劉 攀,李瑞琦,譚占坤,王逸飛,陳曉晨,何偉先,杜忍讓,馬 健,褚瑰燕*,蔡傳江*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院,楊凌 712100;2.西藏農(nóng)牧學(xué)院動物科學(xué)學(xué)院 西藏高原飼料加工工程研究中心 西藏高原生態(tài)草牧業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心,林芝 860000;3.齊全農(nóng)牧集團(tuán)股份有限公司,遂寧 629000)

纖維最初被認(rèn)為是動物不能消化的植物細(xì)胞壁成分[1]。在傳統(tǒng)畜牧業(yè)中,纖維一直被認(rèn)為是降低豬生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的抗?fàn)I養(yǎng)因子。然而,最近的研究表明,纖維不僅會增加豬的飽腹感,而且在促進(jìn)動物腸道發(fā)育和生理功能等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2-3]。日糧中加入適量的纖維可以降低飼料成本,使生長育肥豬的腸道菌群產(chǎn)生高纖維耐受性,進(jìn)而提高纖維的消化能力。不同比例的纖維具有不同的理化性質(zhì),纖維在日糧中的含量會影響其調(diào)節(jié)腸道微生物的潛力[4-5]。先前的研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加5%的麥麩或者玉米麩皮對于豬的生長性能、免疫功能以及腸道微生物是有益的[6]。然而,也有研究指出,日糧中添加10%麥麩對豬的生長性能和腸道菌群沒有顯著影響[7]。因此,纖維在生長育肥豬中的應(yīng)用仍需要深入探索。

纖維在畜牧業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛,對于豬的研究主要集中在預(yù)防仔豬腹瀉以及母豬便秘,而對生長育肥豬胴體性狀和肉品質(zhì)影響的研究報道較少。因此,本研究旨在探究高纖維對生長育肥豬生長性能、肉品質(zhì)、腸道形態(tài)以及腸道菌群的影響,以期為降低生產(chǎn)成本,提高畜產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益及高纖維在育肥豬中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)日糧

試驗(yàn)選取72頭初始體重為(48.83±0.49)kg、健康的杜×長×大三元雜交生長豬,隨機(jī)分為2組,每組4個重復(fù),每個重復(fù)9頭豬。對照組(CON)飼喂基礎(chǔ)日糧,高纖維組(HF)飼喂含15%麥麩的高纖維日糧。試驗(yàn)日糧參照NRC(2012)豬營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制,日糧的組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)日糧組成及營養(yǎng)水平

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)在陜西省延安市洛川生豬養(yǎng)殖示范基地進(jìn)行。養(yǎng)殖場具備通風(fēng)、衛(wèi)生良好的飼養(yǎng)環(huán)境,試驗(yàn)前對圈舍進(jìn)行熏蒸消毒(甲醛∶高錳酸鉀=2∶1)5 d,熏蒸結(jié)束后開門窗透氣。試驗(yàn)期為84 d,1～6周對照組飼喂基礎(chǔ)日糧,高纖維組飼喂麥麩含量為15%的高纖維日糧;7～12周兩組統(tǒng)一飼喂高纖維日糧,研究高纖維日糧對育肥豬的影響以及育肥豬對高纖維日糧是否具有適應(yīng)性。生長育肥豬自由采食和飲水。每天打掃圈舍,保持豬舍干燥、通風(fēng),記錄豬只健康狀況。試驗(yàn)結(jié)束時,分別從兩組中隨機(jī)選擇7頭豬進(jìn)行屠宰。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 生長性能 試驗(yàn)第1、22、43、64、85天晨飼前對豬空腹稱重,計(jì)算每頭豬的平均日增重(ADG)。試驗(yàn)過程中每天記錄投放飼料量、余料量及損料量,計(jì)算平均日采食量(ADFI)、料重比(F/G)。

1.3.2 肉品質(zhì)性狀 試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行屠宰,參照NY/T 821—2004《豬肌肉品質(zhì)測定技術(shù)規(guī)范》取背最長肌測定大理石紋、肉色、pH45min、pH24h、失水率等胴體肉品質(zhì)指標(biāo)。

