动物营养学报  2013, Vol. 25 Issue (12): 2951-2957   PDF (1011 KB)    
乳清粉对断奶实验兔生长性能、抗氧化及免疫功能的影响
吕建敏, 蔡兆伟, 蔡月琴, 徐剑钦, 朱科燕    
浙江中医药大学动物实验研究中心, 杭州 310053
摘要:本试验旨在研究乳清粉对断奶实验兔生长性能、抗氧化及免疫功能的影响。采用单因子试验设计,选择40日龄初始均重为(1 095±75) g的断奶实验兔48只,随机分为4组(每组12个重复,每个重复1只),分别饲以乳清粉添加水平为0、2%、5%和10%的营养水平(消化能9.33~9.35 MJ/kg、粗蛋白质17.10%~17.20%、粗纤维15.00%~15.10%)基本一致的试验饲粮。试验期为35 d,其中预试期为7 d,正试期为28 d。正试期内测定试兔的生长性能,试验结束时测定试兔的抗氧化和免疫指标。结果表明:1)饲粮添加5%、10%乳清粉极显著降低了试兔的料重比(P<0.01),显著提高了平均日增重(P<0.05),此时试兔的腹泻率、死亡率均为0。2)饲粮添加2%乳清粉显著或极显著提高了试兔血清超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性(P<0.05或P<0.01);添加5%乳清粉极显著提高了试兔血清SOD和GSH-Px活性(P<0.01);添加10%乳清粉可使试兔血清丙二醛(MDA)含量显著下降(P<0.05)。3)饲粮添加5%乳清粉显著提高了试兔血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)含量及胸腺指数(P<0.05);添加10%乳清粉极显著提高了试兔血清IgA、IgG含量(P<0.01)。由此可见,饲粮添加适量乳清粉可降低断奶实验兔腹泻率和死亡率,改善生长性能,增强机体抗氧化和免疫功能,其适宜添加水平为5%。
关键词实验兔     生长性能     腹泻率     死亡率     抗氧化功能     免疫功能    
Effects of Whey Powder on Growth Performance, Antioxidant and Immune Functions of Weanling Laboratory Rabbits
LYU Jianmin, CAI Zhaowei, CAI Yueqin, XU Jianqin, ZHU Keyan    
Laboratory Animal Research Center, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 310053, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of whey power on growth performance, antioxidant and immune functions of weanling laboratory rabbits. Using a single factor design, a total of 48 weanling laboratory rabbits (40-day-old) with an average initial body weight of (1 095±75) g were randomly divided into 4 groups (with 12 replicates per group and 1 rabbit per replicate) and fed the experimental diets with whey powder supplemental levels at 0, 2%, 5% and 10%, respectively. Four experimental diets had approximately similar contents of digestible energy (9.33 to 9.35 MJ/kg), crude protein (17.10% to 17.20%) and crude fibre (15.00% to 15.10%). The whole trail lasted for 35 days (7 days of pretrial plus 28 days of formal trail), and the growth performance was measured during the formal trial, the antioxidant and immune indices were determined when the trial was finished. The results showed as follows: 1) supplying 5% or 10% whey powder extremely significantly decreased the feed /gain (F/G) (P<0.01), and significantly increased the average daily gain (ADG) of laboratory rabbits (P<0.05). The diarrhea and mortality rates were all 0 at 5% and 10% whey powder supplemental levels. 2) Supplying 2% whey powder significantly increased the serum activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px) (P<0.05 or P<0.01), and the activities of serum SOD and GSH-Px were extremely significantly increased at 5% whey powder supplemental level (P<0.01). However, the serum maleic dialdehyde (MDA) content was significantly reduced at 10% whey powder supplemental level (P<0.05). 3) The contents of serum immunoglobulin A (IgA) and immunoglobulin G (IgG), as well as the thymus index were significantly increased at 5% whey powder supplemental level (P<0.05), and the serum IgA and IgG contents were extremely significantly increased at 10% whey powder supplemental level (P<0.01). It is concluded that whey powder can decrease the diarrhea and mortality rates, improve the growth performance, and enhance the antioxidant and immune functions of weanling laboratory rabbits. The optimal supplemental level of whey powder in the diet of weanling laboratory rabbits is 5%.
Key words: laboratory rabbit     growth performance     diarrhea rate     mortality rate     antioxidant function     immune function    

