殷太岳 毛倩倩 王寶維 葛文華 張名愛 李文立*
(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,青島 266109;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)質(zhì)水禽研究所,青島 266109)
果膠酶是一個復(fù)合酶系,可分解位于植物細(xì)胞壁及胞間質(zhì)層的果膠,促使植物組織崩解,使?fàn)I養(yǎng)成分得到充分釋放和利用[1]。在玉米-豆粕型飼糧中添加果膠酶和纖維素酶能有效消除所含果膠等非淀粉多糖(NSP)的抗?fàn)I養(yǎng)作用[2],提高動物生產(chǎn)性能。已有研究表明,飼糧中添加纖維素酶和果膠酶能夠提高粗飼料的轉(zhuǎn)化率,改善動物的生產(chǎn)性能[3-4]。呂東海[5]研究表明,在肉鴨飼糧中添加纖維素酶能夠顯著提高肉鴨日增重以及對干物質(zhì)(DM)和粗纖維(CF)的消化率。王寶維等[6]研究表明,在肉雞飼糧中添加果膠酶可以顯著提高CF、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的利用率,增加腸道有益微生物數(shù)量,降低有害微生物數(shù)量,改善腸道酶活性,果膠酶與纖維素酶協(xié)同添加作用更明顯。目前國內(nèi)外關(guān)于果膠酶的研究主要集中在肉雞和肉鴨方面,在鵝方面的應(yīng)用相對較少,而關(guān)于果膠酶和纖維素酶對鵝排泄物指標(biāo)的研究以及果膠酶和纖維素酶的配合使用尚未見報道。鑒于此,本試驗從養(yǎng)分表觀利用率、消化酶活性和盲腸微生物區(qū)系以及排泄物指標(biāo)等角度研究在高纖維基礎(chǔ)飼糧中添加不同水平果膠酶和纖維素酶對五龍鵝養(yǎng)分利用率和腸道微生態(tài)的影響,為果膠酶和纖維素酶的科學(xué)添加提供理論依據(jù)。
果膠酶(5 000 U/g)和纖維素酶(20 000 U/g)購自山東濰坊蘇柯漢生物科技有限公司。
選216只1日齡健康五龍鵝隨機分成6組,每組3個重復(fù),每個重復(fù)12只。Ⅰ組為對照組,飼喂高纖維基礎(chǔ)飼糧,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組在基礎(chǔ)飼糧中分別添加5 000、10 000、15 000 U/kg的果膠酶,Ⅴ組添加5 000 U/kg的果膠酶和40 000 U/kg的纖維素酶,Ⅵ組添加10 000 U/kg的果膠酶和40 000 U/kg的纖維素酶(纖維素酶按廠家最佳效果推薦量添加)。基礎(chǔ)飼糧參照NRC(1994)鵝飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和《中國飼料營養(yǎng)成分表》配制,以玉米、豆粕為主要原料,玉米秸稈為纖維源,分1~4周齡和5~16周齡2個階段,基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。
試驗鵝自由采食和飲水,全期舍飼,喂自配混合料。育雛期隨時調(diào)節(jié)育雛溫度,育雛前3周溫度分別為28~30℃、26~27℃、24~25℃,3周齡以后逐漸降到常溫。光照:第1~2周,23 h;第3周,18 h;第4~12周采用自然光照。平均相對濕度65%。按常規(guī)程序進行疫苗的免疫接種,每天記錄喂料量、死淘數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù),并密切注意觀察鵝的生長狀況。
1.4.1 養(yǎng)分表觀利用率
飼養(yǎng)試驗結(jié)束后,每重復(fù)按平均體重分別選取2只健康試驗鵝,飼養(yǎng)于代謝籠中,公母各占1/2,共36只,均單籠飼養(yǎng)。代謝試驗開始前禁食24 h,然后每天每只飼喂200 g飼糧,自由飲水。試驗分為2個階段:預(yù)試期4 d,正試期3 d。正試期采用全收糞法分個體連續(xù)收集3 d的排泄物,用鑷子取出糞中混有的皮屑和羽毛,并用10%的鹽酸固氮,混勻,在65~75℃烘箱中烘干,自然狀態(tài)下回潮24 h,粉碎、制樣待測。
表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets(air-dry basis) %
