2. 动物抗病营养四川省重点实验室, 成都 611130;
3. 福建深纳生物工程有限公司, 福建 350700
2. Animal Disease-Resistance Nutrition, Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 611130, China;
3. Fujiang Syno Biotech Co., Ltd., Fuzhou 350700, China
锌是动物必需微量元素之一,在动物生长发育和维持机体健康方面发挥重要作用。氧化锌是一种稳定性良好且具有收敛作用的无机锌来源,在动物饲粮中广泛使用。生产上在断奶仔猪饲粮中添加2 000~4 000 mg/kg氧化锌可有效防止腹泻,提高生长性能[1]。但药理剂量氧化锌由于其低吸收率会造成环境污染。近年来,探索改性氧化锌替代饲料级氧化锌(F-ZnO)是研究的热点。纳米氧化锌(N-ZnO)是指粒度小于100 nm的氧化锌,具有比表面积大、分散性好和活性更强的特点。大量的研究表明,N-ZnO改善了猪[2-4]和肉鸡[5-6]等生长性能。包被氧化锌(C-ZnO)利用脂质等材料对氧化锌进行包膜,具有在胃中离解率低的特点,可在肠道释放,应用氧化锌分子收敛作用和抑菌作用,促进动物肠道健康。C-ZnO的研究更多集中在替代药理剂量F-ZnO降低仔猪腹泻的效果上。研究发现,C-ZnO可降低F-ZnO的用量,提高肠道免疫力,有效改善仔猪生长性能[7-8]。肉兔是典型的草食性单胃动物,断奶腹泻和死亡率在生产中可达15%~50%。应用氧化锌降低肉兔断奶腹泻是值得研究的方法之一。但有关F-ZnO、N-ZnO和C-ZnO在家兔生产中的应用效果鲜见报道。因此,本试验比较研究不同形式氧化锌(F-ZnO、N-ZnO和C-ZnO)对肉兔生长性能、血清生化指标和机体抗氧化能力的影响,为兔饲粮生产中合理选择氧化锌形式提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料F-ZnO(ZnO含量≥95.0%,锌含量≥76.3%),市购;N-ZnO(ZnO含量96.2%,比表面积41.5 m2/g,电镜平均粒径87 nm),市购;C-ZnO(表面改性和稳定化处理的ZnO-Fe-Mn复合物,其中锌25%、铁0.25%、锰0.15%),福建某生物工程有限公司提供。
1.2 试验设计与动物采用单因子试验设计,选取162只35日龄新西兰白兔,体重为(689.74±34.58) g,按体重相近原则随机分为3组,每组27个重复,每个重复2只。3组分别在基础饲粮中添加F-ZnO、N-ZnO和C-ZnO,添加水平均为120 mg/kg(以锌计)。试验期42 d,其中1~21 d为试验前期,22~42 d为试验后期。
1.3 基础饲粮与饲养管理基础饲粮选用玉米、豆粕、麦麸和苜蓿草粉等为主要原料,参考De Blas等[9]生长兔饲养标准配制。基础饲粮组成及营养水平见表 1。饲粮均制成直径为2.5 mm颗粒料。
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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) |
试验兔饲养于35 cm×45 cm×45 cm的笼内,每2只为1个重复单笼饲养,自然通风,12 h光照,舍内温度13~20 ℃,相对湿度80%~90%。日饲喂2次(08:00和18:00),前期适当限饲,后期自由采食,自由饮水,按常规免疫接种和饲养管理。
1.4 样品采集与处理试验第21天和结束时,分别从每组中选取6只与该组平均体重接近的健康试验兔,心脏采血10 mL,室温下静置15 min后,3 500 r/min离心10 min,分离血清,-20 ℃冰箱中保存。并屠宰肉兔,采集肝脏,置于-20 ℃冰箱中保存。
1.5 指标检测和方法 1.5.1 生长性能于试验开始、第21天和第42天每笼空腹称重。统计喂料量,计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。记录各组兔的腹泻情况和死亡情况,腹泻率和死亡率按每组腹泻兔或死亡兔占每组试验兔总数的百分比计算,健康风险指数为腹泻率和死亡率之和。
1.5.2 血清生化指标血清中总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、葡萄糖(GLU)、总胆固醇(TG)和甘油三酯(TC)含量以及谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)和碱性磷酸酶(AKP)的活性使用全自动生化分析仪(HITACHI7020,日本)测定,相应试剂盒购买于南京建成生物工程研究所。血清锌、铁和铜含量采用原子吸收光谱仪(Jena NovAA 400,德国)测定。
1.5.3 抗氧化指标测定血清和肝脏中丙二醛(MDA)的含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,试剂盒购于南京建成生物工程研究所,按照试剂盒说明书操作。
1.6 数据统计与分析数据采用SPSS 20.0进行单因素方差分析,并用Duncan氏法进行多重比较;各组发病率、死亡率和健康风险指数采用卡方检验。结果以平均值±标准差表示,P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 不同形式氧化锌对肉兔生长性能的影响由表 2可知,氧化锌形式对断奶肉兔试验前期(第1~21天)的ADFI、ADG和F/G影响不显著(P>0.05)。在试验后期(第22~42天),与F-ZnO相比,饲粮添加N-ZnO和C-ZnO显著提高ADG(P<0.05),显著降低F/G(P<0.05)。从全期来看,各组肉兔ADFI和ADG均没有显著差异(P>0.05),但与F-ZnO相比,饲粮添加N-ZnO和C-ZnO分别降低了18.16%和45.48%的腹泻率。饲粮添加C-ZnO分别比F-ZnO和N-ZnO降低了28.01%和31.81%的健康风险指数。
