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        植物乳桿菌GF103對生長豬生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及糞便微生物數(shù)量的影響

        2015-12-21 08:24:28張乃鋒祁敏麗柴建民單瑛琦刁其玉
        動物營養(yǎng)學(xué)報 2015年6期
        關(guān)鍵詞:消化率飼糧乳酸菌

        張乃鋒 王 杰 崔 凱 沈 陳 祁敏麗柴建民 單瑛琦 刁其玉

        (1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所,農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點開放實驗室,北京 100081;2.北京大興區(qū)動物衛(wèi)生監(jiān)督管理局,北京 102600)

        益生菌作為抗生素促生長劑的替代物之一已廣泛應(yīng)用于生豬飼糧中,與抗生素促生長劑不同的是益生菌是通過改變腸道菌群平衡而對動物產(chǎn)生益生作用。許多學(xué)者對益生菌在生豬飼糧中作為促生長劑的功效作了評估,在仔豬飼糧中無論是單獨補充乳酸菌[1-4]或補充乳酸菌與其他益生菌的復(fù)合物[5]均能夠顯著改善仔豬的生長性能。然而,在生長肥育豬飼糧中補充乳酸菌的效果報道并不一致,如Chen等[6-7]在生長豬飼糧中添加乳酸菌和芽孢桿菌的復(fù)合物,顯著提高了生長豬的平均日增重。而張董燕等[8]的研究表明,在生長豬飼糧中添加豬源唾液乳桿菌對生長豬平均日增重?zé)o顯著影響。這種差異性可能是由于益生菌菌株和用量的差異或飼糧配方、飼養(yǎng)管理的差異及益生菌與其他飼料成分之間相互作用等因素造成的[9]。植物乳桿菌GF103是本實驗室分離提取的一株益生菌,具有提高飼料營養(yǎng)物質(zhì)消化率[10]、降低仔豬糞便中大腸桿菌數(shù)量,增強免疫力的作用[11],但在生長育肥豬飼糧中的應(yīng)用效果尚不清楚。本試驗旨在研究益生菌(植物乳桿菌GF103)替代飼糧中抗生素促生長劑對生長豬生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及糞中微生物數(shù)量的影響,從而為益生菌在生長豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供理論和實踐參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        植物乳桿菌GF103:由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所家畜研究室制備,經(jīng)16S rRNA基因序列分析鑒定為植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum),活菌數(shù)≥2×109CFU/g。經(jīng)體外益生效果評價得知,植物乳桿菌GF103在pH=3的條件下活菌數(shù)較高,能夠耐受0.3%膽鹽;在人工模擬胃液中培養(yǎng)0.5 h活菌數(shù)不受影響(P>0.05),培養(yǎng)3 h活菌數(shù)(lg CFU)降低1(P<0.01);在人工模擬腸液中培養(yǎng)3 h活菌數(shù)不變(P>0.05)。表明植物乳桿菌GF103具備益生菌特性,可進(jìn)一步研究其作為微生物添加劑在動物上的應(yīng)用效果[12]。

        1.2 試驗動物及分組

        采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計。選擇平均體重(26.36±1.93)kg的生長豬 300 頭,分為 15 個欄位飼養(yǎng),每欄20頭豬,每欄內(nèi)生豬日齡一致、公母各占1/2。根據(jù)生豬日齡分為3個區(qū)組[分別為(74.0±4.7)日齡、(92.4±5.7)日齡和(107.0±5.6)日齡],每個區(qū)組 5個欄位,利用 SAS 9.2的Proc Plan程序設(shè)計隨機區(qū)組方案,將每個區(qū)組的5個欄位隨機分配到5個組中,形成每組3個重復(fù),每重復(fù)20頭生長豬的設(shè)計方案。試驗5個組分別為:對照(CON)組,飼喂基礎(chǔ)飼糧;抗生素(PC)組,飼喂基礎(chǔ)飼糧+40 mg/kg桿菌肽鋅;試驗1(T1)組,飼喂基礎(chǔ)飼糧+1×109CFU/kg植物乳桿菌;試驗2(T2)組,飼喂基礎(chǔ)飼糧+5×109CFU/kg植物乳桿菌;試驗3(T3)組,飼喂基礎(chǔ)飼糧+1×1010CFU/kg植物乳桿菌。試驗預(yù)試期7 d,正試期30 d。

