崔藝燕 田志梅 鄧 盾 魯慧杰 劉志昌 王 剛 馬現(xiàn)永,2*
(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所,畜禽育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省畜禽育種與營(yíng)養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評(píng)定工程技術(shù)研究中心,廣州 510640;2.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心,茂名 525000)
目前,我國(guó)已禁止在飼料中使用促生長(zhǎng)類(lèi)抗生素。然而,在集約化和規(guī)?;母呙芏群透邚?qiáng)度生產(chǎn)中,氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)存在于整個(gè)養(yǎng)殖過(guò)程。促生長(zhǎng)類(lèi)抗生素的禁用,會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)豬業(yè)產(chǎn)能下降。因此,為提高機(jī)體抗氧化能力和消化吸收功能,改善動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和保證產(chǎn)品安全,同時(shí)減少糞污和臭氣排放,開(kāi)發(fā)綠色健康的抗生素替代品是十分必要的。由于植物提取物的安全性和促生長(zhǎng)作用,植物提取物已被考慮作為促生長(zhǎng)類(lèi)抗生素替代品。柑橘提取物具有來(lái)源穩(wěn)定、原料廉價(jià)易得等優(yōu)勢(shì),充分利用柑橘產(chǎn)業(yè)廢棄物資源,減少合成化學(xué)品或抗生素的使用,是一種高效、健康的資源化利用策略,對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
柑橘富含橙皮苷、柚皮苷、橘皮素和川陳皮素,是人類(lèi)飲食中黃酮類(lèi)化合物的關(guān)鍵來(lái)源[1]。柑橘提取物具有抗氧化[2]、抗炎[3]、抗菌[2]等多樣的活性功能,在制藥、食品和保健品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,是潛在的飼用抗生素替代品之一。已有研究表明,柑橘提取物能夠預(yù)防過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激,減少活性氧的產(chǎn)生和膜脂過(guò)氧化[4]。柑橘提取物對(duì)豬痢疾短螺旋體菌株具有很好的殺菌效果[5]。此外,動(dòng)物試驗(yàn)表明,柑橘活性化合物可提高綿羊機(jī)體的抗氧化能力[6]。熱環(huán)境條件下,柚皮苷提高了羔羊平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率[7]。柚皮苷也可提高仔豬的增重、飼料轉(zhuǎn)化率以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率,改善生長(zhǎng)性能[8]。柑橘提取物對(duì)肉雞[9]和仔豬[10-11]的免疫能力和腸道健康也有積極效果。
養(yǎng)豬過(guò)程中,動(dòng)物糞便會(huì)排放出大量有害氣體、氮和磷,這會(huì)對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)健康產(chǎn)生不利影響,另外,動(dòng)物腸道不適會(huì)增加污染物的排放。通過(guò)改善腸道抗氧化能力,提高消化酶活性,增加動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用,可減少氮、磷的排放,繼而減少臭氣的產(chǎn)生。目前,未見(jiàn)柑橘提取物在肥育豬生產(chǎn)的相關(guān)研究報(bào)道,尚不清楚柑橘提取物對(duì)豬腸道抗氧化功能有無(wú)不利影響,消化酶活性是增高或是降低,氮、磷和臭氣排放是否降低。因此,本研究評(píng)估了補(bǔ)充柑橘提取物對(duì)肥育豬腸道抗氧化指標(biāo)、消化酶活性、氨態(tài)氮含量以及糞便氮、磷和臭氣含量的影響。
金霉素購(gòu)自廣東某飼料科技有限公司,柑橘提取物由廣東某環(huán)??萍及l(fā)展有限公司提供。柑橘提取物中含有3.04%維生素C、2.38%維生素E、2.89%檸檬酸和20.77%總黃酮。