DM含量采用烘箱干燥法(GB 5435—86)方法測定;能量測定采用氧彈式測熱法;粗蛋白質(zhì)(CP)含量采用凱氏定氮法(GB/T 6432—1994)測定;粗脂肪(EE)含量采用乙醚抽提法(GB/T 6433—2006)測定;CF含量采用酸堿消煮法(GB/T 6434—1994)測定;鈣(Ca)含量采用高錳酸鉀滴定法(GB/T 6436—2002)測定;磷(P)含量采用鉬黃比色法(GB/T 6437—2002)測定;NDF、ADF含量采用Van Soest洗滌纖維分析法(GB/T 6434—2006)測定。計算DM、粗灰分含量,有機物含量根據(jù)公式推算:
1.4.2 盲腸微生物菌群的測定
無菌稱取0.5 g盲腸內(nèi)容物于9.5 mL滅菌生理鹽水的容器內(nèi)(10倍稀釋),振蕩3 min,取此稀釋液0.5 mL于盛有4.5 mL滅菌生理鹽水的容器內(nèi),依次進行10-2~10-7倍比稀釋,取3個適當(dāng)稀釋度,每個稀釋度做2個重復(fù)。分別將盲腸內(nèi)容物的稀釋液接種于相應(yīng)的培養(yǎng)基平皿上,采用傾注平板法進行培養(yǎng),每種指標(biāo)檢測3個稀釋梯度,取適當(dāng)稀釋度每個梯度設(shè)2個重復(fù)。大腸桿菌(Escherichia coli)采用麥康凱培養(yǎng)基,37℃有氧培養(yǎng)24 h后進行菌落計數(shù);乳酸桿菌(Lactobacillus)、雙歧桿菌(Bifidobacterium)和產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridium perfringens)分別采用MRS培養(yǎng)基、TPY瓊脂培養(yǎng)基和TSC瓊脂培養(yǎng)基,35℃厭氧培養(yǎng)48 h后進行菌落計數(shù)。
計算公式如下:
1.4.3 消化酶活性的測定
4、16周齡時,從每個重復(fù)中抽取2只試驗鵝,共36只,將試驗鵝快速致死,迅速剖開腹腔,分離十二指腸和胰腺,用液氮速凍后轉(zhuǎn)至-20℃的冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
胰腺上清液的制備:將待用胰腺解凍后,從頭、體、尾3個部位采集胰腺樣品,用4℃的去離子水按其重量10倍體積稀釋,于低溫狀態(tài)下用玻璃勻漿器勻漿,勻漿液在4℃下離心20 min(3 000 r/min),上清液分裝標(biāo)號,于-20℃冰箱中保存待用。
十二指腸上清液的制備:將解凍后的待用十二指腸前沿腸管縱向剪開,采集食糜和腸黏膜,用4℃的去離子水按其重量10倍體積稀釋,于低溫狀態(tài)下用玻璃勻漿器勻漿。勻漿液在4℃下離心15 min(3 000 r/min),上清液分裝標(biāo)號,于-20℃冰箱中保存待用。
分別測定胰腺和十二指腸的胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性,試劑盒購自南京建成生物工程研究所,方法參見說明書。
1.4.4 鵝糞中大腸桿菌數(shù)量和總氮、總磷含量測定
代謝試驗過程中,分別無菌稱取新鮮鵝糞0.5 g于10 mL無菌離心管中,加入9.5 mL滅菌生理鹽水,用漩渦混勻儀振蕩混勻,靜置后,取100μL上清液于盛有900μL滅菌生理鹽水的無菌離心管中,并依次進行10倍稀釋,取10-3、10-4、10-5等梯度稀釋液10μL。使用麥康凱培養(yǎng)基在37℃有氧條件下培養(yǎng)24 h后,用平板菌落計數(shù)法計數(shù),以每克新鮮糞中細(xì)菌個數(shù)的對數(shù)[lg(CFU/g)]表示。
分別稱取代謝試驗鵝新鮮糞便5 g溶于50 mL水中,用漩渦混勻儀將稀釋液混勻,靜置后,分別取1 mL上清液定容至100 mL,制成待測液。分別取試樣分解液3 mL,用堿性過硫酸鉀消解-離子色譜法測定鵝糞中總氮含量。再分別取試樣分解液25 mL,經(jīng)硝酸高氯酸消解后用鉬藍(lán)法比色測定鵝糞中總磷含量。
采用SPSS 19.0軟件中單因素方差分析(oneway ANOVA)中的LSD法進行多重比較。試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。P<0.05和 P<0.01分別為差異顯著和極顯著水平。
由表2可見,Ⅴ和Ⅵ組與Ⅰ組相比,均能顯著提高 DM、CP、CF、NDF、ADF、能量的表觀利用率(P<0.05),Ⅲ和Ⅳ組與Ⅰ組相比,有提高的趨勢,但差異不顯著(P>0.05);Ⅴ和Ⅵ組Ca表觀利用率極顯著高于Ⅰ組(P<0.01),Ⅲ和Ⅳ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05);OM、EE、P表觀利用率各組間差異均不顯著(P>0.05)。