        1.3 飼養(yǎng)管理與試驗飼糧

        參照我國《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 65—2004)配制基礎(chǔ)飼糧(不含抗生素)。飼糧的常規(guī)原料根據(jù)豬場實際情況確定,試驗用微生物制劑、預(yù)混料、抗生素等均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所提供?;A(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

        表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(dry matter basis) %

        1.4 測定指標(biāo)及方法

        1.4.1 生長性能

        分別于試驗始末早飼前以重復(fù)為單位空腹稱重,用以計算平均日增重。試驗期間每天以重復(fù)為單位記錄飼糧投喂量,每3 d稱量1次剩料量,記錄飼糧消耗,根據(jù)飼糧投喂量和生料量計算平均日采食量。然后根據(jù)平均日增重和平均日采食量計算料重比。

        料重比=平均日采食量/平均日增重。

        1.4.2 腹瀉率

        試驗期間,每天觀察記錄豬的腹瀉發(fā)生情況。每頭豬腹瀉1 d記為1個腹瀉頭次,于試驗結(jié)束后計算各組的腹瀉率。

        1.4.3 營養(yǎng)物質(zhì)消化率測定

        采用4 mol/L鹽酸不溶灰分(AIA)作為內(nèi)源指示劑開展消化試驗。在試驗第31~35天期間的每天上午和下午各收集1次未被墊料污染的糞樣,連續(xù)收集5 d,每次約收集糞樣約200 g,每次收集糞樣后放置于冰箱冷凍保存。同時收集部分飼料樣品。最后以重復(fù)為單位,將每個重復(fù)收集的糞樣合并為1個樣品,經(jīng)過充分?jǐn)嚢杌靹蚝?,取約500 g作為最終糞樣,放置于冰箱冷凍保存。試驗結(jié)束后,將飼料與糞便樣品在65℃烘干至恒重,充分粉碎后,用于分析測定飼料及糞樣中的干物質(zhì)、能量、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、中性洗滌纖維、粗灰分、鈣、磷、AIA的含量。具體方法參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)(第3版)》。

        養(yǎng)分的消化率(%)=[1-(飼料中AIA的含量/糞便中AIA的含量)×(糞便中養(yǎng)分的含量/飼料中養(yǎng)分的含量]×100。

        1.4.4 直腸糞便微生物數(shù)量

        采用選擇性培養(yǎng)基平板計數(shù)法檢測直腸糞樣微生物菌群數(shù)量[13]。于試驗最后1天早上稱重前從每欄(即每個重復(fù))隨機選取1頭豬,在無菌條件下用小勺取直腸糞便樣品冷藏,并立刻帶回實驗室進(jìn)行檢測。在無菌操作臺內(nèi)稱取1.0 g糞樣與9 mL滅菌生理鹽水配制成1∶10稀釋液(即配制成10-1稀釋液),振蕩3~5 min,用微量移液器準(zhǔn)確吸取該稀釋液1 mL至盛有9 mL滅菌生理鹽水試管中,用渦旋振蕩器振蕩1~2 min,配制成10-2稀釋液,依次進(jìn)行10-3~10-7稀釋。將直腸糞樣的10-5~10-7稀釋液涂布于MRS固體培養(yǎng)基中計數(shù)糞樣中乳酸菌的數(shù)量;10-3~10-5稀釋液涂布于麥康凱培養(yǎng)基中計數(shù)大腸桿菌的數(shù)量。大腸桿菌在37℃有氧培養(yǎng)24 h,乳酸菌在37℃有氧培養(yǎng)36 h。每個稀釋梯度重復(fù)3次,最后取3次計數(shù)的平均值。糞便微生物的數(shù)量用lg(CFU/g)(每克糞便中含菌落總數(shù)的對數(shù))表示。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        生長性能數(shù)據(jù)采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件中的PROC GLM程序進(jìn)行協(xié)方差分析,以初始體重為協(xié)變量;其他數(shù)據(jù)采用PROC GLM程序進(jìn)行單因素隨機區(qū)組分析。采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較,以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 植物乳桿菌GF103對生長豬生長性能的影響

