刁 慧 , 晏家友 , 張錦秀 ,3, 張 純 , 黃崇波 ,4, 魏小蘭 , 周夢(mèng)佳 ,4
(1.四川省畜牧科學(xué)研究院,四川成都 610066;2.動(dòng)物遺傳育種四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610066;3.四川省畜科飼料有限公司,四川成都 610066;4.畜禽生物制品四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川雙流616200)
鋅對(duì)大部分生物包括豬是有毒的重金屬,鋅離子濃度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生極大的細(xì)胞毒性(Nies,2007)。研究發(fā)現(xiàn),連續(xù)12周以上每天攝入超過(guò)50 mg Zn可導(dǎo)致銅缺乏 (Yu等,2013)。添加2500 mg/kg氧化鋅會(huì)對(duì)仔豬肝臟產(chǎn)生毒性效應(yīng),肝細(xì)胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)空泡,脂肪沉積增多(Jensenwaern等,1998)。體外研究發(fā)現(xiàn),高劑量的氧化鋅可能會(huì)對(duì)CACO-2細(xì)胞產(chǎn)生毒性,使通透性增加(Roselli等,2003)。此外,日糧中添加2000~3000 mg/kg氧化鋅可顯著增加糞樣中Zn的排放量(Meyer等,2002)。在農(nóng)場(chǎng)施用富Zn糞肥后,會(huì)在土壤中逐漸蓄積,這不僅對(duì)農(nóng)作物有潛在的危害,對(duì)人體健康也有潛在的威脅(Jondreville等,2003)。2018年1月農(nóng)業(yè)部2625公告對(duì)鋅的用量做了進(jìn)一步限制,由此可見(jiàn),高劑量氧化鋅的禁用將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),因而尋求高劑量氧化鋅的替代方案,是養(yǎng)豬業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題之一。
酵母培養(yǎng)物作為一種微生態(tài)制品,是由酵母菌在特定工藝條件下發(fā)酵而來(lái),含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物,包括礦物元素、維生素、寡糖、小肽、有機(jī)酸和未知的生長(zhǎng)因子等,具有提高飼料利用率、改善動(dòng)物胃腸道健康和提高免疫力等功能(Upadhaya等,2019;Lee 等,2018)。同時(shí),酵母培養(yǎng)物可以通過(guò)調(diào)節(jié)斷奶仔豬腸道熱休克蛋白和細(xì)胞因子的表達(dá)來(lái)緩解熱應(yīng)激引發(fā)的腸道絨毛損傷進(jìn)而維持生長(zhǎng),減輕應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的不利影響(Kumar等,2017)。有機(jī)微量元素適口性好,具有穩(wěn)定的化學(xué)性能、較高的吸收率和生物學(xué)效價(jià),對(duì)于改善仔豬的腸道健康、提高吸收利用率、免疫力和抗應(yīng)激能力以及減少金屬排放至關(guān)重要(劉丹,2007)。因此,有機(jī)微量元素作為安全高效環(huán)保型飼料添加劑越來(lái)越受到大家的關(guān)注。目前,關(guān)于有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物聯(lián)合使用能否可以替代高劑量氧化鋅在斷奶仔豬上的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)采用有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代日糧中氧化鋅,探討其對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能、鋅排放和腸道健康的影響,闡明其作用效果及可行性,為深入認(rèn)識(shí)有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物的營(yíng)養(yǎng)生理作用提供參考,為提供高劑量氧化鋅的替代方案及減少鋅排放對(duì)環(huán)境的壓力提供理論依據(jù),為緩解斷奶仔豬應(yīng)激的營(yíng)養(yǎng)措施提供新的思路。
