Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 1: 360 - 373

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.033

RESEARCH PAPER

Effects of Lactobacillus and Isomalto-Oligosaccharide Compound Supplementation on Growth Performance, Nutrient Apparent Digestibility, Immune Function and Antioxidant Capacity of Sucking Calves

  • WEI Yue ,
  • HEI Mengqin ,
  • PENG Xiangjian ,
  • LI Yuan ,
  • PANG Xiaotong ,
  • LI Yuanyuan , * ,
  • ZHANG Wenju , *
Expand
  • College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832000, China
* LI Yuanyuan, lecturer, E-mail: ;
ZHANG Wenju, professor, E-mail:

Received date: 2023-07-13

  Online published: 2024-01-12

Fold

Abstract

This study was conducted to investigate the effects of dietary synbiotics composed of Limosilactobacillus reuteri, Lactobacillus johnsonii and isomalto-oligosaccharide on growth performance, nutrient apparent digestibility, immune function and antioxidant capacity of sucking calves. Forty healthy (10±2)-day-old Chinese Holstein cow calves with similar body weight were randomly divided into 4 groups with 10 calves per group. Calves in the control group (HSY0 group) were fed a basal diet, and those in the experimental groups were fed the basal diet supplemented with 2.5 (HSY2.5 group), 5.0 (HSY5.0 group) and 10.0 g/(d·head) (HSY10.0 group) synbiotic preparations, respectively. The experiment lasted for 42 days. The results showed as follows: 1) compared with the control group (HSY0 group), the body weight of calves on day 21 in HSY5.0 group was significantly increased (P<0.05); the body weight on day 42 in the three experimental groups was significantly increased (P<0.05), and which in HSY5.0 group was significantly higher than that in HSY2.5 and HSY10.0 groups (P<0.05). Compared with the control group, the average daily gain (ADG) of calves at all stages in HSY5.0 group was significantly increased (P<0.05); from days 1 to 42, ADG in the three experimental groups was significantly increased (P<0.05), and which in HSY5.0 group was significantly higher than that in HSY2.5 and HSY10.0 groups (P<0.05). 2) Compared with the control group, on day 21, the body height, heart girth and chest depth of calves in HSY5.0 group were significantly increased (P<0.05); on day 42, the body height, heart girth and chest depth in three experimental groups were significantly increased (P<0.05), and the body dip length, heart girth and chest depth in HSY5.0 group were significantly higher than those in HSY2.5 and HSY10.0 groups (P<0.05), while the body height was significantly higher than that in HSY2.5 group (P<0.05). 3) Compared with the control group, the apparent digestibility of dry matter (DM), crude protein (CP) and neutral detergent fiber (NDF) of calves in HSY5.0 group was significantly increased (P<0.05). 4) Compared with the control group, on day 21, the serum contents of triglyceride (TG) and urea nitrogen (UN) of calves in HSY5.0 group were significantly decreased (P<0.05); on day 42, the serum TG content in the three experimental groups was significantly decreased (P<0.05), and which in HSY5.0 group was significantly lower than that in HSY2.5 and HSY10.0 groups (P<0.05); the serum UN content in HSY5.0 group was significantly decreased (P<0.05). 5) Compared with the control group, from days 1 to 21, the fecal score of calves in HSY5.0 group was significantly decreased (P<0.05), and the diarrhea rate in the three experimental groups was significantly decreased (P<0.05); from days 22 to 42, the fecal score and diarrhea rate in the three experimental groups were significantly decreased (P<0.05); from days 1 to day 42, the fecal score and diarrhea rate in HSY5.0 and HSY10.0 groups were significantly decreased (P<0.05). 6) Compared with the control group, on day 21, the serum contents of immunoglobulin G (IgG) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) as well as total antioxidant capacity (T-AOC) of calves in HSY5.0 group were significantly increased (P<0.05), and the serum contents of malondialdehyde (MDA) and interleukin-1β (IL-1β) were significantly decreased (P<0.05); on day 42, the serum contents of immunoglobulin A (IgA), immunoglobulin M (IgM), IgG and TNF-α as well as T-AOC in HSY5.0 group were significantly increased (P<0.05), and the serum MDA content in the three experimental groups was significantly decreased (P<0.05), while there was no significant difference among the three groups (P>0.05). In conclusion, dietary synbiotics can improve the growth performance, body size indices and apparent digestibility of nutrients, enhance the immune function and antioxidant capacity, and reduce the diarrhea rate of suckling calves, and the effect of 5.0 g/(d·head) is the best.

