2. 河南省草地资源创新与利用重点实验室, 郑州 450002;
3. 河南省牧草工程技术研究中心, 郑州 450002;
4. 河南农业大学动物医学院, 郑州 450002
2. Key Laboratory of Innovation and Utilization of Grassland Resources in Henan Province, Zhengzhou 450002, China;
3. Henan Engineering Research Center for Forage, Zhengzhou 450002, China;
4. College of Veterinary Medicine, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
雌性动物在繁殖过程中伴随着代谢负担的加重,如妊娠期胎盘的形成和胎儿的发育、分娩当天抗氧化能力的进一步减弱以及哺乳强度的增加等,这引起机体抗氧化系统调节稳态失衡,活性氧自由基蓄积,进而造成氧化应激[1-3]。研究表明,过量的自由基会抑制母猪的卵母细胞成熟和胚胎发育,减少窝产仔数,增加死胎数和弱仔数比例,导致母猪产程过长、胎儿宫内发育迟缓(IUGR)率提高以及先兆子痫等繁殖障碍问题[4-6]。同时,母猪的健康水平下降,使胎猪和哺乳仔猪通过脐带血和母乳获得的营养物质减少,从而对仔猪的生长发育和机体健康产生不利影响[7]。大量研究表明,通过营养调控手段来缓解母猪繁殖过程中的氧化应激是提高母猪繁殖效率的重要途径[8-10]。紫花苜蓿属于多年生豆科牧草,是一种优质的植物性蛋白质饲料,其富含膳食纤维、食用蛋白质、多种维生素和矿物质以及皂苷类、黄酮类、酚醛酸等生物活性成分,特别是含有的叶酸和β-胡萝卜素在提高母猪繁殖性能方面具有积极作用[11],而含有的黄酮、皂苷和多糖等生物活性成分可以通过提高抗氧化酶活性和减缓或抑制过氧化反应来增强机体抗氧化能力[12]。然而,紫花苜蓿在收贮过程中受雨淋及叶片脱落等因素的影响会造成有害微生物的活动加剧和营养物质流失。益生菌发酵的方式可以将一些大分子的纤维素和蛋白质等分解为小分子且易被消化吸收,同时产生更多的活性益生菌菌体、各种酶、代谢产物、多种维生素、活性小肽和促生长因子等,并产生发酵饲料特有的酸香味,从而改善适口性。此外,发酵饲料的制作受不利环境的影响较小,且易于机械化操作,可以全年均衡供应[13-14]。范金星等[15]研究发现,裹包青贮苜蓿替代苜蓿干草可以提高奶牛干物质采食量,对产奶量和乳品质也具有积极影响。张秀江等[16]研究表明,发酵液体饲料对妊娠和哺乳期母猪采食量、便秘发病率、血液生化指标和生产性能都有不同程度的改善和提高作用。目前,发酵饲料在育肥猪[17]、肉羊[18]和肉牛[19]中的应用较多,而有关发酵苜蓿对母猪繁殖性能影响的研究较少。因此,本试验通过在饲粮中添加发酵苜蓿,探讨其对母猪繁殖性能和母猪、仔猪抗氧化能力的影响,旨在为发酵苜蓿在母猪生产中的应用提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验所用苜蓿草粉是用同一批次初花期刈割所得的紫花苜蓿经自然干燥加工而成,其营养成分含量为:干物质94.42%,粗蛋白质19.08%,粗脂肪2.12%,中性洗涤纤维40.30%,酸性洗涤纤维28.53%,粗灰分10.39%,钙1.05%,磷0.33%。
本试验所用发酵苜蓿是用同一批次初花期刈割所得的紫花苜蓿,利用揉搓切割机将原料切碎至1 cm左右长度,添加少量玉米粉和乳酸菌装桶压实密封,进行厌氧发酵制得,其中玉米粉添加量为5%,乳酸菌按照1×105 CFU/g鲜重添加,30 d后对其进行感官评定、营养成分分析和发酵品质检测。其感官评定结果为:质地柔软不黏手,茎叶结构清晰可见,具芳香味。其营养成分含量为:干物质40.77%,粗蛋白质19.83%,粗脂肪5.08%,中性洗涤纤维42.90%,酸性洗涤纤维29.71%,粗灰分11.07%,钙1.86%,磷0.22%。其发酵品质为:pH为4.37,乳酸菌为4.00×105 CFU/g,酵母菌为2.83×105 CFU/g,乳酸5.39%,乙酸3.29%,可溶性碳水化合物13.76 g/kg。
