2. 中国科学院亚热带农业生态研究所, 动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室, 长沙 410125;
3. 赢创德固赛(中国)投资有限公司, 北京 100600
2. Hunan Provincial Key Laboratory of Animal Nutrition Physiology and Metabolism Process, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China;
3. Evonik Degussa(China) Co., Ltd., Beijing 100600, China
在集约化养猪生产中,常采用早期断奶技术提高母猪的繁殖率和年产仔数,提高分娩舍的利用率,降低仔猪的生产成本,缩短母猪的哺乳期。但早期断奶仔猪存在着免疫力低下、肠道发育不健全、腹泻率和死亡率高等问题[1],早期断奶腹泻成为影响养猪生产效率的重要因素,解决仔猪的腹泻问题成为当今养猪业的一大难题。近年来,饲用抗生素被广泛用来促进动物生长和提高饲料转化效率,但其大量使用甚至滥用导致了细菌的耐药性增强、畜禽免疫力低下以及抗生素在畜产品和环境中的残留,这严重危害着畜牧业的发展。随着“禁抗”步伐的加快,研发绿色环保型的饲料添加剂是解决上述问题的有效途径之一。枯草芽孢杆菌作为一种新型绿色饲料添加剂,具有无毒无害、无污染、无残留等优点[2],不仅可以促进营养物质的消化吸收、抑制有害菌的生长、维持肠道菌群平衡、提高机体免疫功能等[3],在其生长过程中还能产生枯草菌素、短杆菌肽等生物活性物质,在动物肠道内具有较强的生物夺氧能力,这些特性对促进营养物质的消化吸收、提高饲料转化率和促进生长发育均起着重要作用[4]。王晓丹等[5]研究表明,饲粮添加枯草芽孢杆菌可显著提高仔猪血浆谷草转氨酶(AST)活性,降低腹泻率,促进仔猪生长。魏利民等[6]报道,饲粮添加枯草芽孢杆菌能提高断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重。目前关于枯草芽孢杆菌调控保育猪营养代谢的研究报道相对较少。因此,本试验通过在饲粮中添加枯草芽孢杆菌DSM32315制剂,评价其对保育猪生长性能和腹泻率的影响,并通过测定血浆生化参数探讨其作用机制,旨在为其在保育猪养殖生产中的应用提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验动物、分组与饲养管理动物饲养试验在中国科学院亚热带农业生态研究所永安动物试验基地开展。试验选用健康的21日龄断奶的“长×大”二元杂交去势仔公猪64头[平均体重(7.84±0.02) kg]。根据窝来源和体重随机分为2组,每组8个重复,每个重复4头猪。对照组饲喂不添加抗生素的基础饲粮,枯草芽孢杆菌组在基础饲粮中添加500 g/t的枯草芽孢杆菌DSM32315制剂。基础饲粮组成及营养水平见表 1。DSM32315制剂由赢创德固赛(中国)投资有限公司提供,添加剂量根据前人研究[7]及生产公司推荐量确定。断奶后喂给同一教槽料适应7 d,试验料预饲3 d后开始42 d正式试验,试验第1~21天饲喂保育前期饲粮,第22~42天饲喂保育后期饲粮。记录每日圈舍环境温度及湿度,饲喂、饮水、采光、免疫等饲养管理按养殖场商业情况操作。
分别于试验开始第1、14、28和42天以栏为单位对仔猪进行空腹称重,记录体重和日采食量,并计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。试验期间,每天记录每栏仔猪腹泻情况,并计算腹泻率[8]。
1.3 血浆样品采集与生化参数分析分别于试验的第14、28和42天,每个重复选取1头平均体重的仔猪,前腔静脉采血10 mL,肝素抗凝,3 500 r/min离心10 min分离血浆,-80 ℃保存,用Cobas c311型全自动生化分析仪(罗氏公司产品)测定血浆中葡萄糖(GLU)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、氨(NH3)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)含量以及乳酸脱氢酶(LDH)、α-淀粉酶(α-AMY)、碱性磷酸酶(ALP)、谷丙转氨酶(ALT)、AST和肝脂酶(LIPC)的活性。测定方法按照相关试剂盒(北京利德曼公司提供)说明书进行操作。
1.4 数据统计与分析以栏为单位,原始数据经由Excel 2010初步处理,再采用SPSS 22.0进行单因素方差分析(ANOVA),用t检验进行比较,数据以“平均值±标准误”表示,P<0.05为差异显著,P < 0.01为差异极显著。
2 结果与分析 2.1 枯草芽孢杆菌对保育猪生长性能的影响由表 2可见,对照组和枯草芽孢杆菌组的初始重和终末重均无显著差异(P>0.05);与对照组相比,试验第1~14天枯草芽孢杆菌组ADG显著增加(P < 0.05),F/G显著降低(P < 0.05);其他各指标组间差异均不显著(P>0.05)。
