2. 成都大帝汉克生物科技有限公司, 成都 611130
2. Chengdu Dadi Hanke Biotechnology Co., Ltd., Chengdu 611130, China
仔猪早期断奶能够最大限度的发挥母猪的繁殖性能，提高经济效益。但是，早期断奶会导致仔猪生长性能下降[1]、机体免疫力减弱[2-3]、肠道健康受损[4-6]、腹泻率和死亡率增加。在饲粮中添加氧化锌的方式能够缓解仔猪腹泻[7]。氧化锌能改善仔猪肠道屏障功能和挥发性脂肪酸组成[8-9]。2 000~3 000 mg/kg的氧化锌(以锌计)对于促进仔猪生长和控制腹泻具有显著效果[10-12]，但是长期在仔猪饲粮中添加高剂量的锌会出现锌毒性和环境污染等问题。我国规定仔猪断奶后2周内饲粮中锌最高添加量为1 600 mg/kg[13]。生产中常对氧化锌进行加工处理来提高其生物利用度进而降低锌用量，如常见的包被氧化锌和包合氧化锌等。本试验旨在比较饲粮中添加2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响，以期为仔猪饲粮中锌的添加提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验设计本试验选取84头28日龄的初始体重为(8.25±0.25) kg的断奶仔猪(母猪)，在28日龄断奶，按体重相近原则随机分为3组，分别饲喂基础饲粮(对照组)、基础饲粮+1 500 mg/kg包被氧化锌形式的锌(包被氧化锌组)和基础饲粮+1 500 mg/kg包合氧化锌形式的锌(包合氧化锌组)，每组4个重复，每个重复7头猪。试验期为14 d。基础饲粮参照NRC(2012)标准配制，其组成及营养水平见表 1。
|
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) |
试验平台由河南银发牧业有限公司提供，所有试验流程和操作均严格遵守农业农村部饲料效价与安全监督检验测试中心(北京)的猪饲料营养价值评价技术规程。试验期间温度控制在24~26 ℃，所有仔猪自由采食和饮水，严格遵守猪场饲养管理和防疫规定。试验第14天收集仔猪粪样于液氮中冷冻后保存于-80 ℃。用无抗凝剂的真空采血管于前腔静脉空腹采血，制备血清后保存在-20 ℃备用。收集50 g饲粮样于自封袋中存放于-20 ℃备用。
1.3 检测指标 1.3.1 生长性能试验开始和结束时称量仔猪体重，试验期间记录各组每日采食量，计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F ∶ G)。
|
试验期间记录腹泻仔猪头数，观察仔猪肛门和粪便情况，计算腹泻率和腹泻评分[14]。腹泻评分标准为：0分，粪便坚实呈条状或粒状，正常；1分，粪便为软便或糊状，能成形，轻度腹泻；2分，粪便为半流质，不成形，中度腹泻；3分，粪便为水样和泡沫样，或有便血，重度腹泻。
|
血清中天冬氨酸转移酶(AST)、丙氨酸转移酶(ALT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性与总蛋白(TP)、葡萄糖(GLU)和丙二醛(MDA)含量参照南京建成生物工程研究所相应试剂盒说明书测定。
1.3.4 营养物质含量与消化率的测定饲粮和粪便总能(GE)参照ISO9831:1998方法检测，粗脂肪(EE)含量参照GB/T 6433—2006方法检测，粗蛋白质(CP)含量参照GB/T 6432—2018方法检测，粗纤维(CF)含量参照GB/T 6434—2006方法检测，钙(Ca)含量参照GB/T 6436—2018方法检测，磷(TP)含量参照GB/T 6437—2018方法检测。
|
样品前处理：取一定量粪便样品于塑料安培管中，加入200 μL 1.0 mg/mL 2-乙基丁酸溶液，再加入3~5 mL 1%盐酸+5%甲酸的混合溶液，振荡混匀，然后置于冰水浴中30 min，并间歇振荡，取出后1 500 r/min离心10 min，转移一定量置于1.5 mL离心管中，14 000 r/min离心10 min，取上清液0.45 μm滤膜过滤后上机，用气相色谱仪进行测定。气相色谱分析条件：色谱柱为HP 19091N-213(30.0 m×320 mm×0.5 μm)(Agilent，美国)260 ℃ Max，载气为氮气(N2)，流速2.0 mL/min，分流比为20 ∶ 1，程序升温，进样口温度185 ℃，进样量1 μL，检测器为氢火焰离子化检测器(FID)，210 ℃。
1.4 数据统计分析采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，然后采用Tukey法进行多重比较。数据用平均值和均值标准误(SEM)表示。P < 0.05视为差异显著。
2 结果与分析 2.1 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪生长性能和腹泻的影响由表 2可知，与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌或包被氧化锌显著提高了仔猪断奶后的ADFI(P < 0.05)，对ADG和F ∶ G无显著影响(P>0.05)。相比对照组，饲粮中添加包合氧化锌和包被氧化锌分别使断奶仔猪ADG提高了50.6%和49.9%，F ∶ G降低了22.7%和25.1%。与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌显著降低了断奶仔猪的腹泻率和腹泻评分(P < 0.05)，饲粮中添加包被氧化锌对断奶仔猪腹泻率和腹泻评分无显著影响(P>0.05)。
|
|
