动物营养学报    2020, Vol. 32 Issue (11): 5448-5457    PDF    
活性干酵母对犊牛生长性能及血清生化、抗氧化和免疫指标的影响
李宁1 , 袁梅1 , 王之盛1 , 万发春2 , 薛白1 , 王立志1 , 康坤1 , 柳思强1 , 彭全辉1     
1. 四川农业大学动物营养研究所, 四川省牛低碳养殖与安全生产重点实验室, 成都 611130;
2. 山东省农业科学院畜牧兽医研究所, 济南 250100
摘要: 本试验旨在研究活性干酵母对犊牛生长性能及血清生化、抗氧化和免疫指标的影响。选取50头出生日期相近的新生犊牛(西杂牛×犏牛♀),随机分为对照组[(13.28±1.25)kg]和酵母组[(13.10±1.22)kg],每组25个重复,每个重复1头牛。在为期90 d的试验期内,2组犊牛均全程饲喂代乳粉,酵母组在饲喂代乳粉的基础上每头牛添加2 g/d的活性干酵母。10日龄后,2组犊牛自由采食开食料。结果表明:1)酵母组第1~90天平均日增重显著高于对照组(P<0.05),第61~90天平均日采食量显著高于对照组(P<0.05)。2)第60和90天,酵母组血清碱性磷酸酶活性显著低于对照组(P<0.05)。3)第30、60和90天,酵母组血清中超氧化物歧化酶活性显著高于对照组(P<0.05)。4)第30和60天,酵母组犊牛血清免疫球蛋白G含量显著高于对照组(P<0.05)。5)第30天,酵母组血清中白细胞介素-10和肿瘤坏死因子-α含量显著高于对照组(P<0.05);第60天,酵母组血清中白细胞介素-2含量显著高于对照组(P<0.02);第90天,酵母组血清中白细胞介素-2、干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α含量显著高于对照组(P<0.05)。综上所述,代乳粉中添加活性干酵母可以提高犊牛平均日增重、抗氧化能力和免疫功能。
关键词: 活性干酵母    犊牛    抗氧化能力    免疫功能    
Effects of Active Dry Yeast on Growth Performance and Serum Biochemical, Antioxidant and Immune Indexes of Calves
LI Ning1 , YUAN Mei1 , WANG Zhisheng1 , WAN Fachun2 , XUE Bai1 , WANG Lizhi1 , KANG Kun1 , LIU Siqiang1 , PENG Quanhui1     
1. Low Carbon Breeding Cattle and Safety Production University Key Laboratory of Sichuan Province, Animal Nutrition Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
2. Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China
Abstract: The objective of this study was to investigate the effects of active dry yeast on growth performance and serum biochemical, antioxidant and immune indexes of calves. Fifty calves (Simmental crossbred cattle ×yak cattle ♀) with similar birthday were selected and randomly divided into control group [(13.28±1.25) kg] and yeast group [(13.10±1.22) kg], each group contained 25 replicates and 1 calf per replicate. During the 90-day experiment period, calves in 2 groups were fed milk replacer, and yeast group were added 2 g/d active dry yeast per head based on milk replacer. After 10 days of age, calves in 2 groups were free feeding the starter. The results showed as follows: 1) the average daily gain during days 1 to 90 of yeast group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05), and the average daily feed intake during days 61 to 90 was significantly higher than that of the control group (P < 0.05). 2) On days 60 and 90, the serum alkaline phosphatase activity of yeast group was significantly lower than that of the control group (P < 0.05). 3) On days 30, 60 and 90, the serum superoxide dismutase activity of yeast group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05). 4) On days 30 and 60, the serum immunoglobulin G content of yeast group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05). 5) On day 30, the contents of interleukin-10 and tumor necrosis factor-α in serum of yeast group were significantly higher than those of the control group (P < 0.05); On day 60, the serum interleukin-2 content of yeast group was significantly higher than that of the control group (P < 0.02); on day 90, the contents of interleukin-2, interferon-γ and tumor necrosis factor-α in serum were significantly higher than those of the control group (P < 0.05). In conclusion, active dry yeast supplement in milk replacer can improve the average daily weight gain, antioxidant capacity and immune function of calves.
Key words: active dry yeast    calves    antioxidant capacity    immune function    

