Chinese Journal of Animal Nutrition >

2025 , Vol. 37 >Issue 1: 204 - 216

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.018

RESEARCH PAPER

Effects of Compound Plant Essential Oils and Clostridium butyricum on Growth Performance and Plasma Biochemical, Antioxidant and Immune Indices of Weaned Piglets

  • FANG Guiyou , 1 ,
  • LIU Jing 1, * ,
  • YU Qingxia 2 ,
  • CHEN Xinzhu 1 ,
  • MIAO Furong 1 ,
  • DONG Zhiyan , 1, **
Expand
  • 1 Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine Research, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350003, China
  • 2 Fuzhou Animal Husbandry Station, Fuzhou 350007, China
** professor, E-mail:

* Contributed equally

Received date: 2024-07-10

  Online published: 2025-01-10

Fold

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of dietary compound plant essential oils and Clostridium butyricum on growth performance and plasma biochemical, antioxidant and immune indices of weaned piglets. A total of 250 weaned piglets with initial body weight of (6.48±0.42) kg and weaning age of (25±3) days were randomly divided into 5 groups with 5 replicates per group and 10 pigs per replicate (5 males and 5 females). Pigs in the negative control group (NC group) were fed a low-protein amino acid balanced basal diet (17.72% crude protein level without antibiotics), those in the positive control group (antibiotic group, PC group) were fed the basal diet+20 mg/kg colistin sulfate+50 mg/kg bacitracin zinc+75 mg/kg aureomycin, those in test group 1 (T1 group) were fed the basal diet+500 mg/kg compound plant essential oils, those in test group 2 (T2 group) were fed the basal diet+500 mg/kg Clostridium butyricum, and those in test group 3 (T3 group) were fed the basal diet+500 mg/kg compound plant essential oils +500 mg/kg Clostridium butyricum, respectively. The pre-trial period lasted for 3 days, and the experimental period lasted for 16 days. The results showed as follows: 1) compared with NC group, the average daily gain (ADG) in PC and T3 groups was extremely significantly increased (P<0.01), and the ADG in T1 and T2 groups was significantly increased (P<0.05); the ratio of feed to gain (F/G) in PC and T3 groups was significantly decreased (P<0.05); the diarrhea rate in PC and T3 groups was extremely significantly decreased (P<0.01), and that in T1 and T2 groups was significantly decreased (P<0.05). There were no significant differences in the average daily feed intake (ADFI) among all groups (P>0.05). 2) Compared with NC group, the plasma diamine oxidase (DAO) activity and endotoxin content in PC, T1, T2 and T3 groups were significantly decreased (P<0.05); the plasma insulin-like growth factor-Ⅰ (IGF-Ⅰ) content in PC and T3 groups was extremely significantly increased (P<0.01), and the plasma IGF-Ⅰ content in T1 and T2 groups was significantly increased (P<0.05). 3) Compared with NC group, the plasma superoxide dismutase (SOD) activity in PC, T2 and T3 groups was significantly increased (P<0.05), the plasma glutathione peroxidase (GSH-Px) activity in PC, T1, T2 and T3 groups was significantly increased (P<0.05), the plasma total antioxidant capacity (T-AOC) in PC and T3 groups was extremely significantly increased (P<0.01), and the plasma T-AOC in T1 and T2 groups was significantly increased (P<0.05). 4) Compared with NC group, the plasma immunoglobulin G (IgG) content in PC and T3 groups was extremely significantly increased (P<0.01), and the plasma IgG content in T1 and T2 groups was significantly increased (P<0.05); the plasma interleukin-1β (IL-1β) content in PC and T3 groups was significantly decreased (P<0.05), the plasma interleukin-6 (IL-6) content in PC, T1 and T3 groups was significantly decreased (P<0.05), and the plasma interleukin-10 (IL-10) content in PC, T1 and T3 groups was significantly increased (P<0.05). Compared with PC group, there were no significant differences in plasma contents of IgG, IL-1β, IL-6 and IL-10 in T3 group (P>0.05). In conclusion, the supplementation of compound plant essential oils and Clostridium butyricum in low-protein amino acid balanced diet can increase ADG, reduce diarrhea rate, improve intestinal mucosal barrier function, and enhance antioxidant capacity and immune function of weaned piglets, and the combined effect of both supplementation is superior to that of single supplementation, which is similar to that of complex antibiotics.