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表 2 不同形式氧化锌对肉兔生长性能的影响 Table 2 Effects of different forms of zinc oxide on growth performance of meat rabbits |
由表 3可知,饲粮添加不同形式氧化锌肉兔试验第21天和第42天血清TP、ALB、GLB、GLU、TC、TG含量及ALT和AST活性均无显著差异(P>0.05),N-ZnO比F-ZnO显著提高了第42天血清AKP活性(P<0.05)。饲粮添加N-ZnO和C-ZnO比F-ZnO显著提高了第21天血清铁的含量(P<0.05),但在第42天又显著降低了铁的含量(P<0.05);各组血清锌和铜含量差异不显著(P>0.05)。
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表 3 不同形式氧化锌对肉兔血清生化指标的影响 Table 3 Effects of different forms of zinc oxide on serum biochemical indexes of meat rabbits |
由表 4可知,与F-ZnO和N-ZnO相比,饲粮添加C-ZnO可显著提高第21天血清GSH-Px活性(P<0.05);3组间血清SOD活性和MDA含量差异不显著(P>0.05)。与F-ZnO相比,饲粮添加N-ZnO和C-ZnO可显著降低第42天肝脏MDA含量(P<0.05);3组间肝脏SOD和GSH-Px活性无显著差异(P>0.05)。
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表 4 不同形式氧化锌对肉兔血清和肝脏抗氧化能力的影响 Table 4 Effects of different forms of zinc oxide on antioxidant capacity of serum and liver of meat rabbits |
生长性能是动物饲养试验评价动物对饲粮反应的综合性指标。大量研究表明,在猪、禽饲粮中添加无机锌或有机锌可提高动物生长性能[10-11]。在家兔饲粮中锌的研究主要集中在锌水平、有机锌和无机锌利用效果差异等方面,而对氧化锌的使用评价资料缺乏。肉兔锌推荐量为50 mg/kg[9],但不同来源锌添加量不同,效果存在差异。徐君等[12]发现,肉兔饲粮添加100 mg/kg氧化锌其生长效果与添加50 mg/kg硫酸锌相当。有关不同形式氧化锌在肉兔上的研究鲜见报道。Hassan等[13]在生长肉兔饲粮中添加50 mg/kg F-ZnO和N-ZnO发现,N-ZnO提高了ADG和饲料转化效率。本试验研究发现,与F-ZnO相比,饲粮添加N-ZnO和C-ZnO对试验前期、后期和全期ADFI无显著影响,但显著提高了肉兔试验后期的ADG,降低试验后期和全期F/G,C-ZnO效果更优。肠道生长激素释放肽(Ghrelin)和胆囊收缩素(CCK)是调节动物采食量的主要肠激素[14]。在肉鸡饲粮中分别添加60 mg/kg F-ZnO和N-ZnO条件下,Ramiah等[15]发现N-ZnO对腺胃和肠道Ghrelin和CCK基因表达没有显著影响,说明N-ZnO没有通过肠激素影响动物采食量。Zhao等[16]研究表明,N-ZnO对0~14日龄肉鸡增重无显著影响,但显著提高14~35日龄增重,且降低了各阶段F/G,本研究结果与之一致。在C-ZnO和F-ZnO的比较研究上,无论高剂量(2 400 mg/kg)[17]还是低剂量(250 mg/kg)[8]添加,均未发现C-ZnO影响仔猪采食量,但朱宇旌等[17]发现,C-ZnO显著提高了断奶仔猪ADG,降低了F/G;而Shen等[8]发现,C-ZnO对断奶仔猪ADG和F/G无显著影响。分析N-ZnO和C-ZnO促生长效果的差异可能与动物种类、锌水平、包被材料和氧化锌纳米尺寸等有关。腹泻和死亡是肉兔断奶后面临的严峻考验,腹泻率和死亡率可以反映兔的健康状况。本试验还发现,C-ZnO可有效降低肉兔健康风险指数。这一结果与李芳等[18]、Kim等[19]和Shen等[8]在仔猪上研究结果一致。分析原因可能是氧化锌的包被减少了氧化锌在胃中离解为锌离子,更多氧化锌分子进入肠道,改善了肠道健康状况。
血液成分变化是机体蛋白质、脂肪、糖和矿物质元素等物质代谢情况的反映。本试验表明,与F-ZnO相比,相同锌水平的N-ZnO和C-ZnO对血清TP、GLU、TG、TC含量及AST和ALT活性无显著影响,说明在同一锌水平且饲粮正常锌供应条件下,氧化锌形式不影响机体蛋白质、脂肪和糖代谢,对肉兔肝脏功能不会产生毒害作用。在Hassan等[13]、朱宇旌等[17]、袁超等[20]研究中也得到相似的结果。锌是AKP合成必需的金属离子,在激活AKP活性方面发挥重要作用,故AKP的活性可反映机体锌利用的状况。本试验发现,纳米氧化锌可提高兔血清AKP活性,表明N-ZnO可改善锌的吸收利用。杨远廷等[21]在蛋鸡上添加等量N-ZnO也发现有提高血清AKP活性趋势。机体对微量元素的消化吸收和代谢受稳恒机制调控,血清锌、铁和铜含量与饲粮中相应微量元素水平相关。Hahn等[1]研究认为,饲粮中锌水平(来源为氧化锌)在1 000 mg/kg以下时,血清锌含量无显著变化,当超过1 000 mg/kg时,血清锌含量线性增加。本试验发现,在添加相同锌水平(120 mg/kg)条件下,不同氧化锌形式对血清铜、锌含量无显著影响,但显著提高试验前期血清铁含量,而降低后期铁含量。Szuba-Trznade等[22]在断奶仔猪饲粮中添加相同锌水平的N-ZnO也发现血清锌含量无显著差异。Shen等[8]研究表明,在250 mg/kg锌水平下,F-ZnO和C-ZnO对血清锌含量无显著影响。添加不同形式氧化锌对肉兔血清铁含量的影响,可能与N-ZnO和C-ZnO影响肠道金属硫蛋白的产生和表达,进而影响铁的吸收有关,其作用机制需进一步研究。
