、SOD和CAT等,以清除自由基,防止氧化损伤[21]。研究表明,黄酮类物质是良好的外源性抗氧化剂,可终止ROS的链式反应[22],并且是柴胡茎叶的主要活性物质[4⇓-6,23]。刘秀芳等[24]报道,小叶黑柴胡茎叶总黄酮能有效清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和羟基自由基,表现出良好的抗氧化性能。詹雪晶等[25]也发现小叶黑柴胡茎叶总黄酮可提高小鼠肝脏SOD活性,降低肝脏MDA含量,缓解急性肝脏氧化损伤。发酵可以有效提高机体对中草药中活性成分的利用[26]。本研究中,饲粮中添加发酵柴胡茎叶提高了肠道抗氧化酶活性,并降低了肠道MDA含量,与刘秀芳等[24]、詹雪晶等[25]研究结果类似。这表明发酵柴胡茎叶可有效提高蛋鸡肠道抗氧化能力,发酵处理可能进一步促进了机体对柴胡茎叶中黄酮类等抗氧化物质的利用,充分发挥了柴胡茎叶的抗氧化性能。结合肠道抗氧化指标,蛋鸡饲粮发酵柴胡茎叶的适宜添加水平为10%。

3.4 发酵柴胡茎叶对蛋鸡盲肠微生物区系的影响

肠道微生物多样性对肠道健康、营养物质消化吸收有着重要影响。微生物多样性的降低可能会减弱肠道抗干扰能力,造成肠道疾病[24]。一般采用Chao1、Observed-Otus和Shannon指数反映肠道微生物的丰富度和多样性。本研究发现,饲粮中添加发酵柴胡茎叶显著提高了盲肠微生物的Chao1、Observed-Otus和Shannon指数。这表明发酵柴胡茎叶可以提高肠道微生物区系稳定性及抗干扰能力,促进肠道健康。
饲粮中添加发酵柴胡茎叶改变了盲肠微生物区系的物种组成,其中属水平主要差异物种有Alistipes、Clostridia_UCG-014_unclassified、Shuttleworthia和Prevotellaceae_UCG-001。研究表明,Alistipes是一种潜在的致病菌,其相对丰度与炎症反应密切相关[27-28]。Clostridia_UCG-014_unclassified中大部分为机会病原菌,且可能与促炎作用相关[29-30]。本研究中,饲粮中添加发酵柴胡茎叶降低了盲肠Alistipes和Clostridia_UCG-014_unclassified相对丰度,且与肠道抗氧化指标存在显著负相关。这表明发酵柴胡茎叶可能会通过调节与炎症反应相关的微生物相对丰度,从而缓解肠道炎症,提高肠道抗氧化性能,改善肠道健康。Liu等[31]、李金燕等[32]报道,Shuttleworthia相对丰度与鸟类体重增长、饲料转化率和胸肌或腿肌总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量呈显著正相关,并推测其可能通过分泌短链脂肪酸参与碳水化合物和脂质代谢,促进体重增加。Prevotellaceae_UCG-001与蛋鸡生产性能和蛋品质及回肠pH呈正相关,并可能在维持肠道酸性环境中起着关键作用[33-34]。研究表明,肠道低pH有利于钙离子的吸收,提高钙的利用率[35]。本研究中,饲粮中添加发酵柴胡茎叶提高了盲肠Shuttleworthia和Prevotellaceae_UCG-001相对丰度,并且其与十二指肠绒毛高度呈显著正相关。十二指肠是钙离子主要吸收部位。这表明饲粮中添加发酵柴胡茎叶可以通过调节肠道微生物区系,降低有害菌相对丰度,提高有益菌相对丰度,缓解肠道炎症,提升肠道形态和抗氧化性能,降低肠道pH,促进钙离子和蛋白质的吸收,提升蛋重和蛋壳厚度。

4 结论

饲粮中添加发酵柴胡茎叶可提高蛋鸡盲肠Shuttleworthia和Prevotellaceae_UCG-001相对丰度,降低Alistipes和Clostridia_UCG-014_unclassified相对丰度,改善肠道形态和抗氧化性能,促进蛋白质的消化利用和钙的吸收,进而提升蛋重和蛋壳厚度。在本试验条件下,蛋鸡饲粮中发酵柴胡茎叶适宜添加水平为10%。

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