在牧区、半农半牧区每年饿死的牛达10%~15%,春冬季节,母牛无牧草可食,瘦骨嶙峋,自身尚难活命,产的犊牛初生重小,没有奶水喂养犊牛,即使有牧民也会卖掉以增加收入而不是用于养犊牛。初乳中含有丰富的抗菌肽、免疫调节物质和促生长因子,能提供机体所必须的营养物质,增强免疫力,调节肠道微生物菌群[1]。未采食初乳的犊牛免疫力低下,发生腹泻甚至死亡的几率高。牧区犊牛饲养管理落后,几乎完全处于“靠天养畜”的状态,犊牛成活率低,每年犊牛死亡率高达30%~40%,严重阻碍了当地肉牛产业的发展。

活性干酵母(active dry yeast,ADY)是反刍动物中使用最广泛的一种活菌制剂,可以稳定瘤胃pH,降低瘤胃亚急性酸中毒风险,减少内毒素产生,提高生长性能[2-3]。研究表明,饲粮添加ADY可以改变犊牛肠道微生物菌群,减少链球菌属等潜在致病菌属的定殖,增加有益菌属如纤维杆菌属、罗斯氏菌属的相对丰度[4]。此外,饲粮添加ADY可以提高犊牛平均日增重(ADG)和体重[5]。被动免疫失败的新生荷斯坦犊牛代乳粉中添加ADY,84 d内平均体重增加了3.4 kg[6];10日龄的奶公犊饲粮中添加ADY,断奶前平均日增重增加了0.14 kg/d[7]。研究发现,肉牛饲粮中添加ADY(1.5 g/d),试验第112天血清葡萄糖(GLU)含量显著高于对照组[8]。饲粮添加ADY能显著提高牦牛僵牛血清抗氧化和免疫指标[9]。以上结果表明,饲粮添加ADY能影响机体血清生化、抗氧化以及免疫指标。但目前关于ADY对犊牛血清抗氧化和免疫指标的影响还未见报道。基于此,本试验拟通过研究代乳粉中添加ADY对犊牛生长性能及血清生化、抗氧化和免疫指标的影响,探讨营养手段提高未能采食初乳犊牛存活率的可能性,为ADY在犊牛代乳粉中的应用提供基础数据和理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

本试验使用的ADY为反刍动物专用酿酒酵母(活细胞数≥2×1010 CFU/g)。

1.2 试验动物与试验设计

选取50头出生日期[(0±2) d]相近且未采食初乳的犊牛(西杂牛×犏牛♀)作为试验动物。将犊牛按体重相近原则随机分为对照组[(13.28±1.25) kg]和酵母组[(13.10±1.22) kg],每组25头。在90 d的试验期内,2组犊牛均全程饲喂代乳粉,酵母组在饲喂代乳粉的基础上每头牛添加2 g/d的ADY[10]。10日龄后,供给开食料任2组犊牛自由采食。

1.3 代乳粉和开食料

犊牛代乳粉和开食料组成及营养水平分别见表 1表 2[11]

表 1 代乳粉组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the milk replacer (DM basis) 
表 2 开食料组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the starter (DM basis) 
1.4 饲养管理

本试验所用犊牛从阿坝州牧民手中购入,犊牛出生后没有条件采食初乳且经历长途运输。到场后对犊牛进行随机分组,定时定量饲喂代乳粉,每天2次(07:00和17:00),每次125 g,冲调成1 L,冷却至38~41 ℃后用奶瓶饲喂,确保犊牛全部饮用;3 d后开始试验,酵母组犊牛在饲喂代乳粉的基础上每头额外添加2 g/d的ADY,试验第10天开始训练犊牛采食开食料,投少许开食料于犊牛槽中供其随意采食。每天给犊牛供2次温水,并防止饮水过多引发腹泻。

1.5 样品的采集与指标测定

试验第30、60和90天晨饲前,颈静脉采血10 mL于不含抗凝剂的真空采血管中,-4 ℃静置30 min,1 237×g离心10 min,分离血清,分装,-20 ℃保存待测。

1.5.1 饲粮营养水平测定

代乳粉和开食料中粗脂肪(EE)含量参照GB/T 6433—2006的方法测定;粗蛋白质(CP)含量参照GB/T 6432—2018的方法测定;粗灰分(Ash)含量参照GB/T 6438—2007的方法测定;钙(Ca)和磷(P)含量参照GB/T 6436—2002和GB/T 6437—2002的方法测定。代乳粉中干物质(DM)含量采用直接烘干法测定;粗纤维(CF)含量参照GB/T 6434—2006的方法测定。开食料中的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2007的方法测定。

