初产母猪生产性能普遍较低,主要表现为产仔数少、泌乳量低和仔猪窝增重小,而初产母猪繁殖力的高低对母猪终生的繁殖性能有较大影响^[1]。大豆异黄酮(soybean isoflavones,SI)是一种从大豆中提取的具有弱雌激素作用的化合物,可以作为雌激素受体的激动剂或拮抗剂发挥作用,SI具有多种生物活性,能促进动物的生长,提高其繁殖性能,促进动物乳腺的发育,增加泌乳量,同时具有无毒性、无药物残留和添加剂量小等优点,与雌激素具有相同的性能而又完全符合畜产品安全生产的需要,极具有作为新一代饲料添加剂的潜质^{[2, 3, 4]}。Yuan等^[5]试验表明,在成年母猪饲粮中添加25 mg/kg SI可以提高其血液中的生理生化指标,并且无副作用。Britt等^[6]研究证明,饲粮中添加适宜水平的SI可以增加雌性大鼠子宫、卵巢的重量以及升高血清中促性腺激素和卵泡刺激素的水平。但有关SI对初产母猪繁殖性能的影响机理及适宜的添加水平等目前尚不清楚。因此本试验拟研究不同水平SI对初产母猪生产性能、血液生理生化指标及粪便微生物菌群的影响,为其在母猪生产中的合理应用提供科学依据。

SI主要成分为大豆苷元(daidzein)、染料木黄酮(genistein)、雌马酚(equol),纯度为10%,另外90%是淀粉载体,购于杭州康力生物科技有限公司。试验猪由辽宁德宝农牧集团艾德蒙种猪繁育有限公司提供。

选择平均体重为(151.05±4.53) kg、体况良好及背膘厚和分娩日龄相近的初产大白猪48头,随机分为4组,每组12个重复,每个重复1头母猪。对照组饲喂不添加SI的基础饲粮,其为参照NRC(1998)猪饲养标准配制的粉状配合饲粮,基础饲粮组成及营养水平见表1。试验组在基础饲粮的基础上分别添加5、10和15 mg/kg SI,试验期21 d。哺乳母猪自由采食,充足饮水,按正常免疫程序进行免疫接种。哺乳仔猪随母猪饲养在带有保温箱的高床产房。

表 1

Table 1

表 1(Table 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 67 豆粕 Soybean meal 13 麦麸 Wheat middling 7 鱼粉 Fish meal 4 磷酸氢钙 CaHPO4 2 石粉 Limestone 1 豆油 Soybean oil 2 预混料 Premix1) 4 合计 Total 100 营养水平 Nutrient levels2) 代谢能 ME/(MJ/kg) 12.96 粗蛋白质 CP 16.00 钙 Ca 1.10 总磷 TP 0.70 有效磷 AP 0.55 可消化赖氨酸 DLys 1.05 可消化蛋氨酸 DMet 0.45 可消化苏氨酸 DThr 0.67 可消化色氨酸 DTrp 0.16 1)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of diet:VA 5 000 IU,VD3 250 IU,VE 44 IU,VK3 0.5 mg,VB1 1.0 mg,VB2 3.75 mg,D-泛酸 D-pantothenic acid 12 mg,烟酸 nicotinic acid 10 mg,VB6 1.0 mg,VB12 0.02 mg,生物素 biotin 0.20 mg,叶酸 folic acid 1.30 mg,Cu (as copper sulfate) 15 mg,Fe (as ferrous sulfate) 150 mg,Mn (as manganese sulfate) 60 mg,Zn (as zinc sulfate) 150 mg,I (as potassium iodide) 0.30 mg,Se (as sodium selenite) 0.30 mg。 2)消化能为计算值,其余为实测值。DE was a calculated value,while the others were measured values.

