何幼寬 李鑫垚 凌 浩 胡志超 唐圣果 印遇龍 張佩華
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410128)
當(dāng)前我國(guó)飼料原料資源短缺,耕地面積的減少使人畜爭(zhēng)糧矛盾日益突出,而蛋白質(zhì)飼料的緊缺是限制我國(guó)畜牧業(yè)快速發(fā)展的主要障礙。因此,開發(fā)非常規(guī)飼料資源代替蛋白質(zhì)飼料尤為重要[1]。構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera)是???、構(gòu)樹屬的多年生喬木植物,也是一種傳統(tǒng)中草藥,含有黃酮類化合物、生物堿、多糖、不飽和脂肪酸等生物活性物質(zhì),具有抗氧化、抗菌、抗炎、增強(qiáng)免疫力等多種功能[2]。研究發(fā)現(xiàn),構(gòu)樹中還含有豐富的香豆素、木脂素、1,3-二苯基丙烷、黃酮類或黃酮醇,特別是含有戊烯基的生物活性酚類物質(zhì)[3]。構(gòu)樹于2015年被國(guó)務(wù)院扶貧辦列入十大精準(zhǔn)扶貧工程之一。目前,我國(guó)種植構(gòu)樹的面積已達(dá)40萬(wàn)畝(1畝≈666.667 m2),在資源分布上占有一定的優(yōu)勢(shì)[4-5]。構(gòu)樹幼葉青貯后的粗蛋白質(zhì)含量增加,其葉片和全株嫩苗、細(xì)枝條是較好的飼料原料,可將其葉片、全株嫩苗、細(xì)枝條作為蛋白質(zhì)飼料應(yīng)用在飼糧中[6]。
據(jù)報(bào)道,青貯構(gòu)樹飼料替代飼糧中蛋白質(zhì)飼料及部分青貯飼料對(duì)肉羊平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)沒(méi)有顯著影響[7]。有研究表明,飼糧中添加25%~50%的構(gòu)樹有利于促進(jìn)肉羊瘤胃發(fā)酵,并提高生長(zhǎng)性能和改善肉品質(zhì)[8]。Tian等[9]研究表明,用一定比例的青貯構(gòu)樹替代全株玉米青貯有益于荷斯坦母牛的腸道健康。Chen等[10]研究表明,飼糧中添加構(gòu)樹葉提取物可以提高斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、抗氧化能力和免疫功能。綜上所述,作為一種非常規(guī)飼料原料,青貯構(gòu)樹已被廣泛應(yīng)用于家禽、家畜和反芻動(dòng)物的生產(chǎn)中,但是目前缺乏青貯構(gòu)樹對(duì)反芻動(dòng)物尤其是山羊腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和腸黏膜功能的應(yīng)用研究。因此,本試驗(yàn)擬在基礎(chǔ)飼糧中用青貯構(gòu)樹替代12.5%的苜蓿干草,研究其對(duì)肉羊生長(zhǎng)性能、養(yǎng)分表觀消化率、腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、腸黏膜抗氧化能力以及免疫功能的影響,旨為青貯構(gòu)樹替代部分蛋白質(zhì)飼料在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用提供一些數(shù)據(jù)支持。
青貯構(gòu)樹由河南某公司公司提供,為全株青貯構(gòu)樹,青貯構(gòu)樹營(yíng)養(yǎng)成分見表1。
表1 青貯構(gòu)樹營(yíng)養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Nutrient composition of Broussonetia papyrifera silage (DM basis)
試驗(yàn)在岳陽(yáng)市平江縣梅仙鎮(zhèn)芳草灣生態(tài)園有限公司開展。選取4月齡、體重為(23.9±3.3) kg的健康肉用川中黑山羊母羊24只,隨機(jī)分為2組,每組12頭。根據(jù)NRC(2007)肉羊營(yíng)養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)配制試驗(yàn)飼糧,試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表2。2組分別飼喂基礎(chǔ)飼糧(對(duì)照組)和用青貯構(gòu)樹替代基礎(chǔ)飼糧中12.5%的苜蓿干草的試驗(yàn)飼糧(青貯構(gòu)樹組)。試驗(yàn)期84 d,其中預(yù)試期14 d,正試期70 d。
表2 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) %
試驗(yàn)羊采用小欄飼養(yǎng),每組12頭試驗(yàn)羊分為6欄飼養(yǎng),每欄2頭。試驗(yàn)期間每日08:00和17:00飼喂各飼喂1次,山羊自由飲水,按照羊場(chǎng)常規(guī)程序進(jìn)行消毒和飼養(yǎng)管理。
正試期第1天和第70天對(duì)每只試驗(yàn)羊進(jìn)行空腹稱重,記錄初重和末重,準(zhǔn)確記錄每次的喂料量和余料量,試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算ADG、ADFI和料重比(F/G)。
