曲元凱 李明潭 臧建軍

(1.威海市世代海洋生物科技股份有限公司,威海 264319;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100193)

2020年全面禁抗以前,我國養(yǎng)殖業(yè)存在抗生素濫用的現(xiàn)象,長期不規(guī)范使用抗生素會對生豬造成諸如免疫機能下降等不利影響,也會污染環(huán)境[1]。社會對動物健康、畜產(chǎn)品質(zhì)量安全和環(huán)境保護的關(guān)注日益增加,全面禁止在飼糧中添加抗生素的政策出臺后,開發(fā)綠色健康的飼料添加劑顯得尤為重要。海帶粉是從海帶中提取的天然產(chǎn)物,富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和多種生物活性化合物[2],它含有豐富的多糖類物質(zhì)、褐藻酸和藻膠等成分,這些物質(zhì)對畜禽的生長和健康有益[3]。海帶粉還含有豐富的抗氧化物質(zhì),有助于提高動物的免疫力和抗氧化能力[4]。海帶粉在豬飼糧中的應(yīng)用可以提高生長性能和肉品質(zhì)[5]。在家禽方面,海帶粉的添加可改善蛋品質(zhì)和抗氧化能力[6-7]。

酶解海帶粉在酶解的過程中海帶細胞壁破裂而釋放出更多營養(yǎng)物質(zhì)與活性物質(zhì),不僅使胞內(nèi)成分得到有效釋放[8],而且在畜禽飼糧中具有更大的開發(fā)利用潛力。然而,目前關(guān)于酶解海帶粉對生長育肥豬的生長性能、肉品質(zhì)和腸道健康的影響還鮮有報道。因此,本試驗旨在通過生長育肥豬無抗飼糧中添加不同水平酶解海帶粉,探究其對生長育肥豬生長性能、肉品質(zhì)和腸道健康的影響,以推薦其適宜添加量。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

選取200頭杜×長×大三元雜交生長豬[(45.3±7.5) kg],按照完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計原則分為5組,每組5個重復(fù),每個重復(fù)8頭豬,公母各占1/2。對照組飼喂不添加海帶酶解物的基礎(chǔ)飼糧(粉料),營養(yǎng)水平滿足NRC(2012)推薦標準,基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗組飼喂在基礎(chǔ)飼糧中分別添加5、10、15和25 kg/t海帶酶解物(海藻寡糖≥80 g/kg,海藻多糖≥40 g/kg,甜菜堿≥800 mg/kg)的試驗飼糧。試驗期84 d。試驗在國家飼料工程技術(shù)研究中心豐寧動物試驗基地進行。舍內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳和氨濃度自動控制,試驗期間豬舍環(huán)境控制目標溫度為24～26 ℃,群養(yǎng)豬欄(2.2 m× 2.5 m)為半漏糞地面,鑄鐵地板,不銹鋼可調(diào)式料槽,乳頭式飲水器。粉料飼喂,自由采食和飲水。

1.2 飼糧營養(yǎng)成分測定

從配制好的試驗飼糧中各取50 g樣品,按照四分法再次取樣后放于密封袋中,于-4 ℃冷庫保存,在檢測樣品前使用高速粉碎機粉碎,過40目篩后于密封袋中保存待測。代謝能參考《中國豬營養(yǎng)需要》豬常用飼料營養(yǎng)價值計算[9];干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、鈣、總磷和鉻含量測定分別按照GB/T 6435—2006、GB/T 6432—1994、GB/T 6436—2002、GB/T 6437—2002和GB/T 13088—2006方法[10-14]。

1.3 生長性能測定

在試驗第1、28、56和84天(前1天晚上空腹)早上喂料前分別稱量生長育肥豬個體重、結(jié)料,計算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.4 營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率測定

營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的測定采用三氧化二鉻指示劑法,飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率計算公式如下:

飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=100×[1-(飼糧中鉻含量×糞中營養(yǎng)物質(zhì)含量)/(糞中鉻含量×飼糧中營養(yǎng)物質(zhì)含量)]。