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)

妊娠母猪分娩后,开始饲喂相应的试验饲粮,至仔猪21 d断奶饲养试验结束。每天观察试验猪状况,并记录采食量和死亡数。测量初始背膘厚(initial backfat thickness)、最终背膘厚(final backfat thickness),计算背膘损失(backfat lose)、平均日采食量(ADFI)、泌乳量(lactation yield)、料乳比(F/L)、仔猪死亡率(mortality)和腹泻率(diarrhea)。

于试验结束的第2天07:00,每组随机抽取5头体况相近的哺乳母猪,耳静脉采血10 mL,置于促凝真空管,静置15 min后运回实验室,3 000 r/min离心20 min,取上层血清,-20℃下保存待测。血清生长激素(GH)、三碘甲腺原氨酸(T₃)、四碘甲腺原氨酸(T₄)、17-β雌二醇(E₂)、催乳素(PRL)含量采用放免法检测,总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、白球比(A/G)、甘油三酯(TG)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GG)含量采用比色法检测,试剂盒均购自中生北控股份有限公司。

于分娩第1、7、14、21天在母猪乳房的前、中、后3个部分采奶样,等量混匀,-20℃储存待测。乳脂(butterfat)、乳糖(lactose)、乳蛋白(lactoprotein)利用Milk-Scan 134 A/B型乳成分红外仪测定。泌乳量为仔猪吃乳前后的体重变化差值。分别测定母猪在06:00、14:00、22:00的单次泌乳量,求出3次平均值,乘以全天泌乳次数。

于试验的第19、20和21天早晨,在每个重复中随机挑选5头体重相近的哺乳母猪的新鲜粪便50 g左右,分别使用无菌自封袋采集封装记录后置于-4℃冰箱内保存备用。试验所用培养基均购自青岛高科园海博生物技术有限公司,大肠杆菌用麦康凯培养基(HB6238-1)37℃下恒温需氧培养24 h后计数;乳酸杆菌用乳酸杆菌选择性琼脂培养基(LBS培养基,HB0385)、双歧杆菌用双歧杆菌琼脂培养基(BL培养基,HB0395),置于37℃培养箱厌氧培养48 h后观察计数,结果均以每克粪便中含有的菌落总数的对数值[lg(CFU/g)]表示^{[7, 8]}。

试验数据采用SPSS 19.0统计软件中的单因素方差分析(one-way ANOVA)过程进行单因子方差分析,Duncan氏法进行多重比较,结果均以"平均值±标准差"表示。P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

由表2可见,背膘损失各组之间差异均不显著(P>0.05);各试验组平均日采食量均极显著高于对照组(P<0.01),并随着SI的添加水平的增加呈增长趋势,15 mg/kg SI组较对照组提高了20.82%。10 mg/kg SI组21 d泌乳量显著高于对照组(P<0.05),料乳比显著低于对照组(P<0.05);仔猪腹泻率、仔猪死亡率各组之间差异均不显著(P>0.05)。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 SI对哺乳母猪生产性能的影响 Table 2 Effects of SI on performance of lactating sows 项目Items 大豆异黄酮添加水平 SI supplemental levels/(mg/kg) 0 5 10 15 初始背膘厚 Initial backfat thickness/mm 26.83±3.92 28.17±6.46 27.67±5.54 28.00±6.66 最终背膘厚 Final backfat thickness/mm 21.50±2.35 24.67±2.80 24.50±5.24 24.33±5.13 背膘损失 Backfat lose/mm 3.73±0.20 3.50±0.23 3.47±0.18 3.67±0.44 平均日采食量 ADFI/kg 5.62±0.15a 6.46±0.49c 6.76±0.64c 6.79±0.35c 21 d泌乳量 21 days lactation yield/kg 77.53±15.77a 103.65±28.37ab 125.07±26.14b 90.87±20.68a 料乳比 F/L 1.57±0.27a 1.37±0.26ab 1.19±0.19b 1.63±0.33a 仔猪腹泻率 Diarrhea of piglets/% 3.53±1.35 2.48±1.10 2.45±0.37 2.52±1.12 仔猪死亡率 Mortality of piglets/% 10.13±3.88 9.70±1.46 9.54±3.09 8.72±2.45 同行数据肩标相同小写字母或无字母表示差异不显著(P>0.05),相邻小写字母表示差异显著(P<0.05),相间小写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。 In the same row,values with the same small or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05),while with adjacent small letter superscripts mean significant difference (P<0.05),and with alternate small letter superscripts mean significant difference (P<0.01). The same as below.