1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與設(shè)計(jì) 選擇48頭28日齡、體重為(9.11±0.44)kg 的健康杜×長(zhǎng)×大斷奶仔豬,按照體重一致、公母均勻的原則和完全隨機(jī)區(qū)組的設(shè)計(jì)分為2個(gè)處理(表1),即基礎(chǔ)飼糧(微量元素均為無(wú)機(jī)微量元素,不加鋅)+1600 mg/kg氧化鋅(以鋅計(jì));基礎(chǔ)飼糧(微量元素為復(fù)合有機(jī)微量元素)+3000 mg/kg酵母培養(yǎng)物。每個(gè)處理6個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)4頭豬。試驗(yàn)期共14 d。
表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.2 試驗(yàn)材料 氧化鋅市場(chǎng)購(gòu)置,氧化鋅含量≥95.0%,鋅含量≥76.3%;酵母培養(yǎng)物(益康XP)由美國(guó)達(dá)農(nóng)威公司提供;復(fù)合有機(jī)微量元素由四川省畜科飼料有限公司提供。
1.3 試驗(yàn)飼糧及飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)飼糧為玉米-豆粕型飼糧,參考 NRC(2012)7~11 kg階段豬營(yíng)養(yǎng)需要配制?;A(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。每天飼喂4 次(08:00,12:00,16:00,20:00),少喂勤添,喂量以料槽內(nèi)略有剩余為準(zhǔn),各組飼養(yǎng)管理?xiàng)l件一致。保持圈舍通風(fēng)、清潔、干燥、衛(wèi)生。每日注意觀察其行為表現(xiàn)、采食和飲水情況,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)記錄并處理。期間不使用任何抗生素以及微生態(tài)制劑。
1.4 樣品采集
1.4.1 飼料樣 通過(guò)四分法采集飼料樣品,每個(gè)處理取150 g左右,裝入樣品袋并記號(hào),放入-20℃冰箱保存待測(cè)養(yǎng)分的含量。
表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))
1.4.2 糞樣 于試驗(yàn)第11~14天,采用內(nèi)源指示劑收糞法,進(jìn)行消化試驗(yàn),共4 d,進(jìn)行直腸糞樣收集。每次收集后加10%硫酸和幾滴甲苯進(jìn)行固氮和防腐。每頭豬收集的糞便經(jīng)充分混合后,取適量在樣品盤(pán)中,于60~65℃烘至恒重。樣品干燥后粉碎,過(guò)40目篩,儲(chǔ)存于-20℃,用以測(cè)定糞中常規(guī)養(yǎng)分的含量。
1.4.3 血樣和組織樣 試驗(yàn)第14天,每個(gè)重復(fù)選擇一只接近平均體重的豬只空腹后前腔靜脈采血5 mL,室溫下傾斜放置30 min,3000 r/min離心10 min,分離血清,置于-20℃冷凍保存。采血后立即屠宰,打開(kāi)腹腔,迅速分離腸段,取完好無(wú)損的十二指腸、空腸和回腸保存于4%多聚甲醛溶液中,用于腸道形態(tài)分析和杯狀細(xì)胞數(shù)量的測(cè)定;取空腸黏膜測(cè)定腸道發(fā)育和屏障相關(guān)基因表達(dá)。黏膜樣品放入液氮凍存,并及時(shí)轉(zhuǎn)入-80℃冰箱保存待測(cè)。
1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法
1.5.1 生長(zhǎng)性能 于試驗(yàn)開(kāi)始前和第14天,分別對(duì)每頭仔豬進(jìn)行空腹稱重。試驗(yàn)期間準(zhǔn)確記錄每天每圈的投料量和剩料量(余料量+浪費(fèi)量),實(shí)際采食量=投料量-剩料量。根據(jù)平均日增重(ADG)和平均日采食量(ADFI)計(jì)算料重比(F/G)。
1.5.2 腹瀉評(píng)分 每天早晚對(duì)所有豬只進(jìn)行腹瀉評(píng)分,腹瀉評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下:0分,堅(jiān)硬的條形或粒狀;1分,軟便、能成形;2分,漿糊狀、不成形;3分,液狀、糞水分離。將得分為2分和3分者確定為腹瀉。統(tǒng)計(jì)仔豬腹瀉頭次數(shù),并計(jì)算腹瀉率,其中腹瀉率/%=[腹瀉頭次數(shù)/(仔豬頭數(shù)×試驗(yàn)天數(shù))]×100。