1.2 试验动物和试验设计采用单因素试验设计,选取80头胎次、体况和预产期接近的健康“长×大”妊娠初产母猪,随机分为4组(对照组及试验Ⅰ组、试验Ⅱ组、试验Ⅲ组),分别饲喂添加0、5%、10%和15%发酵苜蓿的饲粮,每组5个重复,每个重复4头。试验期从母猪妊娠开始到哺乳期结束。各试验母猪妊娠期喂料量按照猪场设置的饲喂标准进行(采取限饲,于每天09:00和16:00进行喂料,妊娠1~30 d、31~90 d、91~107 d饲喂量分别为1.8、2.6、3.4 kg/d,分娩前1周每天饲喂量依次为3.0、3.0、3.0、2.5、2.5、2.5和2.0 kg/d),哺乳期自由采食,均自由饮水,消毒、卫生防疫和日常管理按商业养猪场规范进行操作。饲粮参照NRC(2012)的母猪营养需要,按等能等氮的原则进行配制,其组成及营养水平见表 1。
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表 1 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis) |
分别在妊娠30 d、妊娠90 d和哺乳20 d,每个重复随机选取1头母猪(每组5头母猪),空腹状态下前腔静脉采血10 mL于促凝管内,室温静置1 h后,4 ℃、3 000 r/min离心10 min,分离血清,于-20 ℃冻存。仔猪出生后,于其哺乳20 d,每个重复随机选取1窝仔猪(每组5窝仔猪),每窝选取1头与窝平均体重相近的仔猪(每组5头仔猪),空腹状态下前腔静脉采血5 mL于促凝管内,室温静置1 h后,4 ℃、3 000 r/min离心10 min,分离血清,于-20 ℃冻存。
1.4 母猪哺乳期采食量和背膘厚的测定记录母猪哺乳期采食量,计算平均日采食量。分别于母猪妊娠0、30、60、90 d和产后21 d,用超声波背膘仪测定其P2点(左侧最后一根肋骨距背中线4~5 cm处)背膘厚,并计算妊娠期背膘增加和哺乳期背膘损失。
1.5 繁殖性能的测定 1.5.1 产仔性能记录母猪窝总产仔数、活仔数、死胎数、木乃伊数、健仔数(体重大于0.80 kg)、弱仔数(体重小于0.80 kg)、IUGR发生率(参照何正[20]的方法,将体重低于对照组活仔平均体重减去2倍标准差的仔猪记为IUGR猪,并计算IUGR发生率)和产程(首个仔猪产出到胎盘排出的时间间隔),并计算成活率和健仔率。
1.5.2 窝重和个体重记录仔猪初生以及第7、14和21天(断奶)窝重(每头活仔个体重之和),用于计算仔猪个体重(窝重/活仔数)、窝平均日增重和个体平均日增重。
1.5.3 初生窝重均匀度和断奶窝重均匀度
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血清总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性以及丙二醛(MDA)含量采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定,测定方法严格按照试剂盒说明书进行。
1.7 数据统计与分析使用Excel 2019整理试验数据,采用SPSS 26.0软件的ANOVA程序进行方差分析,采用最小显著差异(LSD)法进行显著性比较,试验结果数据用“平均值±标准差”表示,以P < 0.05表示差异显著,以0.05 <P < 0.10表示差异具有显著性趋势。
2 结果 2.1 饲粮中添加发酵苜蓿对母猪产仔性能的影响由表 2可知,与对照组相比,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的死胎数显著降低(P < 0.05),试验Ⅲ组有降低趋势(P=0.055);试验Ⅱ组的成活率显著升高(P < 0.05),试验Ⅲ组有升高趋势(P=0.071);试验Ⅱ组的健仔数和健仔率显著升高(P < 0.05),弱仔数显著降低(P < 0.05);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的IUGR发生率显著降低(P < 0.05);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的产程显著降低(P < 0.05),试验Ⅰ组有降低趋势(P=0.073)。