由表 3可见,试验第1~14天、第15~28天和第1~42天,枯草芽孢杆菌组的腹泻率均极显著低于对照组(P < 0.01);试验第29~42天,2组间的腹泻率无显著差异(P>0.05)。
由表 4可见,与对照组相比,枯草芽孢杆菌组试验第14天血浆TP含量和LIPC活性显著增加(P < 0.05),而LDH、UN和NH3含量显著降低(P < 0.05);试验第28天血浆TP含量极显著增加(P < 0.01),GLU和TG含量以及ALT和α-AMY活性显著增加(P < 0.05),而LDH活性极显著降低(P < 0.01);试验第42天血浆TP、ALB、GLU、TG和HDL-C含量显著增加(P < 0.05),而LDH活性显著降低(P < 0.05)。其他各指标组间差异均不显著(P>0.05)。
仔猪的早期断奶腹泻是影响养猪生产效率的主要问题之一[9]。目前研究发现,在饲粮中添加枯草芽孢杆菌能够有效解决断奶仔猪腹泻问题,改善其生长性能[10]。本研究发现,在保育猪饲粮中添加枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可显著提高保育前期仔猪的ADG,降低F/G,同时显著降低保育全期仔猪的腹泻率,这与王晓丹等[5]的报道一致。另有研究报道,枯草芽孢杆菌能明显提高哺乳仔猪的ADG,降低腹泻率[2];能显著降低断奶仔猪的F/G和腹泻率[11]。枯草芽孢杆菌发挥上述作用的机制,可能涉及以下几个方面:1)产生枯草菌素和短肽菌素等生物活性物质抑制肠道致病菌的生长[12];2)消耗肠道内的游离氧;3)产生乙酸等短链脂肪酸,降低肠道pH[13],改善肠道微生态平衡[1],进而缓解仔猪的早期断奶综合征,提高生长性能。本研究中使用的枯草芽孢杆菌制剂对断奶仔猪肠道微生物的具体调控作用,尚有待进一步研究。本试验前期的ADG和F/G组间差异显著而后期差异不显著,可能是由于保育后期仔猪的肠道逐渐发育完善等因素造成的。
血浆TP、ALB、UN、NH3、ALT和AST等是衡量机体氮代谢的主要指标。血浆TP和ALB含量能够反映机体对蛋白质的吸收和代谢水平[14]。本试验中,饲粮添加枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可显著增加试验全期血浆TP含量以及试验第42天血浆ALB含量,提示机体对蛋白质的消化吸收能力增强。ALT是动物机体内重要的转氨酶,在非必需氨基酸的合成和蛋白质分解代谢中起着重要作用[15]。本试验中,饲粮添加枯草芽孢杆菌DSM32315制剂第28天时,血浆ALT活性显著增加,提示保育猪肝脏的蛋白质合成能力提高,非必需氨基酸的转化和生成增加,从而维持机体氨基酸的平衡。UN是蛋白质的代谢产物,其水平反映了氨基酸合成蛋白质效率的高低,当蛋白质合成和饲料转化率增加时,血浆UN的含量降低,反之则升高[16]。NH3主要由机体内蛋白质代谢产生的氨基酸经脱氨作用分解产生、蛋白质类食物在肠道内经细菌分解产生,正常情况下肝脏能将其通过鸟氨酸合成尿素,经由肾脏排出体外[17]。本试验中,试验第14天时枯草芽孢杆菌组血浆UN和NH3含量显著降低,提示枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可以促进机体蛋白质的合成和代谢,从而促进保育猪的生长发育,这可能是因为枯草芽孢杆菌自身能合成蛋白酶、纤维素酶等酶类,提高了饲粮蛋白质的利用率。
GLU、α-AMY和LDH是衡量机体糖代谢的主要指标,血液GLU含量可反映仔猪对饲粮淀粉的吸收及代谢状况,同时GLU本身作为一种信号分子对蛋白质合成的调控也具有重要作用[18-19]。本试验中,试验第28和42天添枯草芽孢杆菌组血浆GLU含量显著增加,提示枯草芽孢杆菌可增强机体对GLU的利用和转化能力。α-AMY活性可反映机体的消化吸收状况,血浆α-AMY活性与机体的消化吸收能力和抗病能力呈正相关[20]。本试验中,试验第28天枯草芽孢杆菌组血浆α-AMY活性显著增加,表明枯草芽孢杆菌DSM32315制剂能增强保育中期仔猪的消化吸收能力。LDH广泛分布于动物细胞的胞质中,与组织能量代谢密切相关。动物采食量降低、肠道或肌肉供能不足、细胞萎缩或凋亡,均可引起血浆LDH活性的升高[14]。本试验中,整个试验期枯草芽孢杆菌组血浆LDH活性显著降低,提示枯草芽孢杆菌DSM32315制剂能显著提高保育猪的消化吸收能力,进而促进机体的能量代谢。这可能是因为枯草芽孢杆菌在肠道内增殖可产生枯草菌素、多黏菌素、制霉菌素和短杆菌肽等生物活性物质,促进肠道内有益菌的增殖,抑制病原菌或条件致病菌的生长,进而提高饲粮的能量利用效率。