表 2 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪生长性能和腹泻的影响 Table 2 Effects of ZnO with two different processing techniques on growth performance and diarrhea of weaned piglets |
由表 3可知，与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌显著提高了断奶仔猪血清中葡萄糖和总蛋白含量(P < 0.05)，而饲粮中添加包被氧化锌只显著提高了血清中葡萄糖含量(P < 0.05)。与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌引起断奶仔猪血清中超氧化物歧化酶活性显著升高(P < 0.05)和丙二醛含量显著降低(P < 0.05)，而饲粮中添加包被氧化锌对血清中超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量无显著影响(P>0.05)。此外，饲粮中添加包合氧化锌或包被氧化锌对断奶仔猪血清中天冬氨酸转移酶和丙氨酸转移酶活性均无显著影响(P>0.05)。
2.3 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪营养物质消化率的影响由表 4可知，与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌显著提高了断奶仔猪对总能、粗纤维和总磷的消化率(P < 0.05)，而显著降低了对粗蛋白质的消化率(P < 0.05)；饲粮中添加包被氧化锌显著提高了断奶仔猪对粗纤维的消化率(P < 0.05)，却显著降低了对总能、粗蛋白质、粗脂肪、钙和总磷的消化率(P < 0.05)。
|
|
表 3 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪血清指标的影响 Table 3 Effects of ZnO with two different processing techniques on serum parameters of weaned piglets |
|
|
表 4 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪营养物质消化率的影响 Table 4 Effects of ZnO with two different processing techniques on nutrient digestibility of weaned piglets |
由表 5可知，与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌引起断奶仔猪粪便中丁酸、异丁酸、戊酸和总挥发性脂肪酸的含量显著升高(P < 0.05)，粪便乙酸的含量显著降低(P < 0.05)；饲粮中添加包被氧化锌引起断奶仔猪粪便中丁酸、戊酸和总挥发性脂肪酸的含量显著升高(P < 0.05)，而对粪便中乙酸、丙酸、异丁酸和异戊酸的含量无显著影响(P>0.05)。
|
|
表 5 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪粪便中挥发性脂肪酸组成的影响 Table 5 Effects of ZnO with two different processing techniques on volatile fatty acid composition in feces of weaned piglets |
由图 1可知，与对照组相比，饲粮中添加包合氧化锌或包被氧化锌均显著降低了断奶仔猪粪便中铁和铜含量(P < 0.05)，显著提高了粪便中锌含量(P < 0.05)。
|
数据柱标注不同小写字母表示差异显著(P＜0.05)，相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下图同。 Data columns with different letters mean significant difference (P < 0.05), while with the same or no letter mean no significant difference (P>0.05). The same as below. 图 1 2种不同加工工艺氧化锌对断奶仔猪粪便中铜、铁和锌含量的影响 Fig. 1 Effects of ZnO with two different processing techniques on copper, iron and zinc contents in feces of weaned piglets |
在饲粮中添加高剂量的氧化锌能够提高断奶仔猪的生长性能和有效缓解腹泻。本试验中应用的氧化锌分别为包被氧化锌和包合氧化锌。包被氧化锌是指用包被成膜的材料将氧化锌固体颗粒包覆，保护其活性成分免受外界影响。包合氧化锌是指将氧化锌分子镶嵌进入另一种分子的空穴结构内，降低氧化锌在机体内的溶出速率，从而提高其生物利用率。研究表明，饲粮中添加250~1 140 mg/kg锌的包被氧化锌对断奶仔猪的ADFI、ADG和F ∶ G以及腹泻评分均无显著影响[15-16]。与之前的研究结论相一致，本试验在饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包被氧化锌对断奶仔猪的ADG和F ∶ G以及腹泻评分均无显著影响。有研究显示，饲粮中添加500或750 mg/kg锌的包合氧化锌能够显著提高断奶仔猪的ADFI和ADG，显著降低腹泻评分，对F ∶ G无显著影响[17]。在本试验中，饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包合氧化锌能够显著提高断奶仔猪的ADFI，降低腹泻率和腹泻评分，对F ∶ G无显著影响。上述结果说明饲粮中氧化锌的添加剂量为1 500 mg/kg锌时，包合氧化锌能够提高断奶仔猪的生长性能和缓解腹泻，并且作用效果强于包被氧化锌。
