2. 中国农业科学院特产研究所, 长春 130112
2. Institute of Special Animal and Plant Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130112, China
饲用抗生素在养殖业上的大量使用导致了耐药菌株的产生、食物中抗生素的残留和免疫抑制疾病等一系列问题。因此,寻求和研发新的抗生素替代品来保证动物的健康生长是目前各国研究者研究的热点之一。化学益生素是一种动物胃肠道不可消化的食物成分,它通过选择性地刺激1种或多种细菌的生物活性对宿主产生有益的影响[1]。因此,化学益生素的主要作用特征是为肠道微生物区系中有益菌群提供基质,促进肠道有益菌的增殖,降低有害菌的数量,改善肠道微生物区系平衡。刺槐豆胶是从刺槐豆种子胚乳中提取出的非淀粉多塘,主要成分为半乳甘露聚糖(galactomannan, GM)[2],刺槐豆胶在20世纪80年代已经被世界卫生组织、联合国粮农组织和美国食品药品管理局批准可直接作为食品添加剂使用,并被确认是一种安全、无污染的添加剂[3]。GM以α-1, 6和β-1, 4糖苷键连接,不能被单胃动物的消化道酶分解,从而具有良好的生物学活性[4]。与此同时,也是由于GM为不能被动物消化的非淀粉多糖,会通过增加肠道黏度来降低营养物质的利用率,抗营养作用明显[5-7]。研究证明,在家禽饲粮中添加瓜尔豆胶(主要活性成分为GM)可降低生长速度,提高死亡率,降低小肠养分利用率[8]。因此为了消除GM的抗营养作用,并兼顾其益生性能,许多学者对GM进行了不同程度地酶解。王彬等[9-10]研究了半乳甘露寡糖(galactomannan oligosaccharide, GMOS)对泌乳母猪和育肥猪的影响,发现0.1%的GMOS可替代抗生素提高仔猪与育肥猪的平均日增重(ADG),降低育肥猪的平均日采食量(AFDI)和料重比(F/G)。Ishihara等[11]在雏鸡饲粮中添加0.025%的部分酶解瓜尔豆胶,显著增加了双歧杆菌和乳酸菌的数量,抑制了肠杆菌科的增殖。机体的抗氧化能力强弱与机体健康程度存在密切的关系,抗氧化能力是机体的一种自我保护能力,它通过激活肝脏抗氧化防御系统清除自由基,避免机体遭受自由基的损伤,提高机体免疫活性[12]。肖宇等[13]研究发现,GMOS可显著提高奶山羊血清中总蛋白(TP)的含量,增强血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性,降低血清谷丙转氨酶(ALT)活性,表明GMOS可提高奶山羊的抗氧化能力,改善机体蛋白质合成,且对肝脏和心脏无损害。目前已有的研究主要集中在瓜尔豆胶(主要活性成分为GM)[14-21]、部分酶解的瓜尔豆胶(主要活性成分为GM与GMOS的混合物)[22-24]和瓜尔豆胶的酶解产物(主要活性成分为GMOS)[25-28]对人类和动物生长、免疫、肠道结构和肠道菌群的影响,对刺槐豆胶的研究尚少。因此,本试验以刺槐豆胶为研究对象,探讨刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡生长性能、血清生化指标和抗氧化能力的影响。
1 材料与方法 1.1 试验材料刺槐豆胶:100%刺槐豆胶,购自上海贺普实业有限公司;刺槐豆胶酶解产物:10%刺槐豆胶溶液,10 000 U/mL β-甘露聚糖酶,37 ℃酶解12 h,得到主要活性成分为GM、GMOS和甘露糖(mannose, Man)的混合物。3 ku超滤管分离GM和GMOS,高效液相色谱(HPLC)分析酶解产物单糖含量,酶解产物中GM、GMOS和Man的含量分别为50.00%、47.35%、2.65%。
1.2 试验设计与试验饲粮试验采用单因素完全随机试验设计,选用1日龄健康、体况一致的爱拔益加(AA)肉仔鸡768羽,根据体重一致原则随机分为6个组,每组8个重复,每个重复16只鸡。Ⅰ组为对照组,饲喂基础饲粮;Ⅱ组为抗生素组,在基础饲粮中添加有效成分为5 mg/kg的黄霉素;Ⅲ组为刺槐豆胶添加组,在基础饲粮中添加0.1%的刺槐豆胶;Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ组为刺槐豆胶酶解产物添加组,分别在基础饲粮中添加0.1%、0.2%和0.3%的刺槐豆胶酶解产物。试验采用玉米、豆粕和豆油等原料,基础饲粮参照我国《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004),并结合《AA肉仔鸡饲养手册》配制,其组成及营养水平见表 1。