選取108頭56日齡、體重(19.73±0.39) kg的“杜×長(zhǎng)×大”肥育豬,公母各占1/2。按體重隨機(jī)分配到3個(gè)組,每個(gè)組6個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)6頭豬。對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼糧,抗生素組在基礎(chǔ)飼糧上添加75 g/t金霉素,柑橘提取物組在基礎(chǔ)飼糧上添加柑橘提取物(56~112日齡250 mL/t,113~194日齡200 mL/t)。試驗(yàn)從仔豬體重20 kg左右開(kāi)始,至120 kg左右結(jié)束。試驗(yàn)期138 d。
基礎(chǔ)飼糧參照NRC(2012)營(yíng)養(yǎng)需要配制,其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。
表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))
試驗(yàn)在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所豬場(chǎng)進(jìn)行。根據(jù)豬場(chǎng)常規(guī)程序進(jìn)行飼養(yǎng)管理。
在試驗(yàn)結(jié)束前1周的08:00—12:00收集新鮮糞便,一部分糞便用于測(cè)定臭氣含量;余下糞便按5%比例添加10%鹽酸進(jìn)行固氮,然后65 ℃烘干72 h,-20 ℃保存。試驗(yàn)結(jié)束,每組選取每欄接近平均體重的1頭肥育豬進(jìn)行屠宰試驗(yàn),收集回腸、盲腸、結(jié)腸腸道內(nèi)容物,待測(cè)氨態(tài)氮含量。清理腸段內(nèi)容物后,用0.9%生理鹽水清洗腸段,再用載玻片刮取腸道(十二指腸、空腸、回腸)黏膜,-80 ℃保存。測(cè)定時(shí),取約0.1 g腸道黏膜樣品,加入9倍體積生理鹽水制成10%組織勻漿液,4 ℃、3 500 r/min 離心15 min,取上清液進(jìn)行測(cè)定。
1.6.1 抗氧化指標(biāo)
測(cè)定十二指腸、空腸、回腸黏膜樣品的丙二醛(MDA)含量、總抗氧化能力(T-AOC)及總超氧化物歧化酶(T-SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)活性,以上指標(biāo)測(cè)定試劑盒均購(gòu)于南京建成生物工程研究所,采用多功能酶標(biāo)儀測(cè)定,具體操作按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。
1.6.2 消化酶活性
測(cè)定十二指腸、空腸、回腸黏膜樣品的胃蛋白酶、胰蛋白酶、麥芽糖酶、蔗糖酶、脂肪酶、淀粉酶和堿性磷酸酶(AKP)活性,以上指標(biāo)測(cè)定試劑盒均購(gòu)于南京建成生物工程研究所,采用多功能酶標(biāo)儀測(cè)定,具體操作按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。
1.6.3 氨態(tài)氮和糞便氮、磷含量
根據(jù)蒲萬(wàn)霞等[12]的方法,采用靛藍(lán)酚藍(lán)分光光度法測(cè)定回腸、盲腸、結(jié)腸內(nèi)容物中氨態(tài)氮含量。采用凱氏定氮法測(cè)定糞便氮含量,采用釩鉬黃比色法測(cè)定糞便磷含量。
1.6.4 糞便臭氣(硫化氫和氨氣)含量
使用手持泵式硫化氫檢測(cè)儀(H2S/C-200)和手持泵式氨氣檢測(cè)儀(NH3/CR-200)分別測(cè)定糞便硫化氫和氨氣含量。
采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),并用Duncan氏法進(jìn)行多重比較。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示,P<0.05為差異顯著,0.05≤P<0.10為有差異趨勢(shì)。
由表2可知,與抗生素組相比,柑橘提取物組十二指腸MDA含量降低了57.89%(0.05≤P<0.10),且與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05);各間之間十二指腸其他抗氧化指標(biāo)無(wú)顯著差異(P>0.05)。與抗生素組相比,柑橘提取物組空腸MDA含量顯著降低(P<0.05),且與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05);各間之間空腸其他抗氧化指標(biāo)無(wú)顯著差異(P>0.05)。各間之間回腸抗氧化指標(biāo)無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表2 柑橘提取物對(duì)肥育豬腸道抗氧化指標(biāo)的影響