表 2 SI对哺乳母猪生产性能的影响 Table 2 Effects of SI on performance of lactating sows

由表3可见,10和15 mg/kg SI组GH含量显著高于对照组(P<0.05);10 mg/kg SI组T₃、E₂和TP含量显著高于对照组(P<0.05);10 mg/kg SI组PRL含量极显著高于对照组(P<0.01),同时显著高于15 mg/kg SI组(P<0.05);各组之间ALB、GLB含量和A/G差异均不显著(P>0.05);10 mg/kg SI组T₄、TG和UN含量均显著低于对照组(P<0.05);15 mg/kg SI组GG含量显著低于对照组(P<0.05)。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 SI对哺乳母猪血液生理生化指标的影响 Table 3 Effects of SI on blood physiological and biochemical indices of lactating sows 项目Items 大豆异黄酮添加水平 SI supplemental levels/(mg/kg) 0 5 10 15 生长激素 GH/(mmol/L) 1.82±0.07a 1.89±0.08ab 2.01±0.02b 1.96±0.07b 三碘甲腺原氨酸 T3/(ng/mL) 1.09±0.05a 1.18±0.02ab 1.26±0.05b 1.15±0.09ab 四碘甲腺原氨酸 T4/(ng/mL) 84.84±0.77a 83.79±0.58a 82.41±0.67b 83.80±0.61a 17-β雌二醇 E2/(g/mL) 54.22±10.99a 56.18±8.86ab 57.58±6.17b 55.51±11.10a 催乳素 PRL/(ng/mL) 15.35±0.34a 16.47±0.61bc 16.76±0.44c 15.68±0.47ab 总蛋白 TP/(g/L) 47.63±0.82a 48.50±0.50ab 49.68±0.83b 48.39±0.65ab 白蛋白 ALB/(g/L) 29.17±0.50 29.25±0.53 30.27±0.28 29.76±0.65 球蛋白 GLB/(g/L) 18.47±1.25 19.25±0.68 19.42±0.72 18.64±1.29 白球比 A/G 1.59±0.13 1.52±0.08 1.56±0.06 1.60±0.15 甘油三酯 TG/(mmol/L) 0.70±0.02a 0.66±0.02ab 0.62±0.01b 0.65±0.04ab 尿素氮 UN/(mmol/L) 3.68±0.37a 3.41±0.21ab 2.94±0.22b 3.27±0.07ab 葡萄糖 GG/(mmol/L) 6.60±0.13a 6.44±0.08a 6.39±0.15a 6.25±0.11b

表 3 SI对哺乳母猪血液生理生化指标的影响 Table 3 Effects of SI on blood physiological and biochemical indices of lactating sows

由表4可见,10和15 mg/kg SI组乳脂率均显著高于对照组(P<0.05);各试验组乳糖率均高于对照组,且随SI添加水平增加有升高趋势,15 mg/kg SI组乳糖率显著高于其余各组(P<0.05);10 mg/kg SI组乳蛋白含量显著高于对照组和15 mg/kg SI组(P<0.05)。

表 4

Table 4

表 4(Table 4)

表 4 SI对哺乳母猪乳成分的影响 Table 4 Effects of SI on milk components of lactating sows % 项目Items 大豆异黄酮添加水平 SI supplemental levels/(mg/kg) 0 5 10 15 乳脂率 Butterfat ratio 6.77±3.20a 7.02±1.31a 11.03±0.84b 12.17±0.95b 乳糖率 Lactose ratio 7.23±0.80a 7.40±0.15a 7.52±0.08a 8.34±0.14b 乳蛋白含量 Lactoprotein content 5.09±0.01a 5.39±0.05ab 5.78±0.55b 5.05±0.07a