血浆TG和TC含量可反映机体对脂肪代谢的能力;HDL-C和LDL-C是运输胆固醇的载体,LDL-C将肝脏合成的胆固醇转运到肝外组织,而HDL-C则把胆固醇运回肝脏代谢转化为其他物质,从而维持机体脂类代谢的稳定[21]。本试验中,饲粮添加枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可显著提高试验第28和42天血浆TG含量、第28天血浆LDL-C含量和LIPC活性以及第42天血浆HDL-C含量,提示枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可在一定程度上促进保育猪的脂类代谢,提高脂肪沉积能力,这有利于断奶仔猪的健康生长。这可能是因为枯草芽孢杆菌能合成LIPC,在消化道中与内源酶共同发挥作用的结果。
4 结论饲粮添加500 g/t的枯草芽孢杆菌DSM32315制剂可改善断奶仔猪机体氮利用和糖脂代谢相关的血浆生化参数,降低腹泻率,促进保育猪的生长发育。
[1] |
侯冠彧, 周汉林, 荀文娟, 等. 几种常用饲料添加剂对断奶仔猪肠道菌群调控的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2016, 43(11): 2939-2944. |
[2] |
黄雪泉. 添加枯草芽孢杆菌制剂对仔猪生产性能的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2010, 37(7): 212-214. |
[3] |
CHO J H, CHEN Y J, MIN B J, et al. Effect of dietary Bacillus subtilis on growth performance, immunological cells change, fecal NH3-N concentration and carcass meat quality characteristics in finishing pigs[J]. Journal of Animal Science and Technology, 2005, 47(6): 937-946. DOI:10.5187/JAST.2005.47.6.937 |
[4] |
张爱武, 薛军. 枯草芽孢杆菌在动物生产中的应用效果[J]. 中国畜牧兽医, 2011, 38(4): 234-238. |
[5] |
王晓丹, 孔祥峰, 赵越, 等. 枯草芽孢杆菌对断奶仔猪生长性能和血浆生化参数的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(2): 605-611. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2019.02.016 |
[6] |
魏立民, 孙瑞萍, 刘海隆, 等. 枯草芽孢杆菌对断奶仔猪生长性能和血清生化指标的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2017, 44(6): 1720-1725. |
[7] |
LIU J B, CAO S C, LIU J, et al. Effect of probiotics and xylo-oligosaccharide supplementation on nutrient digestibility, intestinal health and noxious gas emission in weanling pigs[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Science, 2018, 31(10): 1660-1669. DOI:10.5713/ajas.17.0908 |
[8] |
赵蕾, 陈清华, 易海秋. 低聚木糖对保育猪生长性能、腹泻率和血清生化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(5): 1887-1892. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2018.05.032 |
[9] |
韩丽, 解培峰, 赵越, 等. 母猪饲粮中添加枯草芽孢杆菌对哺乳仔猪血浆生化参数、粪便微生物及其代谢产物的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(4): 1465-1470. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2018.04.030 |
[10] |
宁豫昌, 赵绪永, 郑鸣. 猪源芽孢杆菌的分离鉴定及生物学特性研究[J]. 中国畜牧兽医, 2012, 39(9): 65-68. DOI:10.3969/j.issn.1671-7236.2012.09.016 |
[11] |
边连全, 杜欣, 刘显军, 等. 枯草芽孢杆菌-菊糖合生元对断奶仔猪生长性能及体液免疫功能的影响[J]. 动物营养学报, 2012, 24(2): 280-284. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2012.02.013 |
[12] |
