2. 山西省农业科学院饲料兽药研究所, 太原 030032
2. Feed and Veterinary Medicine Research Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030032, China
苹果渣是苹果加工之后剩余的残渣,由果皮,果核和剩余果肉组成,含有丰富的纤维素、矿物质、维生素等营养成分。每年我国都会产生大量的苹果渣废弃物,2018年我国的苹果产量已达到500万t[1],按出渣率10%计算,便会产生50万t的苹果渣。这些苹果渣只有少部分能够被利用,大部分被丢弃,这不仅对环境造成了污染,也造成了资源的浪费。近年来,使用苹果渣作为饲料资源受到国内外研究者的普遍重视。刘方正等[2]在獭兔饲粮中添加10%的苹果渣后,发现可有效提高其日增重,降低料重比,并减少肠道疾病的产生。牛竹叶[3]用含苹果渣的饲粮饲喂雏鸡,能促进其生长,降低养殖成本,提高经济效益。此外,有研究表明发酵苹果渣对动物的饲喂效果要优于苹果渣[4-5]。因此,本试验拟在饲粮中添加不同水平的发酵苹果渣, 研究其对獭兔生长性能、养分消化率、小肠黏膜形态及分泌型免疫球蛋白A(SIgA)浓度的影响,以期为我国獭兔养殖提供支持,并减少废弃苹果渣对环境的污染。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验所用发酵苹果渣(山西省农业科学院生物饲料课题组提供)共经过了3次加工:一是常温常压下物理蒸煮30 min;二是生物酶处理,所用酶为纤维素酶和果胶酶(购自杰诺生物酶有限公司,活性分别为100 000和30 000 U/g),总酶添加量为0.6%(纤维素酶和果胶酶质量比为1 : 2),加入到固体发酵培养基中,在pH为4、温度为40 ℃的环境下反应3 h,此预处理可以显著提高发酵培养基中还原糖的含量,利于菌体快速生长繁殖;三是微生物发酵,所用菌种为乳酸酵母菌、热带假丝酵母和白地霉(购自中国工业微生物菌种保藏管理中心)。微生物发酵过程为:白地霉、热带假丝酵母和乳酸菌以2 : 1 : 3的比例混合,按照10%接种量接入苹果渣和麸皮(质量比=85 : 15)基质中,含水量60%,自然pH,在温度30 ℃的条件下发酵4 d,获得发酵苹果渣饲料原料。苹果渣发酵后,其营养成分见表 1。
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表 1 发酵苹果渣营养成分 Table 1 Nutrient composition of fermented apple pomace |
试验选用45日龄的健康獭兔96只,随机分为4组,每组4个重复,每个重复6只(公母各占1/2)。4组獭兔分别在饲喂含有0(对照,CK组)、9.6%(A组)、19.2%(B组)、28.8%发酵苹果渣(C组)的试验饲粮。预试期15 d,正试期50 d。
1.3 试验饲粮试验饲粮按照试验设计的添加水平添加发酵苹果渣,并参照NRC(1977)和谷子林等[6]推荐的獭兔营养需要量配制,其组成及营养水平见表 2。
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表 2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) |
试验獭兔采用单列式双层兔笼(2只/笼)饲养,由专职人员饲喂,每日饲喂2次,时间为07:00和18:00,自由饮水。试验期间记录试验獭兔每日的采食量和腹泻情况。
1.5 样品采集与指标测定 1.5.1 生长性能试验开始和结束时,獭兔清晨空腹称重,统计试验期采食量,计算平均日增重、干物质采食量和料重比。
1.5.2 腹泻情况试验期间每天认真观察,记录每个重复獭兔腹泻情况,根据腹泻獭兔耳标号进行持续天数统计,以便进行腹泻率的计算。腹泻率的计算公式如下:
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在试验第51~53天采用外源指示剂收粪法进行消化代谢试验,外源指示剂为三氧化二铬(Cr2O3),在饲粮中的添加量为0.3%。每天结束后将收集的粪样称重,按每100 g加入10% H2SO4 10 mL进行固氮处理,滴加数滴甲苯防腐,混匀粪样,置于-20 ℃的冰箱中。试验期结束后,将3 d收集到的同一重复獭兔的粪样混匀,烘干、粉碎、过筛,制得风干样,-20 ℃保存待测。
试验饲粮和粪样中各营养成分含量均参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[7]中方法测定。粗脂肪含量的测定采用索氏浸提法,粗蛋白质含量的测定采用半微量凯氏定氮法,钙含量的测定采用高锰酸钾滴定法,磷含量的测定采用钒钼黄比色法,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素含量的测定采用范氏法。