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表 2 饲粮中添加发酵苜蓿对母猪产仔性能的影响 Table 2 Effects of dietary fermented alfalfa on litter performance of sows |
由表 3可知,与对照组相比,试验Ⅰ组母猪哺乳期平均日采食量显著升高(P < 0.05),试验Ⅱ组有升高趋势(P=0.064);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组妊娠30和60 d背膘厚显著降低(P < 0.05);试验Ⅱ组妊娠90 d背膘厚有降低趋势(P=0.053);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组产前背膘厚显著降低(P < 0.05),试验Ⅰ组有降低趋势(P=0.063)。
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表 3 饲粮中添加发酵苜蓿对哺乳期母猪平均日采食量和背膘厚的影响 Table 3 Effects of dietary fermented alfalfa on average daily feed intake and backfat thickness of sows in lactation |
由表 4可知,与对照组相比,试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的初生窝重显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的第7天窝重显著升高(P < 0.05),试验Ⅰ组有升高趋势(P=0.081);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的第14天窝重显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组的断奶窝重显著升高(P < 0.05),试验Ⅲ组有升高趋势(P=0.055);试验Ⅱ组的窝平均日增重显著升高(P < 0.05)。与对照组相比,试验Ⅱ组的仔猪初生个体重显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的第7天个体重和断奶个体重显著升高(P < 0.05);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的第14天个体重显著升高(P < 0.05);试验Ⅲ组的个体平均日增重有升高趋势(P=0.080)。
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表 4 饲粮中添加发酵苜蓿对仔猪窝重和个体重的影响 Table 4 Effects of dietary fermented alfalfa on litter weight and individual body weight of piglets |
由表 5可知,与对照组相比,试验Ⅱ组的初生窝重均匀度显著提高(P < 0.05),试验Ⅱ组和试验Ⅲ组的断奶窝重均匀度显著提高(P < 0.05)。
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表 5 饲粮中添加发酵苜蓿对仔猪窝重均匀度的影响 Table 5 Effects of dietary fermented alfalfa on litter weight distribution of piglets |
由表 6可知,与对照组相比,在母猪妊娠30 d,试验Ⅱ组血清中T-AOC有升高趋势(P=0.093);试验Ⅰ组和试验Ⅱ组血清中SOD活性显著升高(P < 0.05);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组血清中GSH-Px活性显著升高(P < 0.05);在母猪妊娠90 d,试验Ⅱ组血清中GSH-Px活性显著升高(P < 0.05),血清中MDA含量显著降低(P < 0.05);在哺乳期,试验Ⅲ组血清中T-AOC显著升高(P < 0.05),试验Ⅱ组有升高趋势(P=0.067);试验Ⅱ组血清中SOD活性显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组血清中MDA含量显著降低(P < 0.05),试验Ⅰ组有降低趋势(P=0.090)。