由表3可知,與對(duì)照組相比,柑橘提取物組十二指腸胃蛋白酶活性顯著提高(P<0.05),脂肪酶活性顯著提高(P<0.05),淀粉酶活性顯著降低(P<0.05)。柑橘提取物組十二指腸消化酶活性與抗生素組差異不顯著(P>0.05)。與對(duì)照組和抗生素組相比,柑橘提取物組空腸胃蛋白酶活性顯著提高(P<0.05),淀粉酶活性顯著降低(P<0.05);與對(duì)照組相比,柑橘提取物組空腸胰蛋白酶活性顯著提高(P<0.05),且與抗生素組差異不顯著(P>0.05)。與對(duì)照組相比,柑橘提取物組回腸淀粉酶活性顯著降低(P<0.05);抗生素組回腸淀粉酶活性與對(duì)照組和柑橘提取物組差異均不顯著(P>0.05)。
表3 柑橘提取物對(duì)肥育豬腸道消化酶活性的影響
由表4可知,各組之間腸道氨態(tài)氮含量和糞便氮、磷含量無(wú)顯著差異(P>0.05)。在數(shù)值上,柑橘提取物組回腸、盲腸、結(jié)腸的氨態(tài)氮含量最低。
表4 柑橘提取物對(duì)肥育豬腸道氨態(tài)氮含量和糞便氮、磷含量的影響
由表5可知,各組之間新鮮糞便氨氣和硫化氫含量無(wú)顯著差異(P>0.05)。在數(shù)值上,柑橘提取物組肥育豬新鮮糞便氨氣和硫化氫含量最低。各組之間24 h內(nèi)糞便氨氣和硫化氫含量無(wú)顯著差異(P>0.05)。
表5 柑橘提取物對(duì)肥育豬糞便臭氣排放的影響
腸道是機(jī)體消化吸收的主要場(chǎng)所,消化酶分解食物的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種致氧化因子,這使得腸道容易處于氧化應(yīng)激狀態(tài)[13]。SOD、GSH-Px和CAT是體內(nèi)重要的抗氧化酶[14],是反映機(jī)體抗氧化能力的重要指標(biāo)。T-AOC是反映機(jī)體抗氧化能力的綜合指標(biāo)。MDA是機(jī)體內(nèi)氧化損傷的指標(biāo)[14]??寡趸瘎┫到y(tǒng)不僅可以防止脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化引起的損傷,還可以保持腸道屏障完整性,防止細(xì)菌感染[15]。本研究中,抗生素組空腸MDA含量顯著高于對(duì)照組和柑橘提取物組,說(shuō)明長(zhǎng)期攝入抗生素對(duì)腸道健康有負(fù)面作用。與抗生素組相比,飼糧中添加柑橘提取物降低了十二指腸、空腸和回腸MDA含量,這表明柑橘提取物對(duì)機(jī)體抗氧化能力優(yōu)于抗生素。本研究中,飼糧中添加柑橘提取物未能提高腸道抗氧化酶活性,而腸道MDA含量降低的原因可能是抗氧化系統(tǒng)中抗氧化物質(zhì)(谷胱甘肽、維生素E、維生素C)含量提高造成的。迄今為止,鮮有研究報(bào)道柑橘提取物對(duì)動(dòng)物腸道抗氧化能力的影響,多以純化柑橘化合物研究為主。Bakar等[14]研究表明,柚皮苷降低了大鼠小腸MDA含量,增加了小腸SOD和GSH-Px活性。Guo等[16]報(bào)道,橙皮苷通過(guò)降低腸道MDA含量,增強(qiáng)腸道SOD活性和谷胱甘肽含量來(lái)改善結(jié)腸炎。這些研究均是以腸道受損動(dòng)物模型進(jìn)行研究,在應(yīng)激狀態(tài)下柑橘黃酮化合物表現(xiàn)出較好的抗氧化效果,但是這些研究未報(bào)道動(dòng)物生長(zhǎng)性能的相關(guān)數(shù)據(jù)。機(jī)體具有自我調(diào)節(jié)功能,柑橘提取物可能改善了機(jī)體其他功能。在前期試驗(yàn)中,與抗生素相比,柑橘提取物對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能和腸道抗氧化能力無(wú)顯著影響,但能改善仔豬血液和腸道的免疫功能[10-11],減少疾病的發(fā)生和藥物的使用,對(duì)于豬群健康十分有利,有利于推廣應(yīng)用。