在正試期第49天,每組隨機(jī)選擇6頭羊在代謝籠中進(jìn)行消化代謝試驗(yàn),采集4 d。每天08:00收集新鮮糞便,采用全收糞法收集糞樣。糞樣混勻后,收集每日糞樣的1/10平均分成2份,一份加10%硫酸固氮,-20 ℃保存,用于粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定;另一份不加硫酸,用于其他養(yǎng)分含量的測(cè)定。糞樣中干物質(zhì)(DM)含量參照GB/T 6435—2014中方法測(cè)定,粗脂肪(EE)含量參照GB/T 6433—2006中方法測(cè)定,粗蛋白質(zhì)含量參照GB/T 6432—2018中方法測(cè)定,中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量參照GB/T 6434—2006中方法測(cè)定。養(yǎng)分表觀消化率計(jì)算公式如下:
養(yǎng)分表觀消化率(%)=[(食入該養(yǎng)分含量-糞中
該養(yǎng)分含量)/食入該養(yǎng)分含量]×100。
1.6.1 腸道組織樣品采集
于試驗(yàn)期第84天,每組隨機(jī)選取6只山羊進(jìn)行屠宰,打開腹腔迅速分離腸段,取十二指腸、空腸、回腸組織中段,立即用生理鹽水清洗外壁和內(nèi)容物后,放入50 mL裝有4%甲醛溶液的離心管中固定,用于腸道組織形態(tài)學(xué)觀察。取十二指腸、空腸、回腸中段腸段黏膜,用錫箔紙包好寫好標(biāo)簽,投入液氮罐進(jìn)行速凍,之后放入-80 ℃冰箱進(jìn)行保存。
1.6.2 腸道組織形態(tài)
參考田麗娜等[11]方法對(duì)腸道組織樣品進(jìn)行前處理,制成的切片利用Case Viewer 2.4軟件對(duì)腸道絨毛高度和隱窩深度進(jìn)行測(cè)量,每張切片選取5個(gè)視野,計(jì)算十二指腸、空腸和回腸絨毛高度、隱窩深度的平均值以及絨毛高度/隱窩深度(V/C)。
1.6.3 腸道抗氧化指標(biāo)
各稱取約0.1 g十二指腸、空腸、回腸黏膜組織,加入0.9 mL預(yù)冷的0.9%生理鹽水,用勻漿機(jī)勻漿后制成10%的組織勻漿液,取0.5 mL組織勻漿液用離心機(jī)在4 ℃、2 000 r/min下離心10 min,將制備好的勻漿上清液置于-20 ℃冰箱保存待測(cè)。
十二指腸、空腸、回腸的總抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)含量以及總超氧化歧化酶(T-SOD)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)活性采用南京建成生物工程研究所提供的試劑盒進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定過(guò)程按照試劑盒的操作說(shuō)明進(jìn)行。
1.6.4 回腸細(xì)胞因子含量
用上述制成的10%的回腸黏膜組織勻漿上清液測(cè)定回腸細(xì)胞因子[腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-2(IL-2)、白細(xì)胞介素-4(IL-4)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)]含量,采用江蘇雨桐生物科技有限公司提供的酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定(ELISA)試劑盒進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定過(guò)程按照試劑盒的操作說(shuō)明進(jìn)行。
1.6.5 回腸免疫球蛋白含量
用上述制成10%回腸黏膜組織勻漿上清液測(cè)定回腸免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)含量。采用江蘇雨桐生物科技有限公司提供的ELISA試劑盒進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定過(guò)程按照試劑盒的操作說(shuō)明進(jìn)行。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2016進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì),再利用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”進(jìn)行表示,P<0.01為差異極顯著,P<0.05為差異顯著。
由表3可知,對(duì)照組的ADFI顯著高于青貯構(gòu)樹組(P<0.05)。對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間末重、F/G和ADG均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表3 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊生長(zhǎng)性能的影響Table 3 Effects of Broussonetia papyrifera silage on growth performance of mutton goats