血液中的酶活性是反映机体组织和器官健康的重要指标。Guo等[18]研究发现，在饲粮中添加200 mg/kg锌的硫酸锌能够显著增加断奶仔猪血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性和总抗氧化能力(T-AOC)。本试验中，饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包合氧化锌能够显著提高断奶仔猪血清中超氧化物歧化酶活性和显著降低丙二醛含量，而饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包被氧化锌则对断奶仔猪血清中超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量无显著影响。上述结果说明包合氧化锌能够提高断奶仔猪机体的抗氧化能力，其作用效果强于包被氧化锌。
仔猪对营养物质的消化率是检验肠道消化吸收能力的重要指标，并且反映其消化系统的发育程度和肠道健康。Oh等[19]研究表明，200 mg/kg锌的甘氨酸锌、2 500 mg/kg锌的普通氧化锌和200 mg/kg锌的纳米氧化锌均能够显著提高断奶仔猪对干物质和粗蛋白质的消化率。与之前的研究不同，在本试验中，饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包合氧化锌或包被氧化锌均引起断奶仔猪对粗蛋白质的消化率显著下降，对粗纤维的消化率显著上升，能够不同程度地缓解仔猪腹泻。其原因可能是粗纤维和粗蛋白质在一定比例时，改善了肠道菌群和挥发性脂肪酸的组成，从而缓解仔猪腹泻。今后需要进一步深入探究不同的能氮比对断奶仔猪生长性能、腹泻率和营养物质消化率的影响。
微生物群与宿主建立共生关系，共生微生物受益于肠道提供的营养丰富的环境。微生物群产生代谢物如挥发性脂肪酸调节宿主的生理功能，包括加工营养物质、维持能量稳态和形成免疫系统。研究表明，150、250、500和1 000 mg/kg锌的氧化锌能够引起断奶仔猪回肠总挥发性脂肪酸、乙酸和丙酸的浓度增加[20-21]。与之前的研究结果相一致，本试验在饲粮中添加1 500 mg/kg锌的包合氧化锌或包被氧化锌均能提高断奶仔猪粪便中总挥发性脂肪酸、丙酸和丁酸的含量，改善断奶仔猪粪便中挥发性脂肪酸的组成。
由于机体对微量元素平衡的调节，铜、铁和锌之间在机体内的消化和吸收相互影响，铜会促进猪对铁的吸收，猪血浆铜蓝蛋白具有亚铁氧化酶活性，参与机体内铁的代谢，催化二价铁离子(Fe2+)转化为三价铁离子(Fe3+)。铜缺乏会导致断奶仔猪血清中铜蓝蛋白含量降低，随后出现贫血。对于缺铁仔猪，能够通过在饲粮中添加铜蓝蛋白缓解仔猪缺铁症状。二价金属离子转运体1(DMT1)是主要的铁转运蛋白，是铁和锌吸收的共同竞争位点。饲粮中铁∶锌的比例为1 ∶ 1、2 ∶ 1或3 ∶ 1时，铁对锌在机体内的吸收有抑制作用。然而，以适当比例摄入铁和锌不会损害猪机体对锌的吸收。因此，锌和铁在机体内的吸收是相互促进或是相互拮抗取决于二者的添加比例。在本试验中，饲粮中添加包合氧化锌或包被氧化锌均降低了断奶仔猪粪便中铜和铁的含量，可能间接说明机体在一定程度上增加了铜和铁的吸收。
4 结论① 饲粮中添加包合氧化锌能显著降低断奶仔猪的腹泻率，提高机体抗氧化能力和部分营养物质消化率，降低粪便中铜和铁的排放量，改善粪便中挥发性脂肪酸组成。
② 本试验条件下，包合氧化锌对断奶仔猪的抗腹泻效果优于包被氧化锌。
| [1] |
YAN C L, KIM H S, HONG J S, et al. Effect of dietary sugar beet pulp supplementation on growth performance, nutrient digestibility, fecal microflora, blood profiles and diarrhea incidence in weaning pigs[J]. Journal of Animal Science and Technology, 2017, 59: 18. DOI:10.1186/s40781-017-0142-8 |
| [2] |
HEDEMANN M S, HØJSGAARD S, JENSEN B B. Small intestinal morphology and activity of intestinal peptidases in piglets around weaning[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2003, 87(1/2): 32-41. |
| [3] |
LIU S S, MA C, LIU L, et al. β-xylosidase and β-mannosidase in combination improved growth performance and altered microbial profiles in weanling pigs fed a corn-soybean meal-based diet[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2019, 32(11): 1734-1744. DOI:10.5713/ajas.18.0873 |