断奶幼兔腹泻一直是影响实验兔产量和质量的重要原因,也是困扰整个养兔业发展的重大难题。产生腹泻的原因主要是断奶幼兔消化机能不完善,极易受外界环境、饲粮营养等因素影响造成肠道中微生物区系比例失衡,使有害菌大量增殖,不能被有益菌群所抑制[1]。寻找一种安全、天然且可防治断奶幼兔腹泻的饲料原料,是实验兔饲养迫切需要解决的问题之一。乳清粉是乳品加工的副产品,含有60%以上的乳糖和12%以上的乳清蛋白以及多种维生素和矿物质。其中,乳糖可促进消化道乳酸菌的增殖,降低肠道pH,抑制有害微生物的繁殖,因此对促进幼年动物肠道发育及预防腹泻具有积极作用;乳清蛋白中含有大量生物活性肽及支链氨基酸,具有免疫增强和抗氧化等作用[2]。乳清粉的良好作用已在断奶仔猪的饲养中得到证实[3, 4, 5],但在断奶幼兔上的应用则鲜有报道。因此,本试验以断奶实验兔为研究对象,拟通过在饲粮中添加一定比例的乳清粉,观察乳清粉在断奶实验兔上的应用效果,旨在为乳清粉在断奶实验兔饲粮中应用提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验设计

本试验选用美国进口高蛋白质饲料级乳清粉(粗蛋白质含量为12%,乳糖含量为65%~70%),参考《实验动物 兔配合饲料》(GB 14924.4—2001)[6]和NRC(1977)[7]兔营养需求,配制乳清粉添加水平分别为0、2%、5%和10%的4种试验饲粮。4种试验饲粮的粗蛋白质、消化能、钙、磷、粗灰分、粗脂肪和粗纤维等营养水平基本保持一致,赖氨酸与蛋白质的比例为1.0∶ 18.9,赖氨酸与含硫氨基酸的比例为1.0∶ 0.7。试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) %


1.2 试验动物与饲养管理

选取体重一致的40日龄断奶实验兔(品种为日本大耳白兔)48只,随机分为4组(每组12只,雌雄各占1/2),分别采食乳清粉添加水平为0、2%、5%和10%的上述4种试验饲粮。试验期共计35 d,试兔经7 d预试期后,进入正试期(共28 d)。正试期前按常规程序对所有试兔进行免疫、驱虫处理。正试期内试兔单笼饲养,早、中、晚各饲喂饲粮1次,自由饮水,并定期清洁更换笼具。整个试验在浙江中医药大学动物实验研究中心进行,实验室环境温度为(21±1) ℃,相对湿度为40%~70%,光照为12 h明12 h暗,实验动物使用许可证号为SYXK(浙)2008-0116,并按实验动物使用的3R原则给予人道的关怀。

1.3 检测指标
1.3.1 一般情况观察

每天观察动物的精神状况,采食、腹泻和死亡情况,并及时做记录。按以下公式计算腹泻率和死亡率:

腹泻率(%)=[(腹泻动物数×腹泻天数)/(试验动物数×试验天数)]×100;

死亡率(%)=(死亡动物数/试验动物数)×100。

如有试兔在试验期间死亡,其产生的试验数据将被剔除(死亡率和腹泻率除外),并另取初始年龄、体重符合本试验要求的试兔进行补充,补充试兔试验时间顺延。

1.3.2 生长性能测定

每天测定各组试兔的采食量,每周测定各组试兔的体增重,计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

1.3.3 血清抗氧化指标和免疫球蛋白含量测定

试验第35天,每组取10只试兔,空腹,经耳动脉取血,分离血清,用于测定血清中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量,试剂盒由南京建成生物工程研究所生产,用BT-815A半自动生化分析仪(上海三科仪器有限公司)测定。选用双抗夹心亲和素-生物素酶复合物酶联免疫吸附技术(ABC-ELISA)法测定血清免疫球蛋白[免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白G(IgG)]含量,采用美国R&D进口分装试剂盒,用Model 680型酶标仪(Bio-Rad)测定,具体测定方法参照试剂盒说明书。

1.3.4 脾脏指数、胸腺指数测定

试验第35天,取血完毕后,每组取6只试兔,麻醉处死,解剖,取脾脏和胸腺,称重,按下式计算脾脏指数和胸腺指数:

脾脏(胸腺)指数(g/kg)=[脾脏(胸腺)重量(g)/体重(g)]×1 000。

1.4 数据统计与分析

试验数据用平均值±标准差表示,采用SAS 8.1统计软件中的ANOVA过程进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,P>0.05为差异不显著,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

2 结 果
2.1 试兔一般情况观察

在整个试验期,乳清粉添加水平为5%和10%的2组试兔的一般情况良好,无腹泻和死亡情况发生,而未添加组和2%添加组中都出现了试兔腹泻和死亡现象(表2)。未添加组和2%添加组试兔的腹泻率分别为2.38%和0.60%。未添加组有3只试兔死亡,2%添加组有2只试兔死亡,经观察,5只兔死亡前均出现了腹胀或腹泻症状。由于本试验选择的是健康、符合标准的普通级实验兔,并在标准的普通级兔实验室进行,在排除疾病和环境因素的前提下,本次试兔死亡的主要原因可能是饲粮营养因素引起的消化功能紊乱。

表2 添加乳清粉对断奶实验兔腹泻率和死亡率的影响 Table 2 Effects of whey power on diarrhea and mortality rates of weanling laboratory rabbits


2.2 乳清粉对断奶实验兔生长性能的影响

由表3可知,试兔的ADG以5%添加组最高,未添加组最低,其中5%和10%添加组与未添加组的差异均达到显著水平(P<0.05);各组试兔ADFI在79.00~81.85 g之间,组间差异不显著(P>0.05);F/G随着乳清粉添加水平的提高而降低,5%和10%添加组与未添加组和2%添加组差异极显著(P<0.01),当乳清粉添加水平为5%时,F/G最低。

表3 乳清粉对断奶实验兔生长性能的影响 Table 3 Effects of whey power on growth performance of weanling laboratory rabbits


2.3 乳清粉对断奶实验兔抗氧化功能的影响

由表4可知,试兔血清SOD活性以5%添加组最高,2%添加组次之,均显著或极显著高于未添加组和10%添加组(P<0.05或P<0.01),未添加组与10%添加组差异不显著(P>0.05)。血清GSH-Px活性变化趋势与血清SOD活性的变化相似,添加乳清粉的各组血清GSH-Px活性均高于未添加组,以2%添加组最高,5%添加组次之,2%、5%添加组均极显著高于未添加组和10%添加组(P<0.01),未添加组与10%添加组差异不显著(P>0.05)。试兔血清MDA含量随乳清粉添加水平的提高而降低,以未添加组最高,10%添加组最低,2组间差异显著(P<0.05)。

表4 乳清粉对断奶实验兔抗氧化功能的影响 Table 4 Effects of whey power on antioxidant function of weanling laboratory rabbits

2.4 添加乳清粉对断奶实验兔免疫功能的影响

由表5可知,试兔血清IgA、IgG含量随乳清粉添加水平的提高而上升,5%添加组显著高于未添加组(P<0.05),10%添加组则极显著高于未添加组(P<0.01)。添加乳清粉可提高试兔的胸腺指数,以5%添加组最高,显著高于未添加组和2%添加组(P<0.05)。添加乳清粉对试兔血清IgM含量和脾脏指数无显著影响(P>0.05)。

3 讨 论
3.1 乳清粉对断奶实验兔生长性能的影响

乳清粉中含有的大量乳糖,对防止幼年动物腹泻,促进动物生长起到重要作用[3, 4]。乳糖不仅可为动物生长发育提供能量,而且可在肠道微生物作用下产生大量乳酸,使肠道内pH下降,从而抑制有害菌生长,促进有益菌繁殖。Kobayashi等[8]研究发现,猪采食含液态乳清饲粮后,粪便中pH和氨浓度明显降低,乳酸菌和双歧杆菌等有益菌数量显著增加,而梭菌等有害菌数量明显减少,提示乳清可改变猪的后肠微生物区系,使肠道微生物发酵作用向有益于动物健康方向转变。本试验结果表明,饲粮中添加乳清粉降低了断奶实验兔的腹泻率和死亡率,提高了ADG,且在5%添加水平上ADG最大,证实了乳清粉的抗腹泻促生长效果。该结果也与李军平[3]和穆晓峰等[5]在断奶仔猪上的试验结果一致,李军平[3]研究得出,在25~40日龄的断奶仔猪饲粮中添加5%乳清粉后,明显降低了动物的腹泻率,提高了日增重水平。

