锌是动物机体必需的微量元素之一,是体内多种酶的组成成分和激活因子,它能与半胱氨酸和组氨酸形成锌指结构,参与到基因的转录、翻译、细胞内部的信号转导以及细胞增殖与分化等生命活动中,在机体发育、骨骼生长、蛋白质和核酸代谢、免疫功能调节、营养物质吸收等方面发挥着重要作用[1-2]。断奶应激导致的仔猪腹泻给养猪生产带来了重大的经济损失,传统上,通常在饲粮中添加高剂量的氧化锌(ZnO)来预防或治疗仔猪腹泻[2-3],高剂量的氧化锌对肠道微生物的含量及动态平衡具有一定的影响力,相当数量的研究都认为,氧化锌可能是通过降低了有害大肠杆菌对肠道屏障的黏附破坏,及对整个菌群结构的整体调控作用等方式来发挥其对肠道微生物的影响,从而降低腹泻率。但高锌的添加,一方面会导致断奶仔猪锌吸收过量,过量的锌离子会抑制肝脏和脑中重要反应酶的活性,从而引起机体或器官中毒[4];另一方面,氧化锌的利用率较低,大量未被吸收的锌随着粪便排出体外,造成环境污染及锌资源的浪费[5]。
包合分子技术是一种分子被包嵌于另一种分子的空穴结构内,形成包合物,从而达到调节物质溶出速率、提高生物利用度的新型加工工艺。而包被技术是一种在活性成分表面覆盖一层保护剂,使活性部分受到保护并提高其利用率的一种技术。因此,本试验通过对断奶仔猪饲喂包合分子氧化锌(CLA-ZnO)和包被氧化锌(COA-ZnO),从生长性能、腹泻率及血清、粪中锌含量等方面研究包合分子氧化锌和包被氧化锌替代高氧化锌的可行性及适宜添加量,为包合分子氧化锌在断奶仔猪上推广应用提供科学依据,为包被氧化锌更加科学精准地应用提供剂量参考和理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验动物250头24日龄平均体重(6.74±0.35) kg“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪,由唐人神集团株洲美神养殖场提供。
1.2 试验材料普通氧化锌,市购,饲料级,纯度80%;包合分子氧化锌,由湖南省唐人神集团提供,纯度30%;包被氧化锌,由湖南省唐人神集团提供,纯度40%。
1.3 试验饲粮基础饲粮参照NRC(2012)配制,其组成及营养水平见表 1。
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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) |
试验选取250头24日龄平均体重(6.74±0.35) kg的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪,随机分为5个组,每组5个重复,每个重复10头猪(公母各占1/2)。试验设计见表 2。
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表 2 试验设计 Table 2 Experimental design |
试验于2017年5月在唐人神集团株洲美神养殖场进行。仔猪饲养在同一栋猪舍内,每个重复的10头猪饲喂在同一栏中。试验期间,保持猪舍内的清洁干燥和空气流通。每日08:00、14:00查看室内温度,使温度保持在(25±3) ℃。投料4次,时间点分别为08:00、11:00、15:00、20:00,每次以略有剩余为度,自由饮水。第2天投喂前清理料槽剩余料,称重后记录。试验过程中,若出现仔猪死亡现象,应及时记录该仔猪体重及和同栏舍其他仔猪重量,并对该栏舍余料进行称重记录。预试期3 d,正试期14 d。
1.6 样品采集 1.6.1 粪样试验第11天连续4 d,每天07:00—08:30和15:30—16:30收集无尿液污染的新鲜粪样,并挑出猪毛与其他杂质。将当天各重复粪样混合均匀,取200 g左右加入10 mL 10%稀H2SO4,-20 ℃冰箱保存。测定前65 ℃烘干、粉碎、过40目筛,自封袋保存,用于测定粪中锌含量。
1.6.2 血清试验结束当天清晨对仔猪进行空腹前腔静脉采血,每个重复选取1头体重与组内平均值接近的仔猪,采血10 mL置于真空管中,静置30 min后3 000 r/min离心15 min,取上层清液,于-20 ℃冰箱保存,用于测定血清锌含量。
1.7 指标测定及方法 1.7.1 生长性能的测定试验第1天和最后1天清晨对每栏舍仔猪空腹称重,记录初重、末重,统计各组仔猪耗料量。计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。
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每天清晨观察每头仔猪的粪便情况,计算腹泻率,计算公式如下:
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血清中锌含量采用赛默飞ICE 3500原子吸收光谱仪(Thermo公司,美国)测定。参数设定:火焰燃烧采用乙炔气体,气体流量1.2 L/min,燃烧器100 mm,高度7.0 mm。锌元素原子吸收参数设定灯电流50%,波长213.9 nm,负高压358.2 V,通带0.2 nm。