1.5 血清免疫和抗氧化指標測定

試驗結(jié)束時,屠宰前每欄選擇1頭豬(體重最接近該欄豬平均體重),前腔靜脈空腹采血,3 000 r/min離心10 min,取上清液,分裝后置于-20 ℃保存待檢。使用酶聯(lián)免疫吸附試劑盒檢測血清樣品中的免疫相關(guān)指標和抗氧化指標。

1.6 胴體性狀和肉品質(zhì)測定

試驗結(jié)束時,每個重復(fù)選取1頭試驗豬電擊至?xí)?放血屠宰。將豬劈半后,去除頭、蹄、毛、尾和內(nèi)臟,在屠宰流水線上記錄熱胴體重,依據(jù)活體重計算屠宰率。分別于左胴體肩部最厚處、最后肋處、腰薦椎結(jié)合處、第6～7肋和第10肋處測量背膘厚。測量背最長肌最后肋處橫截面的長與寬,計算眼肌面積,測定胴體性狀。胴體性狀的測定參照《瘦肉型豬胴體性狀測定技術(shù)規(guī)范》(NY/T 825—2004)[15]。

眼肌面積(cm2)=0.7×眼肌長度(cm)×眼肌寬度(cm);無脂瘦肉指數(shù)=50.767+(0.035×熱胴體重)-(8.979×最后肋背膘厚)。

屠宰后45 min和24 h分別測定背最長肌的pH及肉色亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)值;屠宰后在現(xiàn)場使用大理石紋評分卡和肉色標準評分卡對背最長肌進行評分;屠宰后24 h,分別測定背最長肌的滴水損失、烹飪損失。肌肉粗蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測定;肌內(nèi)脂肪含量采用索氏提取法[16]測定。

1.7 腸道形態(tài)測定

試驗結(jié)束時,每個重復(fù)選取1頭屠宰取樣,取約3 cm空腸和回腸腸段用純凈水沖洗干凈,放入載玻片制成切片,通過蘇木精-伊紅(HE)染色研究其絨毛高度和隱窩深度的變化。

1.8 腸道菌群及其代謝產(chǎn)物測定

試驗結(jié)束時,每個重復(fù)選取1頭屠宰取樣,收集結(jié)腸食糜樣品,放置于-80 ℃待檢。乳酸含量采用乳酸試劑盒(乳酸測試盒A019-2,南京建成生物工程研究所)測定。揮發(fā)性脂肪酸含量測定方法如下:取1 g樣品至于10 mL離心管中,加入0.1%鹽酸(v/v)2 mL,置于冰上25 min,混合均勻后,15 000 r/min離心15 min,取上清液,使用0.22 μm濾膜過濾,注入氣相色譜儀(Agilent HP 6890 series,美國)檢測結(jié)道食糜中揮發(fā)性脂肪酸的含量。

腸道菌群測定和分析方法如下:使用DNA試劑盒(Omega Bio-tek,美國)提取樣品中細菌的總DNA,利用NanoDrop2000超微量分光光度計檢測DNA濃度和純度。根據(jù)細菌通用引物515F(5′ -GTGCCAGCMGCCGCGG-3′)和907R(5′-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3′)對細菌V4～V5可變區(qū)的16S rRNA基因進行PCR擴增。根據(jù)97%的相似度對序列進行操作分類單元(OTU)聚類,分析腸道微生物組成。

1.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

生長性能以重復(fù)(欄)為統(tǒng)計單位,腸道菌群、胴體性狀和肉品質(zhì)以個體為統(tǒng)計單位,采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件中一般線性模型(GLM)進行方差分析,同時以Tukey法做多重比較。結(jié)果用最小二乘法的平均值以及均值標準誤表示,P<0.05為差異顯著,0.05

2 結(jié)果與分析

2.1 海帶酶解物對生長育肥豬生長性能的影響

由表2可知,與對照組相比,飼糧中添加10 kg/t海帶酶解物顯著提高了試驗第56天豬的體重(P=0.02),并有提高第84天出欄育肥豬體重的趨勢(P=0.08)。與對照組相比,添加10 kg/t海帶酶解物組生長育肥豬在試驗第29～56天的平均日增重顯著提高(P=0.04),生長育肥階段全期料重比則顯著降低(P=0.04)。此外,添加海帶酶解物也有降低試驗第1～28天料重比的趨勢(P=0.08)。