        植物乳桿菌GF103對生長豬生長性能的影響見表2。各組生長豬的始重差異不顯著(P>0.05),符合試驗要求。各組間生長豬的試驗?zāi)┲?、平均日增重、平均日采食量及料重比均有顯著差異(P<0.05)。其中T1組生長豬試驗?zāi)┲仫@著高于CON和T2組(P<0.05),而與PC和T3組差異不顯著(P>0.05);T1組生長豬的平均日增重、平均日采食量均顯著高于其他各組(P<0.05),而料重比則顯著低于其他各組(P<0.05);T2和T3組生長豬的平均日增重、平均日采食量和料重比與PC和CON組相比均差異不顯著(P>0.05)。各組間生長豬腹瀉率無顯著差異(P>0.05)。

        2.2 植物乳桿菌 GF103對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

        植物乳桿菌GF103對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響見表3。T1、T3和CON組生長豬的飼糧總能、干物質(zhì)、有機物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪的消化率顯著高于PC和T2組(P<0.05)。T1、T3和 CON組生長豬的飼糧鈣的消化率顯著高于T2組(P<0.05)。各組之間的中性洗滌纖維和磷的消化率無顯著差異(P>0.05)。

        2.3 植物乳桿菌GF103對生長豬糞便微生物菌群的影響

        植物乳桿菌GF103對生長豬糞便微生物菌群的影響見表4。PC與CON組生長豬糞便乳酸菌數(shù)量無顯著差異(P>0.05)。添加植物乳桿菌GF103的T1、T2和T3組生長豬糞便中乳酸菌數(shù)量顯著高于PC與CON組(P<0.05),并且糞便乳酸菌數(shù)量隨著植物乳桿菌GF103添加劑量的增加而增加,T3組生長豬糞便乳酸菌數(shù)量顯著高于T1和T2組(P<0.05)。各組生長豬糞便大腸桿菌數(shù)量無顯著差異(P>0.05),但 CON組在數(shù)值上高于PC組。T1組生長豬乳酸菌/大腸桿菌顯著高于其他各組(P<0.05)。

        表2 植物乳桿菌GF103對生長豬生長性能的影響Table 2 Effects of Lactobacillus plantarum GF103 on growth performance of growing pigs

        表3 植物乳桿菌GF103對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響Table 3 Effects of Lactobacillus plantarum GF103 on the nutritient digestibility of growing pigs %

        表4 植物乳桿菌GF103對生長豬糞便微生物菌群的影響Table 4 Effects of Lactobacillus plantarum GF103 on fecal microbiota of growing pigs lg(CFU/g)

        3 討論

        植物乳桿菌屬于乳酸菌的一種。研究表明在仔豬飼糧中單獨補充乳酸菌[1-4]或補充乳酸菌與其他益生菌的復(fù)合物[5]均能夠顯著改善仔豬的生長性能。索成[1]、Lee 等[2]還指出,植物乳桿菌具有替代飼料中抗生素促生長劑并提高仔豬生長性能和健康水平的潛力,尤其是在仔豬腸道處于炎癥感染的狀態(tài)時。這也說明菌群平衡對于動物保持腸道健康和發(fā)揮生產(chǎn)性能潛力的重要性[14]。植物乳桿菌GF103為本實驗室篩選獲得的一株乳酸菌,前期研究表明植物乳桿菌GF103具備益生菌特性[12]。為了研究該菌株在動物腸道中的增殖及其對動物腸道微生物菌群的作用效果,董曉麗等[11]通過在斷奶仔豬飼糧中添加植物乳桿菌GF103和芽孢桿菌的復(fù)合菌制劑,發(fā)現(xiàn)其能降低斷奶仔豬糞便中大腸桿菌的數(shù)量,增強斷奶仔豬免疫力。周盟等[10]在斷奶仔豬飼糧中添加植物乳桿菌GF103,分析其降低了斷奶仔豬料重比。本試驗在飼糧中添加植物乳桿菌GF103對生長豬平均日增重、平均日采食量及料重比均有顯著影響,其中以添加1×109CFU/kg植物乳桿菌組的生長豬生長速度最快,并且料重比最低,表明在飼糧中補充益生菌對生長豬的生長和健康有益,同時也說明飼喂植物乳桿菌GF103可以替代抗生素促生長劑達(dá)到促生長的目的。前人對乳酸菌的研究也有類似結(jié)果,如Chen等[6-7]在生長豬飼糧中糞便添加嗜酸乳桿菌和芽孢桿菌的復(fù)合物,顯著提高了生長豬的平均日增重。然而張董燕等[8]的研究表明,在生長豬飼糧中添加豬源唾液乳桿菌有提高生長豬平均日增重的趨勢但差異不顯著。這些研究結(jié)果的差異可能與豬的日齡和菌種的組合等因素有關(guān)。本試驗中各組生長豬腹瀉率無顯著差異,可能與生長豬的消化、免疫系統(tǒng)相對成熟,保持腸道微生態(tài)平衡的能力較高有關(guān)[15]。