Key words： synbiotics; sucking calves; growth performance; apparent digestibility; immune function; antioxidant capacity

Cite this article

WEI Yue , HEI Mengqin , PENG Xiangjian , LI Yuan , PANG Xiaotong , LI Yuanyuan , ZHANG Wenju . Effects of Lactobacillus and Isomalto-Oligosaccharide Compound Supplementation on Growth Performance, Nutrient Apparent Digestibility, Immune Function and Antioxidant Capacity of Sucking Calves[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(1) : 360 -373 . DOI: 10.12418/CJAN2024.033

犊牛阶段是培育高产奶牛的重要时期,犊牛健康状况很大程度会影响日后的生产和繁殖性能[1]。新生犊牛胃肠道系统还未发育健全,且免疫力低下,易受到病原体入侵,进而导致犊牛发病率较高,特别是腹泻发生率较高[2]。针对犊牛腹泻的问题,传统做法是通过抗生素进行防治。然而,抗生素的过度使用会引起肠道细菌耐药性增强,而且在畜产品中抗生素的残留也对食品安全造成了严重威胁[3]。在禁抗背景下,益生菌和益生元作为抗生素的替代品而进入了人们的视野,且逐渐广泛应用于动物饲粮中[4]。合生元是一种由益生菌和益生元按一定比例配合而成的微生态制剂,其可以协同发挥两者的功效,兼具维持肠道菌群平衡、增强动物机体免疫力等功能,并且具备无毒副作用和药物残留的优点[5]。
研究表明,合生元可通过优化动物肠道菌群和改善肠道屏障功能来提高幼龄反刍动物机体的免疫力,从而防止腹泻等疾病的发生[6-7]。合生元的优点在于既可以发挥益生菌的活性作用,又可以有选择地促进外源性益生菌以及机体肠道中的生理性细菌的定植与繁殖,从而达到菌群数量迅速增多的效果[8-9]。不过,虽然合生元具有广阔的应用前景,但是其作为饲料添加剂目前在反刍动物尤其是在犊牛的应用研究较少。本研究所制备的合生元制剂主要成分为罗伊氏黏液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)、约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)和低聚异麦芽糖(isomalto-oligosaccharide,IMO)。IMO与其他低聚糖和抗生素替代品相比,具有耐热稳定、无残留及无污染等优越的理化特性。研究发现,IMO在促进动物胃肠道有益菌群的增殖和免疫应答的增强,以及在抑制病原菌的入侵和定植等方面发挥着积极作用[10]。罗伊氏黏液乳杆菌是一种革兰氏阳性菌,无芽孢,其作为一种存在于动物肠道中能抑制胃肠道病原菌繁殖和调节动物肠道菌群的益生菌,不仅具有耐胃酸和胆汁的性质,还能促进维生素和氨基酸的产生,调节宿主免疫反应。此外,罗伊氏黏液乳杆菌在动物出生后可以很快地在肠道中进行定植,维护肠道黏膜的完整性,维持机体胃肠道微生物群落的稳定结构,以及预防机体胃肠道发生感染等[11]。约氏乳杆菌在减少肠道病原菌的定植、降低动物腹泻发生率以及降低血清胆固醇含量等方面起到益生作用[12]。本实验室前期在粪菌移植后的荷斯坦犊牛直肠粪便中分离纯化出罗伊氏黏液乳杆菌和约氏乳杆菌各1株,前期研究已证实两者均具有较好的体外益生特性。但两者与IMO复合后对改善哺乳犊牛腹泻情况、促进其生长性能、提升其免疫功能及抗氧化能力等方面是否发挥着作用却不得而知。因此,本研究开发了主要成分为罗伊氏黏液乳杆菌、约氏乳杆菌和IMO的合生元制剂,研究其对犊牛生长性能、营养物质表观消化率、腹泻率以及血清生化、免疫和抗氧化指标的影响,以期为合生元在犊牛及其他反刍动物生产中的科学应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

合生元由罗伊氏黏液乳杆菌、约氏乳杆菌和IMO复合组成(有效活菌数为1.58×109 CFU/g)。其中,罗伊氏黏液乳杆菌和约氏乳杆菌由石河子大学动物科技学院提供,为本实验室由粪菌移植后的荷斯坦犊牛直肠粪便中分离得到;IMO产品(有效成分含量≥90%)由某生物科技有限公司生产。

1.2 试验设计

本试验在新疆石河子市新疆天山军垦牧业有限责任公司所属的振兴牛场进行,试验时间为2023年3—5月。试验选择健康、体况良好且体重相近的(10±2)日龄中国荷斯坦奶牛犊牛40头,随机分成4组,每组10头。对照组(HSY0组)饲喂基础饲粮,试验组分别在基础饲粮中添加2.5(HSY2.5组)、5.0(HSY5.0组)和10.0 g/(d·头)(HSY10.0组)合生元制剂。试验期42 d。

1.3 饲养管理

试验犊牛均在犊牛岛进行饲养,试验期间每天06:30和17:30各饲喂1次代乳粉制成的液态奶(代乳粉∶水为1∶7),饲喂量为6~8 L/d。为确保合生元制剂全部被采食,将合生元制剂称重后混入液态奶中,并确保其全部被饮用。从试验第7天起,犊牛补饲开食料;第21天后,犊牛自由采食燕麦草,投料注意保证有剩余即可。整个试验期内均让犊牛自由饮水和进食,并注意对犊牛岛进行打扫和消毒等管理。代乳粉及燕麦草营养成分见表1,开食料组成及营养水平见表2。
表1 代乳粉及燕麦草营养成分(风干基础)