1.5.2 生长性能

试验第10天开始记录投料量和剩余量,计算平均日采食量(ADFI)。在犊牛入场3 d后称重作为犊牛的始重,之后第30、60和90天清晨进行空腹称重,计算平均日增重。计算公式如下:

1.5.3 血清生化、抗氧化和免疫指标测定

血清总蛋白(TP)含量采用双缩脲法测定,白蛋白(ALB)含量采用溴甲酚绿法测定,球蛋白(GLOB)含量由TP与ALB之差得出,GLU和甘油三酯(TG)含量采用酶连续法测定,尿素氮(UN)含量采用尿素酶法测定,谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、谷草转氨酶(AST)活性采用比色法测定,以上指标均利用全自动生化仪(日立7020)测定。

血清丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定,超氧化物歧化酶(SOD)活性采用黄嘌呤氧化酶法测定,总抗氧化能力(T-AOC)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性采用2, 2′-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐(ABTS)法和微量酶标法测定。

免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量采用双抗体夹心法测定。白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-4(IL-4)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量通过酶标仪采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法测定。

以上指标所用试剂盒均购于南京建成生物工程研究所,操作方法详见说明书。

1.6 数据统计与分析

数据采用SAS 9.2中t检验进行显著性分析,P<0.05表示差异显著,0.05≤P<0.10表示有显著差异趋势,结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果 2.1 ADY对犊牛生长性能的影响

表 3所示,酵母组的始重及第30、60天体重与对照组相比差异不显著(P>0.05),第90天体重显著高于对照组(P<0.05)。酵母组的第1~30天和第31~60天平均日增重与对照组相比差异不显著(P>0.05),第61~90天和第1~90天平均日增重显著高于对照组(P<0.05)。酵母组的第10~30天和第31~60天平均日采食量与对照组相比差异不显著(P>0.05),第61~90天平均日采食量显著高于对照组(P<0.05)。整个试验期间,对照组犊牛死亡15头,酵母组犊牛死亡13头,死亡率分别为60%和52%。

表 3 ADY对犊牛生长性能的影响 Table 3 Effects of ADY on growth performance of calves
2.2 ADY对犊牛血清生化指标的影响

表 4所示,第30天,酵母组血清中GLU含量显著低于对照组(P<0.05)),血清中AST活性有高于对照组的趋势(P=0.052),其余血清生化指标均与对照组相比差异不显著(P>0.05)。第60天,酵母组血清中TP、UN含量及ALT、AST、ALP活性显著低于对照组(P<0.05),而血清中GLU含量显著高于对照组(P=0.002),其余血清生化指标与对照组相比差异不显著差异(P>0.05)。第90天,酵母组血清中UN含量和ALP活性显著低于对照组(P<0.05),酵母组血清中AST活性有低于对照组的趋势(P=0.058),酵母组血清中ALB含量有高于对照组的趋势(P=0.076)。

表 4 ADY对犊牛血清生化指标的影响 Table 4 Effects of ADY on serum biochemical indexes of calves
2.3 ADY对犊牛血清抗氧化指标的影响

表 5所示,第30天,酵母组血清中SOD活性显著高于对照组(P<0.05),其余血清抗氧化指标与对照组相比差异不显著差异(P>0.05)。第60天,酵母组血清中SOD、GSH-Px活性显著高于对照组(P<0.05),而血清MDA含量显著低于对照组(P<0.05),血清中T-AOC与对照组相比差异不显著差异(P>0.05)。第90天,酵母组血清中T-AOC和SOD活性显著高于对照组(P<0.05),血清中GSH-Px活性有高于对照组的趋势(P=0.096),血清中MDA含量有低于对照组的趋势(P=0.086)。

表 5 ADY对犊牛血清抗氧化指标的影响 Table 5 Effects of ADY on serum antioxidant indexes of calves
2.4 ADY对犊牛血清免疫球蛋白含量的影响

表 6所示,第30和60天,酵母组血清中IgG含量显著高于对照组(P<0.05);第60天,酵母组血清中IgA(P=0.056)和IgM含量(P=0.072)有高于对照组的趋势;第90天,酵母组血清中IgA含量显著高于对照组(P<0.05)。