        另外,一定數(shù)量的乳酸桿菌是其呈現(xiàn)對宿主有效性的重要因素,如Yu等[16]報道斷奶仔豬飼糧中添加5.8×107CFU/g發(fā)酵乳桿菌時足夠呈現(xiàn)最佳效果,過高或過低都不能獲得最佳效果。在多數(shù)研究報道中,益生菌添加的劑量是109CFU/g,這個劑量相當(dāng)于成年豬腸道10~100 g的食糜中含有的益生菌數(shù)量[17-19]。De Champs等[20]也報道當(dāng)平均日采食量達(dá)到109~1010CFU時,乳酸桿菌才能夠在豬的腸道存活。在歐洲,飼料添加劑要求總活菌數(shù)應(yīng)含有1010CFU/g,預(yù)混劑應(yīng)含有108CFU/g,配合飼料、粉料及顆粒料等全價飼料含有106CFU/g[21]。本試驗選擇了3個植物乳桿菌 GF103 的劑量濃度(1×109、5×109、1×1010CFU/kg),結(jié)果表明,添加109CFU/kg的植物乳桿菌GF103對生長豬生長性能的作用效果最好,與前人研究結(jié)果相符。本試驗中生長豬生長性能并沒有表現(xiàn)出前人報道的植物乳桿菌[2]和雙歧桿菌[17]在斷奶仔豬日糧中所呈現(xiàn)的劑量效應(yīng),但與Wang等[22]的研究結(jié)果類似,該研究在生長豬飼糧中添加芽孢桿菌復(fù)合物,隨著添加劑量的增加,生長豬料重比與芽孢桿菌劑量之間沒有線性關(guān)系。這種試驗結(jié)果的不同可能與多個因素有關(guān),除了生豬的日齡不同以外,還可能與添加劑量、飼糧組成及飼養(yǎng)管理環(huán)境等因素有關(guān)[9]。