表5 乳清粉对断奶实验兔免疫功能的影响 Table 5 Effects of whey power on immune function of weanling laboratory rabbits

3.2 乳清粉对断奶实验兔抗氧化功能的影响

血清SOD、GSH-Px活性和MDA含量是反映机体抗氧化能力的重要指标,其中SOD和GSH-Px是动物体内重要的抗氧化酶,具有清除超氧化或过氧化因子自由基,保护生物膜和生物大分子免受损伤的作用;MDA是一种脂质过氧化物,其含量高低反映了机体细胞受自由基攻击的严重程度。研究证实乳清粉中的乳清蛋白具有抗氧化作用[9, 10, 11]:Kent等[9]利用体外细胞试验发现在人前列腺上皮细胞培养液中加入分离乳清蛋白可使细胞内抗氧化剂——谷胱甘肽(GSH)含量提高64%,并能有效防止由氧化剂引起的细胞坏死;Balbis等[10]通过体内试验发现乳清蛋白可明显提高四氯化碳(CCl4)诱导的急性肝中毒大鼠的肝脏GSH含量,表明乳清蛋白可促进肝脏中GSH合成;Gad等[11]利用CCl4诱导急性肝中毒大鼠模型进一步验证了乳清蛋白抗氧化和保肝作用,结果表明乳清蛋白可显著降低动物肝脏中MDA含量,增强总抗氧化能力。Bulut Solar等[2]综述了乳清蛋白的功能,指出乳清蛋白的抗氧化功效主要得益于其独特的氨基酸组成,由于乳清蛋白中具有丰富且比例均衡的必需氨基酸和含硫氨基酸(如蛋氨酸和半胱氨酸),这些氨基酸不仅可作为合成细胞内GSH的前体,而且还可作为单碳循环代谢中甲基供体,因此对机体抗氧化功能起到了重要作用。从本试验结果看,饲粮中添加乳清粉可提高断奶实验兔血清SOD和GSH-Px活性,降低血清MDA含量,此结果与前人报道一致,并可推断乳清蛋白是乳清粉产生抗氧化作用的主要功能成分。

3.3 乳清粉对断奶实验兔免疫功能的影响

乳清粉中的乳清蛋白具有免疫增强、抗菌、抗炎等作用已有多篇文献[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]报道过。Rusu等[14]用人血液嗜中性粒细胞进行体外试验,发现乳清蛋白提取物能显著增强嗜中性细胞趋化作用和吞噬作用,提高细胞表面CD11b、CD16B和CD32A受体的表达,从而提高先天性免疫功能,提示乳清蛋白可改善人体的天然免疫防御功能。乳清蛋白在提高机体主动免疫功能的同时还可以激发被动免疫功能的增强,Badr等[15]给小鼠饲喂100 mg/kg的乳清蛋白,明显提高了免疫细胞增殖反应;Low等[16]研究表明,乳清蛋白可显著升高BALB/c小鼠特异性抗体形成水平,起到增强体液免疫功能的作用。乳清蛋白免疫增强作用还体现在其良好的抗菌、抗病毒和抗炎的效果上,如Pérez-Cano等[17]报道乳清蛋白能有效缓解大鼠轮状病毒感染型腹泻;Sprong等[18]发现奶酪乳清蛋白可防治由葡聚糖硫酸酯钠引起的大鼠肠道炎症。本试验结果也表明,饲粮中添加乳清粉可提高断奶实验兔血清中IgA、IgG含量及胸腺指数,且在5%添加水平上以上3项免疫指标均显著提高,此时断奶实验兔的腹泻率和死亡率也最低,提示在饲粮中添加5%乳清粉即可显著增强断奶实验兔的免疫功能。有关乳清粉增强免疫功能的作用机制尚不明确,可能是由于乳清粉中乳清蛋白所含有的乳白蛋白、乳球蛋白、乳铁蛋白、免疫球蛋白等免疫增强的功能成分发挥了重要作用[17],此外,乳清蛋白特殊的氨基酸组成和显著抗氧化能力对免疫细胞也起到很好的保护作用。