Table 1 Nutrients of milk replacer and oat hay (air-dry basis)%

营养成分
Nutrients		 代乳粉
Milk replacer		 燕麦草
Oat hay
干物质DM 95.0 93.24
粗蛋白质CP ≥22.0 5.05
粗脂肪EE ≥16.0 6.13
粗灰分Ash ≤8.0 6.12
粗纤维CF ≤0.3
中性洗涤纤维NDF 46.27
酸性洗涤纤维ADF 31.73
钙Ca 0.7~1.2 0.92
磷P ≥0.6 0.28
表2 开食料组成及营养水平(风干基础)

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

原料
Ingredients		 含量Content 营养水平
Nutrient levels2)		 含量Content
第1~14天
Days 1 to 14		 第15~42天
Days 15 to 42		 第1~14天
Days 1 to 14		 第15~42天
Days 15 to 42
玉米Corn 56.70 58.00 干物质DM 90.14 91.14
豆粕Soybean meal 16.50 18.00 粗蛋白质CP 19.89 20.63
玉米蛋白粉
Corn gluten meal		 11.50 10.20 粗脂肪EE 10.72 11.36
麸皮Wheat bran 12.00 10.50 粗灰分Ash 6.21 5.47
石粉Limestone 1.90 1.80 中性洗涤纤维NDF 16.48 34.01
氯化钠NaCl 0.40 0.50 酸性洗涤纤维ADF 6.13 16.06
预混料Premix1) 1.00 1.00 钙Ca 1.12 1.47
合计Total 100.00 100.00 磷P 0.51 0.62

1)预混料为每千克开食料提供 The premix provided the following per kg of the starter:VA 15 000 IU,VD 5 000 IU,VE 50 mg,Fe 90 mg,Cu 12.5 mg,Mn 30 mg,Zn 90 mg,Se 0.3 mg,I 1.0 mg,Co 0.5 mg。

2)营养水平为实测值。Nutrient levels were measured values.

1.4 样品采集

1.4.1 饲粮及粪便样品的采集

采用四分法采集犊牛的开食料和燕麦草,将饲粮样品放置在烘箱中65 ℃烘干48 h,然后粉碎过筛制备成风干样品,将样品用自封袋分装保存并做好标记,以备测定其营养成分含量。试验最后3 d,每组随机选取5头犊牛收集直肠粪便,混合均匀后将其分为2份,一份在65 ℃烘箱中鼓风干燥48 h,粉碎过筛制备成样品,以备测定其营养成分含量;为防止氨氮流失,另外一份粪便添加浓度为10%的硫酸,直到硫酸含量为200 mL/kg,然后于-20 ℃下保存,用于粗蛋白质(CP)含量的测定。

1.4.2 血液样本的采集

分别于试验第21天和第42天晨饲前,每组随机选择5头犊牛通过颈部静脉采集血液10 mL于真空采血管中,以3 000 r/min离心15 min,取上清液至无菌离心管中,保存至-20 ℃冰箱中,以备检测。

1.5 指标测定及方法

1.5.1 生长性能、体尺指标和营养物质表观消化率

分别于试验第1天、第21天和第42天晨饲前,对犊牛进行称重,用于平均日增重(ADG)的计算;同时,分别测量犊牛的体尺指标,包括体高、体斜长、胸围和胸深,以评价犊牛的生长状况。
饲粮和粪便样品中干物质(DM)含量参考张丽英[13]的方法进行测定,粗脂肪(EE)含量参照GB/T 6433—2006通过索氏提取法进行测定,CP含量参照GB/T 6432—2018通过凯氏定氮法进行测定,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest等[14]的方法进行测定,粗灰分(Ash)含量参照GB/T 6438—2007的方法进行测定。
饲粮营养物质表观消化率的测定采用盐酸不溶灰分(AIA)内源指示剂法,营养物质表观消化率的计算公式[15]为:

某营养物质表观消化率(%)=[1-(饲粮中AIA含量×粪样中该营养物质含量)/(粪样中AIA含量×饲粮中该营养物质含量)]×100。

1.5.2 血清生化指标

使用全自动生化分析仪对血清葡萄糖(GLU)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、尿素氮(UN)和甘油三酯(TG)含量进行测定。

1.5.3 血清免疫和抗氧化指标

血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量采用双抗体夹心法进行测定,血清总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)含量采用生化试剂盒进行测定,血清白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法通过酶标仪进行测定。以上测定所采用的试剂盒均购自上海酶联生物科技有限公司,具体操作参考说明书进行。

1.5.4 粪便评分和腹泻率

试验期间每日早晚各观察1次犊牛的粪便情况,并按照Lee等[16]的方法对粪便进行评分,评价标准见表3。当粪便评分为3分及以上时则记成腹泻。每头犊牛每腹泻1 d记为发生1次腹泻,用于计算犊牛的腹泻率,计算公式为:

腹泻率(%)=100×Σ(腹泻头数×腹泻天数)/(总头数×试验天数)。

表3 犊牛粪便评分标准

Table 3 Scoring standard of calf feces

评分
Scores		 外观
Appearance		 形态
Form
1 较硬 形状正常
2 外观软并松散 成形
3 外观松散呈水样 不成形
4 外观呈水样,黏液少 不成形
5 外观呈水样,黏液多 不成形

1.6 数据统计与分析

采用Excel 2019对试验数据进行初步整理后,采用SPSS 23.0软件的ANOVA程序进行单因素方差分析,并采用LSD法进行多重比较,结果以“平均值±标准差”表示,P<0.05表示显著差异。

2 结果与分析

2.1 饲粮添加合生元对哺乳犊牛生长性能和体尺指标的影响

由表4可知,试验第21天,与对照组(HSY0组)相比,HSY5.0组犊牛体重显著提高(P<0.05);试验第42天,与对照组相比,3个试验组犊牛体重均显著提高(P<0.05),且HSY5.0组显著高于HSY2.5组和HSY10.0组(P<0.05)。
表4 饲粮添加合生元对哺乳犊牛生长性能的影响

Table 4 Effects of dietary synbiotics on growth performance of sucking calves

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
体重 第1天Day 1 43.72±0.72 43.19±0.98 42.95±1.16 43.22±0.93
Body weight/kg 第21天Day 21 59.65±2.21b 61.53±2.02b 64.93±2.01a 62.89±2.41ab
第42天Day 42 77.71±1.55c 82.48±3.18b 91.04±3.93a 84.97±2.85b
平均日增重 第1~21天Days 1 to 21 0.76±0.09b 0.87±0.08b 1.05±0.07a 0.94±0.11a
ADG/(kg/d) 第22~42天Days 22 to 42 0.86±0.06b 0.99±0.14b 1.24±0.15a 1.05±0.24ab
第1~42天Days 1 to 42 0.81±0.03c 0.94±0.06b 1.14±0.09a 0.99±0.07b

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

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

试验第1~21天,与对照组相比,HSY5.0组和HSY10.0组犊牛ADG显著提高(P<0.05),且这2个组间差异不显著(P>0.05);试验第22~42天,与对照组相比,HSY5.0组ADG显著提高(P<0.05),且显著高于HSY2.5组(P<0.05);试验第1~42天,与对照组相比,3个试验组ADG均显著提高(P<0.05),且HSY5.0组显著高于HSY2.5组和HSY10.0组(P<0.05)。
由表5可知,试验第21天,与对照组相比,HSY5.0组和HSY10.0组犊牛体高和胸围显著提高(P<0.05),HSY2.5组胸围显著提高(P<0.05),HSY5.0组胸深显著提高(P<0.05)。试验第42天,与对照组相比,3个试验组犊牛体高、胸围和胸深显著提高(P<0.05),HSY2.5组体斜长显著提高(P<0.05);此外,HSY5.0组体斜长、胸围和胸深显著高于HSY2.5组和HSY10.0组(P<0.05),体高显著高于HSY2.5组(P<0.05)。
表5 饲粮添加合生元对哺乳犊牛体尺指标的影响

Table 5 Effects of dietary synbiotics on body size indices of sucking calvescm

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
体高Body height
第1天Day 1 79.45±0.61 79.59±0.72 79.64±0.92 79.31±0.91
第21天Day 21 83.42±0.53c 83.89±0.52bc 84.78±0.74a 84.35±0.62ab
第42天Day 42 88.10±0.55c 89.54±0.59b 90.68±0.85a 89.85±0.61ab
体斜长Body dip length
第1天Day 1 65.59±0.80 65.70±0.63 65.50±1.03 65.57±1.04
第21天Day 21 74.32±0.41 75.21±0.50 76.00±0.60 75.60±0.57
第42天Day 42 87.72±0.57b 88.18±0.54b 89.53±0.66a 88.46±0.39b
胸围Heart girth
第1天Day 1 81.41±1.05 81.39±0.96 81.58±0.71 81.67±1.10
第21天Day 21 85.83±0.35c 87.19±0.82b 89.48±0.82a 88.11±0.66b
第42天Day 42 98.44±0.66c 100.07±0.74b 102.58±0.67a 100.91±0.81b
胸深Chest depth
第1天Day 1 33.12±1.32 33.61±0.85 33.59±0.54 33.60±0.90
第21天Day 21 34.27±1.36b 34.85±0.33b 36.02±0.49a 35.22±0.40ab
第42天Day 42 36.35±0.48d 37.29±0.44c 39.60±0.40a 38.49±0.47b

2.2 饲粮添加合生元对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

由表6可知,与对照组相比,HSY5.0组犊牛DM、CP和NDF表观消化率显著提高(P<0.05),且CP表观消化率显著高于HSY2.5组(P<0.05);HSY10.0组CP表观消化率显著高于对照组和HSY2.5组(P<0.05)。饲粮添加合生元对EE和ADF表观消化率无显著影响(P>0.05)。
表6 饲粮添加合生元对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

