2. 湖南省畜牧兽医研究所, 长沙 410131;
3. 中国农业科学院饲料研究所, 北京 100081
2. Hunan Institute of Animal and Veterinary Science, Changsha 410131, China;
3. Feed Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
寡糖是由2~10个单糖分子以糖苷键相连形成的直链或支链糖类化合物,在生物体生命活动中具有重要的功能。根据寡糖的生物学功能,可将其分为普通寡糖和功能性寡糖。普通寡糖中有人们熟悉的蔗糖、麦芽糖、乳糖等,它们可以被机体消化吸收,又称营养性寡糖。功能性寡糖其本身不能被机体胃酸、消化酶降解吸收,但适宜剂量功能性寡糖的使用可调节多种生理功能,如调节体内糖脂代谢、增强机体免疫功能、促进矿物元素吸收、改善消化道菌群结构、抗氧化以及抗肿瘤等,进而起到促进生长和维持健康的作用[1-5]。
作为一种功能性寡糖,果胶寡糖主要是通过果胶酶酶解植物果实、根、茎和叶中的天然果胶制成,主要成分是半乳糖醛酸及其与其他单糖形成的果胶二糖和果胶三糖[6]。近年来针对其营养性功能的研究表明,不同来源(如山楂、柑橘)果胶寡糖具有调节机体脂肪代谢、提高细胞和机体抗氧化能力、改善肠道微生态环境的作用[7-9]。本文所在研究小组的前期预试验发现,饲粮添加不同水平(200~1 600 mg/kg)苹果果胶寡糖(apple pectic oligosaccharide,APOS)可不同程度提高断奶大鼠的生长性能,且以800 mg/kg添加水平效果最佳(数据未发表)。而果胶寡糖是否可调节肠道黏膜形态尚未见报道,且APOS是否与其他来源的果胶寡糖具有类似的功能也有待于进一步研究。因此,本研究的目的在于探讨饲粮中添加APOS对断奶大鼠的抗氧化能力、空肠黏膜形态和盲肠菌群结构的影响,以期为在生产中或临床上应用果胶寡糖改善仔猪或幼儿健康状况提供试验支撑。
1 材料与方法 1.1 试验材料APOS:由中国农业科学院饲料研究所提供,产品中果胶寡糖的含量为30%以上(主要是果胶二糖、果胶三糖和半乳糖醛酸单糖),其他成分为辅料——玉米淀粉。
1.2 试验动物与试验设计试验选取24只平均体重约为46.80 g的健康21日龄断奶Wistar大鼠(成都达硕实验动物有限公司提供),按照体重相近的原则随机分为2个处 理,每个处理12个重复,每个重复1只大鼠,分别饲喂基础饲粮和试验饲粮(在基础饲粮中添加800 mg/kg APOS),试验期为14 d。试验于四川农业大学动物营养研究所教学科研基地完成,试验大鼠采用单笼饲养,常规饲养管理,自然采光、通风,自由采食、饮水。
试验大鼠基础饲粮采用AIN-93G大鼠纯化饲粮标准,交由成都达硕实验动物有限公司配制,基础饲粮组成及营养水平见表 1。试验饲粮是以800 mg/kg APOS等量替代基础饲粮中玉米淀粉配制而成。
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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) |
以重复为单位,与试验第1和15天对所有的大鼠进行空腹称重,并记录每日采食量,用于计算大鼠的平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。
1.3.2 样品采集试验第15天称重后,对所有大鼠进行眼球摘除采血于离心管中,低温下静置30 min,3 000 r/min离心15 min制备血清,于-20 ℃保存备用。采血后,对大鼠采用脊椎脱臼法处死,迅速分离大鼠肠段,取3 cm空肠肠段于10%中性福尔马林液中固定;并取盲肠食糜,于-80 ℃保存。
1.3.3 血清抗氧化能力大鼠血清中丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定,所有的操作均按照说明书进行。
1.3.4 空肠黏膜形态大鼠空肠黏膜形态(绒毛高度、隐窝深度和绒毛高度/隐窝深度)的测定参考Mao等[10]的方法进行。
1.3.5 盲肠食糜中菌群数量采用实时荧光定量PCR技术测定大鼠盲肠食糜中菌群(总菌、乳酸菌、双歧杆菌和大肠杆菌)的数量,具体方法参考Mao等[11]进行。
1.4 数据处理与分析试验数据采用Excel 2003进行初步整理,所有测定结果以每只大鼠为统计单位,采用SAS 8.1软件进行t检验,以P<0.05为差异显著判断标准。数据以“平均值±标准误”表示。
2 结 果 2.1 饲粮添加APOS对断奶大鼠生长性能的影响从表 2中可以看出,饲粮添加APOS显著改善了断奶大鼠的生长性能(P<0.05)。其中,与饲喂基础饲粮的对照组大鼠相比,饲喂添加APOS饲粮大鼠的ADFI和ADG分别提高了15.41%和51.16%(P<0.05),而F/G降低了24.05%(P<0.05)。
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表 2 饲粮添加APOS对断奶大鼠生长性能的影响 Table 2 The effect of dietary APOS supplementation on the growth performance of weaned rats (n=12) |