表 6 ADY对犊牛血清免疫球蛋白含量的影响 Table 6 Effects of ADY on serum immunoglobulin contents of calves 
2.5 ADY对犊牛血清细胞因子含量的影响

表 7所示,第30天,酵母组血清中IL-10和TNF-α含量显著高于对照组(P<0.05),血清中IL-4含量有高于对照组的趋势(P=0.096);第60天,酵母组血清中IL-2含量显著高于对照组(P=0.002),血清中IFN-γ(P=0.092)和TNF-α含量(P=0.089)有高于对照组的趋势;第90天,酵母组血清中IL-2、IFN-γ和TNF-α含量显著高于对照组(P<0.05),血清中IL-4、IL-6、IL-10含量对照组相比差异不显著差异(P>0.05)。

表 7 ADY对犊牛血清细胞因子含量的影响 Table 7 Effects of ADY on serum cytokine contents of calves 
3 讨论 3.1 ADY对犊牛生长性能的影响

本研究使用的犊牛于春季购自四川阿坝州红原县,因大雪封山,母牛无牧草可采食,多数身体瘦弱有的甚至饿死,以致犊牛初生重小,出生后没能采食初乳,获得性免疫力低。本试验中,酵母组犊牛的死亡率比对照组降低了8个百分点,但远高于正常条件下培育的犊牛。由此可以看出,ADY在解决犊牛死亡率问题上作用甚微,而改变这种靠天养畜的饲养模式,确保犊牛有条件采食初乳和常乳,改变“人畜争奶”的局面,只有满足犊牛营养需求、提高机体免疫力才能从根本上解决犊牛死亡率高的问题。体重和采食量是衡量犊牛生长发育是否良好的综合性指标,一定程度上可以反映犊牛的生长性能。本试验结果表明,酵母组犊牛第90天体重和全期(第1~90天)平均日增重显著高于对照组,第61~90天平均日采食量显著高于对照组。Hassan等[12]研究表明,4日龄后每头犊牛代乳粉中添加2.5 g/d的ADY,42、56、70和84日龄体重均高于对照组,全期平均日增重与对照组相比增加了34%,36~90日龄精料平均日采食量增加了75 g/d,与本试验结果相一致。Broadway等[13]研究发现,ADY能通过建立一个健康的胃肠道环境,改善动物健康,提高生长性能。本试验所观察到的体重的增加可能是由于ADY能改善肠道健康,提高犊牛采食量所致。

3.2 ADY对犊牛血清生化指标的影响

GLU是动物机体主要的能源物质,变化范围为3.89~6.11 mmol/L,在此范围内GLU含量越高意味着机体糖代谢越旺盛。UN是蛋白质代谢中间产物,其含量与蛋白质沉积率以及利用率成反比[14]。本试验中,血清中GLU含量均处于正常范围,第60天,酵母组血清中GLU含量显著高于对照组;第60和90天,酵母组血清中UN含量显著低于对照组。这说明ADY改善了犊牛机体糖和蛋白质代谢。Issakowicz等[15]报道,在羔羊饲粮中添加酿酒酵母可降低血清中UN含量,与本试验结果一致。而Hassan等[12]研究表明,在奶公犊代乳粉中添加酿酒酵母可提高血清中GLU含量,但对血清中UN含量无显著影响。该差异可能是由于试验饲粮不同所造成的。血清中ALT、ALP和AST是表征肝脏功能的重要指标,当肝脏发生炎症或损伤时,血清中ALT、ALP和AST活性会急剧升高。本试验中,第30天,酵母组犊牛血清中AST活性有降低的趋势;第60天,酵母组血清中ALT、ALP和AST活性显著低于对照组;第90天,2组间血清中ALP和AST活性已无显著差异。以上结果表明,代乳粉中添加ADY饲喂1~2月可改善犊牛肝脏功能,而3月龄的犊牛机体趋于成熟,因而2组间血清中ALP和AST活性无显著差异。Geng等[16]报道,在育肥肉牛饲粮中添加ADY,试验组血清中AST和ALT活性与对照组相比无显著差异,与本试验第90天结果一致。饲粮添加ADY或许能改善犊牛肝脏功能,在3月龄前还可能促进犊牛机体的糖和蛋白质代谢。