1.7.4 粪中锌含量的测定样品前处理:准确称取1~2 g粪样品于坩埚中,置于电炉上加热至完全碳化,随后转到550 ℃马弗炉中灼烧灰化4 h至无碳粒且呈灰白色,取出冷却后加入10 mL浓硝酸,再次置于电炉加热至微沸,微沸状态持续5 min,趁热过滤至100 mL容量瓶中,冷却后定容,以待原子吸收光谱仪测定,参数设定同1.7.3。
1.8 数据处理与分析试验数据经Excel 2007软件初步整理后,采用SPSS 21.0统计软件的GLM模型对包合分子氧化锌300组、包合分子氧化锌600组、包被氧化锌300组、包被氧化锌600组进行双因素方差分析,模型主效应包括锌源和水平。同时运用SPSS 21.0统计软件的one-way ANOVA程序对5个组进行单因素方差分析,若差异显著,则采用Duncan氏法进行多重比较,P<0.05为差异显著,0.05<P<0.10为有差异趋势。试验结果以平均值和均值标准误(SEM)表示。
2 结果与分析 2.1 不同锌源和水平对断奶仔猪生长性能的影响不同锌源和水平对断奶仔猪生长性能的影响见表 3。与对照组相比,各试验组的末重、平均日采食量、平均日增重、料重比及腹泻率均无显著差异(P>0.05)。不同锌源比较,包合分子氧化锌组比包被氧化锌组的平均日增重提高了10.53%,差异显著(P<0.05);包合分子氧化锌组比包被氧化锌组的末重和平均日采食量有升高趋势(0.05<P<0.10);包合分子氧化锌组和包被氧化锌组的料重比和腹泻率无显著差异(P>0.05)。不同锌水平比较,300和600 mg/kg锌水平组的末重、平均日采食量和平均日增重无显著差异(P>0.05);600 mg/kg锌水平组比300 mg/kg锌水平组的料重比有降低趋势(0.05<P<0.10)。
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表 3 不同锌源和水平对断奶仔猪生长性能的影响 Table 3 Effects of different zinc sources and levels on growth performance of weaned piglets |
不同锌源和水平对血清中锌含量的影响见图 1。与对照组相比,各试验组的血清锌含量均显著降低(P<0.05),分别降低了62.01%、39.94%、56.17%和48.70%,包合分子氧化锌300组血清锌含量最低,仅1.17 μg/mL,显著低于包合分子氧化锌600组(P<0.05),但与包被氧化锌300组、包被氧化锌600组差异不显著(P>0.05)。不同锌源比较,包合分子氧化锌组与包被氧化锌组血清锌含量无显著差异(P>0.05)。不同锌水平比较,300 mg/kg锌水平组血清锌含量较600 mg/kg锌水平组降低了26.53%(P<0.05)。
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数据柱标相同小写字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下图同。 Value columns with the same small letter mean no significant difference (P > 0.05), while with different small letters mean significant difference (P < 0.05). The same as below. 图 1 不同锌源和水平对断奶仔猪血清锌含量的影响 Fig. 1 Effects of different zinc sources and levels on serum zinc content of weaned piglets |
不同锌源和水平对粪中锌含量的影响见图 2。与对照组相比,各试验组的粪中锌含量均显著降低(P<0.05),分别只有对照组的0.25倍、0.41倍、0.31倍和0.32倍,在4个试验组当中,包合分子氧化锌600组粪中锌含量最高,为3 879.68 mg/kg,比包合分子氧化锌300组增加了61.41%(P<0.05),比包被氧化锌300组和包被氧化锌600组分别增加了31.67%和22.36%(P<0.05)。不同锌源比较,包合分子氧化锌组与包被氧化锌组的粪中锌含量无显著差异(P>0.05)。不同锌水平比较,300 mg/kg锌水平组粪中锌含量较600 mg/kg锌水平组降低了22.64%(P<0.05)。
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图 2 不同锌源和水平对断奶仔猪粪中锌含量的影响 Fig. 2 Effects of different zinc sources and levels on faecal zinc content of weaned piglets |