试验在中国农业科学院饲料研究所南口中试基地进行,采用笼养方式,人工光照,自由采食颗粒饲料和饮用自来水,自然通风。入雏前24 h将鸡舍升温至32~35 ℃,此后温度每周降低2 ℃左右,直至保持在22~24 ℃为止;相对湿度保持在50%~65%。试验期42 d,分为1~21日龄和22~42日龄2个阶段。试验期间每日观察鸡群的健康状况,记录死淘鸡数,常规免疫。
1.4 测定指标与方法 1.4.1 生长性能指标分别于21和42日龄,以重复为单位,空腹称重鸡只,记录体重(BW),计算ADG;试验期间以重复为单位记录耗料量,计算1~21日龄、22~42日龄、1~42日龄的ADFI、F/G。
1.4.2 血清生化指标于21、42日龄时,每重复选取健康、接近平均体重的试验鸡2只,每组16只,共96只,颈静脉采血,静置后3 000 r/min离心15 min,制备血清,分装于EP管中,-20 ℃冻存,待测血清生化指标。血清TP、白蛋白(ALB)、胆固醇(CHO)、甘油三酯(TG)、葡萄糖(GLU)含量及谷草转氨酶(AST)、ALT活性测定采用试剂盒(中生北控生物科技股份有限公司,北京),用全自动生化仪(Selectra-E型,Vita Lab仪器公司,荷兰)测定。
1.4.3 抗氧化指标试验结束后,从每个重复中选取2只鸡屠宰,取肝脏和胸肌(去脂肪),用预冷的生理盐水冲洗,立即放入液氮中,然后于-80 ℃保存备测。血清、肝脏和胸肌中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、T-SOD、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和丙二醛(MDA)含量的测定均按南京建成生物工程研究所提供的试剂盒进行。
1.5 统计方法试验数据使用SAS 9.4进行统计分析,采用one-way ANOVA程序进行差异显著性检验,采用Duncan氏法进行均值的多重比较,所有数据均以P < 0.05作为差异显著性判断标准,0.05 < P < 0.10为有趋势。
2 结果 2.1 刺槐豆胶酶解产物对肉仔生长性能的影响由表 2可知,1~21日龄,Ⅵ组ADG显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P < 0.05),Ⅴ组和Ⅵ组ADFI显著高于Ⅰ组(P < 0.05);F/G各组之间差异不显著(P>0.05);21日龄BW随刺槐豆胶酶解产物添加量的增加有升高的趋势(0.05 < P < 0.10)。
22~42日龄,Ⅲ组ADG和ADFI显著低于其他各组(P < 0.05),Ⅴ组ADG显著高于Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05);与Ⅲ组相比,Ⅴ组有提高42日龄BW的趋势(0.05 < P < 0.10);F/G各组之间差异不显著(P>0.05)。
1~42日龄,Ⅴ组、Ⅵ组ADG和ADFI均显著高于Ⅲ组(P < 0.05);F/G各组之间差异不显著(P>0.05)。
2.2 刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡血清生化指标的影响由表 3可知,21日龄,血清GLU含量随刺槐豆胶酶解产物添加量的增加有升高的趋势(0.05 < P < 0.10),Ⅵ组血清AST和ALT活性有降低的趋势(0.05 < P < 0.10);血清ALB、TP、TG和CHO含量各组之间无显著差异(P>0.05)。
由表 4可知,42日龄,血清GLU含量随刺槐豆胶酶解产物添加量的增加有升高的趋势(0.05 < P < 0.10),Ⅵ组血清AST活性有降低的趋势(0.05 < P < 0.10),血清ALB、TP、TG和CHO含量各组之间无显著差异(P>0.05)。
由表 5可知,21日龄,Ⅲ组血清T-SOD活性有降低的趋势(0.05 < P < 0.10),血清GSH-Px、GR活性和MDA含量各组之间无显著差异(P>0.05)。42日龄,血清MDA含量有降低趋势(0.05 < P < 0.10);血清T-SOD活性各组之间无显著差异(P>0.05),但Ⅵ组在数值上高于其他各组;血清GSH-Px和GR活性各组之间无显著差异(P>0.05)。