表2 海帶酶解物對生長育肥豬生長性能的影響

2.2 海帶酶解物對生長育肥豬胴體性狀的影響

由表3可知,與添加25 kg/t海帶酶解物組相比,添加10 kg/t海帶酶解物組育肥豬第6～7肋骨部脂肪厚度顯著提高(P=0.02),但與對照組相比差異不顯著(P>0.05)。各組間的胴體重、屠宰率、肩部脂肪厚度、最后肋部脂肪厚度、腰薦結(jié)合部脂肪厚度、第10肋骨部脂肪厚度、眼肌面積和無脂瘦肉指數(shù)均沒有顯著差異(P>0.05)。

表3 海帶酶解物對生長育肥豬胴體性狀的影響

2.3 海帶酶解物對生長育肥豬肉品質(zhì)的影響

表4 海帶酶解物對生長育肥豬肉品質(zhì)的影響

2.4 海帶酶解物對生長育肥豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

由表5可知,各組生長育肥豬的干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化率均沒有顯著差異(P>0.05)。

表5 海帶酶解物對生長育肥豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

2.5 海帶酶解物對生長育肥豬結(jié)腸食糜乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量的影響

由表6可知,各組結(jié)腸食糜中的乳酸、乙酸、丙酸、甲酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸的含量均沒有顯著差異(P>0.05)。

表6 海帶酶解物對生長育肥豬結(jié)腸食糜乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量的影響

2.6 海帶酶解物對生長育肥豬血清抗氧化和免疫指標的影響

由表7可知,與對照組相比,飼糧中添加25 kg/t海帶酶解物顯著增加了血清中白細胞介素-6(IL-6)的含量(P=0.01);而各組間血清中總超氧化物歧化酶(T-SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)、白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-10(IL-10)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的含量及總抗氧化能力(T-AOC)均沒有顯著差異(P>0.05)。

表7 海帶酶解物對生長育肥豬血清抗氧化和免疫指標的影響

2.7 海帶酶解物對生長育肥豬腸道形態(tài)的影響

由表8、圖1和圖2可知,與對照組相比,飼糧中添加15和25 kg/t海帶酶解物組生長育肥豬空腸(P=0.02)和回腸(P=0.01)的絨毛高度均顯著增加,但對隱窩深度、絨毛高度/隱窩深度的影響不顯著(P>0.05)。

圖1 海帶酶解物對生長育肥豬空腸形態(tài)的影響

圖2 海帶酶解物對生長育肥豬回腸形態(tài)的影響

表8 海帶酶解物對生長育肥豬腸道形態(tài)的影響

2.8 海帶酶解物對生長育肥豬結(jié)腸食糜微生物組成的影響

由圖3可知,各組間結(jié)腸食糜中微生物菌群的Ace指數(shù)、Shannon指數(shù)和Chao指數(shù)沒有顯著差異(P>0.05)。由圖4可知,在門水平上,厚壁菌門和擬桿菌門是主要菌群,添加15 kg/t海帶酶解物組厚壁菌門相對豐度高于其他組,擬桿菌門相對豐度低于其他組,但是差異不顯著(P>0.05)。在科水平上,隨著海帶酶解物添加量的增加,顫螺旋菌科的相對豐度逐漸增加,而梭菌科、鏈球菌科、消化鏈球菌科的相對豐度逐漸降低,但是差異不顯著(P>0.05)。