1.5.3 糞鋅含量 采用原子吸收光譜法測(cè)定樣品中鋅含量,樣品前處理方法為濃硝酸、高氯酸消化法。具體測(cè)定方法為:準(zhǔn)確稱取1 g左右(精確至0.0001 g)的樣品放入250 mL錐形瓶?jī)?nèi),加入20 mL左右的濃硝酸,搖勻并靜置過(guò)夜,緩慢加熱進(jìn)行消化。當(dāng)液體快蒸干時(shí)取下錐形瓶冷卻后加入5 mL高氯酸繼續(xù)消化,待錐形瓶?jī)?nèi)液體呈現(xiàn)無(wú)色、無(wú)煙冒出時(shí)消化結(jié)束。冷卻后用雙蒸水在100 mL容量瓶中定容,原子吸收光譜儀待測(cè)。
1.5.4 養(yǎng)分消化率 內(nèi)源指示劑鹽酸不溶灰分的測(cè)定方法參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)“飼料中鹽酸不溶灰分的測(cè)定”(GB/T23742)。飼料及糞便中的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分的檢測(cè)參照張麗英(2003)的方法。飼糧養(yǎng)分消化率的計(jì)算公式為:
某養(yǎng)分消化率/%=100-A1F2/A2F1×100;
式中:A1為飼料中鹽酸不溶灰分的含量,%;A2為糞中鹽酸不溶灰分的含量,%;F1為飼料中某養(yǎng)分的含量,%;F2為糞中某養(yǎng)分的含量,%。
1.5.5 小腸組織形態(tài)學(xué) 取保存于4%多聚甲醛溶液中固定8~24 h的十二指腸、空腸和回腸,然后經(jīng)脫水、透明和包埋等制作石蠟切片,切片厚度為10 μm。隨后對(duì)切片進(jìn)行蘇木精和伊紅染色,封片后在顯微鏡下觀察,并測(cè)定絨毛高度和隱窩深度。采用阿新蘭-過(guò)碘酸雪夫氏(AB-PAS)組織化學(xué)染色,通過(guò)Olympus光學(xué)顯微鏡對(duì)空腸杯狀細(xì)胞計(jì)數(shù)。1.5.6 腸道發(fā)育、腸道消化吸收和腸道屏障相關(guān)基因mRNA相對(duì)表達(dá)量 實(shí)時(shí)熒光定量PCR測(cè)定:(1)腸道發(fā)育相關(guān)基因:表皮生長(zhǎng)因子(EGF)和胰島素樣生長(zhǎng)因子 1(IGF-1);(2)腸道增殖與凋亡相關(guān)基因:促凋亡基因(Bax)和抗凋亡基因(Bcl-2);(3)腸道消化吸收相關(guān)基因:鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)載體 1(SGLT-1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-2(GLUT-2)、堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體(SLC7A1)、鋅離子轉(zhuǎn)運(yùn)載體(ZNT1)、鋅離子轉(zhuǎn)運(yùn)載體(ZNT2)和鋅離子轉(zhuǎn)運(yùn)載體(ZIP4);(4)腸道屏障相關(guān)基因:閉鎖蛋白(Occludin)、黏蛋白 1(MUC1)、黏蛋白 2(MUC2)、白介素 1β(IL-1β)和白介素 10(IL-10)的mRNA相對(duì)表達(dá)量。
用Trizol(寶生物工程有限公司)提取組織總RNA,具體步驟如下:將空腸樣品迅速放入預(yù)冷好的研缽中充分研磨成粉末,取50 mg左右的粉末加入到含有1 mL Trizol的1.5 mL離心管中,隨后劇烈振蕩打散直至溶解;靜置5 min,離心10 min(4 ℃,12000 g),取上清液,加入 200 μL 氯仿,劇烈振蕩5 min,靜置5 min,離心15 min(4℃,12000 g);轉(zhuǎn)移上清液至另一1.5 mL離心管中,加入1:1的異丙醇,室溫放置 15 min,離心 10 min(4 ℃,12000 g),棄上清;加入 1 mL 75%乙醇,用手指輕彈使沉淀懸浮,離心 15 min(4℃,7500 g),棄上清,室溫放置1~2 min晾干沉淀;待RNA略干,加入40 μL RNase-free水;待RNA充分溶解后,用1%瓊脂糖凝膠電泳 (100 V,15 min)檢查RNA相對(duì)分子量大小和完整性,在紫外分光光度計(jì)(Beckman DU-800,布雷亞,美國(guó))上檢測(cè) A260nm和A280nm,根據(jù)OD260/OD280判斷RNA純度。