1.3.3 肌纖維橫截面積 對4%多聚甲醛溶液固定的豬背最長肌進(jìn)行修塊和組織脫水、石蠟包埋、切片、脫蠟、蘇木精-伊紅(HE)染色、脫水、中性樹膠封片,在顯微鏡下測定肌纖維橫截面積。

1.3.4 肌纖維類型基因表達(dá)水平 育肥豬屠宰后立刻取背最長肌放到液氮中進(jìn)行凍存,將組織樣本從液氮取出少許提取組織RNA,用核酸蛋白檢測儀測定RNA濃度。逆轉(zhuǎn)錄按照PrimeScript?RT reagent Kit Perfect Real Time說明書操作,實(shí)時熒

1. 預(yù)混料為每千克日糧提供:維生素A 30 000 IU,維生素B113 mg,維生素B216 mg,維生素B620 mg,維生素B120.4 mg,維生素D 8 000 IU,維生素E 80 g,維生素K 12 mg,生物素1.2 mg,葉酸3.2 mg,膽堿3 000 mg;硒0.15 mg,鐵95 mg,鋅85 mg,銅10 mg,碘1.25 mg,錳120 mg。2. 消化能為計(jì)算值,其余為實(shí)測值

1. The premix provided the following per kg of diets: VA 30 000 IU, VB113 mg, VB216 mg, VB620 mg, VB120.4 mg, VD 8 000 IU, VE 80 g, VK 12 mg, biotin 1.2 mg, folic acid 3.2 mg, choline 3 000 mg; Se 0.15 mg, Fe 95 mg, Zn 85 mg, Cu 10 mg, I 1.25 mg, Mn 120 mg.2. The digestible energy is calculated and the rest are measured

光定量PCR所用cDNA的合成按照TaKaRa反轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書進(jìn)行操作。取一定量的總RNA,用特異的RT引物在10 μL的反應(yīng)體系中合成cDNA第一鏈。將反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物做3～4倍稀釋,用于后續(xù)Real time-qPCR反應(yīng)檢測肌纖維類型基因表達(dá)水平。

應(yīng)用Primer Premier 5.0軟件,按照引物設(shè)計(jì)的基本原則,設(shè)計(jì)相關(guān)基因的PCR擴(kuò)增引物,以β-actin作為內(nèi)參基因,肌纖維類型基因的引物序列由公司(生工生物,Invitrogen等)合成,引物序列見表2。

表2 引物序列信息

PCR反應(yīng)程序按照SYBR?Premix Ex TaqTMII說明書操作。PCR反應(yīng)體系10 μL:SYBR?Premix Ex Taq TM II(2×) 5 μL,RT product 1 μL,PCR Forward Primer(10 μmol·L-1) 0.5 μL,PCR Reverse Primer(10 μmol·L-1) 0.5 μL,RNase Free dH2O 3 μL。PCR反應(yīng)程序:95 ℃預(yù)變性30 s;95 ℃變性5 s,60 ℃退火30 s,70 ℃延伸10 min,共40個循環(huán)。采用2-ΔΔCt計(jì)算基因的相對表達(dá)量。

1.4 回腸腸道形態(tài)

取4%多聚甲醛固定后的回腸組織包埋在石蠟中,每個樣品的3個橫截面以5 μm厚度切片置于載玻片上,并進(jìn)行蘇木精-伊紅染色。選取10個完整的絨毛視野,使用圖像處理和分析系統(tǒng)(Image-J)在40倍組合放大率的光學(xué)顯微鏡下測量腸段的絨毛高度和隱窩深度,并計(jì)算絨毛高度/隱窩深度(V/C)值。

1.5 回腸黏膜屏障功能相關(guān)基因mRNA表達(dá)水平

通過實(shí)時聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)分析基因的表達(dá)。每個樣品進(jìn)行3次重復(fù)的實(shí)時PCR反應(yīng),以β-actin作內(nèi)參基因,本試驗(yàn)所檢測基因的引物信息見表2,所有基因表達(dá)均通過公式2-ΔΔCt計(jì)算,并用Western blot測定緊密連接蛋白表達(dá)水平。