表 4 SI对哺乳母猪乳成分的影响 Table 4 Effects of SI on milk components of lactating sows

由表5可见,各试验组粪便大肠杆菌数量均极显著低于对照组(P<0.01);各试验组间粪便双歧杆菌数量均差异极显著(P<0.01),且均极显著高于对照组(P<0.01),其中10 mg/kg SI组双歧杆菌数量最高;粪便乳酸杆菌数量各组间差异均极显著(P<0.01),其中10 mg/kg SI组最高,但15 mg/kg SI组乳酸杆菌数量则极显著降低(P<0.01)。

表 5

Table 5

表 5(Table 5)

表 5 SI对哺乳母猪肠道微生物菌群的影响 Table 5 Effects of SI on intestinal microorganism flora of lactating sows lg(CFU/g) 项目 Items 大豆异黄酮添加水平 SI supplemental levels/(mg/kg) 0 5 10 15 大肠杆菌 Escherichiacol 8.78±0.05a 7.83±0.12c 7.50±0.16e 7.97±0.01c 双歧杆菌 Lactobacillus 7.80±0.09a 9.13±0.02c 9.64±0.03e 9.47±0.03g 乳酸杆菌 Bifidobacterium 8.15±0.05c 8.43±0.03e 8.88±0.03g 3.80±0.14a

表 5 SI对哺乳母猪肠道微生物菌群的影响 Table 5 Effects of SI on intestinal microorganism flora of lactating sows lg(CFU/g)

本试验发现添加SI可使哺乳母猪采食量增加,还可显著提高哺乳母猪的泌乳量。大豆异黄酮能与下丘脑、垂体等处的雌二醇受体不同程度的结合,影响动物神经内分泌系统的生长轴,使垂体的GH生成和释放作用增加,刺激肝GH受体发育和胰岛素样生长因子-1生成增强,从而促进母猪的生产性能;也会影响其性腺轴,促进哺乳母猪睾酮、催乳素生成和释放作用增强,泌乳量提高,进而减少仔猪死亡率^[9]。

本试验结果还表明SI的添加水平不宜过高,在饲粮中添加0~10 mg/kg SI可以提高哺乳母猪生产性能,而添加15 mg/kg SI会降低哺乳母猪生产性能。Takashima等^[10]研究也表明,对妊娠大鼠饲喂含有过高水平SI的饲粮,SI与雌激素受体β结合后,降低大鼠的生产性能,甚至导致后代的死亡。这是因为大豆异黄酮具有弱雌激素样作用与抗雌激素样作用,在较低的内源性雌激素水平时,结合到雌激素受体上,表现出雌激素样功效,在较高的内源性雌激素水平时,则与雌激素受体竞争性结合,刺激性激素结合蛋白合成,使性激素的生物活性降低,表现出抗雌激素样的功效^{[11, 12]}。所以,为提高哺乳母猪的生产性能应选择合适的SI添加水平。

Kyoko等^[13]研究报道,给雌性大鼠皮下注射SI可使其E₂、GH含量显著升高。Elsa等^[14]认为,PRL在乳腺发育、启动泌乳和维持泌乳中起着重要的作用,它协同卵巢类固醇激素促进乳腺小叶腺泡的生长和上皮细胞增殖,SI发挥雌激素效应升高血液中PRL含量,促进泌乳。甲状腺激素包括T₃、T₄,与GH具有协同作用,共同促进动物生长,T₃作用快而强,T₄作用弱而慢,T₃促进生长,而T₄抑制生长。本试验结果表明,SI在0~10 mg/kg的添加水平内,随添加水平的增加哺乳母猪血液中GH、T₃、E₂、PRL含量升高,T₄含量降低,但添加水平过高时,SI的作用会受到抑制,即表现出抗雌激素样效应。