參照反轉(zhuǎn)錄試劑盒(寶生物工程(大連)有限公司)說(shuō)明書(shū)配制反轉(zhuǎn)錄混合液1和2。加入反轉(zhuǎn)錄混合液1及cDNA后在PCR儀上除去基因組DNA(42 ℃,2 min),隨后加入反轉(zhuǎn)錄混合液 2,經(jīng)程序37℃15 min,85℃5 s完成反應(yīng)。本試驗(yàn)采用10 μL熒光定量PCR反應(yīng)體系,包括1 μL cDNA,上下游引物各 0.5 μL,5 μL SYBR Premix Ex TaqTM和3 μL RNase Free H2O。反應(yīng)循環(huán)條件為:95 ℃ 30 s,95 ℃ 10 s,60 ℃ 25 s, 共 40 個(gè)循環(huán),引物序列見(jiàn)表3,以β-actin作為內(nèi)參基因進(jìn)行計(jì)算組織中各基因的相對(duì)表達(dá)量。
1.6 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)均用Excel 2010進(jìn)行初步整理,采用SAS 8.0軟件中的t檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,P<0.05為差異顯著,0.05≤P<0.10視為有趨勢(shì)。
2.1 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和腹瀉率的影響 由表4可知,與氧化鋅組相比,替代組斷奶仔豬1~14 d的平均日采食量和平均日增重顯著降低(P<0.05),同時(shí)1~14 d的料肉比顯著降低(P<0.05),飼料轉(zhuǎn)化率得到改善。與氧化鋅組相比,替代組仔豬腹瀉率顯著提高(P<0.05)。
表3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物序列
表4 氧化鋅替代對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和腹瀉率的影響
2.2 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬養(yǎng)分消化率的影響由表5可知,與氧化鋅組相比,替代組斷奶仔豬干物質(zhì)、粗灰分和Zn的表觀消化率顯著提高 (P<0.05)。有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅有提高斷奶仔豬粗蛋白質(zhì)養(yǎng)分消化率的趨勢(shì) (P=0.063)。與氧化鋅組相比,替代組斷奶仔豬糞中Zn含量顯著降低(P<0.05)。
表5 氧化鋅替代對(duì)斷奶仔豬養(yǎng)分消化率和鋅排放的影響
2.3 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬腸道形態(tài)和杯狀細(xì)胞數(shù)量的影響 由表6可知,與氧化鋅組相比,替代組斷奶仔豬十二指腸隱窩深度顯著降低,絨隱比顯著提高 (P<0.05),空腸絨毛高度顯著增加 (P<0.05)。有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅可顯著增加斷奶仔豬空腸杯狀細(xì)胞的數(shù)量(P<0.05)。
表6 氧化鋅替代對(duì)斷奶仔豬小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)和杯狀細(xì)胞數(shù)量的影響
2.4 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬空腸轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因表達(dá)的影響 由圖1可知,與氧化鋅組相比,替代組空腸ZNT1和ZNT2的mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著降低(P<0.05),ZIP4的mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著升高(P<0.05)。有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代斷奶仔豬飼糧中氧化鋅對(duì)空腸GLUT-2、SGLT-1和SLC7A1 mRNA相對(duì)表達(dá)量無(wú)顯著影響(P>0.05)。