由表4可知,對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間各養(yǎng)分表觀消化率均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表4 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊養(yǎng)分表觀消化率的影響Table 4 Effects of Broussonetia papyrifera silage on nutrient apparent digestibility of mutton goats %
由圖1和表5可知,青貯構(gòu)樹組的十二指腸隱窩深度顯著低于對(duì)照組(P<0.05),空腸和回腸V/C顯著高于對(duì)照組(P<0.05),空腸隱窩深度極顯著低于對(duì)照組(P<0.01)。對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間十二指腸、空腸和回腸絨毛高度,十二指腸V/C以及回腸隱窩深度均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表5 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊腸道組織形態(tài)的影響 Table 5 Effects of Broussonetia papyrifera silage on intestinal morphology of mutton goats
由表6可知,對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間空腸和回腸MDA含量、T-AOC以及T-SOD、GSH-Px活性均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表6 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊腸道抗氧化指標(biāo)的影響Table 6 Effects of Broussonetia papyrifera silage on intestinal antioxidant indexes of mutton goats
續(xù)表6項(xiàng)目Items對(duì)照組Control group青貯構(gòu)樹組Broussonetia papyrifera silage groupP值 P-value丙二醛 MDA/(nmol/mg prot)0.45±0.150.52±0.080.336總超氧化物歧化酶 T-SOD/(U/mg prot)8.98±1.219.53±0.890.332谷胱甘肽過(guò)氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot)134.69±24.16142.20±43.550.712回腸 Ileum總抗氧化能力 T-AOC/(U/mg prot)0.14±0.090.10±0.050.268丙二醛 MDA/(nmol/mg prot)0.65±0.170.46±0.220.097總超氧化物歧化酶 T-SOD/(U/mg prot)7.18±0.616.94±0.500.498谷胱甘肽過(guò)氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot)120.16±17.37128.80±28.510.540
由表7可知,對(duì)照組回腸TNF-α含量顯著低于青貯構(gòu)樹組(P<0.05)。對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間回腸IL-2、IL-4、IL-6、IL-8含量均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表7 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊回腸細(xì)胞因子含量的影響Table 7 Effects of Broussonetia papyrifera silage on ileum cytokine contents of mutton goats pg/mL
由表8可知,青貯構(gòu)樹組回腸IgA含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。對(duì)照組和青貯構(gòu)樹組之間回腸IgM和IgG含量均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表8 青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊回腸免疫球蛋白含量的影響Table 8 Effects of Broussonetia papyrifera silage on ileum immunoglobulin contents of mutton goats μg/mL