Table 6 Effects of dietary synbiotics on nutrient apparent digestibility of sucking calves%

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
干物质DM 79.09±1.58b 82.53±1.50ab 85.69±0.68a 82.52±1.49ab
粗蛋白质CP 68.43±3.38b 71.77±2.60b 76.49±1.82a 72.99±1.08a
粗脂肪EE 60.67±1.83 64.57±1.62 74.91±1.72 71.94±1.51
中性洗涤纤维NDF 65.66±1.26b 73.39±2.83ab 75.63±2.21a 74.03±2.79ab
酸性洗涤纤维ADF 54.86±1.86 58.58±1.67 61.82±2.09 60.16±2.12

2.3 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清生化指标的影响

由表7可知,试验第21天,与对照组相比,HSY5.0组犊牛血清TG和UN含量显著降低(P<0.05);各组间其他血清生化指标均无显著差异(P>0.05)。试验第42天,与对照组相比,3个试验组犊牛血清TG含量显著降低(P<0.05),且HSY5.0组显著低于HSY2.5组和HSY10.0组(P<0.05);HSY5.0组血清UN含量显著降低(P<0.05)。
表7 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清生化指标的影响

Table 7 Effects of dietary synbiotics on serum biochemical indices of sucking calves

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
第21天Day 21
葡萄糖GLU/(mmol/L) 3.83±0.37 3.49±0.46 3.78±0.56 4.13±0.55
甘油三酯TG/(mmol/L) 0.31±0.10a 0.24±0.06ab 0.18±0.07b 0.22±0.07ab
总蛋白TP/(g/L) 60.49±4.81 62.26±4.72 65.29±4.26 64.21±4.17
白蛋白ALB/(g/L) 34.63±2.19 35.87±1.29 37.78±3.12 36.25±2.14
球蛋白GLB/(g/L) 25.47±1.69 26.76±2.52 28.76±5.71 27.43±2.88
尿素氮UN/(mmol/L) 3.01±0.20a 2.81±0.32ab 2.56±0.33b 2.67±0.35ab
第42天Day 42
葡萄糖GLU/(mmol/L) 4.43±0.68 4.51±0.61 4.54±0.58 4.72±0.53
甘油三酯TG/(mmol/L) 0.45±0.06a 0.32±0.07b 0.23±0.08d 0.28±0.05bc
总蛋白TP/(g/L) 63.39±4.43 65.19±3.55 67.55±3.35 66.28±2.53
白蛋白ALB/(g/L) 37.12±2.87 38.62±1.76 39.21±2.12 39.45±1.65
球蛋白GLB/(g/L) 28.54±1.58 29.45±2.77 31.52±1.03 30.28±3.88
尿素氮UN/(mmol/L) 3.15±0.26a 2.63±0.46ab 2.12±0.29b 2.54±0.39ab

2.4 饲粮添加合生元对哺乳犊牛粪便评分和腹泻率的影响

由表8可知,试验第1~21天,与对照组相比,HSY5.0组犊牛粪便评分显著降低(P<0.05);3个试验组腹泻率均显著降低(P<0.05),且3组间无显著差异(P>0.05)。试验第22~42天,与对照组相比,3个试验组犊牛粪便评分和腹泻率均显著降低(P<0.05),且3组间无显著差异(P>0.05)。试验第1~42天,与对照组相比,HSY5.0组和HSY10.0组犊牛粪便评分和腹泻率均显著降低(P<0.05),且2组间无显著差异(P>0.05);HSY2.5组腹泻率显著降低(P<0.05)。
表8 饲粮添加合生元对哺乳犊牛粪便评分和腹泻率的影响

Table 8 Effects of dietary synbiotics on fecal score and diarrhea rate of sucking calves

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
粪便评分Fecal score
第1~21天Days 1 to 21 2.81±1.46a 2.52±1.27ab 1.51±0.97b 2.04±1.41ab
第22~42天Days 22 to 42 2.92±1.45a 1.83±1.03b 1.41±0.70b 1.50±0.71b
第1~42天Days 1 to 42 2.85±1.43a 2.15±1.18ab 1.45±0.83b 1.75±1.12b
腹泻率Diarrhea rate/%
第1~21天Days 1 to 21 10.91±0.41a 6.72±1.53b 5.31±0.32b 6.13±0.88b
第22~42天Days 22 to 42 7.87±1.25a 5.23±0.88b 3.96±0.19b 4.76±0.63b
第1~42天Days 1 to 42 9.36±0.82a 5.97±1.08b 4.64±1.33b 5.45±0.56b