消化吸收不良會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)物的生長(zhǎng)和健康。小腸是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要部位[15]。消化酶在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化過(guò)程中起重要作用。Pi等[17]研究發(fā)現(xiàn),抗生素不影響生長(zhǎng)豬腸道消化酶活性。黃酮類(lèi)化合物能調(diào)節(jié)腸道參與脂質(zhì)和碳水化合物消化吸收的酶活性[18]。脂肪酶負(fù)責(zé)脂肪消化,是動(dòng)物脂質(zhì)利用的指標(biāo)[19]。本研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,柑橘提取物組十二指腸胃蛋白酶、脂肪酶活性顯著提高,空腸胃蛋白酶活性顯著提高。Yang等[20]研究表明,有機(jī)酸精油混合物提高了肉雞腸道胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶活性。課題組前期結(jié)果顯示,柑橘提取物提高了仔豬腸道蛋白酶和脂肪酶活性[10]。柑橘提取物對(duì)仔豬和肥育豬消化酶活性的影響一致。蛋白酶活性的提高,可能是由于柑橘提取物刺激消化酶的分泌,激活了蛋白酶原。傅曼琴等[21]認(rèn)為,川陳皮素、橘皮素及與橙皮苷組合可促進(jìn)胃蛋白酶的分泌,并提高胃蛋白酶活性。蛋白酶活性提高可在腸道中產(chǎn)生更多的游離氨基酸,總體上提高蛋白質(zhì)的消化利用率。柑橘提取物提高脂肪酶活性,使得產(chǎn)生的游離脂肪酸和甘油酯含量增加,提高脂肪消化吸收利用率,促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)。
碳水化合物在腸道中被消化成葡萄糖并被吸收到體內(nèi),淀粉酶活性可以反映消化吸收的狀態(tài)[22]。本研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,飼糧中添加柑橘提取物降低了肥育豬十二指腸、空腸和回腸淀粉酶的活性,與以往研究結(jié)果[23]一致。Shen等[24]研究發(fā)現(xiàn),柑橘黃酮顯著抑制淀粉酶催化的淀粉消化,柚皮苷和新橙皮苷抑制直鏈淀粉消化,橙皮苷和川陳皮素抑制直鏈淀粉和支鏈淀粉的消化。淀粉酶活性受抑制,降低了機(jī)體對(duì)碳水化合物的消化,分解產(chǎn)生的葡萄糖會(huì)減少,可能影響動(dòng)物健康。但是,本試驗(yàn)中柑橘提取物未降低肥育豬生長(zhǎng)性能,這可能是由于淀粉酶活性降低,直鏈淀粉的消化減慢,導(dǎo)致到達(dá)后腸的直鏈淀粉含量增加,有利于微生物的生長(zhǎng)代謝,繼而產(chǎn)生高水平的短鏈脂肪酸,調(diào)控后腸代謝并改善動(dòng)物健康[25]。另一種解釋是,淀粉酶活性下降,中間產(chǎn)物麥芽糖含量減少,而在麥芽糖酶活性不變的條件下,碳水化合物的消化時(shí)間延長(zhǎng)了,能產(chǎn)生足夠量的葡萄糖為機(jī)體提供能量。在仔豬試驗(yàn)中,未發(fā)現(xiàn)柑橘提取物降低腸道淀粉酶活性[10]。仔豬消化系統(tǒng)未發(fā)育成熟,消化機(jī)能不完善。仔豬和肥育豬的腸道消化酶活性是不同的。柑橘黃酮類(lèi)化合物在消化、吸收和分配過(guò)程的各個(gè)階段的相互作用,對(duì)不同的消化酶產(chǎn)生不同的效果??傮w上柑橘提取物改善了蛋白酶和脂肪酶活性,對(duì)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收產(chǎn)生積極效果。柑橘提取物未表現(xiàn)出較好的促生長(zhǎng)作用,與酶活性的提高不符,這可能是由于淀粉酶活性下降引起的,也可能是添加劑量以及使用時(shí)間造成的。目前的研究缺乏蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的研究,因此必須通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn)來(lái)解釋柑橘提取物對(duì)生長(zhǎng)性能的影響。
腸道氨態(tài)氮含量過(guò)高對(duì)腸道健康有害。與抗生素組和對(duì)照組相比,柑橘提取物組腸道氨態(tài)氮含量降低了22.95%~36.48%。這可能是由于提取物中的類(lèi)黃酮化合物引起的,也可能是蛋白質(zhì)消化率的提高(蛋白酶活性提高)或微生物菌群導(dǎo)致的。