2.5 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬空腸腸道發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)的影響 如圖2所示,與氧化鋅組相比,替代組空腸IGF-1 mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著升高(P<0.05),Bax mRNA 相對(duì)表達(dá)量顯著降低(P<0.05)。與氧化鋅組相比,有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅有提高空腸EGF(P=0.066)mRNA相對(duì)表達(dá)量的趨勢(shì)。
2.6 替代氧化鋅對(duì)斷奶仔豬空腸腸道屏障相關(guān)基因表達(dá)的影響 由圖3可知,與氧化鋅組相比,替代組空腸IL-1β mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著降低(P<0.05),MUC2 mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著升高(P<0.05)。有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代斷奶仔豬飼糧中氧化鋅對(duì)空腸IL-10、MUC1和Occludin mRNA相對(duì)表達(dá)量無(wú)顯著影響(P>0.05)。
3.1 生長(zhǎng)性能 研究表明,飼糧添加有機(jī)微量元素能顯著提高日增重和飼料報(bào)酬,相對(duì)低劑量有機(jī)微量元素能使動(dòng)物生產(chǎn)性能達(dá)到或優(yōu)于高劑量無(wú)機(jī)微量元素。Woolen等(1990)給仔豬人工感染痢疾,結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼糧中添加40 mg/kg蛋氨酸鋅可降低仔豬死亡率。韓友文等(2000)以賴氨酸微量元素鰲合物飼喂幼齡仔豬,試驗(yàn)結(jié)果顯示相比無(wú)機(jī)微量元素,日增重提高了6.4%,飼料效率得到改善。育肥豬上的研究得到了與之一致的結(jié)果,飼糧中添加復(fù)合氨基酸鰲合鹽可以提高日增重,改善飼料效率 (劉桂琴和陳順,1994)。Creech等(2004)報(bào)道,與無(wú)機(jī)微量元素相比,低劑量有機(jī)微量元素日糧有提高后備母豬平均日增重和平均日采食量的趨勢(shì)。肉雞上的研究同樣發(fā)現(xiàn),飼糧中添加復(fù)合有機(jī)微量元素可顯著提高肉仔雞的生長(zhǎng)性能,特別是在生長(zhǎng)期(Baloch等,2017)。無(wú)機(jī)微量元素在動(dòng)物機(jī)體吸收過(guò)程中必須借助輔酶與氨基酸或其他物質(zhì)形成螯合物或絡(luò)合物,而有機(jī)微量元素被吸附到氨基酸、肽或其他化合物上后更容易被吸收。因此,有機(jī)微量元素的吸收率是無(wú)機(jī)微量元素的1.8~4.0倍,更利于生長(zhǎng)性能的提高(咼于明,2004)。
酵母培養(yǎng)物是一種含有多種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵產(chǎn)品。Shen等(2009)在斷奶仔豬上開(kāi)展酵母培養(yǎng)物梯度試驗(yàn) (0、2.5、5、10、20 g/kg), 研究結(jié)果表明,飼糧中添加5 g/kg酵母培養(yǎng)物可顯著提高仔豬平均日增重。吳徐?。?016)報(bào)道指出,飼糧中添加1%啤酒酵母培養(yǎng)物可顯著提高斷奶仔豬的平均日增重和平均日采食量。Liu等(2018)研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加5 g/kg酵母培養(yǎng)物可顯著增加仔豬斷奶后1~14 d平均日增重和平均日采食量,改善試驗(yàn)全期飼料轉(zhuǎn)化率,說(shuō)明酵母培養(yǎng)物對(duì)仔豬斷奶后前兩周效果非常顯著。Upadhaya等(2019)研究表明,斷奶仔豬飼糧中添加4 g/kg馬克斯克魯維酵母和釀酒酵母混合培養(yǎng)物可提高斷奶仔豬試驗(yàn)第一周和全期的平均日增重。母豬上的研究表明,用2 kg/d酵母培養(yǎng)物(益康XPC)飼喂妊娠期和泌乳期母豬,可以提高窩增重,改善其繁殖性能和后代生長(zhǎng)性能(Kim等,2008)。家禽上的研究同樣發(fā)現(xiàn)酵母培養(yǎng)物能改善飼料轉(zhuǎn)化效率,提高生產(chǎn)性能(Firman 等,2013)。