2.5 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清免疫和抗氧化指标的影响

由表9可知,试验第21天,与对照组相比,HSY5.0组和HSY10.0组犊牛血清IgG含量显著提高(P<0.05),血清MDA含量显著降低(P<0.05),且2组间无显著差异(P>0.05);HSY5.0组血清TNF-α含量和T-AOC显著提高(P<0.05),血清IL-1β含量显著降低(P<0.05);HSY10.0组血清IL-6含量显著提高(P<0.05)。试验第42天,与对照组相比,HSY5.0组犊牛血清IgA、IgM、IgG和TNF-α含量及T-AOC显著提高(P<0.05);HSY2.5组血清IgG含量显著提高(P<0.05);HSY10.0组血清TNF-α含量显著提高(P<0.05);3个试验组血清MDA含量均显著降低(P<0.05),且3组间无显著差异(P>0.05)。
表9 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清免疫和抗氧化指标的影响

Table 9 Effects of dietary synbiotics on serum immune and antioxidant indexes of sucking calves

项目
Items		 组别Groups
HSY0 HSY2.5 HSY5.0 HSY10.0
免疫球蛋白A IgA/(μg/mL)
第21天Day 21 1 389.55±36.97 1 515.53±22.61 1 774.54±34.39 1 585.48±35.05
第42天Day 42 1 530.58±14.91b 1 807.71±22.89ab 2 205.84±34.29a 1 796.65±24.03ab
免疫球蛋白M IgM/(mg/mL)
第21天Day 21 1 428.81±347.48 1 548.89±218.74 1 771.31±424.54 1 589.48±317.17
第42天Day 42 1 530.59±149.37b 1 807.71±229.94ab 2 205.84±342.99a 1 796.65±245.03ab
免疫球蛋白G IgG/(μg/mL)
第21天Day 21 3.57±0.84b 4.09±0.55ab 4.86±0.57a 4.49±0.73a
第42天Day 42 4.25±0.74b 5.57±0.43a 5.64±1.11a 5.19±0.67ab
白细胞介素-6 IL-6/(pg/mL)
第21天Day 21 86.69±5.72b 90.72±13.30ab 100.55±13.99ab 106.35±11.09a
第42天Day 42 91.13±17.42b 99.24±29.51ab 129.73±24.31a 108.05±19.22ab
白细胞介素-1β IL-1β/(pg/mL)
第21天Day 21 456.80±42.64a 419.71±89.95a 358.88±49.71b 412.57±97.23a
第42天Day 42 422.67±49.16 449.26±88.97 405.02±72.52 476.69±93.38
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(pg/mL)
第21天Day 21 109.31±20.98b 123.79±20.59ab 147.53±15.19a 135.21±17.01ab
第42天Day 42 113.96±15.09b 137.22±21.79ab 160.70±16.72a 156.47±25.95a
总抗氧化能力T-AOC/(μmol Trolox/mL)
第21天Day 21 0.24±0.03bc 0.27±0.05bc 0.34±0.06a 0.32±0.05ab
第42天Day 42 0.31±0.05b 0.33±0.06b 0.41±0.04a 0.35±0.07ab
丙二醛MDA/(nmol/mL)
第21天Day 21 7.98±1.20a 7.17±0.84ab 6.42±0.83b 6.56±1.03b
第42天Day 42 8.11±0.73a 6.39±1.41b 5.47±0.84b 6.34±1.65b

3 讨论

3.1 饲粮添加合生元对哺乳犊牛生长性能的影响

犊牛刚出生时消化系统发育还不成熟,肠道吸收能力较低且肠道菌群的建立也未完成,容易产生生长迟缓和腹泻等问题,而犊牛阶段的生长发育、健康状况对日后成年奶牛的产奶量与繁殖性能有着重要影响。研究发现,益生菌和益生元可以调节动物胃肠道微生物群落结构,有利于改善机体的胃肠道环境,促进动物的消化吸收,帮助提高动物的生长性能。例如,在断奶仔猪饲粮中添加3%的甘露寡糖能够显著提高其ADG[17]。此外,在全混合日粮中添加寡糖和复合益生菌剂可提高育成牛的生长性能、免疫功能和抗氧化能力[18]。而合生元是益生菌与益生元的混合制品,可发挥出优于二者单独使用的功效[6]。刘春艳等[19]研究发现,猪源罗伊氏乳杆菌可显著提高断奶仔猪的体重和ADG,改善其生长性能、小肠绒毛形态和结肠肠道上皮屏障功能。本研究发现,在犊牛哺乳早期的代乳粉中添加适量的合生元可降低犊牛腹泻率,提高犊牛的生长性能。此外,合生元添加组的犊牛ADG较对照组均有所提高,这表明了合生元对哺乳犊牛发育的积极影响。
体尺指标是用来监测犊牛生长发育的关键指标,且在奶牛繁殖育种上,它与泌乳潜力等遗传相关。研究发现,犊牛的体重与体尺相互关联,Davis等[20]报道显示奶牛的胸围与其体重间有着显著的相关性。此外,研究表明,在饲粮中添加中草药合生元可提高犊牛的体重、体尺且有助于预防犊牛腹泻[21]。本研究结果表明,HSY5.0组犊牛体尺指标和体重较对照组显著提高,与以上研究结果较为一致,这也说明了本试验所用的合生元制剂可成为新的促生长型抗生素替代品。