1.6 回腸黏膜杯狀細(xì)胞數(shù)量

回腸組織樣本用4%多聚甲醛固定,石蠟包埋切片后用高碘酸希夫法染色(PAS染色)。高倍鏡下(100×和200×)每張切片選擇5個典型的視野,用NiKon(Ni-U)正置顯微鏡照進(jìn)行拍照,然后對杯狀細(xì)胞計(jì)數(shù)(Image Pro Plus 6.0)。

1.7 盲腸和結(jié)腸微生物多樣性及其代謝產(chǎn)物

采用16 S rRNA基因的高通量測序技術(shù),將序列進(jìn)行拼接、過濾、鑒定并去除嵌合體后,得到有效數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行劃分分類操作單元(OTU)、多樣性及差異性分析。使用Qiime軟件(Version 1.9.1)對樣品Alpha多樣性進(jìn)行評估,其中Chao1指數(shù)用于衡量物種數(shù)量多少,Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)用于評判物種多樣性,Shannon指數(shù)越大,Simpson指數(shù)越小,說明菌群多樣性更高。斷奶仔豬腸道微生物群落差異分析利用R軟件進(jìn)行T檢驗(yàn)并作圖。在杭州景杰生物科技股份有限公司對盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物中乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸濃度進(jìn)行測定。

1.8 統(tǒng)計(jì)方法

利用Microsoft Excel 2013整理原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)。采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析。試驗(yàn)結(jié)果以“平均值±SEM”表示,P<0.05表示差異顯著,0.05

2 結(jié) 果

2.1 高纖維日糧對生長育肥豬生長性能的影響

由表3可知,高纖維組和對照組生長育肥豬的初始體重?zé)o顯著差異(P>0.05),在試驗(yàn)第1～3周,高纖維組第3周末重、ADG都顯著低于對照組(P<0.05),F/G較對照組顯著增加(P<0.05);在試驗(yàn)第4～6周,與對照組相比,高纖維組的F/G有降低的趨勢(P=0.082);在試驗(yàn)第7～9周,高纖維組第九周末重顯著高于對照組(P<0.05),ADG有增加的趨勢(P=0.055);在試驗(yàn)的10～12周,高纖維組第12周末重(P=0.071)和ADG(P=0.081)均有增加的趨勢;在整個試驗(yàn)過程中,與對照組相比高纖維組ADG顯著升高(P<0.05),ADFI和F/G無顯著差異。

表3 高纖維日糧對生長育肥豬生長性能的影響

2.2 高纖維日糧對生長育肥豬肉品質(zhì)的影響

由表4可知,與對照組相比,高纖維組pH24 h顯著增加(P<0.05);pH45 min、大理石紋、肉色、失水率在各組間均無顯著差異。

表4 高纖維飼糧對育肥豬常規(guī)肉品質(zhì)的影響

如圖1A～D,與對照組相比,高纖維組豬背最長肌的肌纖維橫截面積顯著減小(P<0.05),高纖維組肌纖維橫截面積在4.5～6.0×1 000 μm2范圍內(nèi)占比顯著高于對照組(P<0.05),橫截面積在6.0～7.5×1 000 μm2范圍內(nèi)的占比顯著低于對照組(P<0.05)。由圖1E～G可知,高纖維組豬肌肉中的MyHCI型肌纖維mRNA基因表達(dá)水平顯著高于對照組(P<0.05),MyHCIIa型肌纖維mRNA基因表達(dá)水平有低于對照組的趨勢。