        Davis等[23]認(rèn)為,在飼糧中添加可直接飼喂的微生物(direct-feed microbials,DFM),如乳酸菌,能夠直接改變動物消化道內(nèi)的菌群組成。乳酸菌能夠通過產(chǎn)酸降低腸道pH,促進(jìn)蛋白酶等消化酶的分泌,從而有益于機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,進(jìn)而促進(jìn)機體生長[5]。本試驗中 T1、T3和CON組總能、干物質(zhì)、有機物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣的消化率顯著高于PC和T2組,各組間中性洗滌纖維和磷的消化率無顯著差異。本試驗與前人研究結(jié)果相似[24]。如張董燕等[25]在基礎(chǔ)飼糧中添加0.20%、0.40%豬源唾液乳桿菌凍干制劑,可顯著提高生長豬氮表觀消化率。張常明等[26]在閹公豬飼糧中添加30 mL植物源乳酸菌后發(fā)現(xiàn),植物源乳酸菌組可以提高仔豬物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、能量、粗脂肪、鈣、磷表觀消化率,分別提高 4.22%、6.12%、4.13% 、3.72%、2.86% 、14.78% ,其中干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、能量指標(biāo)統(tǒng)計檢驗差異顯著。王志祥等[27]向飼糧中添加乳酸桿菌可提高仔豬對飼糧中粗脂肪的表觀消化率,并且對仔豬提高飼糧粗蛋白質(zhì)、鈣和總磷的表觀消化率也有一定作用。周盟等[10]在斷奶仔豬飼糧中添加植物乳桿菌,對仔豬飼糧營養(yǎng)物質(zhì)效率有一定的改善作用。但是也有研究發(fā)現(xiàn)添加益生菌對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率沒有顯著影響。如Chen等[6]在生長豬飼糧中添加復(fù)合益生菌(枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌及嗜酸乳桿菌),對于育肥豬干物質(zhì)、氮的消化率均沒有顯著影響,表明干物質(zhì)、氮的消化率不受飼糧添加益生菌的影響。相似的,Kornegay等[28]在育肥豬飼糧中添加2種益生菌產(chǎn)品(Biomate2B ,包含枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌;Pelletmate Livestock,包含枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和短小芽孢桿菌)也沒發(fā)現(xiàn)對營養(yǎng)物質(zhì)(干物質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分和氮)消化率有顯著影響。Shon等[29]在飼糧中添加以羅伊氏乳桿菌為主的益生菌(羅伊氏乳桿菌、唾液乳桿菌、植物乳桿菌和釀酒酵母)對生長豬和育肥豬干物質(zhì)消化率也沒有顯著影響。Xuan等[30]在飼糧中添加復(fù)合益生菌(芽孢桿菌和釀酒酵母)對仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率沒有顯著影響。Stavric等[31]指出在動物腸道微生物區(qū)系發(fā)育過程中或微生態(tài)平衡被破壞時添加益生菌的效果最有效,他們還指出在優(yōu)良的飼養(yǎng)管理環(huán)境下益生菌對于改善生長性能的效果更不明顯。因此,不用研究結(jié)果的出現(xiàn)可能與豬本身腸道微生態(tài)平衡及健康狀態(tài)有關(guān),乳酸菌對生長豬飼料利用效率的作用效果及其機制需要進(jìn)一步研究確定。

        乳酸菌和大腸桿菌被認(rèn)為是指示腸道健康的主要菌群[32],其數(shù)量比值被認(rèn)為是評價動物消化道微生態(tài)平衡的重要標(biāo)志,乳酸菌數(shù)量高于大腸桿菌數(shù)量能夠促進(jìn)有益菌對腸道病原菌抑制作用的發(fā)揮[33]。乳酸菌抑菌的主要原因是其產(chǎn)生的有機酸使回腸、結(jié)腸中乳酸、乙酸含量升高,降低腸道pH,而大腸桿菌在pH低于5.5時難以生長[13]。如張董燕等[8]在飼糧中添加 0.2%、0.4%的豬源唾液乳桿菌能夠顯著增加生長豬糞中乳酸菌數(shù)量,顯著降低大腸桿菌數(shù)量,并顯著提高乳酸菌與大腸桿菌的比值;索成[1]給斷奶仔豬飼喂植物乳桿菌ZF316后,發(fā)現(xiàn)增加了仔豬消化道中有益菌乳酸菌數(shù)量,降低了大腸桿菌數(shù)量,且提高了兩者的比例。本試驗飼糧中添加1×109CFU/kg的植物乳桿菌GF103提高了糞便乳酸菌的數(shù)量及乳酸菌/大腸桿菌,并有降低糞便大腸桿菌數(shù)量的趨勢,表明該添加劑量的植物乳桿菌可以刺激生長豬腸道乳酸菌的生長,抑制腸道有害菌增殖。結(jié)合本試驗生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的試驗結(jié)果,綜合說明在生長豬飼糧中添加1×109CFU/kg的植物乳桿菌GF103有助于改善生長豬腸道健康和生長性能。

        4 結(jié)論

        ①在生長豬飼糧中添加植物乳桿菌GF103,能夠改善生長豬腸道菌群環(huán)境,提高生長豬生長速度和飼料利用效率。

        ②本試驗條件下,生長豬飼糧中植物乳桿菌GF103適宜添加劑量為1×109CFU/kg。

        致謝:

        感謝大興區(qū)動物衛(wèi)生監(jiān)督管理局穆立田、北京強民豬場廠長陳玉忠及其員工對本試驗順利開展給予的大力支持,感謝本單位陶蓮博士在試驗樣品測定方面給予的幫助。

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