Key words： compound plant essential oils; Clostridium butyricum; weaned piglets; growth performance; plasma biochemical indices; antioxidant; immune

Cite this article

FANG Guiyou , LIU Jing , YU Qingxia , CHEN Xinzhu , MIAO Furong , DONG Zhiyan . Effects of Compound Plant Essential Oils and Clostridium butyricum on Growth Performance and Plasma Biochemical, Antioxidant and Immune Indices of Weaned Piglets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(1) : 204 -216 . DOI: 10.12418/CJAN2025.018

仔猪由于消化系统和免疫系统尚未发育完善,断奶后(特别是断奶后2周)因受到环境、营养和心理等因素应激,易导致肠道消化吸收障碍、腹泻以及生长迟缓等问题,给养猪生产造成严重的影响[1]。在禁抗之前,常在断奶仔猪饲粮中广泛使用抗生素和高剂量氧化锌控制腹泻,以缓解断奶应激[2]。但长期大量使用抗生素会产生病原菌耐药及药物残留等问题,危害消费者身体健康和生态环境安全,我国已于2020年7月1日起,禁止在养猪生产中使用促生长类饲用抗生素[3]。因此,研发促生长类饲用抗生素替代品成为猪饲料营养新的研究热点。
植物提取物和益生菌因其天然、无毒及无残留等优点而受到国内外研究者的广泛关注。植物精油是一类从植物中提取的由酚类、醛类及醇类等组成的挥发性芳香物质,具有广泛的抗氧化、抗菌杀菌、抗炎以及杀虫等生物学活性[3-4]。丁酸梭菌为革兰氏阳性厌氧菌,有芽孢结构,能耐受高温、高压环境,对酸性胃液和胆汁盐等有较好的耐受性,其代谢产物丁酸可为肠道上皮细胞提供能量,促进肠道上皮组织细胞再生和修复[5],2013年被列入我国《饲料添加剂品种目录》。研究表明,丁酸梭菌能够维持动物肠道健康,促进生长,增强机体抗氧化应激能力和免疫功能[6-7]。
目前,有关植物精油和丁酸梭菌的研究多集中在单一替代物方面,仅少数开展了2种替代物联合应用的研究。例如,刁慧[8]研究表明,饲粮中联合添加苯甲酸和百里香酚能够提高断奶仔猪抗氧化能力和免疫功能,增加肠道有益菌数量并抑制有害菌,改善生长性能。李兰海[9]研究表明,饲粮同时添加苯甲酸和植物精油可降低断奶仔猪腹泻率,改善生长性能,优化肠道菌群结构。上述研究表明,植物精油和苯甲酸均具有抑菌、抗炎、抗氧化以及增强免疫力等诸多生理功能中的1种或几种,两者联合应用能够互补及增强替代品的功能谱,对断奶仔猪的生长有明显的促进作用。鉴于在实际养猪生产中单一替代品的应用效果不足,因此,需要根据不同生产情况,更多地开展2种或多种替代品联合应用的研究,而有关复合植物精油与丁酸梭菌联合应用对断奶仔猪影响的研究鲜有报道。为此,本试验旨在根据替代品的不同生理功能特性,研究复合植物精油和丁酸梭菌组合替代硫酸黏杆菌素、杆菌肽锌和金霉素组合对断奶仔猪生长性能、腹泻率及血液指标的影响,为复合植物精油和丁酸梭菌在断奶仔猪饲粮中的高效应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料均为市购产品,其中硫酸黏杆菌素预混剂含量为10%,杆菌肽锌预混剂含量为15%,金霉素预混剂含量为20%;复合植物精油预混剂含10%半包被植物精油(5%香芹酚和5%百里香酚),丁酸梭菌制剂活菌数为2.0×108 CFU/g。

1.2 试验设计及饲粮

饲养试验于2023年10月在某猪场开展,所有试验程序和动物保护方案经过福建省农业科学院畜牧兽医研究所实验动物伦理委员会的批准(批准号:202307FJ013)。
采用单因素随机试验设计,选取250头体况相似、健康的“杜长大”三元杂交断奶仔猪[断奶日龄为(25±3)日龄,初始体重为(6.48±0.42) kg],按照每个重复性别相同、体重相近的原则分成5个组,每组5个重复(栏),每个重复10头猪(公母各5头)。负对照组(NC组)饲喂基础饲粮(不添加抗生素);根据禁抗前《畜禽药物手册》[10]和养猪生产的实际情况,正对照组(抗生素组,PC组)饲喂基础饲粮+20 mg/kg硫酸黏杆菌素+50 mg/kg杆菌肽锌+75 mg/kg金霉素;试验1组(T1组)饲喂基础饲粮+500 mg/kg复合植物精油,试验2组(T2组)饲喂基础饲粮+500 mg/kg丁酸梭菌,试验3组(T3组)饲喂基础饲粮+500 mg/kg复合植物精油+500 mg/kg丁酸梭菌。预试期3 d,期间试验猪饲喂相应的试验饲粮;预试期结束时,试验猪逐头称重后即进入正试期,正试期16 d。
试验采用低蛋白质氨基酸平衡基础饲粮,参照NRC(2012)5~10 kg猪营养需要量进行配制,饲粮粗蛋白质水平为17.72%,采用的氨基酸平衡模式为赖氨酸:苏氨酸:蛋氨酸+胱氨酸:色氨酸:缬氨酸=100:65:60:20:70,基础饲粮组成及营养水平见表1。
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) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米Corn 45.60
膨化大豆Extruded soybean 12.00
豆粕Soybean meal 12.00
鱼粉Fish meal 6.00
乳清粉Whey powder 16.00
蔗糖Sucrose 2.00
柠檬酸Citric acid 2.00
大豆油Soybean oil 2.00
石粉Limestone 0.40
磷酸氢钙CaHPO4 0.45
食盐NaCl 0.30
氯化胆碱Choline chloride (50%) 0.08
L-赖氨酸盐酸盐L-lysine·HCl 0.27
L-苏氨酸L-threonine 0.12
DL-蛋氨酸DL-methionine 0.14
L-色氨酸L-tryptophan 0.05
L-缬氨酸L-valine 0.04
维生素预混料Vitamin premix1) 0.05
矿物质预混料Mineral premix2) 0.50
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels3)
消化能DE/(MJ/kg) 14.69
净能NE/(MJ/kg) 10.57
粗蛋白质CP 17.72
赖氨酸Lys 1.24
苏氨酸Thr 0.82
蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys 0.74
色氨酸Trp 0.25
缬氨酸Val 0.85
钙Ca 0.68
总磷TP 0.60