A. 對照組背最長肌中肌纖維橫截面積HE染色;B. 高纖維組背最長肌中肌纖維橫截面積HE染色;C. 背最長肌肌纖維不同橫截面積占比;D. 背最長肌肌纖維橫截面積平均值;E～G. 豬背最長肌肌纖維類型相關(guān)基因表達(dá)。*表示差異顯著(P<0.05),**表示差異及顯著(P<0.01)。下同A. HE staining of cross-sectional area of muscle fibers in longissimus dorsi muscle in control group; B. HE staining of cross-sectional area of muscle fibers in longissimus dorsi muscle in high fiber group; C. Proportion of different muscle fiber cross-sectional area of longissimus dorsi muscle in pigs; D. The mean value of muscle fiber cross-sectional area of longissimus dorsi muscle; E-G. Expression of genes related to muscle fiber type of longissimus dorsi muscle. * indicates a significant difference(P<0.05),** indicates extremely significant difference(P<0.01).The same as below圖1 高纖維日糧對生長育肥豬肉色及肌纖維特性的影響Fig.1 Effects of high fiber diet on color and muscle fiber properties of growing-finishing pigs

2.3 高纖維日糧對豬回腸形態(tài)和物理屏障功能的影響

由圖2A～D可知,高纖維組回腸的絨毛高度極顯著增加(P<0.01),隱窩深度顯著降低(P<0.05),回腸絨毛高度/隱窩深度比值極顯著高于對照組(P<0.01)。

A. 回腸切片HE染色;B～D. 回腸的絨毛高度、隱窩深度和絨毛高度/隱窩深度比值;E. 緊密連接蛋白的免疫熒光染色(標(biāo)尺=100 μm);F～G. 緊密連接蛋白表達(dá)水平;H. 緊密連接蛋白mRNA 表達(dá)水平A. Ileal sections stained with HE; B-D. Villus height, crypt depth and villus height to crypt depth ratio of ileum;E. Immunofluorescence staining of tight junction protein (Bar=100 μm);F-G. Expression level of tight junction protein;H. Tight junction protein mRNA expression level圖2 高纖維日糧對生長育肥豬回腸形態(tài)和物理屏障功能的影響Fig.2 Effects of high fiber diets on ileal morphology and physical barrier function in growing-finishing pigs

由圖2F、2G可知,Western blot結(jié)果顯示HF組ZO-1、Occludin和Claudin-1的蛋白表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05),從圖E的熒光染色中也能觀察到相同結(jié)果。RT-qPCR的結(jié)果表明(圖2H),HF組Occludin和Claudin-1的mRNA表達(dá)水平顯著提高(P<0.05)。

2.4 高纖維日糧對腸道化學(xué)屏障功能的影響

由圖3A、B可知,與對照組相比,高纖維組杯狀細(xì)胞的數(shù)量極顯著增加(P<0.01)。由圖3C可知,主要由杯狀細(xì)胞分泌的Muc-2的mRNA表達(dá)水平在高纖維組顯著上調(diào)(P<0.05)。

2.5 高纖維日糧對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的影響

由表5可知,與對照組相比,高纖維組結(jié)腸的Shannon指數(shù)有增加的趨勢(P=0.065)。

表5 豬盲腸、結(jié)腸食糜微生物α-多樣性指數(shù)

通過在門和屬水平上對盲腸和結(jié)腸的微生物分析,發(fā)現(xiàn)高纖維日糧改變了盲腸和結(jié)腸微生物的組成。如圖4A～B、E～F所示,與對照組相比,高纖維組顯著增加了盲腸厚壁菌門(P<0.05)和變形菌門(P<0.05)的相對豐度,極顯著降低了擬桿菌門的相對豐度(P<0.01);在結(jié)腸中,高纖維組螺旋菌門的相對豐度極顯著低于對照組(P<0.01)。如圖4C～D、G～H所示,在盲腸中,高纖維組梭菌屬的相對豐度顯著高于對照組(P<0.05),而鏈球菌屬顯著低于對照組(P<0.05);在結(jié)腸中,高纖維組芽孢桿菌屬的相對豐度極顯著高于對照組(P<0.01),而鏈球菌屬的相對豐度極顯著低于對照組(P<0.01)。