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表 6 饲粮中添加发酵苜蓿对母猪血清抗氧化指标的影响 Table 6 Effects of dietary fermented alfalfa on serum antioxidant indices of sows |
由表 7可知,与对照组相比,试验Ⅲ组仔猪血清中T-AOC显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组和试验Ⅲ组血清中SOD活性显著升高(P < 0.05);试验Ⅱ组血清中GSH-Px活性显著升高(P < 0.05),试验Ⅰ组有升高趋势(P=0.066);试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组血清中MDA含量显著降低(P < 0.05)。
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表 7 饲粮中添加发酵苜蓿对仔猪血清抗氧化指标的影响 Table 7 Effects of dietary fermented alfalfa on serum antioxidant indices of piglets |
哺乳期采食量是影响母猪生长性能和哺乳仔猪健康状况的重要因素;背膘厚是衡量母猪营养状况的重要指标,反映不同生理阶段的体况和能量储备情况,而且对仔猪初生重和仔猪均匀度也有显著影响[21-22]。妊娠期过度采食会导致背膘过厚和腹脂过多,引起母猪便秘,缩宫素分泌减少,分娩无力及死胎比例增加;而哺乳期母猪采食量低会因动用机体过多的体能储备维持泌乳,导致掉膘严重,延长母猪断奶发情间隔,同时造成产后泌乳障碍,影响仔猪增重[23-24]。因此,增加哺乳期采食量和保持适宜的背膘厚对提高母猪的繁殖性能具有重要意义。大量研究表明,苜蓿发酵过程中产生的有机酸导致pH降低,从而抑制有害菌生长,产生浓郁的酸香味,同时将蛋白质、脂肪等大分子物质降解为可吸收利用的小分子物质,充分发挥其营养价值[25-27]。武治云等[28]报道,微生物发酵苜蓿干草替代苜蓿干草提高了肉羊平均日采食量和平均日增重,降低了料重比,提高了饲料利用率。Feng等[29]研究表明,与豆粕相比,发酵豆粕可以提高肉鸡平均日采食量、平均日增重和消化酶活性,改善肠道形态,提高豆粕的营养价值。Hu等[30]研究发现,在育肥猪饲粮中添加固态发酵饲料同样提高了平均日采食量和平均日增重,对其生长发育具有良好的促进作用。Russell等[31]报道,液态发酵饲料产生的乳酸菌增殖为优势菌种,可以降低肠道pH和大肠杆菌的数量,显著提高断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重。李华伟等[32]研究表明,与未发酵中药渣相比,发酵中药渣降低了母猪哺乳期背膘损失,缩短了发情间隔,有利于母猪产后恢复。本试验结果显示,与对照组相比,饲粮中添加发酵苜蓿提高了母猪哺乳期平均日采食量,并且对母猪膘情有很好的控制作用。这可能是因为发酵苜蓿柔软多汁、气味芳香以及适口性较好,动物喜欢采食,也可能是因为在厌氧发酵过程中产生的氨基酸、多肽等小分子物质更容易被机体消化吸收,产生的有益菌群可以调节肠黏膜的电解质平衡,促进胃液分泌,改善消化道吸收功能,有利于提高营养物质消化率[33],同时也可以满足维持体况和泌乳的营养需要,减少背膘损失,推动母猪下一次情期启动[34]。