1)维生素预混料为每千克饲粮提供 The vitamin premix provided the following per kg of the diet:VA 10 500 IU,VD3 1 900 IU,VE 85.00 IU,VK3 2.50 mg,VB1 3.50 mg,VB2 8.00 mg,VB6 3.70 mg,VB12 0.05 mg,烟酸 nicotinic acid 28.00 mg,D-泛酸 D-pantothenic acid 20.00 mg,叶酸 folic acid 0.50 mg,生物素 biotin 0.50 mg。

2)矿物质预混料为每千克饲粮提供 The mineral premix provided the following per kg of the diet:Fe 130 mg,Cu 105 mg,Zn 100 mg,Mn 40 mg,I 0.35 mg,Se 0.3 mg。

3)消化能和净能为计算值,其他营养水平为实测值。DE and NE were calculated values, while the other nutrient levels were measured values.

1.3 饲养管理

所有试验猪饲养在同一栋保育猪舍内,每个栏圈面积约6 m2,水泥地面,栏内配置有1盏250 W保温灯、1个长形料槽和1个乳头式饮水器;试验猪自由采食粉料、自由饮水,由专人负责试验猪的饲养管理及卫生防疫工作。试验期间监测试验猪的健康状况(每天08:00和15:00随机测量猪只体温,观察猪只行为是否异常),以确保试验猪健康。

1.4 样品采集

饲粮样品:饲粮在加工过程中,以组为单位从每个包装袋中抽取150 g样品,混匀后按照四分法收集饲粮样品,放置于便携式冷藏箱,并及时送达实验室冷藏待测。
试验结束后,每个重复选取接近平均体重的公母各1头仔猪,前腔静脉采集血液约10 mL,置于含肝素钠(20 IU/mL)的离心管中,850×g离心15 min,制备血浆,放置于便携式冷藏箱,并送至实验室于-20 ℃保存待测。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 饲粮营养成分

饲粮消化能和净能参照NRC(2012)中各原料消化能和净能值计算得出。饲粮粗蛋白质、氨基酸、钙和总磷含量分别参照GB/T 6432—2018、GB/T 18246—2019、GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018方法进行测定。

1.5.2 生长性能

分别于正试期第1天和第16天08:00,以重复(栏)为单位,仔猪禁食16 h(不禁水)后进行个体称重,计算平均日增重(ADG);试验期间,以重复(栏)为单位统计耗料量,计算平均日采食量(ADFI),并计算料重比(F/G)。

1.5.3 腹泻率

正试期间,分别于每天08:00、10:00、14:00和16:00,由相同人员负责逐头观察试验仔猪粪便排泄情况,记录腹泻仔猪头数和天数,并以重复为单位计算腹泻率。计算公式为:
腹泻率(%)=100×(腹泻仔猪头数×试验仔猪
腹泻天数)/(试验仔猪总头数×正试期天数)。

1.5.4 血浆生化指标

血浆胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)含量采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定,检测仪器为DG-5033A型酶标仪(南京华东电子集团医疗装备有限责任公司);血浆二胺氧化酶(DAO)活性采用UNICO-UV2000型分光光度计[尤尼柯(上海)仪器有限公司]测定,血浆内毒素含量采用鲎试剂法测定,上述指标均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒进行检测。

1.5.5 血浆抗氧化指标

血浆丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥法测定,血浆谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性采用硫代二巯基苯甲酸法测定,血浆超氧化物岐化酶(SOD)活性采用羟胺法测定,血浆总抗氧化能力(T-AOC)采用铁离子还原/抗氧化能力(FRAP)法测定,检测仪器为DG-5033A型酶标仪(南京华东电子集团医疗装备有限责任公司)和UNICO-UV2000型分光光度计[尤尼柯(上海)仪器有限公司],上述指标均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒进行检测。