动物机体随时遭受氧化应激,酶和非酶抗氧化物质在抵抗自由基攻击,保护机体健康方面发挥重要作用。SOD和GSH-Px是体内关键抗氧化酶,其活性反映抗氧化能力,而MDA含量可作为自由基攻击细胞后产生氧化损伤的重要指标[23]。GSH-Px能介导谷胱甘肽的氧化还原反应,清除过氧化氢,避免过多自由基产生。锌作为酶辅基广泛参与抗氧化系统[24]和抗氧化反应。本研究表明,添加相同锌水平的不同形式氧化锌,C-ZnO提高了血清GSH-Px的活性,对血清SOD活性和MDA含量无显著影响。C-ZnO和N-ZnO均降低了肝脏MDA含量,而对肝脏抗氧化酶活性无显著影响。此结果说明,C-ZnO提高了机体抗氧化能力,降低了肝细胞氧化损伤。这一结果与Zhao等[6]、王铕等[25]和El-Katcha等[26]研究结果基本一致。但Hafez等[27]在肉仔鸡饲粮中添加40 mg/kg N-ZnO(41.3 nm),Akhavan-Salamat等[11]在热应激肉鸡饲粮中添加20、40和80 mg/kg N-ZnO(< 50 nm)发现,N-ZnO提高了血清SOD活性,降低血清MDA含量。本试验结果与之有一定差异,这可能与动物种类、锌水平、氧化锌包被材料和氧化锌纳米尺寸大小有关。
4 结论本试验条件下,与添加等量F-ZnO相比,饲粮添加N-ZnO和C-ZnO提高了肉兔抗氧化能力,改善了生长性能;C-ZnO效果更优。
[1] |
HAHN J D, BAKER D H. Growth and plasma zinc responses of young pigs fed pharmacologic levels of zinc[J]. Journal of Animal Science, 1993, 71(11): 3020-3024. DOI:10.2527/1993.71113020x |
[2] |
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 |
[3] |
魏可健. 纳米氧化锌对断奶仔猪生长性能、血液生化指标及结肠微生物的影响[D]. 硕士学位论文. 广州: 华南农业大学, 2018. WEI K J. Effects of nano zinc oxide on growth performance, serum biochemical indices and microbial number in colon of weaned piglets[D]. Master's Thesis. Guangzhou: South China Agricultural University, 2018. (in Chinese) |
[4] |
王东, 郭亮, 邓露芳, 等. 纳米氧化锌对保育前期仔猪生长性能的影响[J]. 养猪, 2022(1): 25-27. WANG D, GUO L, DENG L F, et al. Effect of nano zinc oxide on growth performance of nursery piglets in the starter phase[J]. Swine Production, 2022(1): 25-27 (in Chinese). |
[5] |
RADI A M, ABDEL AZEEM N M, EL-NAHASS E S. Comparative effects of zinc oxide and zinc oxide nanoparticle as feed additives on growth, feed choice test, tissue residues, and histopathological changes in broiler chickens[J]. Environmental Science and Pollution Research International, 2021, 28(5): 5158-5167. DOI:10.1007/s11356-020-09888-6 |
[6] |
KHAJEH BAMI M, AFSHARMANESH M, SALARMOINI M, et al. Effect of zinc oxide nanoparticles and Bacillus coagulans as probiotic on growth, histomorphology of intestine, and immune parameters in broiler chickens[J]. Comparative Clinical Pathology, 2018, 27(2): 399-406. DOI:10.1007/s00580-017-2605-1 |
[7] |
王超. 包膜氧化锌促仔猪生长效果及机理研究[D]. 博士学位论文. 杭州: 浙江大学, 2013. WANG C. Research on beneficial effect of capsulated zinc oxide on growth in weaned piglets and its mechanism[D]. Ph. D. Thesis. Hangzhou: Zhejiang University, 2013. (in Chinese) |
[8] |
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]. The British Journal of Nutrition, 2014, 111(12): 2123-2134. DOI:10.1017/S0007114514000300 |
[9] |
DE BLAS C, WISEMAN J. Nutrition of the rabbit[M]. 2nd ed. Wallingford: CABI, 2010.
|
[10] |