产程不仅影响母猪的利用年限,而且对初生仔猪成活率也具有重要影响[35]。产程过长会导致母猪难产,引发产后炎症,延长断奶至发情间隔,同时会造成仔猪脐带过早断裂、呼吸障碍以及代谢损伤,进而使仔猪缺乏活力,弱仔数和死胎率增加[36-37]。IUGR仔猪发育受限,肠道中与氧化应激、细胞凋亡相关的蛋白质表达较高,体重明显减轻,全程生长缓慢[38]。仔猪均匀度是指同一头母猪分娩的同窝仔猪初生重之间的差异,对哺乳仔猪死亡率以及猪群后期的生长发育具有显著影响[39]。沈学怀等[8]研究发现,复方中药发酵饲料可以提高母猪平均窝产活仔数,降低平均窝产弱仔率和仔猪腹泻率,改善母猪的繁殖性能。朱勇等[34]研究表明,发酵鲜食大豆秸秆后改善了妊娠母羊的营养状况,提高了窝产羔数、初生重、初生窝重、断奶羔羊数、羔羊断奶重和成活率。章红兵等[40]报道,饲粮添加发酵饲料可以提高母猪窝均产活仔数、断奶仔猪数、断奶成活率和平均断奶重,降低平均产程。本试验结果显示,与对照组相比,饲粮中添加发酵苜蓿提高了仔猪成活率、健仔数、初生窝重、断奶窝重、初生个体重和个体平均日增重,降低了死胎数、弱仔数和IUGR发生率,改善了仔猪窝重均匀度,其中以试验Ⅱ组的饲喂效果较好。我们推测发酵苜蓿对母猪繁殖性能具有积极影响的原因如下:首先,苜蓿经过微生物发酵产生的乳酸和乙酸可以抑制有害菌繁殖,改善肠道微生态平衡,进而缓解便秘,减少硬粪球挤压产道空间[41]。其次,适当控制母猪妊娠期膘情,同样有助于加快分娩,缩短产程,提高健仔数和成活率[42]。同时,发酵可以促进苜蓿中黄酮类化合物和维生素的吸收利用,如黄酮类化合物经过发酵,其结构和组成发生改变,由结合态糖苷转变为游离态苷元,有利于酚环与雌激素受体结合,调节雌激素的分泌,从而改善母猪泌乳,促进仔猪的生长发育[43-44];而叶酸与启动卵母细胞减数分裂,增加囊胚数目和成熟度,促进胚胎发育,从而降低IUGR发生率[45-46]。
3.2 饲粮中添加发酵苜蓿对母猪、仔猪抗氧化能力的影响在妊娠、分娩和哺乳过程中,动物的生理状态和营养代谢发生急剧变化,产生大量的自由基攻击核酸主链,阻止生物蛋白质合成,引发细胞氧化应激反应,造成组织损伤[47]。MDA是自由基攻击血浆脂质生成的过氧化降解产物,反映了机体氧化应激的程度;T-AOC是衡量机体抗氧化能力的综合指标,SOD和GSH-Px是清除自由基和分解过氧化物的主要内源性抗氧化酶,可以保护机体免受氧化损伤[48]。王凯[49]报道,饲粮添加发酵苜蓿可以提高肉鸡血清T-AOC、SOD和GSH-Px活性,降低血清MDA含量。Hu等[50]研究表明,发酵菜籽粕提高了肉仔鸡血清T-AOC和SOD活性,降低了血清MDA含量,可以增强机体清除自由基的能力。祝倩等[51]研究发现,与中药渣相比,发酵中药渣提高了母猪血浆中SOD和GSH-Px活性,降低了血浆中MDA含量,缓解了机体氧化损伤。本试验结果显示,与对照组相比,饲粮中添加发酵苜蓿提高了母猪和仔猪血清中的T-AOC、SOD和GSH-Px活性,降低了血清中的MDA含量,改善了机体抗氧化功能。这可能是因为苜蓿发酵过程中产生的乳酸菌具有蛋白巯基和非蛋白巯基化合物,可以清除羟自由基[52],同时乳酸菌还可以通过适应性机制来发挥抗氧化作用,如在一定的环境胁迫下,会产生大量的氧自由基诱导乳酸菌的抗氧化反应[53];也可能是因为发酵苜蓿中含有活性更高的黄酮、皂苷、多糖、维生素和功能性小肽,这些植物活性成分结构中的抗氧自由基活性基团(酚羟基)进入机体细胞后可以通过供氢与自由基反应而发挥清除自由基的功能,还可以减少自由基合成的原料及增加自由基分解的酶类物质而起到抗氧化作用,与超氧离子自由基发生氧化还原反应或与金属离子螯合后,减少了活性氧的过度产生,进而提高了机体抗氧化酶活性,增强了机体抗氧化防御系统能力[54-57]。此外,李华伟[58]研究表明,发酵中药渣提高了母猪及所产仔猪的血浆T-AOC和GSH-Px活性,降低了血浆MDA含量。本试验在母猪饲粮中添加发酵苜蓿也提高了仔猪的血清SOD和GSH-Px活性,降低了血清MDA含量,这说明母源性的营养物质添加对维持子代的抗氧化功能至关重要,其抗氧化物质可能通过胎盘或乳汁传递给仔猪,从而增强仔猪的抗氧化能力,促进其生长发育[59]。
4 结论饲粮中添加发酵苜蓿可以增强母猪和仔猪的血清抗氧化功能,缩短母猪产程并减少IUGR仔猪数,提高仔猪均匀度,增加断奶仔猪数,对初产母猪的繁殖性能具有积极影响。在本试验条件下,发酵苜蓿的适宜添加量为10%。
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