1.5.6 血浆免疫指标

血浆白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)及免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白A(IgA)含量采用ELISA法测定,检测仪器为DG-5033A型酶标仪(南京华东电子集团医疗装备有限责任公司),上述指标均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒进行检测。

1.6 数据统计分析

试验数据采用SPSS 26.0统计软件进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,以P<0.01作为差异极显著、P<0.05作为差异显著、P>0.05作为差异不显著判断标准,试验结果数据用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

由表2可知,复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪终末体重、ADG、F/G和腹泻率均有显著影响(P<0.05)。与NC组相比,PC组和T3组断奶仔猪终末体重分别显著提高5.77%和5.94%(P<0.05),T1组和T2组终末体重分别提高3.39%和3.90%,但差异不显著(P>0.05)。与NC组相比,PC组和T3组ADG分别极显著提高13.80%和13.35%(P<0.01),T1组和T2组ADG分别显著提高7.33%和8.08%(P<0.05);PC组和T3组F/G分别显著降低7.30%和5.84%(P<0.05);PC组和T3组腹泻率分别极显著降低50.08%和50.86%(P<0.01),T1组和T2组腹泻率分别显著降低25.04%和25.97%(P<0.05)。与PC组项比,T1组和T2组ADG分别显著降低5.68%和5.02%(P<0.05),腹泻率分别显著提高50.16%和48.29%(P<0.05)。各组间断奶仔猪ADFI均无显著差异(P>0.05)。各组饲粮成本在5.30~5.35元/kg,与基础饲粮(NC组)相比较,饲粮添加复合抗生素、复合植物精油、丁酸梭菌或复合植物精油+丁酸梭菌对饲粮成本影响较小。
表2 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

Table 2 Effects of compound plant essential oils and Clostridium butyricum on growth performance and diarrhea rate of weaned piglets

项目
Items		 组别Groups
NC PC T1 T2 T3
初始体重IBW/kg 6.47±0.44 6.48±0.39 6.48±0.38 6.50±0.45 6.46±0.43
终末体重FBW/kg 11.79±0.51b 12.47±0.53a 12.19±0.46ab 12.25±0.52ab 12.49±0.49a
平均日增重ADG/(g/d) 332.50±56.43Bc 378.38±57.63Aa 356.88±46.46ABb 359.38±51.38ABb 376.88±45.75Aa
平均日采食量ADFI/(g/d) 456.25±69.37 479.20±67.68 467.51±62.49 474.38±71.23 486.17±68.57
料重比F/G 1.37±0.36a 1.27±0.35b 1.31±0.26ab 1.32±0.32ab 1.29±0.28b
腹泻率Diarrhea rate/% 6.43±1.62Aa 3.21±2.35Bc 4.82±1.62ABb 4.76±0.98ABb 3.16±2.35Bc
饲粮成本Diet cost/(元/kg) 5.30 5.33 5.33 5.32 5.35

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),相同小写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 small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01), while with the same small letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆生化指标的影响

由表3可知,复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆生化指标均有显著影响(P<0.05)。与NC组相比,PC组、T1组、T2组和T3组血浆DAO活性分别显著降低19.96%、13.77%、14.72%和18.53%(P<0.05),血浆内毒素含量分别显著降低19.27%、15.60%、17.43%和21.10%(P<0.05);PC组和T3组血浆IGF-Ⅰ含量分别极显著提高28.34%和26.61%(P<0.01),T1组和T2组血浆IGF-Ⅰ含量分别显著提高13.34%和11.95%(P<0.05)。
表3 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆生化指标的影响

Table 3 Effects of compound plant essential oils and Clostridium butyricum on plasma biochemical indices of weaned piglets

项目
Items		 组别Groups
NC PC T1 T2 T3
二胺氧化酶DAO/(U/L) 16.78±3.24a 13.43±1.43b 14.47±1.76b 14.31±2.39b 13.67±2.78b
内毒素Endotoxin/(EU/mL) 1.09±0.12a 0.88±0.06b 0.92±0.10b 0.90±0.07b 0.86±0.08b
胰岛素样生长因子-Ⅰ
IGF-Ⅰ/(ng/mL)		 91.36±5.35Bc 117.25±7.17Aa 103.55±4.32ABb 102.28±5.62ABb 115.67±6.53Aa

2.3 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆抗氧化指标的影响

由表4可知,复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆SOD和GSH-Px活性以及T-AOC有显著影响(P<0.05)。与NC组相比,PC组、T2组和T3组血浆SOD活性分别显著提高18.04%、11.37%和16.04%(P<0.05),PC组、T1组、T2组和T3组血浆GSH-Px活性分别显著提高18.17%、7.89%、8.31%和17.20%(P<0.05),PC组和T3组血浆T-AOC分别极显著提高25.64%和29.49%(P<0.01),T1组和T2组血浆T-AOC分别显著提高10.26%和14.10%(P<0.05)。各组间血浆MDA含量均无显著差异(P>0.05)。结果表明,复合植物精油和丁酸梭菌均有抗氧化活性,丁酸梭菌的抗氧化效果略优于复合植物精油,而二者联合添加效果明显优于单一添加,接近复合抗生素的抗氧化效果。
表4 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of compound plant essential oils and Clostridium butyricum on plasma antioxidant indices of weaned piglets