A、E. 盲腸微生物在門水平的相對豐度;B、F. 結(jié)腸微生物在門水平的相對豐度;C、G. 盲腸微生物在屬水平的相對豐度; D、H. 結(jié)腸微生物在屬水平的相對豐度;I.盲腸內(nèi)容物中短鏈脂肪酸的濃度; J. 結(jié)腸內(nèi)容物中短鏈脂肪酸的濃度A, E. Relative abundance of microorganisms at the phylum level in the cecum. B, F. Relative abundance of microorganisms at the phylum level in the colon; C, G. Relative abundance of microorganisms at genus level in the cecum; D, H. Relative abundance of microorganisms at genus level in the colon; I. Concentration of short-chain fatty acids in the contents of cecum; J. Concentration of short-chain fatty acids in the contents of colon. 圖4 高纖維日糧對生長育肥豬腸道菌群組成及其代謝產(chǎn)物的影響Fig.4 Effects of high fiber diets on the composition and metabolites of intestinal flora in growing-finishing pigs

本試驗(yàn)檢測了盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物中短鏈脂肪酸的濃度。如圖4I所示,在盲腸中,和對照組相比,高纖維組顯著增加乙酸(P<0.05)、丙酸(P<0.05)、丁酸(P<0.05)的濃度;在結(jié)腸中(圖4J),高纖維組顯著增加了乙酸(P<0.05)、丙酸(P<0.05)、丁酸(P<0.05)、戊酸(P<0.05)和異戊酸(P<0.05)的濃度。

3 討 論

3.1 高纖維日糧對生長育肥豬生長性能的影響

隨著研究的深入,纖維開始廣泛用于豬日糧中。先前的研究表明,高纖維的攝入通常會降低豬的生長速度[8]。Laitat等[9]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)飼喂高纖維日糧時,豬生長性能的下降通常出現(xiàn)在生長期,而不是育肥期。Morales等[10]研究結(jié)果顯示,豬在生長過程中需要一段時間來適應(yīng)高纖維日糧,而后才能消耗足夠的纖維來補(bǔ)償日糧能量的缺少。本試驗(yàn)中,在1～3周高纖維組與對照組相比,第3周末重、日增重降低且料肉比升高,這表明在生長期飼喂高纖維日糧,前期豬的生長性能會下降;但在4～6周,與對照組相比,高纖維組料肉比有降低的趨勢;在試驗(yàn)第7～9周,高纖維組第九周末重顯著高于對照組,日增重有增加的趨勢;在9～12周,高纖維組第12周末重和日增重均有增加的趨勢;在整個試驗(yàn)過程中,與對照組相比高纖維組日增重顯著升高,這說明在生長期使用高纖維日糧能在后期改善生長育肥豬的生長性能。在本試驗(yàn)中,試驗(yàn)全程和試驗(yàn)各階段日糧處理均不影響平均日采食量。Da Silva等[11]研究發(fā)現(xiàn),添加纖維飼料導(dǎo)致的日糧體積增加,使腸道有強(qiáng)烈填充感而導(dǎo)致生長豬采食量的下降。但是在生長育肥豬中,高纖維日糧往往不會出現(xiàn)這樣的情況。Agyekum等[12]研究發(fā)現(xiàn),飼喂高纖維組日糧的生長育肥豬的采食量沒有減少。這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。

3.2 高纖維日糧對生長育肥豬肉品質(zhì)的影響

在育肥豬日糧中添加適當(dāng)?shù)睦w維可以提高生長性能和胴體質(zhì)量,而不會影響肉質(zhì)[13-14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,纖維水平不影響育肥豬的肉色,大理石紋等指標(biāo)。Bee等[15]研究發(fā)現(xiàn),屠宰時肌肉糖原的儲存和宰后糖酵解的速率會影響宰后pH下降的速率和程度,進(jìn)而影響肉質(zhì)。糖酵解纖維含量比例增加和氧化纖維含量減少導(dǎo)致死后pH迅速下降和肉變白,如果pH下降過快,會導(dǎo)致肌肉失水,肉色不新鮮,營養(yǎng)價值下降[16]。本試驗(yàn)中,高纖維組的pH24 h顯著高于對照組,說明高纖維可以降低其pH下降的速度。