综上所述,乳清粉中所含的乳糖和乳清蛋白是控制断奶幼兔腹泻的2大主要功能成分,乳糖可有效调整幼年动物肠道微生物区系,促进有益微生物繁殖;乳清蛋白的抗氧化、免疫增强、抗菌、抗炎作用使动物肠道免疫防御水平提高;2种主要成分的协同对防止断奶兔腹泻,减轻断奶应激,促进动物生长起到重要作用。因此,乳清粉作为一种功能性原料,值得在断奶幼兔饲粮生产中推广应用。

4 结 论

① 在饲粮中添加适量乳清粉可降低断奶实验兔的腹泻率和死亡率,改善生长性能,提高抗氧化和免疫功能。

② 乳清粉在断奶实验兔饲粮中的适宜添加水平为5%。

参考文献
[1]王仲兵.微生物制剂对幼兔腹泻治疗的研究[J]. 中国预防兽医学报,2007,29(6):475-479. (1)
[2]BULUT SOLAR B,AKIN N.Functionality of whey protein[J]. International Journal of Health and Nutrition,2012,3(1):1-7. (2)
[3]李军平.添加乳清粉和添加高铜高锌日粮对断奶前后仔猪生产性能的影响[J]. 中国猪业,2012(9):43-45. (3)
[4]易永宏.日粮乳清粉含量对乳猪生产性能的影响[J]. 动物科学与动物医学,2005,22(5):50-51. (2)
[5]穆晓峰,雷华.日粮中添加乳清粉和膨化豆粕对断奶仔猪生产性能影响[J]. 畜牧与兽医,2007,39(8):30-31. (2)
[6]中华人民共和国质量技术监督检验检疫总局.实验动物 兔配合饲料GB 14924.4—2001[S]. 北京:中国标准出版社,2001. (1)
[7]NRC.Nutrient requirements of rabbits[S]. 2nd ed.Washington,D.C.:National Academy Press,1977. (1)
[8]KOBAYASHI Y,ITOH A,MIYAWAKI K,et al.Effect of liquid whey feeding on fecal microbiota of mature and growing pigs[J]. Journal of Animal Science,2011,82(4):607-615. (1)
[9]KENT K D,HARPER W J,BOMSER J A.Effect of whey protein isolate on intracellular glutathione and oxidant-induced cell death in human prostate epithelial cells[J]. Toxicology in Vitro,2003,17(1):27-33. (1)
[10]BALBIS E,PATRIARCA S,FURFARO A L,et al.Whey proteins influence hepatic glutathione after CCl4 intoxication[J]. Toxicology and Industrial Health,2009,25(4/5):325-328. (1)
[11]GAD A S,KHADRAWY Y A,El-NEKEETY A A,et al.Antioxidant activity and hepatoprotective effects of whey protein and Spirulina in rats[J]. Nutrition,2011,27(5):582-589. (2)
[12]BEAULIEU J,DUPONT C,LEMIEUX P.Whey proteins and peptides:beneficial effects on immune health[J]. Therapy,2006,3(1):69-78. (1)
[13]PIHLANTO A.Whey proteins and peptides:emerging properties to promote health[J]. Nutrafoods,2011,10(2/3):29-42. (1)
[14]RUSU D,DROUIN R,POULIOT Y,et al.A bovine whey protein extract can enhance innate immunity by priming normal human blood neutrophils[J]. The Journal of Nutrition,2009,139(2):386-393. (1)
[15]BADR G,EBAID H,MOHANY M,et al.Modulation of immune cell proliferation and chemotaxis towards CC chemokine ligand (CCL)-21 and CXC chemokine ligand (CXCL)-12 in undenatured whey protein-treated mice[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry,2012,23(12):1640-1646. (2)
[16]LOW P P L,RUTHERFURD K J,GILL H S,et al.Effect of dietary whey protein concentrate on primary and secondary antibody responses in immunized BALB/c mice[J]. International Immunopharmacology,2003,3(3):393-401. (2)
[17]PÉREZ-CANO F J,MARÍN-GALLÉN S,CASTELL M,et al.Supplementing suckling rats with whey protein concentrate modulates the immune response and ameliorates rat rotavirus-induced diarrhea[J]. The Journal of Nutrition,2008,138(12):2392-2398. (3)
[18]SPRONG R C,SCHONEWILLE A J,VAN DER MEER R.Dietary cheese whey protein protects rats against mild dextran sulfate sodium-induced colitis:role of mucin and microbiota[J]. Journal of Dairy Science,2010,93(4):1364-1371. (2)