项目
Items		 组别Groups
NC PC T1 T2 T3
超氧化物歧化酶SOD/(U/mL) 45.63±2.89c 53.86±3.52a 48.03±3.87bc 50.82±2.66ab 52.95±3.92a
谷胱甘肽过氧化物
GSH-Px/(U/mL)		 387.13±23.26c 457.48±38.33a 417.68±24.55b 419.29±39.20b 453.72±27.46a
总抗氧化能力T-AOC/(mmol/L) 0.78±0.12Bc 0.98±0.09Aa 0.86±0.15ABb 0.89±0.12ABb 1.01±0.13Aa
丙二醛MDA/(mmol/mL) 4.12±0.25 3.98±0.43 4.09±0.20 4.13±0.21 4.02±0.20

2.4 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆免疫指标的影响

由表5可知,复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆IgG和细胞因子含量具有显著影响(P<0.05)。与NC组相比,PC组和T3组血浆IgG含量极显著提高29.60%和27.52%(P<0.01),T1组和T2组血浆IgG含量显著提高17.01%和12.72%(P<0.05);PC组和T3组血浆IL-1β含量分别显著降低20.66%和18.58%(P<0.05),PC组、T1组和T3组血浆IL-6含量分别显著降低14.35%、10.12%和12.31%(P<0.05),PC组、T1组和T3组血浆IL-10含量分别显著提高25.68%、15.39%和22.82%(P<0.05)。与PC组相比,T3组血浆IgG、IL-1β、IL-6和IL-10含量均无显著差异(P>0.05)。结果表明,复合植物精油和丁酸梭菌均有增强机体免疫功能的作用,综合血浆免疫指标分析,复合植物精油免疫效果略优于丁酸梭菌,而二者联合添加效果明显优于单一添加,且与复合抗生素效果相近。
表5 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆免疫指标的影响

Table 5 Effects of compound plant essential oils and Clostridium butyricum on plasma immune indices of weaned piglets

项目
Items		 组别Groups
NC PC T1 T2 T3
免疫球蛋白A IgA/(mg/mL) 1.09±0.15 1.15±0.21 1.11±0.31 1.16±0.28 1.21±0.25
免疫球蛋白G IgG/(mg/mL) 7.23±0.52Bc 9.37±0.48Aa 8.46±0.43ABb 8.15±0.56ABb 9.22±0.56Aa
免疫球蛋白M IgM/(mg/mL) 1.51±0.15 1.64±0.17 1.67±0.18 1.59±0.21 1.70±0.21
白细胞介素-1β IL-1β/(ng/L) 15.34±1.13a 12.17±1.02b 14.12±0.92a 14.43±0.57a 12.49±0.87b
白细胞介素-6 IL-6/(ng/L) 51.76±2.25a 44.33±3.43c 46.52±3.48bc 48.09±2.27ab 45.39±4.28bc
白细胞介素-10 IL-10/(ng/L) 95.73±5.75c 120.31±5.22a 110.46±6.15ab 102.49±6.06bc 117.58±6.74a