高纖維日糧可以通過降低豬肉中的糖酵解的發(fā)生,從而來改善肌肉纖維組成[17]。豬的肌肉纖維分為快肌纖維和慢肌纖維,快肌纖維又分為快氧化型(肌球蛋白對應(yīng)MyHCⅡa)、快降解型(MyHCⅡb)和中間型(MyHCⅡx),慢肌纖維對應(yīng)慢氧化型(MyHCI)。他們與不同的葡萄糖利用方式有關(guān),肌纖維的類型和組成比例的不同直接影響著肌肉的脂質(zhì)含量、顏色和功能[18]。本試驗(yàn)中,高纖維日糧組的MyHCI的mRNA水平顯著增加,同時MyHCIIa的mRNA水平有降低的趨勢。由于豬在生長中不同類型的肌肉纖維可以相互轉(zhuǎn)化[19],本試驗(yàn)在生長期添加高纖維日糧可以改善育肥豬的肉質(zhì),這可能與糖酵解肌纖維向氧化肌纖維的轉(zhuǎn)化有關(guān)。

3.3 高纖維日糧對生長育肥豬回腸形態(tài)和屏障功能的影響

完整的形態(tài)結(jié)構(gòu)對腸道功能至關(guān)重要,高纖維日糧因其吸水力強(qiáng)、較難消化,可刺激消化道黏膜,促進(jìn)胃腸道的發(fā)育[20]。腸絨毛高度被認(rèn)為是判斷營養(yǎng)吸收表面積的標(biāo)志,而隱窩深度可以反映上皮細(xì)胞的增殖情況[21]。Huang等[22]得出結(jié)論,V/C比值的增加有利于抵抗飼料中存在的對腸道屏障功能的入侵。在本研究中,HF組的回腸絨毛高度更長,回腸的V/C比值更高,說明生長期高纖維日糧改善了育肥豬的回腸形態(tài),使吸收營養(yǎng)物質(zhì)能力增強(qiáng),這可能是高纖維組生長性能改善的原因之一。

腸道由單層柱狀上皮細(xì)胞排列,被認(rèn)為是最大的免疫器官,在腸道健康中起著關(guān)鍵作用。除了在營養(yǎng)吸收中的重要作用外,腸上皮細(xì)胞提供動態(tài)屏障來抑制細(xì)菌、病原體和膳食抗原對黏膜組織的侵襲[23]。緊密連接蛋白(ZO-1、Occludin和Claudin-1)在維持腸道屏障完整性和有效防止腸道細(xì)菌和抗原沿上皮細(xì)胞擴(kuò)散方面起著關(guān)鍵作用[24]。緊密連接(TJ)是一種多功能復(fù)合物,可在靠近頂端表面的相鄰上皮細(xì)胞之間形成密封[25]。TJ不是靜態(tài)屏障,而是高度動態(tài)的結(jié)構(gòu),它們可以限制病原體、調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入,從而調(diào)節(jié)上皮的屏障功能。緊密連接蛋白是高度組織化的結(jié)構(gòu),可有效阻擋有害物質(zhì)的入侵。Chen等[26]研究表明,可溶性纖維組和不溶性纖維組均上調(diào)ZO-1、Occludin、Claudin-1、Muc-1和Muc-2基因表達(dá),下調(diào)IL-1β和TNF-α基因表達(dá)。這與本研究一致。因此,在生長期添加高纖維日糧通過上調(diào)回腸緊密連接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表達(dá)水平改善了育肥豬的腸道物理屏障功能。