3.3 ADY对犊牛血清抗氧化指标的影响

血清抗氧化指标是反映机体抵御自由基伤害的重要指标。T-AOC是评定抗氧化能力的综合指标,SOD和GSH-Px是体内主要的抗氧化酶,在一定范围内活性越高清除氧自由基的能力越强。MDA是脂肪氧化的产物,其含量反映了机体氧化损伤程度。正常状态下,活性氧的产生与去除处于动态平衡,氧化应激时氧自由基大量产生,不但影响细胞代谢,严重时会导致自身代谢性疾病的发生[17]。本试结果表明,第30、60和90天,酵母组血清中SOD活性均显著高于对照组;第60天,酵母组血清中GSH-Px活性显著高于对照组,血清中MDA含量显著低于对照组;第90天,酵母组血清中T-AOC显著高于对照组,说明代乳粉中添加ADY能提高机体抗氧化能力。ADY能提高抗氧化能力的作用在单胃动物中也得到证实。在断奶第14和30天的仔猪饲粮中添加ADY,均提高了血清中SOD活性,降低了血清中MDA含量[18-19]。Jia等[20]报道,饲粮添加酿酒酵母提高了育肥羊血清中GSH-Px活性,但对血清中MDA含量无显著影响。ADY抗氧化作用的发挥,可能与其优化肠道菌群组成有关,其具体作用机制有待进一步研究。

3.4 ADY对犊牛血清免疫指标的影响

免疫球蛋白能直接或间接地与抗原或病原菌发生相互作用。IgG是主要免疫球蛋白,能与病原微生物结合激活补体,也可以通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用和调理作用来清除细胞性抗原。IgM最早产生,可作为传染病早期诊断的依据,而IgA能通过旁路途径激活补体发挥对靶细胞的杀伤作用。本试验中,第30、60天,酵母组血清中IgG含量显著高于对照组;第60天,酵母组血清中IgA和IgM含量有高于对照组的趋势;第90天,酵母组血清中IgA含量显著高于对照组,血清中IgG含量与对照组无显著差异。第30、60天,犊牛免疫系统还未完全发育成熟,添加ADY可能在提高机体免疫功能方面具有一定的辅助作用,但是第90天,犊牛各项机能趋于成熟,2组间免疫功能再无显著差异。王泳杰等[9]等报道,补饲精料的同时添加ADY提高了牦牛僵牛血浆中IgA和IgM含量,与本试验结果一致。添加ADY在特定时间内可能有助于促进免疫球蛋白的分泌,增强犊牛免疫力。

细胞因子是一类胞间信号分子,对机体炎性和免疫反应起着调节和激活作用。IL-2是由T细胞产生的最常见的细胞因子,临床上常用作免疫治疗剂,IL-2与IL-6都能促进B淋巴细胞和T淋巴细胞的增殖分化,促进机体免疫应答[21-22]。IFN-γ是由巨噬细胞产生的一类抗病毒因子,TNF-α在激活免疫细胞、抗感染和抗肿瘤中发挥着重要作用[23-24]。IL-2、IL-6、IFN-γ和TNF-α在介导炎性反应方面具有重叠性。IL-4和IL-10都能选择性地阻止促炎因子的合成及与受体的结合,减轻炎性反应对机体的伤害[25]。本试验中,第30天,酵母组血清中IL-10含量显著高于对照组,血清中IL-4含量有高于对照组的趋势。陈生龙等[26]研究表明,断奶仔猪血清中IL-10和IL-4含量随ADY添加水平增加而逐渐增加,说明ADY能刺激抗炎因子产生,抑制炎性反应。酿酒酵母可以缓解接种细菌病毒(溶血性曼氏杆菌和疱疹病毒)给肉犊牛造成的应激,增加与非特异性免疫相关的中性粒细胞和单核细胞[27]。本试验中,第60天,酵母组血清中IL-2含量显著高于对照组;第90天,酵母组血清中IL-2、IFN-γ和TNF-α含量显著高于对照组。由此可以看出,ADY能刺激免疫细胞增殖,提高机体免疫力。Kayser等[28]研究表明,肉牛接种溶血性曼氏杆菌后添加酿酒酵母,中性粒细胞和白细胞数量显著增加。ADY对炎性因子的影响可能是通过激活中性粒细胞、单核细胞以及白细胞等非特异性免疫细胞来实现的。

4 结论

代乳粉中添加ADY可以提高犊牛平均日增重、抗氧化能力和免疫功能。

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