在養(yǎng)豬生產(chǎn)中,飼料消化效率低下會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排放增加。氮、磷排放的問(wèn)題主要與豬和家禽的生產(chǎn)有關(guān),育肥期生豬排泄物總量和氮含量比其他階段的豬要高,氨氣的排放量也高[26]。高含量的氮、磷排放到水體中,易造成富營(yíng)養(yǎng)化,對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)產(chǎn)生潛在健康危害[27]。本研究提示,柑橘提取物改善了腸道蛋白酶的活性,即機(jī)體吸收的蛋白質(zhì)含量增加,則排出的氮含量減少。但是研究未發(fā)現(xiàn)糞便氮含量的減少,這是由于機(jī)體氮的吸收代謝并不能完全由蛋白酶活性的增加而決定,還受到其他酶系、內(nèi)源性氮和微生物代謝等的影響。另外,糞便氮主要來(lái)源于未消化的飼糧氮、未被消化的微生物氮和內(nèi)源氮,超過(guò)動(dòng)物需要的氮一般通過(guò)尿液排出[28]。由于試驗(yàn)限制,未對(duì)尿液進(jìn)行氮、磷含量的測(cè)定。后續(xù)若條件允許,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行消化代謝試驗(yàn),以準(zhǔn)確定量排泄物氮的排放,探討柑橘提取物是否通過(guò)尿氮的形式實(shí)現(xiàn)減排。磷是動(dòng)物體內(nèi)含量最多的常量元素之一,主要存在于糞便中,尿液中較少[29]。暫未發(fā)現(xiàn)有關(guān)柑橘提取物對(duì)尿液氮、磷排放影響的研究,為了達(dá)到更好的減排效果,柑橘提取物對(duì)肥育豬氮、磷排放的影響需要更多后續(xù)試驗(yàn)研究。
氨氣和硫化氫是豬糞臭氣的主要成分[30],易引起動(dòng)物呼吸道和組織損傷,損害機(jī)體健康,隨接觸時(shí)間的延長(zhǎng)顯著降低動(dòng)物生長(zhǎng)性能[31]。臭氣的減少有利于動(dòng)物生長(zhǎng)性能的提高,通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控減少臭氣排放是經(jīng)濟(jì)可行的。與抗生素組相比,柑橘提取物組糞便氨氣含量減少了約17%。這可能由于較高的蛋白酶活性改善了蛋白質(zhì)消化率,減少了大腸中微生物的發(fā)酵底物,減少糞便氨氣的排放。Lei等[32]研究表明,草藥提取物對(duì)生長(zhǎng)豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率和氣體排放無(wú)顯著影響。糞便臭氣的排放與環(huán)境、飲食、營(yíng)養(yǎng)狀況等相關(guān)。研究表明,豬舍氨氣含量小于20 mg/m3,對(duì)豬生長(zhǎng)和健康無(wú)顯著影響[33]。本試驗(yàn)中糞便氨氣含量均低于20 mg/m3,可見(jiàn)本試驗(yàn)豬群生長(zhǎng)環(huán)境較好,對(duì)豬健康生長(zhǎng)無(wú)負(fù)面影響。
糞便含氮物在微生物作用下轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮,是氨氣的主要來(lái)源[33],隨時(shí)間的延長(zhǎng),氨氣排放呈先上升后下降的趨勢(shì)[34]。糞便排出后一般在24 h內(nèi)被清理,因此本試驗(yàn)對(duì)存放24 h的糞便進(jìn)行了臭氣的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)柑橘提取物對(duì)存放后的糞便臭氣排放無(wú)顯著影響,24 h糞便的氨氣含量高于新鮮糞便。由于缺乏尿液臭氣含量數(shù)據(jù),目前尚不清楚柑橘提取物是否具有脲酶抑制劑的作用,能否減緩尿素或其他含氮物分解產(chǎn)生氨氣的速度。低pH能破壞氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化氨氣的化學(xué)平衡,減少氨氣形成[35]。有研究報(bào)道,降低pH可減少肥育豬70%氨氣的排放量[36]。但本試驗(yàn)中柑橘提取物未能降低糞便pH。這可能是由于添加劑量不足以改變腸道pH,也有可能是柑橘提取物并不是通過(guò)降低腸道pH實(shí)現(xiàn)氨氣的減排。另外,臭氣的產(chǎn)生與腸道微生物發(fā)酵、pH密切相關(guān),不清楚柑橘提取物達(dá)到后腸被微生物利用的程度,是否改變了菌群結(jié)構(gòu)。目前缺乏足夠的研究探討柑橘提取物對(duì)臭氣減排的機(jī)理。
柑橘提取物改善了肥育豬腸道蛋白酶和脂肪酶活性,降低了淀粉酶活性,對(duì)腸道抗氧化能力及糞便氮、磷和臭氣排放無(wú)負(fù)面影響。
動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)2021年5期