本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,與氧化鋅組相比,有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代高劑量氧化鋅可以顯著降低斷奶仔豬1~14 d的平均日采食量和平均日增重,增加腹瀉率,但1~14 d的料肉比顯著降低,飼料轉(zhuǎn)化率得到改善。這與本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。本試驗(yàn)的研究對(duì)象為處于斷奶應(yīng)激的仔豬,選擇的對(duì)照組不是沒(méi)有添加氧化鋅的空白組,而是以添加了高劑量的氧化鋅作為對(duì)比。因此,有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代組取消了高劑量的氧化鋅,勢(shì)必會(huì)對(duì)采食量和腹瀉造成一定的影響。但值得注意的是本研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物聯(lián)合使用替代氧化鋅后仔豬的飼料轉(zhuǎn)化率得到改善,這可能和腸道的功能得到改善有關(guān)。
3.2 養(yǎng)分消化吸收 機(jī)體健康受到腸道功能和發(fā)育的影響,而腸道的生長(zhǎng)、消化吸收功能和屏障完整性共同筑成腸道的發(fā)育。在本試驗(yàn)中,有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅可提高斷奶仔豬干物質(zhì)、粗灰分、Zn和粗蛋白質(zhì)的表觀消化率,降低糞中鋅的排放量,這與前人研究一致。Shen等(2009)在斷奶仔豬上的研究發(fā)現(xiàn),飼糧添加5 g/kg酵母培養(yǎng)物顯著提高了仔豬干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和總能的表觀消化率。Upadhaya等(2015)研究表明,飼糧中添加2、3 g/kg酵母培養(yǎng)物顯著提高了仔豬斷奶后14 d的干物質(zhì)和能量表觀消化率。母豬上有關(guān)酵母培養(yǎng)物的研究也得到了類似的結(jié)果(湯飛飛,2012)。大量研究表明,飼糧添加有機(jī)微量元素同樣可以提高養(yǎng)分消化率。與無(wú)機(jī)微量元素組相比,復(fù)合寡糖微量元素絡(luò)合物組育肥豬的粗脂肪、粗灰分、鈣和磷的表觀消化率顯著提高,銅、鋅的糞排泄顯著降低(周穎等,2015)。Seyfori等(2019)在鴕鳥(niǎo)上的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),飲水中添加有機(jī)微量元素可提高能量、粗纖維和粗脂肪的表觀消化率。Ma等(2019)在母豬上的研究發(fā)現(xiàn),飼糧添加復(fù)合有機(jī)微量元素可顯著降低微量元素的排放量。由此說(shuō)明有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物聯(lián)合使用替代氧化鋅可以提高斷奶仔豬養(yǎng)分消化率,這與飼料轉(zhuǎn)化率的改善相呼應(yīng)。同時(shí),氧化鋅替代后可以降低糞中微量元素特別是鋅的排放量,從而緩解重金屬排放對(duì)環(huán)境造成的壓力。此外,本研究發(fā)現(xiàn)與氧化鋅組相比,替代組空腸ZNT1和ZNT2的mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著降低,ZIP4的mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著升高。ZnT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以協(xié)助鋅離子從細(xì)胞質(zhì)內(nèi)流出細(xì)胞外或轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞器內(nèi)降低細(xì)胞質(zhì)鋅濃度,ZIP家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)鋅離子內(nèi)流進(jìn)入細(xì)胞或者通過(guò)從細(xì)胞內(nèi)囊泡或細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)出鋅離子,增加胞內(nèi)鋅濃度(Kambe等,2004)。體外研究試驗(yàn)表明,與空白組相比,添加50、100、200 mg/L乳酸鋅可以上調(diào)ZnT2 mRNA表達(dá),下調(diào)ZIP4 mRNA表達(dá)(韓國(guó)全等,2012),這與本研究結(jié)果一致。