实际应用生产中,在仔猪饲粮中添加药理剂量的氧化锌已成为不争的事实。尤其是在仔猪断奶内2周,能有效缓解仔猪出现食欲不振、消化功能紊乱、免疫力下降等应激症状。朱宇旌等[6]研究发现,饲粮中添加2 400 mg/kg包被氧化锌显著提高了仔猪平均日增重,显著降低了料重比。尽管如此,长期使用高锌也会带来负面的影响,不仅会对动物机体造成损害,还会因粪中锌的大量排放造成锌源浪费和土壤污染,甚至会严重威胁到人类健康。因此,积极寻找既能保证动物健康生长发育,又能节约锌源、减少环境污染的新型氧化锌成为必然。刘连龙等[7]研究发现,饲粮中添加300、450 mg/kg包被氧化锌对仔猪生长性能有显著提高作用,同时对料重比有降低作用,而与高剂量(3 000 mg/kg)的传统氧化锌相比,低剂量(300、450 mg/kg)的包被氧化锌与其作用相当。本试验结果也显示,与高剂量(2 250 mg/kg)的传统氧化锌相比,各试验组中仔猪的末重、平均日采食量、平均日增重以及料重比均无显著差异,说明饲粮中添加300和600 mg/kg包合分子氧化锌或包被氧化锌均能替代高剂量的传统氧化锌。同时,相较于包被氧化锌组,包合分子氧化锌组中仔猪平均日增重显著提高了10.53%,末重和平均日采食量有提高趋势。这可能是仔猪采食饲粮时,包合分子氧化锌进入消化道后氧化锌能被迅速释放出来,而包被氧化锌则要通过消化液消化表面的保护剂而产生作用,在相同的时间内,包合分子氧化锌在消化吸收部位则被机体正常消化吸收,而包被氧化锌在消化吸收部位可能没被机体完全消化吸收,从而在仔猪生长性能上产生的作用效果稍弱,需做进一步研究验证。不同水平的氧化锌会对动物产生不一样的效果,本试验结果显示,300和600 mg/kg锌水平组末重、平均日采食量和平均日增重均无显著差异,但600 mg/kg锌水平组的料重比比300 mg/kg锌水平组有降低趋势。
腹泻是影响仔猪生长性能的重要因素,通常可在饲粮中添加饲用抗生素或是高剂量的氧化锌来抑制仔猪的腹泻,进而提高仔猪生长性能[8]。本研究显示,各组中仔猪腹泻率无显著差异。这与申俊华[9]研究结果相似,其研究发现,断奶前14 d添加380、570 mg/kg包被氧化锌显著降低仔猪腹泻率,且与高剂量(2 240 mg/kg)传统氧化锌组相比无显著影响。朱宇旌等[6]研究也发现,与高剂量(2 400 mg/kg)传统氧化锌相比,2 400和2 760 mg/kg包被氧化锌均能显著降低仔猪腹泻率,1 800 mg/kg包被氧化锌作用效果与传统氧化锌相当,且节省了600 mg/kg的传统氧化锌的添加量。
3.2 不同锌源和水平对断奶仔猪血清和粪中锌含量的影响血清锌含量能反映饲粮锌在机体中的利用率及机体锌营养水平[10]。张彩英等[11]研究发现,饲粮中添加3 000 mg/kg的氧化锌能显著提高断奶仔猪第14天、第28天、第42天的血清锌含量,添加低水平锌(100 mg/kg氧化锌和100、300 mg/kg蛋氨酸锌)对血清锌含量无显著影响。本试验结果表明,与高剂量(2 250 mg/kg)普通氧化锌组相比,包合分子氧化锌组和包被氧化锌组仔猪血清锌含量均显著降低,分别减少了62.01%、39.94%、56.17%和48.70%,且300 mg/kg锌水平组比600 mg/kg锌水平组显著降低了26.53%。这表明仔猪血清锌含量会随着饲粮锌水平的变化而变化。2种锌源之间差异不显著,包被氧化锌组血清锌含量稍高,可能与其不同加工工艺有关。
高锌能提高仔猪的消化功能和生长性能[12-13]。前人研究表明,饲粮中添加高剂量氧化锌会使粪锌排出量显著增加[14]。不经处理的含高锌的粪便被用作肥料进入土壤后,锌会在土壤中蓄积,造成土壤污染。本试验中,饲粮中添加高剂量(2 250 mg/kg)的氧化锌,显著增加了粪中锌含量,分别是包合分子氧化锌300组的4.00倍、包合分子氧化锌600组的2.46倍、包被氧化锌300组的3.24倍和包被氧化锌600组的3.17倍,这与Meyer等[14]研究结果一致。同时本研究还表明,300 mg/kg锌水平组粪锌含量显著低于600 mg/kg锌水平组,表明粪便中氧化锌含量与饲粮中氧化锌添加水平有直接关系,这与Carlson等[15]研究结果一致。
4 结论① 断奶仔猪饲粮中添加300或600 mg/kg的包合分子氧化锌和包被氧化锌在生长性能方面可达到与高剂量(2 250 mg/kg)氧化锌一致的效果。
② 断奶仔猪饲粮中添加300或600 mg/kg的包合分子氧化锌和包被氧化锌包可显著降低血清和粪中锌含量。
[1] |
ANDREINI C, BERTINI I. A bioinformatics view of zinc enzymes[J]. Journal of Inorganic Biochemistry, 2012, 111: 150-156. DOI:10.1016/j.jinorgbio.2011.11.020 |
[2] |
WANG C, ZHANG L G, SU W P, et al. Zinc oxide nanoparticles as a substitute for zinc oxide or colistin sulfate:effects on growth, serum enzymes, zinc deposition, intestinal morphology and epithelial barrier in weaned piglets[J]. PLoS One, 2017, 12(7): e0181136. DOI:10.1371/journal.pone.0181136 |