由表 6可知,胸肌T-SOD、GR活性各组之间无显著差异(P>0.05),胸肌MDA含量有降低趋势(0.05 < P < 0.10)。Ⅵ组肝脏MDA含量显著低于Ⅱ组和Ⅲ组(P < 0.05),Ⅵ组肝脏T-SOD活性显著高于Ⅰ组、Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05),肝脏GR活性各组之间无显著差异(P>0.05)。
本试验中,不经酶解的刺槐豆胶对动物生长性能产生负面影响,在整个饲养时间段内降低了肉仔鸡的ADG和ADFI,这与Kakani[8]的研究结果存在差异。这有可能是因为刺槐豆胶的黏度过大且添加量较高,抗营养作用明显;而且体外酶解与动物体内酶解过程存在差异,可能会导致添加效果的不同。本试验在肉仔鸡1~21日龄,与对照组相比,0.3%酶解产物添加组能够显著提高肉仔鸡的ADG和ADFI,且ADG和ADFI随着刺槐豆胶酶解产物添加量的增加而增加,呈现一定的剂量效应。原因可能是刺槐豆胶酶解得到50.00%的GM和47.35%的GMOS,分子质量减少,黏度降低;而且GMOS具有多种生理活性,能够改善肠道结构和功能的完整性,调节肠道微生物群落,并能提高机体免疫活性[29]。因此,酶解后的刺槐豆胶在消除抗营养作用的同时,发挥了GM和GMOS的益生效果,提高了营养物质利用率,改善了1~21日龄肉仔鸡生长性能。然而,在肉仔鸡22~42日龄,刺槐豆胶酶解产物组与对照组在生长性能上无显著差异,表明刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡生长性能的影响可能与动物日龄有关。这与王锐等[30]和王彬等[9]研究结果较一致。然而Wang等[31]研究发现,在断奶仔猪饲粮中添加0.1%~0.3%的GMOS,对仔猪ADG和ADFI无显著影响。王吉潭等[32]也在肉仔鸡上研究发现,0.12%的GMOS不能起到替代抗生素的作用。原因可能是由于本试验中刺槐豆胶酶解产物为GMOS、GM和Man的混合物,对肠道的作用效果与单纯添加GMOS不同;也有可能是因为动物种类不同,添加量不同造成的差异。本试验结果表明,经过酶解的刺槐豆胶不仅具有消除其自身对动物体的抗营养作用,也具有提高动物生长性能的作用。
3.2 刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡血清生化指标的影响动物机体血清生化指标的变化是动物健康及代谢情况的直接反映。GLU含量是机体糖代谢的情况的反映,本试验中,血清GLU含量随刺槐豆胶酶解产物添加量的增加有升高的趋势,这与王彬等[9]研究结果较一致。血清GLU含量升高可能是由于刺槐豆胶酶解产物促进了动物体对糖类物质的消化代谢。血清AST和ALT活性是动物机体肝脏健康程度的一种体现。本试验中,0.3%刺槐豆胶酶解产物组有降低了21和42日龄血清AST和ALT活性的趋势,与肖宇等[13]和陈建荣[33]研究结果一致,表明刺槐豆胶酶解产物有保护动物肝脏不受损伤的作用。血清CHO和TG含量是机体脂质代谢情况的反映。本试验中,刺槐豆胶酶解产物对血清CHO和TG含量没有显著影响。而肖宇等[13]试验研究表明,GMOS可显著降低山羊血清TG的含量,Ide等[34]和Juneja等[23]也发现,添加部分酶解的瓜尔豆胶对大鼠血清TG和CHO含量有显著的降低作用。推测原因可能是由于动物种类不同造成的差异。
3.3 刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡抗氧化能力的影响T-SOD是机体重要的抗氧化酶,能够清除自由基和减少自由基的形成;MDA是脂质过氧化物最重要的产物之一,在正常范围之内,其含量越低表明机体抗氧化功能越好。本试验中,21日龄血清T-SOD活性随刺槐豆胶酶解产物添加量的增加有升高的趋势;饲粮添加0.3%刺槐豆胶酶解产物降低了肝脏MDA含量,提高了肝脏T-SOD活性,这与肖宇等[13]和王际英等[35]研究结果一致。T-SOD活性提高的作用机理可能是由于刺槐豆胶酶解产物使机体内有益菌增殖,双歧杆菌、乳酸杆菌分解糖类的代谢产物,以提供质子与体内自由基结合,清除了体内过量的自由基,使机体T-SOD活性升高。本试验结果表明,刺槐豆胶酶解产物对肉仔鸡抗氧化能力有一定的改善作用。
4 结论饲粮中添加适量刺槐豆胶酶解产物可以提高肉仔鸡ADG和ADFI,增强肝脏抗氧化能力。本试验条件下,刺槐豆胶酶解产物的适宜添加量为0.3%。
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