本试验结果表明,SI可使哺乳母猪血液TP含量显著升高,而血清TP可为机体进一步合成体蛋白质提供有利的内环境,从而促进蛋白质合成和动物生长^[7]。Pakalapati等^[15]试验报道,给雌性大鼠皮下注射0.3 mg/kg BW的红三叶异黄酮可使血清UN含量显著下降,降低蛋白质的分解活动,有利于机体蛋白质的沉积。本试验中添加10 mg/kg SI的试验组哺乳母猪血液UN含量显著降低,与上述报道相似。

血液中高GLB含量使机体具有更强的疾病预防能力和免疫响应功能^[16]。本试验结果表明,SI在低水平内,哺乳母猪血液ALB、GLB含量均有升高趋势,但SI水平过高则会使蛋白质含量及免疫效价降低,而A/G升高。

TG是体脂的主要成分,当其在血液中含量过高时,可导致体脂蓄发,发生脂血症^[17],本试验添加SI使哺乳母猪血液TG含量显著降低,使机体保持健康状态,其中10 mg/kg SI组效果最显著,与对照组相比降低了20.11%。GG是细胞的主要能量来源,其含量可以反映机体对饲粮中碳水化合物的消化吸收程度^[18]。Cederroth等^[19]研究表明,异黄酮类化合物是调节糖代谢和脂代谢的重要因子,在减少肥胖、改善GG的稳态和胰岛素敏感性中发挥重要的作用。Lee等^[20]报道,SI可降低大鼠的GG含量,改善GG耐受量。本试验结果显示,添加SI可使哺乳母猪血液中GG含量显著降低。说明SI可以促进营养物质的消化吸收,有助于维持哺乳母猪机体GG和脂肪代谢的稳定。

本试验结果显示,哺乳母猪各试验组乳蛋白率均高于对照组,其中10 mg/kg SI组效果最显著。此外,本试验还发现,乳脂率和乳糖率随着SI的添加呈增长趋势。乳蛋白含量的提高与PRL和E₂含量的增加有关^{[21, 22]}。E₂能促进离体培养的小鼠及奶牛乳腺组织合成酪蛋白和乳清蛋白,另外E2还可提高性激素结合蛋白、转铁蛋白以及凝血蛋白在血液中的含量,这些反应正是SI所致^[23]。乳脂几乎完全呈TG状态,它在上皮细胞的颗粒内质网中形成脂肪小球,脂肪小球从细胞内挤出,由薄的质膜包围,TG的甘油主要由GG转化而来;乳糖的主要原料也是血中GG,在乳糖合成酶的催化下,部分GG在乳腺内转变成半乳糖,而后与GG结合成乳糖^[24]。可能SI通过下丘脑-垂体-生长轴或性腺轴调节血液中GG的含量,调节哺乳母猪乳脂率和乳糖率。

有研究报道,补充SI后各组肠道内需氧的大肠杆菌数量显著减少,而兼性厌氧的乳酸杆菌数量显著升高^{[25, 26]}。乳酸杆菌是机体重要的生理性细菌,具有颉颃致病菌、抗感染、增强免疫力和抗肿瘤等多方面功能,乳酸杆菌的减少很可能削弱机体的整体肠道屏障功能,黄豆苷元可选择性地促进动物胃肠道乳酸杆菌的增殖^[27]。本试验结果显示,随着SI水平的增加肠道优势菌群数量显著增加,表明SI对肠道菌群的调节存在一定剂量依赖性,但SI水平过高反而会出现抑制的作用。

饲粮中添加适宜水平的SI能改善哺乳母猪的生产性能、血液生理生化指标,维持肠道微生物菌群平衡。哺乳母猪适宜的SI添加水平为10 mg/kg。