[3] |
HU C H, XIAO K, SONG J, et al. Effects of zinc oxide supported on zeolite on growth performance, intestinal microflora and permeability, and cytokines expression of weaned pigs[J]. Animal Feed Science and Technology, 2013, 181(1/2/3/4): 65-71. |
[4] |
HARMAZA Y M, SLOBOZHANINA E I. Zinc essentiality and toxicity.Biophysical aspects[J]. Biophysics, 2014, 59(2): 264-275. DOI:10.1134/S0006350914020092 |
[5] |
WANG Y, TANG J W, MA W Q, et al. Dietary zinc glycine chelate on growth performance, tissue mineral concentrations, and serum enzyme activity in weanling piglets[J]. Biological Trace Element Research, 2010, 133(3): 325-334. DOI:10.1007/s12011-009-8437-3 |
[6] |
朱宇旌, 苏欣, 李方方, 等. 包被氧化锌对断奶仔猪生长性能、血清生化指标及营养物质表观消化率的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(6): 1779-1786. |
[7] |
刘连龙, 李浙烽, 陈强, 等. 包膜氧化锌体外稳定性试验及其对断奶仔猪生长性能的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2011, 47(23): 54-58. |
[8] |
HILL R H, SHI Y M.Method for depositing metal and metal oxide films and patterned films: USA, 6660632[P].2003-12-09.
|
[9] |
申俊华.包被氧化锌对断奶仔猪肠道免疫和微生物区系的影响[D].硕士学位论文.雅安: 四川农业大学, 2014. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=J0121049
|
[10] |
丁小玲, 汤继顺, 王希春, 等. 日粮锌源和锌水平对断奶仔猪血清及组织铜、铁、锌沉积的影响[J]. 中国兽医学报, 2010, 30(2): 262-265, 270. |
[11] |
张彩英, 曹华斌, 胡国良, 等. 日粮高锌对断奶仔猪某些血清生化指标的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2013(19): 65-67. |
[12] |
胡向东, 洪作鹏, 王敏奇. 高剂量锌促进猪生长的研究进展[J]. 中国饲料, 2004(7): 8-10. DOI:10.3969/j.issn.1004-3314.2004.07.006 |
[13] |
CARLSON D, SEHESTED J, FENG Z, et al. Zinc is involved in regulation of secretion from intestinal epithelium in weaned piglets[J]. Livestock Science, 2007, 108(1/2/3): 45-48. |
[14] |
MEYER T A, LINDEMANN M D, CROMWELL G L, et al. Effects of pharmacological levels of zinc as zinc oxide on fecal zinc and mineral excretion in weanling pigs[J]. The Professional Animal Scientist, 2002, 18(2): 162-168. DOI:10.15232/S1080-7446(15)31506-0 |
[15] |
CARLSON M S, BOREN C A, WU C, et al. Evaluation of various inclusion rates of organic zinc either as polysaccharide or proteinate complex on the growth performance, plasma, and excretion of nursery pigs[J]. Journal of Animal Science, 2004, 82(5): 1359-1366. DOI:10.2527/2004.8251359x |