由于構(gòu)樹是木本飼料,粗纖維含量較高,大量的植物纖維不僅影響飼用的適口性,而且還會(huì)影響畜禽的消化吸收[4]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,飼糧中添加青貯構(gòu)樹顯著降低了肉羊ADFI,ADG、F/G均有一定程度的上升,這表明青貯構(gòu)樹飼料對(duì)肉羊生長(zhǎng)性能無(wú)顯著影響,雖然青貯構(gòu)樹組的肉羊ADFI顯著低于對(duì)照組,但是其ADG并未下降。本試驗(yàn)結(jié)果與林萌萌等[7]用10%青貯構(gòu)樹替代青貯玉米飼喂肉羊的研究結(jié)果一樣。這可能是因?yàn)榍噘A構(gòu)樹中單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子未被降解成葡萄糖[12],導(dǎo)致適口性差,影響了肉羊采食量,其中品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼糧的pH在3.8~4.2[13],不同留茬高度的構(gòu)樹單寧含量在1.38%~1.94%[14]。
A:對(duì)照組十二指腸 duodenum of control group;B:對(duì)照組空腸 jejunum of control group;C:對(duì)照組回腸 ileum of Control group;D:青貯構(gòu)樹組十二指腸 duodenum of Broussonetia papyrifera silage group;E:青貯構(gòu)樹組空腸 jejunum of Broussonetia papyrifera silage group;F:青貯構(gòu)樹組回腸 ileum of Broussonetia papyrifera silage group。
養(yǎng)分表觀消化率是評(píng)價(jià)飼糧營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最基本的指標(biāo)[15]。梁春宇等[16]在泌乳奶牛飼糧中添加不同比例的構(gòu)樹,發(fā)現(xiàn)構(gòu)樹添加比例超過(guò)14%會(huì)顯著降低養(yǎng)分表觀消化率。鄧銘等[17]研究發(fā)現(xiàn),斷奶仔豬飼糧中添加發(fā)酵構(gòu)樹能顯著降低其養(yǎng)分表觀消化率,并推測(cè)這可能是構(gòu)樹中含有的抗?fàn)I養(yǎng)成分影響了養(yǎng)分吸收,導(dǎo)致養(yǎng)分表觀消化率降低。在本研究中,飼糧中添加青貯構(gòu)樹對(duì)各養(yǎng)分表觀消化率均無(wú)顯著影響,表明本試驗(yàn)中用青貯構(gòu)樹替代基礎(chǔ)飼糧中12.5%的苜蓿干草不會(huì)對(duì)肉羊養(yǎng)分吸收產(chǎn)生負(fù)面影響。
小腸絨毛高度和隱窩深度與腸道的消化吸收功能密切相關(guān)。小腸的絨毛高度代表著該段腸道接觸食糜的多少,與食糜接觸越多,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入就越充分[18]。隱窩變深說(shuō)明絨毛萎縮,吸收能力下降。V/C可以反映小腸的功能狀態(tài),V/C越大說(shuō)明腸上皮吸收表面積越大,腸道的消化吸收能力越強(qiáng)[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,飼糧中添加青貯構(gòu)樹可降低十二指腸和空腸的隱窩深度,提高空腸和回腸V/C,與從光雷等[20]報(bào)道的飼料中添加植物多酚能夠改善肉雞小腸組織形態(tài)的結(jié)果一致,因?yàn)闃?gòu)樹中富含黃酮類的植物多酚[5]。這說(shuō)明構(gòu)樹可以改善小腸上皮形態(tài),有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和消化,從而促進(jìn)腸道健康。
構(gòu)樹葉中含有豐富的黃酮類化合物[5],黃酮類化合物具有抗炎和調(diào)節(jié)免疫的作用[21]。青貯構(gòu)樹中產(chǎn)生抗氧化活性作用的主要成分可能是多酚和黃酮類化合物[22]。GSH-Px、超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)是機(jī)體內(nèi)重要的抗氧化酶,它們協(xié)同作用共同清除機(jī)體超氧陰離子自由基(O2-),從而清除過(guò)氧化氫(H2O2),防止細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化,延緩生命衰老[23]。機(jī)體內(nèi)部氧自由基過(guò)多時(shí),脂質(zhì)氧化反應(yīng)表現(xiàn)強(qiáng)烈,最終會(huì)形成MDA,其含量可反映機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度及在此過(guò)程中細(xì)胞的受損狀況,MDA含量降低可對(duì)機(jī)體抗氧化產(chǎn)生積極作用[24]。而青貯構(gòu)樹中生物活性物質(zhì)可顯著增強(qiáng)奶??寡趸芰兔庖吡25]、提高斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和抗氧化能力[10]。