李文. 不同锌源及水平对母猪和仔猪生产性能和抗氧化性能的影响[D]. 硕士学位论文. 泰安: 山东农业大学, 2019. LI W. Effects of different zinc sources and levels on the production performance and antioxidant abilities of sows and piglets[D]. Master's Thesis. Tai'an: Shandong Agricultural University, 2019. (in Chinese) |
[11] |
AKHAVAN-SALAMAT H, GHASEMI H A. Effect of different sources and contents of zinc on growth performance, carcass characteristics, humoral immunity and antioxidant status of broiler chickens exposed to high environmental temperatures[J]. Livestock Science, 2019, 223: 76-83. DOI:10.1016/j.livsci.2019.03.008 |
[12] |
徐君, 蔡景义, 师筑俊. 日粮添加氧化锌对肉兔生长性能和血清生化指标的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2021(14): 137-139, 147. XU J, CAI J Y, SHI Z J. Effects of dietary zinc oxide supplementation on growth performance and serum biochemical indexes of table rabbits[J]. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine, 2021(14): 137-139, 147 (in Chinese). |
[13] |
HASSAN F A M, KISHAWY A T Y, MOUSTAFA A, et al. Growth performance, tissue precipitation, metallothionein and cytokine transcript expression and economics in response to different dietary zinc sources in growing rabbits[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2021, 105(5): 965-974. DOI:10.1111/jpn.13550 |
[14] |
RICHARDS M P, POCH S M, MCMURTRY J P. Characterization of turkey and chicken ghrelin genes, and regulation of ghrelin and ghrelin receptor mRNA levels in broiler chickens[J]. General and Comparative Endocrinology, 2006, 145(3): 298-310. DOI:10.1016/j.ygcen.2005.09.013 |
[15] |
RAMIAH S K, ATTA AWAD E, HEMLY N I M, et al. Effects of zinc oxide nanoparticles on regulatory appetite and heat stress protein genes in broiler chickens subjected to heat stress[J]. Journal of Animal Science, 2020, 98(10): skaa300. DOI:10.1093/jas/skaa300 |
[16] |
ZHAO C Y, TAN S X, XIAO X Y, et al. Effects of dietary zinc oxide nanoparticles on growth performance and antioxidative status in broilers[J]. Biological Trace Element Research, 2014, 160(3): 361-367. DOI:10.1007/s12011-014-0052-2 |
[17] |
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. ZHU Y J, SU X, LI F F, et al. Effects of coated ZnO on growth performance, serum biochemical indices and nutrient apparent digestibility of weaner piglets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015, 27(6): 1779-1786 (in Chinese). |
[18] |
李芳, 游斌杰, 郑萍. 高效包被氧化锌对断奶仔猪生长性能、血液生化指标及微量元素排泄量的影响[J]. 畜牧与饲料科学, 2021, 42(4): 19-24. LI F, YOU B J, ZHENG P. Effects of dietary supplementation of high-efficient coated zinc oxide on growth performance, blood biochemical indexes and trace elements excretion in weaned piglets[J]. Animal Husbandry and Feed Science, 2021, 42(4): 19-24 (in Chinese). |