DUC L H, HONG H A, UYEN N Q, et al. Intracellular fate and immunogenicity of B. subtilis spores[J]. Vaccine, 2004, 22(15/16): 1873-1885. |
[13] |
LEE S H, INGALE S L, KIM J S, et al. Effects of dietary supplementation with Bacillus subtilis LS 1-2 fermentation biomass on growth performance, nutrient digestibility, cecal microbiota and intestinal morphology of weanling pig[J]. Animal Feed Science and Technology, 2014, 188: 102-110. DOI:10.1016/j.anifeedsci.2013.12.001 |
[14] |
张旺宏, 李华伟, 祝倩, 等. 发酵白酒糟对育肥猪血浆生化参数和抗氧化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(12): 5174-5181. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2018.12.046 |
[15] |
LIU Y Y, KONG X F, JIANG G L, et al. Effects of dietary protein/energy ratio on growth performance, carcass trait, meat quality, and plasma metabolites in pigs of different genotypes[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2015, 6: 36. DOI:10.1186/s40104-015-0036-x |
[16] |
STANLEY C C, WILLIAMS C C, JENNY B F, et al. Effects of feeding milk replacer once versus twice daily on glucose metabolism in Holstein and Jersey calves[J]. Journal of Dairy Science, 2002, 85(9): 2335-2343. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(02)74313-0 |
[17] |
李晓光, 于永光, 王丽艳. 血氨检测在临床肝脏疾病中的应用价值[J]. 国际检验医学杂志, 2012, 33(11): 1340-1342. DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2012.11.027 |
[18] |
尹富贵, 孔祥峰, 刘合军, 等. 中草药对仔猪生长性能和血清生化参数的影响[J]. 中国科学院研究生院学报, 2007, 24(2): 201-206. DOI:10.3969/j.issn.1002-1175.2007.02.010 |
[19] |
KIMBALL S R, JEFFERSON L S. New functions for amino acids:effects on gene transcription and translation[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 2006, 83(2): 500S-507S. DOI:10.1093/ajcn/83.2.500S |
[20] |
谭兵兵, 姬玉娇, 丁浩, 等. 低聚木糖对断奶仔猪生长性能、腹泻率和血浆生化参数的影响[J]. 动物营养学报, 2016, 28(8): 2556-2563. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2016.08.028 |
[21] |
SHARMAN M J, FERNANDEZ M L, ZERN T L, et al. Replacing dietary carbohydrate with protein and fat decreases the concentrations of small LDL and the inflammatory response induced by atherogenic diets in the guinea pig[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry, 2008, 19(11): 732-738. DOI:10.1016/j.jnutbio.2007.09.008 |