Tao等[22]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加青貯構(gòu)樹可以有效提高肉牛血清GSH-Px活性,降低血清MDA含量,從而提高自身抗氧化能力。本試驗(yàn)結(jié)果表明,飼糧中添加青貯構(gòu)樹對(duì)空腸、回腸黏膜抗氧化指標(biāo)無(wú)顯著影響,這與前人的研究結(jié)果[10-22]不一致,可能是由于試驗(yàn)品種和青貯構(gòu)樹的添加量不一致所造成的差異,但各項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍內(nèi),說(shuō)明肉羊腸道處于健康狀態(tài)。
腸道黏膜的免疫系統(tǒng)是機(jī)體的第一道防線,腸黏膜中細(xì)胞因子發(fā)揮主要作用,其中白細(xì)胞介素參與機(jī)體免疫反應(yīng)的表達(dá)和調(diào)節(jié),介導(dǎo)T、B淋巴細(xì)胞活化。IL-2是一種T淋巴細(xì)胞生長(zhǎng)因子,具有刺激B淋巴細(xì)胞增殖并產(chǎn)生抗體和激活T淋巴細(xì)胞分化和增殖的功能,同時(shí)參與炎癥或自身免疫性反應(yīng),具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用[26-27]。IL-4是一種抗炎因子,能夠通過(guò)下調(diào)炎性介質(zhì)[TNF-α和白細(xì)胞介素-1(IL-1)]來(lái)促進(jìn)體液免疫反應(yīng)[28]。IL-6是一種多功能炎性細(xì)胞因子,在細(xì)菌內(nèi)毒素誘導(dǎo)的試驗(yàn)性肺損傷中通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1和TNF-α,發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)和抗炎作用[29]。IL-8是一種宿主防御細(xì)胞因子,作為對(duì)有害或感染性物質(zhì)反應(yīng)的一部分而分泌[30]。TNF-α是一種促炎細(xì)胞因子,具有雙重調(diào)節(jié)功能,在最初的感染中是致炎作用,而在炎癥后期是具有抗炎或免疫調(diào)節(jié)的作用[31]。細(xì)胞因子參與機(jī)體炎癥反應(yīng),與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)密切相關(guān)[32],適量的TNF-α能夠增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力[33]。本研究中,在飼糧中添加青貯構(gòu)樹,由于青貯構(gòu)樹中含有多種活性物質(zhì),這些活性物質(zhì)通過(guò)改善腸道形態(tài)來(lái)增強(qiáng)腸道健康,因此青貯構(gòu)樹組回腸TNF-α含量顯著高于對(duì)照組。
腸道不僅是消化、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的場(chǎng)所,而且其黏膜還具有重要的免疫功能[34]。免疫球蛋白是機(jī)體內(nèi)重要的物質(zhì),對(duì)機(jī)體的免疫保護(hù)起著重要作用。尤其是由固有層和漿細(xì)胞分泌的IgA與分泌片段結(jié)合后形成的分泌型免疫球蛋白A(sIgA),它是腸道黏膜免疫屏障重要功能分子,在預(yù)防腸道感染中起著至關(guān)重要的作用[35]。sIgA被認(rèn)為是抵御許多病原體入侵的第一道重要防線[36]。IgM是首次免疫應(yīng)答最主要的抗體[37]。IgG是由漿細(xì)胞分泌的動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的抗體,主要參與體液免疫反應(yīng)[38]。本試驗(yàn)中,飼糧中添加青貯構(gòu)樹后,回腸IgA含量顯著減少,回腸IgG含量有上升的趨勢(shì)。這與前人在犢牛[9]和奶牛[39]飼糧中添加青貯構(gòu)樹的結(jié)論不一致,他們得出飼糧中添加青貯構(gòu)樹后血清中IgA含量顯著提高的結(jié)論??赡苁乔噘A構(gòu)樹飼料中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子[40],對(duì)肉羊腸道產(chǎn)生了應(yīng)激;也有可能是構(gòu)樹添加量不一致產(chǎn)生了不同的結(jié)果。本研究結(jié)果表明,青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊腸道免疫系統(tǒng)的激活影響不大。
使用青貯構(gòu)樹替換基礎(chǔ)飼糧中12.5%的苜蓿干草能降低十二指腸、空腸隱窩深度,提高空腸和回腸V/C,在一定程度上改善腸道形態(tài),促進(jìn)腸道健康。青貯構(gòu)樹對(duì)肉羊養(yǎng)分表觀消化率和腸道抗氧化能力無(wú)不利影響。
動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)2021年9期