表2 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝養(yǎng)分表觀利用率的影響Table 2 Effects of pectinase and cellulose on nutrient apparent utilization of Wulong geese %
2.2.1 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝胰腺消化酶活性的影響
由表3可見,4周齡時,胰蛋白酶和脂肪酶活性在各組之間差異不顯著(P>0.05),Ⅴ和Ⅵ組淀粉酶活性顯著高于Ⅰ組(P<0.05),與Ⅰ組相比,Ⅲ組有提高的趨勢,但差異不顯著(P>0.05)。
16周齡時,胰蛋白酶活性各組之間差異均不顯著(P>0.05);Ⅴ和Ⅵ組淀粉酶和脂肪酶活性顯著高于Ⅰ組(P<0.05),與Ⅰ組相比,Ⅲ和Ⅳ組有提高的趨勢,但差異不顯著(P>0.05)。
2.2.2 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝十二指腸消化酶活性的影響
由表4可見,4周齡時,各組之間胰蛋白酶活性差異不顯著(P>0.05),與Ⅰ組相比,Ⅴ和Ⅵ組淀粉酶和脂肪酶活性顯著提高(P<0.05),Ⅲ和Ⅳ組有提高的趨勢但差異不顯著(P>0.05)。
16周齡時,Ⅴ和Ⅵ組的胰蛋白酶和脂肪酶活性顯著高于Ⅰ組(P<0.05),Ⅲ和Ⅳ組相對于Ⅰ組差異均不顯著(P>0.05);Ⅴ和Ⅵ組淀粉酶活性極顯著高于Ⅰ組(P<0.01),Ⅲ和Ⅳ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)。
由表5可見,4周齡時,各組之間大腸桿菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量差異均不顯著(P>0.05)。
16周齡時,各組之間大腸桿菌數(shù)差異不顯著(P>0.05);Ⅴ和Ⅵ組與Ⅰ組相比,均能提高乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量,差異顯著(P<0.05),Ⅲ和Ⅳ組與Ⅰ組相比,差異均不顯著(P>0.05);Ⅴ和Ⅵ組與Ⅰ組相比,能降低產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量,差異顯著(P<0.05),Ⅲ和Ⅳ組與Ⅰ組相比,差異不顯著(P>0.05)。
表3 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝胰腺消化酶活性的影響Table 3 Effects of pectinase and cellulose on pancreatic digestive enzyme activities of Wulong geese U/g
表4 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝十二指腸消化酶活性的影響Table 4 Effect of pectinase and cellulose on duodenum digestive enzyme activities of Wulong geese U/g
表5 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝盲腸微生物區(qū)系的影響Table 5 Effects of pectinase and cellulose on cecal microflora of Wulong geese lg(CFU/g)
由表6可見,添加果膠酶對鵝糞中大腸菌數(shù)量無顯著影響(P>0.05),與添加量無線性相關(guān),Ⅴ、Ⅵ組與Ⅰ組相比有降低的趨勢,但差異不顯著(P>0.05);添加果膠酶和纖維素酶對鵝糞中總氮的含量有降低的趨勢,但影響不顯著(P>0.05);對鵝糞中總磷的含量有降低的趨勢,但影響不顯著(P>0.05)。
表6 果膠酶和纖維素酶對五龍鵝糞中大腸桿菌數(shù)量和總氮、總磷含量的影響Table 6 Effects of pectinase and cellulose on the number of Escherichia coli and the contents of total nitrogen and total phosphorus in fecal of Wulong geese