3 讨论

3.1 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

我国规模化养猪中仔猪断奶时间普遍在3~4周龄,幼龄仔猪在断奶后往往会发生“断奶应激综合征”,临床表现为采食量下降、生长停滞以及不同程度腹泻等。禁抗之前,生产上主要通过在饲粮中添加抗生素来控制腹泻,缓解断奶应激[2]。随着禁止在饲料中添加饲用抗生素,抗生素替代品的研发成为动物营养研究的热点。丁酸梭菌是一种研究较多的替抗益生菌,具有维持动物肠道健康、促进生长、增强机体抗氧化应激能力和免疫功能等作用[6-7]。耿正颖等[6]以75 mg/kg金霉素为对照,发现饲粮添加不同剂量的丁酸梭菌对断奶仔猪生长性能和腹泻率无显著影响;郑有秀等[7]以饲喂基础饲粮为对照,发现丁酸梭菌能显著降低仔猪腹泻率,但对断奶仔猪生长性能无显著影响。本试验结果表明,饲喂基础饲粮添加丁酸梭菌(T1组)的断奶仔猪ADG显著低于PC组,与耿正颖等[6]和郑有秀等[7]的研究结果相似。植物精油是从植物中提炼的挥发性芳香物质,具有抗菌、抗炎、抗氧化以及增强免疫力等生物学活性[11]。有关植物精油对断奶仔猪生长性能影响的研究结果并不一致,本试验结果表明,饲喂基础饲粮添加植物精油(T2组)的断奶仔猪ADG显著低于PC组,而周选武[12]以50 mg/kg硫酸黏杆菌素为对照,饲粮添加植物精油(含4.5%肉桂醛和13.5%百里香酚)显著提高仔猪生长性能;付云娜等[13]以50 mg/kg金霉素+240 mg/kg土霉素钙为对照,饲粮添加植物精油(含7.50%百里香酚和2.75%香芹酚)显著降低断奶仔猪ADG,提高F/G和腹泻率;王仁杰等[14]以基础饲粮为对照,发现饲粮添加300、450和600 mg/kg复合植物精油(含18.0%肉桂醛、3.0%百里香酚和7.0%香芹酚)均对断奶仔猪ADG、ADFI以及F/G无显著影响;而李方方等[15]也以基础饲粮为对照,发现饲粮添加250 mg/kg植物精油(含25%百里香酚和25%香芹酚)显著提高仔猪ADG,并显著降低F/G。Gois等[16]和Van Noten等[17]均研究认为,饲粮添加植物精油不影响断奶仔猪生长性能。分析上述研究结果,植物精油对断奶仔猪生长性能影响不一致的原因可能与植物精油的成分和配比、添加水平、饲粮组成及对照添加的抗生素种类均有一定关系。李会智[18]研究表明,饲粮添加不同种类抗生素对断奶仔猪会产生不同的促生长效应,而且添加的形式以3种抗生素组合的促生长效果较好。为此,本试验PC组抗生素组合设置为:20 mg/kg硫酸黏杆菌素+50 mg/kg杆菌肽锌+75 mg/kg金霉素,该组合在禁抗之前实际养殖中比较具有普遍性,其促生长效果可能优于基础饲粮中添加1种或2种抗生素。因此,本试验中复合抗生素对断奶仔猪的促生长效果优于复合植物精油或丁酸梭菌,可能与3种抗生素组合发挥出了较好的促生长效果有关。本试验结果亦表明,在本试验条件下,饲粮联合添加复合植物精油与丁酸梭菌对断奶仔猪ADG的效果优于单一添加复合植物精油或丁酸梭菌,且与添加复合抗生素效果相近,说明复合植物精油与丁酸梭菌联合添加的促生长效果优于单一添加。
经过核算,各组饲粮成本在5.30~5.35元/kg,说明添加复合抗生素、复合植物精油、丁酸梭菌或复合植物精油+丁酸梭菌对饲粮总成本的影响较小。此外,断奶仔猪的采食量相对较低,对猪的生产总成本影响较小。因此,通过体增重、耗料量和饲粮成本等指标综合进行评价表明,使用复合抗生素与复合植物精油+丁酸梭菌的经济效益相近。

3.2 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆生化指标的影响

DAO是动物小肠黏膜中有高度活性的细胞内酶。内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁的结构成分,其化学成分为脂多糖,由细菌死亡后释放。肠上皮细胞通过细胞紧密连接构成屏障,血浆DAO活性和内毒素含量的改变是肠道结构完整性和肠道通透性变化的结果,当肠道上皮组织受到损伤时,DAO和内毒素可通过肠道屏障进入血液,导致血液DAO活性或内毒素含量升高,因此,血浆DAO活性和内毒素含量可作为评估肠道屏障功能受损和肠上皮细胞通透性改变的重要指标[19]。夏冰[20]研究表明,断奶应激会破坏仔猪肠道上皮细胞结构,引起肠道绒毛变短和脱落,导致肠道通透性增加和炎症反应等。本研究结果表明,除NC组外,其他各组间断奶仔猪血浆DAO活性和内毒素含量均无显著差异,说明饲粮添加复合植物精油或丁酸梭菌在保护仔猪肠道上皮组织、降低黏膜通透性方面与添加抗生素效果相似,这与付云娜等[13]的试验结果一致。郑有秀等[7]研究也表明,基础饲粮添加250~500 mg/kg丁酸梭菌(活菌数为2.0×108 CFU/g)可改善断奶仔猪肠道结构。对比分析相关研究中对照组的设置情况发现,付云娜等[13]以添加75 mg/kg金霉素+240 mg/kg土霉素钙为对照,郑有秀等[7]以基础饲粮为对照,本试验以20 mg/kg硫酸黏杆菌素+50 mg/kg杆菌肽锌+75 mg/kg金霉素为正对照,说明在不同对照背景下,复合植物精油或丁酸梭菌均表现出改善断奶仔猪肠道黏膜屏障功能的作用。
IGF-Ⅰ是动物生长发育的重要调控因子,介导营养物质与生长激素协同发挥促生长作用,且血液IGF-Ⅰ含量与猪体重和体增重呈正相关[21],IGF-Ⅰ含量高低很大程度受到饲粮营养的调控[22]。冉关平等[23]以基础饲粮为负对照,以基础饲粮+75 mg/kg金霉素为正对照,饲粮添加复合植物精油(含5%百里香酚、2.5%肉桂醛和2%香芹酚)不影响断奶仔猪血清IGF-Ⅰ含量,而饲粮添加复合植物精油+枯草芽孢杆菌+嗜酸乳酸菌则显著提高血清IGF-Ⅰ含量;马玉芳等[24]以基础饲粮为对照,发现饲粮添加不同水平牛至油(含5%香芹酚和5%百里香酚)显著或极显著提高断奶仔猪血清IGF-Ⅰ含量;王强等[25]研究认为,饲喂基础饲粮添加植物乳杆菌或基础饲粮添加40 mg/kg硫酸黏杆菌素不影响断奶仔猪血清IGF-Ⅰ含量。本研究结果显示,以基础饲粮为对照,单一添加复合植物精油或丁酸梭菌均能显著提高断奶仔猪血浆IGF-Ⅰ含量,但均显著低于抗生素组,而二者联合添加效果则与复合抗生素相近。上述相关研究结果表明,饲粮添加复合植物精油或丁酸梭菌对断奶仔猪血液IGF-Ⅰ含量影响的结果不一致,这可能与试验对照设置、复合植物精油或丁酸梭菌组成和添加水平等因素有关。