1.5.4 小肠黏膜形态试验结束后,将24只獭兔进行屠宰,剖开腹腔,将回肠、空肠和十二指肠分离出来,使用生理盐水冲洗,除去内容物,分别剪取3~5 cm的肠段,于浓度为4%、pH为7的福尔马林液体中保存24 h。取出样品,冲洗,制作石蜡切片,采用图像分析软件定量分析绒毛长度、肠壁厚度和隐窝深度,多点拍照,多点选样,取平均值。
1.5.5 小肠中SIgA浓度屠宰后进行小肠采样。先把小肠分离,将内容物取出,混匀,称重。取出部分样品,用生理盐水按照质量体积比1 : 1稀释,2 000 r/min离心30 min,取上清液,采用北京华英生物技术研究所生产的SIgA浓度测定试剂盒,在北京松上技术有限公司生产的A6半自动生化仪上,按说明书对小肠中SIgA浓度进行检测。
1.6 数据统计与分析用SPSS 22.0统计软件的ANOVA模型进行单因素方差分析,LSD法进行多重比较。结果表示为平均值±标准差,以P < 0.05表示差异显著,P > 0.05表示差异不显著。
2 结果与分析 2.1 发酵苹果渣对獭兔生长性能和腹泻率的影响由表 3可知,A组、B组和C组的干物质采食量与CK组相比差异不显著(P > 0.05);C组的平均日增重显著高于CK组(P < 0.05),提高了14.69%,其他各组之间差异不显著(P > 0.05);A组、B组和C组的料重比均显著低于CK组(P < 0.05),分别降低了4.79%、3.68%和6.63%。此外,B组和C组獭兔的腹泻率与CK组相比显著降低(P < 0.05),分别降低了17.65%和19.64%。
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表 3 发酵苹果渣对獭兔生长性能和腹泻率的影响 Table 3 Effects of fermented apple pomace on growth performance and diarrhea rate of Rex rabbits |
由表 4可知,B组和C组的干物质消化率显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了9.52%和6.11%。A组、B组和C组的有机物和粗纤维消化率均显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了2.83%、6.11%、5.19%和6.86%、21.58%、13.10%,且B组还显著高于A组(P < 0.05);A组、B组和C组的粗蛋白质消化率显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了3.50%、6.02%和7.26%。
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表 4 发酵苹果渣对獭兔养分消化率的影响 Table 4 Effects of fermented apple pomace on nutrient digestibility of Rex rabbits |
由表 5可知,对于回肠,A组和B组隐窝深度显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了16.03%和10.59%,其他组之间差异不显著(P > 0.05)。对于空肠,B组和C组绒毛长度显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了66.26%和53.23%,其他组之间差异不显著(P > 0.05)。A组、B组和C组肠壁厚度显著高于CK组(P < 0.05),分别提高了26.34%、59.83%和41.83%,其他组之间差异不显著(P > 0.05)。对于十二指肠,B组、C组隐窝深度显著低于CK组(P < 0.05),分别降低了15.22%和30.52%。
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表 5 发酵苹果渣对獭兔小肠黏膜形态的影响 Table 5 Effects of fermented apple pomace on intestinal mucosa morphology of Rex rabbits |
由表 6可知,A组、B组和C组小肠中SIgA浓度与CK组相比均有降低的趋势,分别降低了8.10%、10.09%和14.21%,但差异不显著(P > 0.05)。
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表 6 发酵苹果渣对獭兔小肠中SlgA浓度的影响 Table 6 Effects of fermented apple pomace on intestinal SlgA concentration of Rex rabbits |