飼用果膠酶和纖維素酶能提高飼料的養(yǎng)分利用率和飼糧中粗飼料的添加比例。張禮星等[7]研究表明,飼糧添加0.1%的果膠酶可顯著提高肉仔雞 DM、CP、OM 和 CF的消化率。Saleh等[8]在肉雞玉米-豆粕飼糧中添加纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶組成的復(fù)合酶,OM和CP消化率顯著高于對照組高。Tahir等[9]研究表明,果膠酶和纖維素酶配合使用對CP、DM的影響不顯著,單獨添加果膠酶對CP、DM表觀消化率影響也不顯著。Olkowski[10]研究表明,羽扇豆飼糧中添加以果膠酶和半纖維素酶為主的復(fù)合酶能顯著提高雛雞OM和CP的消化率。王寶維等[6]研究表明,在肉雞飼糧中添加果膠酶可以顯著提高CF、NDF和ADF的利用率,與纖維素酶同時添加協(xié)同作用明顯。趙必遷等[11]研究表明,飼糧中添加木聚糖酶、纖維素酶、甘露聚糖酶和果膠酶組成的復(fù)合酶對DM、CF、EE和能量的表觀利用影響均不顯著。
本試驗結(jié)果顯示,果膠酶和纖維素酶配合使用能顯著提高五龍鵝 DM、CP、CF、NDF、ADF和能量的表觀利用率,單獨添加果膠酶影響不顯著,與之前的研究結(jié)果基本一致。由于植物細(xì)胞壁是由纖維素和果膠質(zhì)交結(jié)形成的多糖和蛋白質(zhì)及其他成分構(gòu)成的[12],果膠酶和纖維素酶配合使用可相互增強分解植物細(xì)胞壁的能力,緩解或消除飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子,釋放胞內(nèi)養(yǎng)分,提高養(yǎng)分利用率[13]。本試驗研究發(fā)現(xiàn),單獨添加果膠酶能顯著提高Ca的養(yǎng)分利用率,與王寶維等[6]的研究結(jié)果一致;果膠酶和纖維素酶配合使用能極顯著提高Ca的養(yǎng)分利用率,這可能與植物細(xì)胞壁的組成有關(guān),細(xì)胞壁中存在大量果膠酸鈣[14],果膠酶能分解果膠酸鈣釋放鈣離子,提高其養(yǎng)分利用率[15]。
本試驗研究結(jié)果表明,高纖維基礎(chǔ)飼糧中添加10 000 U/kg果膠酶與40 000 U/kg的纖維素酶能顯著改善飼料的養(yǎng)分利用率,關(guān)于果膠酶和纖維素酶對Ca利用率影響的研究相對較少,還有待于進一步的研究。
外源酶與動物內(nèi)源酶之間的影響機制十分復(fù)雜,為很多研究人員所關(guān)注。一般認(rèn)為,果膠酶和纖維素酶作為NSP酶,能補充動物內(nèi)源酶的不足,刺激內(nèi)源酶的分泌。Mirzaei等[16]研究表明,蛋雞小麥飼糧中添加木聚糖酶對消化道內(nèi)源酶酶活無顯著影響。Li等[17]研究表明,飼糧中添加NSP酶對豬消化道酶活無顯著影響。何萬領(lǐng)等[18]研究表明,在肉雞飼糧中添加纖維素酶能提高消化道消化酶的活性,能顯著提高淀粉酶和脂肪酶的活性。
本試驗研究發(fā)現(xiàn),高纖維基礎(chǔ)飼糧中添加果膠酶對16周齡鵝十二指腸淀粉酶活性影響顯著,添加果膠酶和纖維素酶對1~16周齡腸道酶活性都有一定的提高作用,對淀粉酶的影響尤為顯著,這與王寶維等[6]的試驗結(jié)果存在一定的一致性。Lin等[19]研究表明,高果膠類物質(zhì)能顯著降低鵝消化道酶活,因此,可以認(rèn)為添加果膠酶能降低果膠類物質(zhì)的影響,改善腸道酶活性,而與纖維素酶配合使用,效果相對明顯。外源酶對內(nèi)源酶分泌的影響機制尚不清楚。從目前研究結(jié)果來看,動物種類、飼糧類型及酶制劑的種類和劑量等因素都可能影響到內(nèi)源酶的分泌[20],而有益菌產(chǎn)生和分泌的一些維生素、酶類、短鏈脂肪酸等也可促進腸道酶的分泌,本試驗研究表明,添加果膠酶和纖維素酶能提高腸道有益菌的數(shù)量。
目前,有關(guān)果膠酶和纖維素酶對鵝消化道生理的影響尚未見報道,其影響機制還有待于進一步研究。
大量研究表明,食糜黏度過大可引起有害微生物大量繁殖,抑制有益微生物生長[21-22]。添加NSP酶可降低食糜黏度,防止有害微生物的滋生,促進有益微生物的增長[2,23]。腸道微生物菌群是動物消化系統(tǒng)的一個重要組成部分,鵝能夠利用飼糧中的部分CF,主要依靠盲腸微生物的發(fā)酵作用[24]。Apajalahti等[25]研究表明,添加木聚糖酶能顯著降低飼喂小麥飼糧的肉雞盲腸微生物菌群數(shù)量,而 Santos等[26]研究表明,添加 NSP酶可提高肉雞腸道乳酸桿菌的數(shù)量。王寶維等[6]研究表明,添加果膠酶能夠顯著降低肉雞盲腸中大腸桿菌數(shù)量,提高雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量,與纖維素酶配合使用效果更顯著。周小娟等[27]研究表明,肉雞飼糧中添加纖維素酶、果膠酶等多種酶組成的復(fù)合酶能顯著降低大腸桿菌的數(shù)量,提高乳酸桿菌的數(shù)量。