3.3 腸道形態(tài) 仔豬斷奶由吮吸母乳過(guò)渡到采食固體飼料,容易導(dǎo)致小腸絨毛萎縮和隱窩深度增加,進(jìn)而使成熟的小腸絨毛上皮細(xì)胞數(shù)量減少和生長(zhǎng)速度減慢,影響仔豬消化能力(Pluske等,1996)。酵母培養(yǎng)物作為一種發(fā)酵型物質(zhì),可以改善腸道形態(tài)、維護(hù)腸黏膜完整性,對(duì)維持動(dòng)物腸道健康有積極意義。Shen等(2009)研究表明,飼糧中添加5 g/kg酵母培養(yǎng)物可顯著提高斷奶仔豬空腸絨毛高度和絨隱比。湯飛飛(2012)研究表明,仔豬飼糧中添加 1、2、4 g/kg酵母培養(yǎng)物可顯著提高35日齡仔豬空腸絨毛高度。空腸絨毛高度提高說(shuō)明仔豬腸道形態(tài)得到改善,這使得腸道的消化和吸收能力更強(qiáng),生產(chǎn)性能更佳(Price等,2010)。酵母培養(yǎng)物的補(bǔ)充導(dǎo)致更淺的隱窩深度,表明細(xì)胞更新和周轉(zhuǎn)代謝的必要性更小,從而降低宿主維持腸上皮細(xì)胞周轉(zhuǎn)代謝的能量需要 (Gao等,2008)。有機(jī)微量元素同樣可以影響仔豬的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)完整性。研究表明,有機(jī)鋅可以改善生長(zhǎng)豬回腸腸道形態(tài)結(jié)構(gòu),維持上皮形態(tài)完整性(Pearce等,2015)。 Echeverry 等(2016)研究發(fā)現(xiàn),飼糧添加復(fù)合有機(jī)微量元素可顯著提高肉雞回腸絨毛高度,降低隱窩深度。El-Katcha等(2017)研究表明,飼糧中添加45 mg/kg或60 mg/kg多糖鋅可提高肉雞腸道絨毛高度,降低隱窩深度,改善腸道形態(tài)。飲水中添加有機(jī)微量元素得到了相同的結(jié)果(Seyfori等,2019)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅可顯著提高斷奶仔豬十二指腸絨隱比和空腸絨毛高度,降低隱窩深度,同時(shí)提高空腸IGF-1和EGF mRNA相對(duì)表達(dá)量,降低Bax mRNA相對(duì)表達(dá)量,這與前人的研究結(jié)果相吻合。研究發(fā)現(xiàn),Bax基因表達(dá)的升高和細(xì)胞凋亡呈正相關(guān)(Hass等,1997),一些參與腸道上皮生長(zhǎng)調(diào)控的分子肽類生長(zhǎng)因子,包括IGF-1和EGF等,都能參與調(diào)節(jié)腸道的增殖、分化和生長(zhǎng)(Steeb等,1994)。說(shuō)明有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物聯(lián)合使用替代氧化鋅可以改善斷奶仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu),促進(jìn)腸道生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而提高養(yǎng)分消化率,改善飼料報(bào)酬。
3.4 腸道屏障 腸道屏障功能的完整性對(duì)機(jī)體養(yǎng)分消化吸收功能及腸道發(fā)育具有重要的作用。研究表明,飼糧中添加5 g/kg酵母培養(yǎng)物顯著提高了仔豬空腸IFN-γ的含量,降低血清中CD4的含量,對(duì)調(diào)節(jié)腸道免疫應(yīng)答有積極的作用,說(shuō)明酵母培養(yǎng)物通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能改善保育豬生長(zhǎng)性能(Shen等,2009)。 Weedman 等(2011)考察釀酒酵母培養(yǎng)物對(duì)仔豬斷奶應(yīng)激和運(yùn)輸應(yīng)激的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),1 g/kg釀酒酵母培養(yǎng)物通過(guò)影響TLR信號(hào)通路調(diào)控?cái)嗄套胸i免疫功能,同時(shí)調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的多樣性和組成,共同緩解應(yīng)激對(duì)仔豬造成的不利影響。