从表 3中可以看出,饲粮添加APOS可显著改善断奶大鼠的抗氧化能力(P<0.05)。与饲喂基础 饲粮的对照组大鼠相比,饲喂添加APOS饲粮大鼠的血清T-AOC提高了99.46%(P<0.05),而血清MDA的含量降低了14.69%(P<0.05)。
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表 3 饲粮添加APOS对断奶大鼠血清抗氧化能力的影响 Table 3 The effect of dietary APOS supplementation on the serum antioxidant capacity of weaned rats (n=12) |
从表 4中可以看出,饲粮添加APOS对断奶大鼠的空肠黏膜绒毛高度和隐窝深度无显著影响(P>0.05),但显著提高了断奶大鼠空肠黏膜的绒毛高度/隐窝深度值(P<0.05)。
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表 4 饲粮添加APOS对断奶大鼠空肠黏膜形态的影响 Table 4 The effect of dietary APOS supplementation on the jejunum mucosal morphology of weaned rats (n=12) |
从表 5中可以看出,饲粮添加APOS可显著影响断奶大鼠盲肠食糜中菌群(P<0.05)。与饲喂基础饲粮的对照组大鼠相比,饲喂添加APOS饲粮大鼠盲肠食糜中乳酸菌和双歧杆菌的数量显著提高(P<0.05),且大肠杆菌数量显著降低(P<0.05),但是,总菌的数量无显著差异(P>0.05)。
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表 5 饲粮添加APOS对断奶大鼠盲肠食糜中菌群结构的影响 Table 5 The effect of dietary APOS supplementation on the microbial community structure in the cecal digesta of weaned rats (n=12) |
近年大量的研究表明,功能性寡糖具有改善动物抗氧化能力、肠道健康等方面的功能[5, 12-13],因而在饲粮中添加功能性寡糖(如甘露寡糖、壳寡糖、果寡糖等)可显著提高畜禽和水生动物的生长性能[4, 14-15]。前期预试验发现,饲粮添加不同水平(200~1 600 mg/kg)APOS可不同程度提高断奶大鼠的生长性能,且以800 mg/kg添加水平效果最佳(数据未发表)。本研究也得到了类似的结果,即在以断奶大鼠为对象时,饲粮中添加800 mg/kg APOS也可提高大鼠的ADFI和ADG,并显著降低其F/G,表明APOS促进了大鼠的生长。那么,可以推测,饲粮添加APOS可能改善了大鼠的抗氧化能力和/或肠道健康。
而本研究的结果表明,断奶大鼠饲粮添加800 mg/kg的APOS可显著提高血清T-AOC,显著降低血清中MDA含量,这与前人研究其他来源的果胶寡糖得到的结果类似[7, 9]。机体自由基的产生和抗氧化能力的动态平衡与动物健康密切相关。T-AOC是机体拮抗氧自由基的主要体系,它可清除机体产生的过多自由基,进而维持机体的正常代谢和功能;且近年的研究表明,T-AOC反映了机体抗氧化系统对外来刺激的代偿能力和机体自由基代谢状态[16]。MDA是体内多不饱和脂肪酸及其酯过氧化后的终产物,其是机体脂质过氧化和氧化还原状态的重要判定指标[17-18]。因此,可以推断,饲粮中添加APOS可通过提高机体抗氧化能力,减少机体产生的过量自由基和脂质过氧化产物,进而改善大鼠的健康。
肠道黏膜形态结构的完整性是评价肠道功能的重要指标。一方面,肠道黏膜形态结构是肠道上皮屏障功能的重要组成部分;另一方面,肠道黏膜绒毛高度和隐窝深度及其比值也可在一定程度上反映机体消化吸收能力[19-20]。而本研究中,饲粮添加APOS未显著影响断奶大鼠肠道黏膜膜绒毛高度和隐窝深度,但显著提高了绒毛高度/隐窝深度值。这些结果表明,饲粮中添加APOS可在一定程度上改善肠道黏膜的结构和完整性,进而有利于肠道功能的发挥。
前人的研究表明,果胶寡糖可显著改善人和动物肠道内的微生物组成[8],这与本研究的结果类似,即饲粮中添加APOS显著提高了盲肠食糜中有益菌群的数量,降低了有害菌群的数量。而肠道微生态环境是维持肠道屏障功能的重要组成部分,并与人类和动物健康密切相关[21]。那么,也可以表明,饲粮中APOS的添加改善了断奶大鼠的生长性能与其改善了肠道菌群密切相关。
4 结 论饲粮中添加800 mg/kg的APOS可显著改善断奶大鼠的生长性能,而这与其可改善大鼠血清抗氧化能力、肠道黏膜形态和菌群结构有关。本研究为果胶寡糖在临床和养猪生产上的应用提供了试验基础。作为功能性寡糖的一种,APOS还可能调节机体诸多功能,如免疫功能、营养物质代谢等,这些功能均有利于动物生长。因此,对于这些方面也有待于进一步研究。
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