[19] |
KIM J C, HANSEN C F, MULLAN B P, et al. Nutrition and pathology of weaner pigs: nutritional strategies to support barrier function in the gastrointestinal tract[J]. Animal Feed Science and Technology, 2012, 173(1/2): 3-16. |
[20] |
袁超, 李俊明, 王超, 等. 包膜氧化锌对断奶仔猪血清生化指标、脂代谢及消化酶活性的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2015, 51(15): 33-36. YUAN C, LI J M, WANG C, et al. Effects of capsulated zinc oxide on serum biochemical indices, lipid metabolism and activity of digestive enzyme of weaning piglets[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2015, 51(15): 33-36 (in Chinese). |
[21] |
杨远廷, 何婉晴, 黄丽婷, 等. 不同锌源对蛋鸡生产性能、血清生化指标及微量元素沉积的影响[J]. 动物营养学报, 2022, 34(4): 2393-2402. YANG Y T, HE W Q, HUANG L T, et al. Effects of different zinc sources on performance, serum biochemical indexes and microelement deposition of laying hens[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2022, 34(4): 2393-2402 (in Chinese). |
[22] |
SZUBA-TRZNADE A, RZASA A, HIKAWCZUK T, et al. Effect of zinc source and level on growth performance and zinc status of weaned piglets[J]. Animals, 2021, 11(7): 2030. |
[23] |
NIELSEN F, MIKKELSEN B B, NIELSEN J B, et al. Plasma malondialdehyde as biomarker for oxidative stress: reference interval and effects of life-style factors[J]. Clinical Chemistry, 1997, 43(7): 1209-1214. |
[24] |
CUNNINGHAM-RUNDLES S, BOCKMAN R S, LIN A, et al. Physiological and pharmacological effects of zinc on immune response[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 1990, 587: 113-122. |
[25] |
王铕, 陈浩, 万蒙, 等. 包被纳米氧化锌对断奶仔猪生长性能、抗氧化酶活性及血清生化和免疫指标的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2020, 56(2): 117-121, 126. WANG Y, CHEN H, WAN M, et al. Effects of coated nano-zinc oxide on growth performance, activity of antioxidation enzyme and serum biochemical, immune index of weaned piglets[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2020, 56(2): 117-121, 126 (in Chinese). |
[26] |
EI-KATCHA M, SOLTAN M, EIBADRY M. Effect of dietary replacement of inorganic zinc by organic or nanoparticles sources on growth performance, immune response and intestinal histopathology of broiler chicken[J]. Alexandria Journal of Veterinary Sciences, 2017, 55(2): 129-145. |
[27] |
HAFEZ A, NASSEF E, FAHMY M, et al. Impact of dietary nano-zinc oxide on immune response and antioxidant defense of broiler chickens[J]. Environmental Science and Pollution Research International, 2020, 27(16): 19108-19114. |