仔豬飼糧中添加1、2、4 g/kg酵母培養(yǎng)物均可顯著降低70日齡仔豬空腸IL-4濃度,說(shuō)明酵母培養(yǎng)物能增強(qiáng)Th-1型免疫應(yīng)答,對(duì)仔豬免疫機(jī)能有提高作用(湯飛飛,2012)。在飼糧中添加酵母培養(yǎng)物,可能有助于清除來(lái)自受感染動(dòng)物的病原體。一項(xiàng)關(guān)于接種沙門(mén)氏菌的研究表明,仔豬飼糧中添加酵母培養(yǎng)物可以使病原體迅速?gòu)哪c道脫落(Price等,2010)。在肉雞飼料中添加酵母培養(yǎng)物也可以增強(qiáng)適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的T淋巴細(xì)胞,進(jìn)而更好地清除病原體(Gao等,2009)。酵母培養(yǎng)物成分復(fù)雜,低聚糖是其中的一種。研究發(fā)現(xiàn),低聚糖可以激活吞噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞,增加細(xì)胞因子的產(chǎn)生和巨噬細(xì)胞的吞噬作用 (Hoffman等,1993)。這些分子的存在會(huì)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用抑制病原體,阻止其附著腸黏膜上,這不僅保護(hù)了宿主不受病原體的侵害,而且也允許宿主的能量?jī)?chǔ)備被用于自身的生長(zhǎng)而不是腸上皮修復(fù)和再生(Gao等,2008)。研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)微量元素同樣參與調(diào)控機(jī)體腸道免疫屏障。與氧化鋅組相比,飼糧中補(bǔ)充蛋氨酸鋅可顯著提高綿羊的布氏桿菌試管凝集反應(yīng)抗體效價(jià),增加血清γ球蛋白含量、淋巴細(xì)胞染色陽(yáng)性率和外周淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率,說(shuō)明有機(jī)鋅提高綿羊機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫能力優(yōu)于無(wú)機(jī)鋅(邵凱,2000)。Pearce 等(2015)研究表明,與 120 mg/kg硫酸鋅組相比,60 mg/kg有機(jī)鋅 (氨基酸鋅)可以降低生長(zhǎng)豬內(nèi)毒素的產(chǎn)生,緩解熱應(yīng)激帶來(lái)的不利影響。Echeverry等(2016)研究發(fā)現(xiàn),在肉雞飼糧中添加復(fù)合有機(jī)微量元素可以顯著上調(diào)回腸TLR2、TLR4和IL-10的基因表達(dá),說(shuō)明復(fù)合有機(jī)微量元素可以調(diào)節(jié)toll樣受體和抗炎細(xì)胞因子,從而對(duì)腸道免疫屏障系統(tǒng)產(chǎn)生有益的影響,并可同時(shí)改善健康狀態(tài)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),與氧化鋅組相比,替代組空腸IL-1β mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著降低,MUC2 mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著升高,同時(shí)杯狀細(xì)胞數(shù)量增加。腸道黏液層位于腸黏膜和腸腔食糜之間,主要由杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白構(gòu)成,參與腸道化學(xué)屏障的組成,且MUC2是眾多黏蛋白中最為主要的一種黏蛋白(Lamont,1992)。 因此,可以推測(cè),有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物通過(guò)上調(diào)腸道上皮細(xì)胞抗菌蛋白基因的表達(dá),下調(diào)促炎性因子的基因表達(dá)進(jìn)而維護(hù)腸道屏障功能。
有機(jī)微量元素和酵母培養(yǎng)物替代氧化鋅可降低斷奶仔豬平均日采食量和平均日增重,增加腹瀉率,但同時(shí)可提高飼料轉(zhuǎn)化率和養(yǎng)分消化率,改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu),維持腸道屏障功能。