从本试验结果来看,饲粮中添加28.8%的发酵苹果渣可以有效提高獭兔的生长性能。使用发酵苹果渣饲喂兔科动物的研究较少,但使用苹果渣的研究较多。刘方正等[2]用苹果渣饲喂獭兔后其日采食量上升,料重比降低。Sawal等[8]的研究表明,使用含不同水平苹果渣的全价料饲喂42日龄的青紫蓝公兔,各试验组发展良好。任战军等[9]的研究表明,饲喂含19%苹果渣的饲粮可以有效提高布列塔尼亚肉兔的日增重,提高经济效益。还有研究表明,饲喂苹果渣或发酵苹果渣可以有效提高雏鸡[3]、断奶仔猪[10]和犊牛[11]的生长性能。还有研究表明给动物饲喂发酵苹果渣不仅可以提高动物的生长性能,而且对动物的育肥效果要优于苹果渣[4-5]。本试验结果也显示发酵苹果渣可以有效提高獭兔的生长性能,原因可能是:发酵苹果渣不仅适口性较好,且含有丰富的可溶性糖、矿物质、维生素等营养成分,用发酵苹果渣饲喂獭兔后可以提高采食量和日增重,降低料重比,从而提高其生长性能。除此之外,从试验结果看,饲粮中添加28.8%的发酵苹果渣还可以有效降低獭兔的腹泻率,原因可能是:发酵苹果渣中含有大量的酶类和益生菌,能够有效促进饲料的消化吸收,促进动物的生长,提高其抵抗力,从而降低腹泻的发生;此外,发酵苹果渣中的益生菌能够改善獭兔肠道微生物区系,增加有益菌群,降低外来病源感染,从而起到降低腹泻率的作用。郭肖兰[12]、蒋立[13]、Phuoc等[14]、Guo等[15]的研究均表明在兔饲粮中添加益生菌可以有效降低其腹泻率,这与本试验结果相似。高印等[10]在仔猪上的研究也发现饲粮中添加发酵苹果渣可以有效降低其腹泻率。在本试验条件下,獭兔饲粮中添加28.8%的发酵苹果渣可以取得较好的饲喂效果,是否可以在獭兔饲粮中添加更高水平的发酵苹果渣有待进一步研究。
3.2 发酵苹果渣对獭兔养分消化率的影响从本试验结果看,饲粮中添加28.8%的发酵苹果渣可以有效提高獭兔的养分消化率。养分消化率是衡量动物对饲粮消化能力和评价饲料营养价值的重要指标,与动物自身的生长性能密切相关。王国军等[16]的研究表明,使用发酵苹果渣饲喂断奶仔猪能有效提高其养分消化率。刘长忠等[17]使用发酵苹果渣饲喂雏鹅后,其养分消化率虽然与常规饲粮组相比差异不显著,但在数值上要优于常规饲粮组,这与本试验结果一致。发酵苹果渣提高养分消化率的原因可能是:发酵苹果渣中含有大量的酶类和益生菌,将动物体内的粗纤维、粗蛋白质等物质降解为单糖、低聚糖、氨基酸和多肽等小分子物质,更容易被消化吸收。陈姣姣等[18]研究发现,苹果渣使用白地霉、产阮假死酵母和黑曲霉,经过单菌或混合发酵之后,其蛋白酶、纤维素酶、果胶酶活性均有所提高,并且氨基酸及游离氨基酸含量提高, 中性洗涤纤维含量降低。刘壮壮等[19]的研究表明,使用益生菌发酵苹果渣后,其纤维素、半纤维素等纤维成分的含量降低,氨基酸和多肽含量提高。还有研究表明,农业产品残渣经发酵后可以产生多功能小肽,提高其营养品质[20-21]。
3.3 发酵苹果渣对獭兔小肠黏膜形态的影响小肠分为空肠、回肠和十二指肠3部分,是动物消化吸收的主要部位。小肠绒毛是小肠内壁环状皱襞上的绒毛状凸起,当小肠绒毛增长时,小肠的吸收面积增大,吸收能力增强。小肠肠壁厚度增加后,其蠕动能力增强,吸收面积增加,更加有利于对氨基酸、维生素等营养成分的吸收。隐窝深度是评定小肠组织学完整性的指标之一,隐窝变浅表明其分泌功能增强,能够产生更多的绒毛细胞,从而促进小肠对营养物质的吸收。从试验结果来看,饲粮中添加28.8%的发酵苹果渣能有效改善獭兔小肠的绒毛长度、肠壁厚度和隐窝深度。高印等[10]的研究显示,在仔猪饲粮中添加益生菌发酵的苹果渣之后,可以有效增加小肠的绒毛长度,降低隐窝深度,提高其吸收能力,这与本试验结果相似,原因可能是饲料发酵后其益生菌数量增多,有利于动物肠道黏膜形态的改善,从而通过小肠的吸收功能。于修烛等[22]研究表明,苹果渣经过发酵后其微生物仅有酵母菌、醋酸菌和乳酸菌等益生菌,未发现其他有害菌。已有研究表明,在动物饲粮中添加益生菌可以增加小肠绒毛长度,降低隐窝深度,改善动物肠黏膜形态,从而促进小肠对小分子物质的吸收[23-25]。目前,关于益生菌为何会促进小肠绒毛增长、隐窝深度降低的机理尚不明确,还需进一步研究。
3.4 发酵苹果渣对獭兔小肠SIgA浓度的影响免疫球蛋白A分为血清型和分泌型。SIgA是肠黏膜防御体系的主要组成部分,是维持肠黏膜内环境稳定的一道屏障。研究表明,SIgA在肠黏膜中具有组织细菌吸附、中和毒素和封闭外入抗原的作用。当动物肠道受到外来刺激时,其肠道会产生免疫反应,使SIgA浓度增加,当机体恢复正常后,SIgA浓度恢复正常水平。薛立军等[26]研究婴儿患肠炎后其肠道SIgA浓度的变化时发现,患肠炎的婴儿肠道SIgA浓度增加,待病情稳定后,SIgA浓度下降。本试验中,饲喂含发酵苹果渣的饲粮后,獭兔小肠SIgA浓度无显著变化,说明发酵苹果渣对獭兔小肠SIgA浓度没有产生不良作用。
4 结论饲粮中添加28.8%发酵苹果渣可以通过提高养分消化率,改善小肠黏膜形态来提高獭兔的生长性能,并能降低腹泻率,且对小肠SIgA浓度无不良影响。
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