杯狀細(xì)胞合成且分泌黏蛋白,是腸黏膜屏障的主要成分[27]。黏蛋白是一種大分子糖蛋白,形成凝膠狀結(jié)構(gòu)[28]。其中,Muc-2主要由小腸中的杯狀細(xì)胞產(chǎn)生,是腸道黏蛋白層的重要結(jié)構(gòu)成分,可防止管腔病毒感染[28],Lien等[29]研究表明,高纖維日糧會增加胃腸道黏蛋白的分泌能力。在本試驗(yàn)中,高纖維日糧顯著增加了杯狀細(xì)胞的數(shù)量,同時顯著上調(diào)了Muc-2 mRNA 水平,表明黏蛋白分泌增加,而Muc-2表達(dá)水平的上調(diào)可能會改善腸上皮屏障的防御功能。綜上所述,高纖維日糧一定程度上改善了育肥豬腸道的化學(xué)屏障功能。

3.4 高纖維日糧對生長育肥豬腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的影響

腸道微生物在調(diào)節(jié)宿主生理和新陳代謝方面發(fā)揮著重要作用,包括營養(yǎng)利用、生物利用度、能量狀態(tài)和免疫系統(tǒng)發(fā)育[30]。飲食是調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生物組成的重要因素[31]。日糧纖維可能是腸道微生物群組成的主要驅(qū)動因素[32]。本試驗(yàn)中,高纖維組結(jié)腸的Shannon指數(shù)有增加的趨勢,說明其微生物多樣性增加。高纖維組顯著增加了盲腸厚壁菌門和變形菌門的相對豐度,降低了擬桿菌門的相對豐度。厚璧菌門可產(chǎn)生短鏈脂肪酸和脂質(zhì)產(chǎn)物,促進(jìn)機(jī)體脂肪的沉積[33]。在盲腸中,高纖維組梭菌屬的相對豐度顯著增加,而鏈球菌屬顯著低于對照組;在結(jié)腸中,高纖維組芽孢桿菌屬的相對豐度極顯著高于對照組,而鏈球菌屬的相對豐度極顯著低于對照組。日糧纖維促進(jìn)有益菌如芽孢桿菌的生長,抑制潛在致病菌如鏈球菌的生長。以上結(jié)果表明,高纖維日糧改變了盲腸和結(jié)腸菌群的組成,改善了育肥豬的腸道健康。

纖維是細(xì)菌發(fā)酵的主要底物,它可以通過支持更多樣化的細(xì)菌群落和增加SCFA的濃度來調(diào)節(jié)黏膜屏障功能[34-35]。Keeney和Finlay[36]研究表明,由腸道微生物產(chǎn)生的最終代謝物SCFA可改善腸道屏障功能。腸道屏障功能的改善可能歸因于麥麩對腸道菌群及其代謝物SCFA的調(diào)節(jié)[37]。Shang等[38]研究表明,麥麩可使回腸的OccludinmRNA表達(dá)水平升高,且盲腸中丁酸和總SCFA增加,微生物組成的改善和丁酸的增加可能是麥麩組腸道屏障功能增強(qiáng)的原因。本研究中高纖維組增加了盲腸和結(jié)腸中的SCFA濃度,這可能是其改善腸道屏障功能的原因。乙酸已被證明通過誘導(dǎo)黏蛋白缺陷小鼠的黏蛋白分泌來預(yù)防炎癥性腸病[39],這表明高纖維組乙酸濃度增加可能是Muc-2 mRNA水平增加的原因之一。本試驗(yàn)中,高纖維組增加了盲腸和結(jié)腸中丁酸的濃度,Matheus等[40]研究表明,丁酸可通過上調(diào)CLDN-1基因表達(dá)抑制高脂飲食誘導(dǎo)的腸上皮屏障破壞。在本研究中,SCFA濃度的增加可能是高纖維日糧在調(diào)節(jié)腸道屏障功能更優(yōu)異的原因之一。

4 結(jié) 論

飼喂含15%麥麩日糧在前3周會對生長育肥豬的生長產(chǎn)生負(fù)面影響,而在試驗(yàn)后期和全期具有改善生長性能的作用;對育肥豬的肉品質(zhì)沒有不利影響,且能降低肌纖維橫截面積,促進(jìn)慢肌纖維相關(guān)基因的表達(dá);同時可使纖維降解菌豐度增加、潛在致病菌豐度降低,SCFA濃度增加從而改善腸道形態(tài)和屏障功能。