圖3 海帶酶解物對生長育肥豬結(jié)腸食糜菌群α多樣性的影響

Firmicutes:厚壁菌門;Bacteroidota:擬桿菌門;Spirochaetota:螺旋菌門;Proteobacteria:變形菌門;Actinobacteriota:放線菌門;Others:其他;Oscillospiraceae:顫螺旋菌科;Clostridiaceae:梭菌科;Streptococcaceae:鏈球菌科;Lachnospiraceae:毛螺旋菌科;Peptostreptococcaceae:消化鏈球菌科;Muribaculaceae:鼠桿菌科;Lactobacillaceae:乳酸桿菌科;Christensenellaceae:克里斯滕森菌科;Prevotellaceae:普雷沃氏菌科;norank_o_Clostridia_UCG-014:未分類梭狀芽孢桿菌_UCG-014;Ruminococcacea:瘤胃球菌科;Rikenellaceae:理研菌科;[Eubacteriuim]_coprostanoligenes_group:產(chǎn)糞甾醇真細菌群;Erysipelotrichaceae:丹毒絲菌科;Spirochaetaceae:螺旋體科;Anaerovoracaceae:厭氧菌科;Selenomonadaceae:新月形單胞菌科;Acidaminococcaceae:氨基酸菌科;Enterobacteriaceae:腸桿菌科。

3 討 論

3.1 海帶酶解物對生長育肥豬生長性能的影響

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加一定量的海帶酶解物可提高生長育肥豬的平均日采食量和平均日增重,隨著海帶酶解物添加量從0增加至5、10、15、25 kg/t時,生長育肥豬的平均日增重呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,這可能與海帶中纖維和層黏膠蛋白含量豐富有關(guān)。適量的纖維和層黏膠蛋白有利于促進腸道微生物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,從而改善機體腸道健康[17];然而,當(dāng)纖維含量偏高時,會降低飼糧中其他營養(yǎng)物質(zhì)消化率,從而影響豬的生長性能[18]。海帶富含碳水化合物、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素和功能性低聚糖[19]。有研究結(jié)果表明,飼糧中添加1%、2%、3%和4%的海藻均可提高肉雞的體重、采食量、飼料利用率和肉品質(zhì)[20]。這是由于海藻中富含功能性低聚糖,其可被宿主腸道微生物代謝生成短鏈脂肪酸,改善胃腸道消化環(huán)境和機體免疫功能,從而提高家禽的消化率、采食量和生長性能[21-22]。層黏膠蛋白是一種糖蛋白,支鏈富含低聚糖片段,通過改善機體胃腸道消化吸收能力提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率,對肉雞的生長性能會產(chǎn)生積極影響[23]。另外,需要注意的是本研究隨著生長育肥豬體重階段的增加,其平均日增重略有降低,這可能與熱應(yīng)激有關(guān),體重越大受熱應(yīng)激的影響程度也越大。夏季半封閉豬舍環(huán)境溫度受舍外氣溫影響,本研究正值氣溫上升期間,豬體重增長的同時豬舍溫度也在逐步升高,受熱應(yīng)激程度也相應(yīng)加重。

3.2 海帶酶解物對生長育肥豬肉品質(zhì)的影響

決定豬肉品質(zhì)的主要特征是pH、顏色和系水力[24]。宰后pH的變化是決定肉品質(zhì)的重要因素,對肉的理化性狀和保質(zhì)期均有影響[25-26]。有研究發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加海藻會改變豬肉的大理石花紋、顏色和pH等胴體特征[27];褐藻含有豐富的天然抗氧化劑,如多糖和多酚,可以改善肉的顏色[5,28]。海帶酶解物富含纖維寡糖和甜菜堿,均可以調(diào)節(jié)機體蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和能量代謝水平,通過提高蛋白質(zhì)合成效率,降低脂肪沉積,從而降低背膘厚,改善胴體組成[29-30]。然而,本研究結(jié)果表明,除了15 kg/t海帶酶解物添加組背最長肌a*值顯著提高外,生長育肥豬肌肉pH、胴體性狀和肉品質(zhì)均未受海帶酶解物的影響,這可能與試驗不同產(chǎn)品中多糖和多酚含量存在差異有關(guān)。另外,與添加25 kg/t海帶酶解物組相比,添加10 kg/t海帶酶解物組第6～7肋骨部脂肪厚度顯著提高,而與對照組相比無統(tǒng)計學(xué)差異,結(jié)合生長性能結(jié)果看,添加10 kg/t海帶酶解物組屠宰時的體重(84 d)高于其他組,所以其背膘厚的增加可能與體重較大有關(guān)。屠宰體重與對照組更接近的其他組(添加15 kg/t海帶酶解物組和添加25 kg/t海帶酶解物組)的各個部位背膘厚無顯著差異,海帶酶解物中的寡多糖和甜菜堿是否存在降低脂肪沉積的功效還有待進一步研究。