3.3 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆抗氧化指标的影响

动物机体抗氧化防御体系包括酶促和非酶促2个系统功能。血浆SOD和GSH-Px是重要的抗氧化酶,SOD催化氧自由基发生歧化反应,GSH-Px催化过氧化物发生反应,减少羟基自由基生成,保护细胞膜多不饱和脂肪酸免受氧化损伤[26];T-AOC反映机体对外来刺激的抵抗能力及体内自由基代谢状态,是反映机体抗氧化能力的综合指标;MDA是脂质过氧化反应链式终止阶段产生的小分子产物,可反映机体组织细胞的脂质过氧化程度和自由基的产生情况[27]。前人研究表明,复合植物精油具有较好的抗氧化功能。温晓鹿等[28]研究发现,饲粮添加牛至油替代抗生素和氧化锌显著提高了仔猪血浆T-AOC和SOD活性;方热军等[29]在断奶仔猪饲粮中添加复合植物精油(含11%香柠檬油、2%百里香酚和1%香叶醇)能够提高血清SOD和GSH-Px活性;宋军帅等[30]以基础饲粮+200 mg/kg吉他霉素+96 mg/kg延胡索酸泰妙菌素+75 mg/kg金霉素为对照,发现饲粮添加200 mg/kg复合植物精油(5.0%薄荷精油、3.0%桉树精油、2.0%香芹精油、0.5%百里香精油、0.1%大蒜精油和0.1%柠檬精油)能显著提高仔猪血清SOD活性和T-AOC,且存在剂量效应;王仁杰等[14]研究表明,以基础饲粮为对照,饲粮添加450和600 mg/kg复合植物精油(含18.0%肉桂醛、3.0%百里香酚和7.0%香芹酚)显著提高断奶仔猪血清过氧化氢酶(CAT)活性和T-AOC。同时,上述多数研究认为,植物精油对血液MDA含量无影响。有关丁酸梭菌的抗氧化作用目前也有不少报道。耿正颖等[6]研究表明,饲粮添加5.0×109 CFU/kg丁酸梭菌显著提高断奶仔猪血清GSH-Px、SOD活性及T-AOC,且血清SOD活性随丁酸梭菌添加水平的提高呈线性显著上升。贾聪慧等[31]研究表明,丁酸梭菌显著提高肉鸡血清GSH-Px和SOD活性,且随着日龄的增加,丁酸梭菌的抗氧化作用明显优于抗生素(10 mg/kg硫酸黏杆菌素+50 mg/kg杆菌肽锌)。本试验结果表明,在基础饲粮中添加复合植物精油能显著提高断奶仔猪血浆GSH-Px活性和T-AOC,但显著低于PC组和T3组;在基础饲粮中添加丁酸梭菌可显著提高血浆SOD、GSH-Px活性及T-AOC,但低于PC组和T3组,与前人研究结果基本相似。
复合植物精油和丁酸梭菌的抗氧化效果与其抗氧化特性有关,二者具有不同的抗氧化功能谱。研究表明,植物精油发挥抗氧化功能的主要成分是酚类和醛类物质,酚类直接与氧自由基结合并将其清除,醛类则调节抗氧化酶活性发挥其抗氧化作用[32-33];丁酸梭菌的抗氧化机制是产生丁酸和氢气以及SOD和还原型辅酶Ⅰ/还原型辅酶Ⅱ(NADH/NADPH)过氧化物酶,清除体内羟自由基和活性氧[6],比较二者的抗氧化特性,均具有清除氧自由基和提高抗氧化酶活性的作用。除此之外,丁酸梭菌还具有清除羟自由基的功能,而在提高抗氧化酶(SOD和GSH-Px)活性方面,本试验结果显示出了丁酸梭菌比复合植物精油更强的效果,且二者联合添加比单一添加产生出更优的抗氧化效果,说明二者在抗氧化功能谱方面存在一定的互补性,以及在抗氧化酶功能方面存在着协同作用,有关其抗氧化及互作机制还需进一步研究。