| [4] |
KONSTANTINOV S R, AWATI A A, WILLIAMS B A, et al. Post-natal development of the porcine microbiota composition and activities[J]. Environmental Microbiology, 2006, 8(7): 1191-1199. DOI:10.1111/j.1462-2920.2006.01009.x |
| [5] |
ALEXOPOULOS C, GEORGOULAKIS I E, TZIVARA A, et al. Field evaluation of the effect of a probiotic-containing Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis spores on the health status, performance, and carcass quality of grower and finisher pigs[J]. Journal of Veterinary Medicine.A, Physiology, Pathology, Clinical Medicine, 2004, 51(6): 306-312. DOI:10.1111/j.1439-0442.2004.00637.x |
| [6] |
BOUDRY G, PÉRON V, LE HUËROU-LURON I, et al. Weaning induces both transient and long-lasting modifications of absorptive, secretory, and barrier properties of piglet intestine[J]. The Journal of Nutrition, 2004, 134(9): 2256-2262. DOI:10.1093/jn/134.9.2256 |
| [7] |
WANG H, KIM K P, KIM I H. Evaluation of the combined effects of different dose levels of zinc oxide with probiotics complex supplementation on the growth performance, nutrient digestibility, faecal microbiota, noxious gas emissions and faecal score of weaning pigs[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2021, 105(2): 286-293. DOI:10.1111/jpn.13493 |
| [8] |
PRASAD A S. Zinc: an antioxidant and anti-inflammatory agent: role of zinc in degenerative disorders of aging[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 2014, 28(4): 364-371. DOI:10.1016/j.jtemb.2014.07.019 |
| [9] |
PRASAD A S, KUCUK O. Zinc in cancer prevention[J]. Cancer and Metastasis Reviews, 2002, 21(3): 291-295. |
| [10] |
DEBSKI B. Supplementation of pigs diet with zinc and copper as alternative to conventional antimicrobials[J]. Polish Journal of Veterinary Sciences, 2016, 19(4): 917-924. DOI:10.1515/pjvs-2016-0113 |
| [11] |
WANG C, ZHANG L G, YING Z X, et al. Effects of dietary zinc oxide nanoparticles on growth, diarrhea, mineral deposition, intestinal morphology, and barrier of weaned piglets[J]. Biological Trace Element Research, 2018, 185(2): 364-374. DOI:10.1007/s12011-018-1266-5 |
| [12] |
XIA T, LAI W Q, HAN M M, et al. Dietary ZnO nanoparticles alters intestinal microbiota and inflammation response in weaned piglets[J]. Oncotarget, 2017, 8(39): 64878-64891. DOI:10.18632/oncotarget.17612 |
| [13] |