3.3 海帶酶解物對生長育肥豬血清抗氧化和免疫指標的影響

來源于褐藻的提取物有抗氧化、抗菌和免疫調(diào)節(jié)活性[4]。飼糧中添加藻類多糖可通過調(diào)節(jié)相關(guān)因子信號通路提高肉仔雞十二指腸抗氧化能力[31]。海帶酶解物的抗氧化性可能來源于其中的酚類化合物,有研究認為褐藻中的酚類化合物可以保護身體免受環(huán)境或營養(yǎng)變化引起的氧化損傷[32],并促進動物的健康,提高生產(chǎn)力[33]。另外,海帶中的海藻多糖也被證實具有抗氧化功能,在飼糧中添加海藻多糖可提高肉雞腸道和肝臟抗氧化酶(T-SOD、CAT和GSH-Px)活性,降低MDA含量[34-35]。然而,本研究結(jié)果表明,海帶酶解物對生長育肥豬血清抗氧化酶活性均沒有顯著影響,這可能是因為與試驗動物品種及生長階段有關(guān),一方面,豬與家禽對應(yīng)激反應(yīng)的程度有所不同,另一方面仔豬等幼齡動物的消化和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善,腸道等組織易受氧化應(yīng)激,而生長育肥豬各組織器官發(fā)育較成熟,對應(yīng)激反應(yīng)不太敏感,這可能是本試驗結(jié)果海帶酶解物對血清抗氧化指標沒顯著影響的原因。另外,本研究同樣發(fā)現(xiàn)生長育肥豬飼糧中添加25 kg/t海帶酶解物顯著降低了血清中IL-6含量,而IL-6作為一種促炎細胞因子會加劇炎癥反應(yīng)。因此,生長育肥豬飼糧中添加海帶酶解物在一定程度上緩解了機體炎癥反應(yīng),改善了免疫功能。

3.4 海帶酶解物對生長育肥豬腸道健康的影響

有研究發(fā)現(xiàn),飼喂仔豬添加0.05%和0.15%海帶粉的飼糧,可顯著提高仔豬回腸絨毛高度[36]。本試驗研究也表明,在生長育肥豬飼糧中添加海帶酶解物能顯著增加空腸和回腸的絨毛高度,對腸道形態(tài)具有改善功效,這與前人的研究結(jié)果[37]一致,海藻富含的羧基和硫酸鹽多糖,如海藻酸鹽、藻酸鹽和巖藻酸鹽都是對腸道健康有積極影響的益生元[38-41]。海帶酶解物是由海帶酶解后的產(chǎn)物干燥而成,其中的活性物質(zhì)較酶解前海帶粉中的含量更高,改善腸道健康的功能可能也會更明顯。另外有報道,在仔豬飼糧中添加海帶及其提取物通過增加有益菌活性,從而產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸,有助于改善腸道健康[42-44]。然而,本研究未發(fā)現(xiàn)海帶酶解物對育肥豬腸道菌群以及短鏈脂肪酸含量有顯著影響,這可能是由于生長育肥豬腸道菌群結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,飼糧中外源添加海帶酶解物不能明顯改變胃腸道菌群結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物。

4 結(jié) 論

① 在生長育肥豬飼糧中添加海帶酶解物,可降低料重比,提高平均日增重,促進生長;提高背最長肌a*值和空腸和回腸絨毛高度,對豬肉品質(zhì)和腸道形態(tài)具有一定的改善作用。

② 海帶酶解物在生長育肥豬飼糧中的推薦添加量為10～15 kg/t。