3.2 饲粮添加合生元对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

研究发现,约氏乳杆菌BS15不仅能够改善肉鸡的生长性能和肉品质,还具有预防肉鸡亚临床坏死性肠炎的作用[22]。此外,有研究报道,在饲粮中添加IMO可以提高断奶仔猪回肠绒毛高度,并提高结肠和盲肠中挥发性脂肪酸含量[23]。而在犊牛饲粮中添加复合益生菌,可以促进其瘤胃发育,调节瘤胃pH并改善胃肠道微生态平衡,从而提高犊牛对营养物质的消化和吸收利用率,进而提高ADG,降低料重比,显著提高犊牛生长性能[24]。本试验结果表明,饲粮添加合生元显著提高了犊牛DM、CP和NDF表观消化率,且HSY5.0组提升效果最明显,推测本试验中的罗伊氏黏液乳杆菌和约氏乳杆菌可以降低犊牛胃肠道pH,使得饲粮中的各种营养成分更易被犊牛消化吸收。此外,虽然适量的合生元可以改变犊牛胃肠道菌群结构,从而改善机体内环境,以促进犊牛健康生长,但其在犊牛饲粮的添加量并非多多益善。过多添加合生元这种安全健康的微生态制剂,可能无法被犊牛完全吸收利用而形成浪费,导致经济效益的降低。HSY10.0组营养物质表观消化率较HSY5.0组降低的原因,笔者推测是动物摄入过多的合生元后,消化道后部存在微生物发酵过度,导致食物通过加快并易形成软粪,可能引起动物消化不良性腹泻,导致其生长发育受阻[25]。

3.3 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清生化指标的影响

血液指标的相对稳定和动物肠道黏膜屏障的完整与健康是确保犊牛高质量生长和生产的基础。同时,血清生化指标与动物机体的生理或病理变化密切相关,它一方面代表着犊牛体内营养状况,另一方面反映出部分组织器官机能的变化情况。血糖的产生和利用是一个动态平衡的过程,会保持在相对稳定的水平,可为机体提供能量[26]。本试验中,HSY10.0组犊牛血清GLU含量较高,可能是添加的合生元过多引起的。
动物机体中血清蛋白质含量的高低反映了其对蛋白质的消化、吸收和利用等代谢情况,血清蛋白质含量的增加有助于机体的生长发育。其中,TP、ALB和GLB兼备免疫与营养的作用,不仅可以用来评判动物机体的营养水平,而且还可以帮助诊断动物疾病[27]。ALB不仅能够维持血液渗透压,还可以体现动物新陈代谢的情况。本试验中,虽然血清TP、ALB和GLB含量在整个试验阶段,试验组与对照组间均无显著差异,但试验组含量整体高于对照组,表明合生元能在一定程度上促进犊牛的蛋白质代谢,有助于提高犊牛的免疫功能。
UN主要是指血液中总体的含氮化合物,其含量能代表蛋白质的合成速率。血清UN含量降低表明机体对蛋白质的利用率升高,一定程度上能够反映肾脏功能情况。TG则是血脂的重要组成部分,是可以为动物供能和储能的物质,有着固定与保护动物内脏的作用,其含量高低可帮助判断体内脂类物质消化吸收的水平[28]。本试验中,试验组组犊牛血清TG和UN含量均低于对照组,表明饲粮添加合生元不仅能够提高氮的利用率,还能够促进脂类的消化吸收,调节机体血脂状态,促进犊牛生长发育。

3.4 饲粮添加合生元对哺乳犊牛粪便评分和腹泻率的影响

肠道是动物机体的消化吸收器官,同时对机体免疫功能也起着非常重要的作用。饲粮组成、宿主生理状态以及微生物群落三者对肠道微生物稳态均有影响,且三者之间互相影响且作用机制复杂[29]。宿主给予肠道微生物生长环境和相应的营养来源,同时肠道中的微生物也通过参与宿主的代谢和免疫功能的调节来对宿主的健康和生长起到一定帮助[30-31]。研究发现,益生菌和益生元对促进犊牛增重、提高饲料利用率和减少腹泻的发生等均有良好的效果,所以推测由二者配合成的合生元应当有着更显著的效果,本试验也验证了合生元对犊牛的正面作用。
粪便评分和腹泻率是用来评估动物腹泻严重程度和频率的重要指标[32]。早期研究发现,在犊牛早期补饲益生菌有益于微生物群落的快速建立,以调节胃肠道稳态从而改善犊牛的腹泻情况[7]。本试验结果也表明,试验组犊牛粪便评分和腹泻率低于对照组;其中,HSY5.0组犊牛腹泻率改善最明显。犊牛腹泻的改善可能是在饲粮中添加合生元提高了其肠道内有益菌的数量,降低了有害菌数量,从而维持了犊牛肠道菌群的平衡。