张彦利, 蒋显仁, 李习龙. 饲粮高剂量氧化锌及其替代物在断奶仔猪中的研究进展[J]. 动物营养学报, 2021, 33(3): 1257-1265. ZHANG Y L, JIANG X R, LI X L. Research advances on high dosage dietary zinc oxide and alternatives in weaned piglets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2021, 33(3): 1257-1265 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2021.03.008 |
| [14] |
陈思佳. 不同锌源及水平对断奶仔猪生长性能、养分利用率和粪中微量元素的影响[D]. 硕士学位论文. 长沙: 湖南农业大学, 2018. CHEN S J. Effects of different zinc sources and levels on growth performance, nutrient utilization and trace elements in feces of weaned piglets[D]. Master's Thesis. Changsha: Hunan Agricultural University, 2018. (in Chinese) |
| [15] |
JANG I, KWON C H, HA D M, et al. Effects of a lipid-encapsulated zinc oxide supplement on growth performance and intestinal morphology and digestive enzyme activities in weanling pigs[J]. Journal of Animal Science and Technology, 2014, 56: 29. DOI:10.1186/2055-0391-56-29 |
| [16] |
SHEN J H, CHEN Y, WANG Z S, et al. Coated zinc oxide improves intestinal immunity function and regulates microbiota composition in weaned piglets[J]. British Journal of Nutrition, 2014, 111(12): 2123-2134. DOI:10.1017/S0007114514000300 |
| [17] |
HU C H, SONG J, YOU Z T, et al. Zinc oxide-montmorillonite hybrid influences diarrhea, intestinal mucosal integrity, and digestive enzyme activity in weaned Pigs[J]. Biological Trace Element Research, 2012, 149(2): 190-196. DOI:10.1007/s12011-012-9422-9 |
| [18] |
GUO J P, HE L Q, LI T J, et al. Antioxidant and anti-inflammatory effects of different zinc sources on diquat-induced oxidant stress in a piglet model[J]. BioMed Research International, 2020, 2020: 3464068. |
| [19] |
OH H J, PARK Y J, CHO J H, et al. Changes in diarrhea score, nutrient digestibility, zinc utilization, intestinal immune profiles, and fecal microbiome in weaned piglets by different forms of zinc[J]. Animals, 2021, 11(5): 1356. DOI:10.3390/ani11051356 |
| [20] |
PIEPER R, VAHJEN W, NEUMANN K, et al. Dose-dependent effects of dietary zinc oxide on bacterial communities and metabolic profiles in the ileum of weaned pigs[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2012, 96(5): 825-833. DOI:10.1111/j.1439-0396.2011.01231.x |
| [21] |
韩萌. 纳米氧化锌对断奶仔猪肠道菌群平衡及黏膜免疫的影响[D]. 硕士学位论文. 北京: 中国农业大学, 2017. HAN M. Effects of ZnO nanoparticles on the intestinal microbiota and mucosal immunity of weaned piglets[D]. Master's Thesis. Beijing: China Agricultural University, 2017. (in Chinese) |