本試驗結(jié)果表明,添加果膠酶和纖維素酶對1~4周齡五龍鵝盲腸微生物影響不顯著;5~12周齡,單獨添加果膠酶對盲腸微生物影響不顯著;果膠酶和纖維素酶配合使用能顯著降低盲腸中產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量,顯著提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量,對大腸桿菌數(shù)量有降低的趨勢,但差異不顯著,與 Santos 等[26]、周小娟等[27]、Bindelle 等[28]的研究結(jié)果一致。崔秀艷等[29]研究表明,雛鵝到46日齡才能完成微生物定植過程,因此,1~4周齡時,鵝盲腸微生物還處于定植過程中,存在某種菌群平衡關(guān)系,而受外源酶影響不明顯。5~16周齡時,已經(jīng)完成定植過程,大腸桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌均為盲腸優(yōu)勢菌群[30-31],外源酶對其影響相對明顯;NSP酶能降解NSP,經(jīng)微生物發(fā)酵,產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸,降低腸道pH。pH的降低可抑制大腸桿菌的生長,促進雙歧桿菌、乳酸桿菌的增殖[32];乳酸桿菌可以產(chǎn)生乳酸菌肽,保護腸道黏膜不被其他病原微生物入侵,降低盲腸中大腸桿菌等有害細(xì)菌的定植[33]。
水禽糞尿是水禽養(yǎng)殖過程中對環(huán)境影響最大的污染源[34]。糞尿中的含氮物質(zhì)在空氣的作用下形成大量硝酸鹽,隨水流入江河湖泊中,可以刺激藻類等水生植物的生長,引起土壤和水體的“營養(yǎng)富集”,影響植物生長[35]。張軍等[36]的研究表明,飼料中的可溶性非淀粉多糖(SNSP)含量越高,飼料中氨基酸表觀消化率越低,并導(dǎo)致內(nèi)源氮損失以及總氮的排泄量增加。因此,降低NSP的抗?fàn)I養(yǎng)影響,有利于提高飼料氮、磷的消化利用,減少氮磷排泄,降低對環(huán)境的污染。研究發(fā)現(xiàn),在幼鵝飼糧中添加可溶性果膠,與對照組相比顯著降低了胰蛋白酶和糜蛋白酶等消化酶的活性[37],可能會導(dǎo)致氨基酸表觀消化率的降低,增加總氮的排泄量。Meng等[38]報道,在肉雞飼糧中添加復(fù)合酶制劑(纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、半乳聚糖酶和甘露聚糖酶),可顯著提高家禽對飼糧中CP的利用,極顯著提高家禽對飼糧中磷的利用率,從而減少糞尿中氮、磷等元素的排放,減少糞尿?qū)Νh(huán)境的污染。隋毅[39]研究表明,飼糧中添加含果膠酶、纖維素酶和β-葡聚糖酶等NSP酶組成的復(fù)合酶制劑,對肉仔雞糞便中大腸桿菌數(shù)有顯著影響,其數(shù)量與復(fù)合酶的組成有關(guān)。
本試驗研究表明,在高CF飼糧中添加果膠酶和纖維素酶對對五龍鵝糞尿中大腸桿菌數(shù)量有降低的趨勢,但影響不顯著;對糞尿中總氮、總磷的含量影響不顯著,這與之前的研究結(jié)果不一致,導(dǎo)致這種原因,可能與動物品種、動物日齡、飼糧中CF含量、酶的組成和酶活性等因素的差異存在一定關(guān)系。
①飼糧中添加果膠酶對五龍鵝常規(guī)飼料養(yǎng)分利用率影響不顯著,果膠酶和纖維素酶配合使用效果顯著,10 000 U/kg果膠酶和40 000 U/kg纖維素酶配合可顯著提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。
②飼糧中添加果膠酶僅能提高五龍鵝16周齡十二指腸淀粉酶活性,果膠酶和纖維素酶配合使用可改善腸道菌群平衡,適宜添加水平為10 000 U/kg果膠酶和40 000 U/kg纖維素酶。
③飼糧中添加果膠酶和纖維素酶對五龍鵝排泄物中大腸桿菌數(shù)量及總氮、總磷含量無顯著影響。
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