3.5 饲粮添加合生元对哺乳犊牛血清免疫和抗氧化指标的影响

新生犊牛胃肠道免疫系统还未发育完全,且免疫力较低。免疫球蛋白为具有抗体活性或与其化学结构相类似的动物蛋白质[33],是动物机体对外来抗原免疫应答时所形成的一类蛋白质,包括IgA、IgG和IgM等。血清免疫球蛋白含量可作为评判机体体液免疫状态的指标,免疫球蛋白含量的提高一般意味着机体拥有更高的免疫力[34]。免疫球蛋白连接着细胞和体液免疫系统的各个部分,通过激活补体介导的溶菌反应,中和毒素和病毒来防止微生物的黏附抑制细菌凝聚,增强吞噬细胞的活性同时消灭细菌。合生元能作为非特异性的免疫因子激发免疫应答反应,具有免疫调节作用,合理利用可以增强机体的免疫力[35]。在本试验中,试验第21天,饲粮添加合生元能够提高犊牛血清IgG含量;试验第42天,饲粮添加合生元能够提高血清各类免疫球蛋白含量,且HSY5.0提升效果最好。IgG在血清中的占比最大,可达到3/4,其作为体液免疫的初级抗体,在动物抗感染免疫中可以保护机体。本试验中,血清IgG和其他免疫球蛋白含量的提高也在一定程度上代表了动物机体免疫功能的增强。
细胞介导免疫反应时会产生细胞因子[36],而细胞因子主要包含2种类型:促炎细胞因子和抗炎细胞因子。促炎细胞因子在天然性和适应性免疫反应中都担任着关键角色。研究发现,过量的促炎细胞因子会导致机体发生炎症反应,而抗炎细胞因子可以降低炎症的发生[37]。其中,IL-6、IL-1β和TNF-α是最具代表性的炎性细胞因子,其含量与机体免疫功能有很大联系。IL-6和TNF-α可以介导炎症反应的发生,IL-6和TNF-α的适量增加表示机体抗感染能力的提高[38]。Sureshkumar等[39]研究指出,罗伊氏黏液乳杆菌通过调控白细胞介素-4(IL-4)、IL-6、TNF-α和干扰素-γ(IFN-γ)等的含量来实现对机体免疫功能的调节作用。本试验中,饲粮添加合生元能显著提高犊牛血清IL-6和TNF-α含量,显著降低血清IL-1β含量,这表明饲喂适量的合生元能够增强犊牛机体的抗感染能力,防止炎症的发生,提升动物的免疫功能。
此外,当动物受到体内或外界因素时,动物体内促氧化系统和抗氧化系统易发生失衡而形成应激反应,而这种氧化应激会损害动物健康,引发动物疾病。血清生化和抗氧化指标不仅能够代表营养物质在体内的代谢情况,还可以评估动物机体的生理状态和应激水平。其中,抗氧化能力代表了动物机体对氧自由基和各种有害物质的清除能力和抵抗能力,可以评估动物机体的免疫状态。T-AOC由酶促和非酶促抗氧化防御体系一起构成,是体内抗氧化能力的综合评价指标,在一定范围内其值越高,代表机体的抗氧化能力也越强[40],而抗氧化能力的提高也可以增强机体的抗应激能力。MDA是机体内的自由基与脂质在过氧化反应后产生的物质,其可降低膜蛋白活性从而影响细胞功能。MDA能作为生物氧化应激的标志物[41],其含量的升高反映出体内的自由基生成出现了异常或机体抗氧化能力发生了下降。因此,MDA含量多少可以代表细胞膜被氧化的程度高低。一般来说,MDA含量越高,代表氧化应激越严重[42]。Yang等[43]研究发现,罗伊氏黏液乳杆菌可降低仔猪血清MDA含量,提高血清T-AOC,改善其抗氧化能力。陆颖健等[44]研究发现,约氏乳杆菌可降低小鼠血清促炎因子含量,降低血清MDA含量,缓解其结肠的氧化损伤。梁金逢等[18]研究表明,饲粮添加寡糖和益生菌能提高育成牛机体的抗氧化能力。本试验结果也表明,给哺乳犊牛饲喂合生元能显著提高其血清T-AOC,降低血清MDA含量,这意味着合生元能够一定程度上增强犊牛的抗氧化能力,有助于提高机体的抗应激能力。本研究发现,饲粮添加5.0 g/(d·头)合生元制剂效果优于添加10.0 g/(d·头),推测可能是合生元制剂中的益生菌会产生过多的代谢产物去刺激机体免疫系统,导致免疫反应过度,使得犊牛用于生长的能量或营养素减少。

4 结论

饲粮添加由罗伊氏黏液乳杆菌、约氏乳杆菌和IMO复合而成的合生元能够提高哺乳犊牛生长性能、体尺指标和营养物质表观消化率,增强机体免疫功能和抗氧化能力,同时降低腹泻率;在本试验条件下,以添加5.0 g/(d·头)效果较佳。

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