3.4 复合植物精油和丁酸梭菌对断奶仔猪血浆免疫指标的影响

免疫球蛋白是由B淋巴细胞产生的特异性蛋白,具有结合抗原、激活补体等重要生物学功能。IgA、IgG和IgM是动物体内3种重要的免疫球蛋白,其在血清中的含量变化反映了体液免疫强弱。植物精油和丁酸梭菌的代谢产物经肠道吸收后,其活性成分能提高机体抗氧化酶的活性,降低血液中促炎细胞因子含量,从而达到提高机体免疫力的作用[14]。贾聪慧[34]研究表明,基础饲粮添加500 mg/kg复合植物精油能显著提高断奶仔猪血清IgG、IgA和IgM含量。宋军帅等[30]和周选武[12]均报道,基础饲粮添加200 mg/kg复合植物精油,断奶仔猪血清IgG含量显著高于复合抗生素组(基础饲粮+200 mg/kg吉他霉素+96 mg/kg延胡索酸泰妙菌素+75 mg/kg金霉素)和基础饲粮+50 mg/kg硫酸黏杆菌素组,并存在剂量效应。前人关于丁酸梭菌对仔猪血液免疫球蛋白含量的影响报道并不一致。郑有秀等[7]报道,饲粮添加250、500、1 000和2 000 mg/kg丁酸梭菌均显著提高断奶仔猪血清IgG和IgA含量,对血清IgM含量无影响。王康莉[35]研究表明,基础饲粮添加6.0×109 CFU/kg丁酸梭菌能显著提高试验第28天断奶仔猪血清IgG、IgA和IgM含量。但耿正颖等[6]报道,与基础饲粮或基础饲粮添加75 mg/kg金霉素相比,基础饲粮添加1.0×108、1.0×109、5.0×109 CFU/kg丁酸梭菌对断奶仔猪血清IgG、IgA和IgM含量均无显著影响。本试验结果表明,T1组和T2组断奶仔猪血浆IgG含量显著高于NC组,但均显著低于PC组,这与郑有秀等[7]、王康莉[35]的研究结果相一致。通过分析相关研究结果可得出,复合植物精油和丁酸梭菌均可以提高断奶仔猪血浆IgG含量。本试验结果同时表明,基础饲粮联合添加复合植物精油与丁酸梭菌可极显著提高断奶仔猪血浆IgG含量,效果与复合抗生素相当,说明复合植物精油与丁酸梭菌在提高血浆免疫球蛋白含量方面存在一定叠加效益,二者联合添加可以增强机体免疫功能。
仔猪断奶后胃肠道免疫系统会受到病源微生物和饲粮抗原等致病性或非致病性物质的激活,由此产生大量细胞因子,细胞因子包括促炎细胞因子和抗炎细胞因子,主要由免疫细胞分泌,过度的炎症反应会损伤肠道组织[36]。研究表明,植物精油和丁酸梭菌均可降低血液中促炎细胞因子含量,减轻炎症反应。王仁杰等[14]报道,在基础饲粮中添加450和600 mg/kg复合植物精油显著降低了断奶仔猪血清中促炎因子IL-1β和IL-6含量。有关丁酸梭菌对血液炎症细胞因子的影响,耿正颖等[6]报道,饲粮添加5.0×109 CFU/kg丁酸梭菌显著降低仔猪血清IL-6含量,显著提高血清白细胞介素-4(IL-4)含量;李玉鹏等[37]报道,基础饲粮添加5.0×105 CFU/g丁酸梭菌显著降低仔猪血清IL-1β含量,显著提高血清IL-10含量。本研究结果与前人相关报道基本一致,表明复合植物精油和丁酸梭菌均可以缓解断奶仔猪机体炎症反应,在抗炎方面复合植物精油效果优于丁酸梭菌。此外,本研究结果还表明,复合植物精油与丁酸梭菌联合添加可显著降低断奶仔猪血浆IL-1β和IL-6含量,显著提高血浆IL-10含量,效果与复合抗生素相当,说明复合植物精油与丁酸梭菌在抗炎方面存在一定互补效应,二者联合添加可以增强机体抗炎功能。

4 结论

综上所述,在低蛋白质氨基酸平衡饲粮中添加复合植物精油和丁酸梭菌均可提高断奶仔猪ADG,降低腹泻率,改善肠道黏膜屏障功能,并增强机体抗氧化能力和免疫功能,其中丁酸梭菌抗氧化效果略优于复合植物精油,而复合植物精油增强免疫效果优于丁酸梭菌,且二者联合添加效果优于单一添加,与复合抗生素效果相近。

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