酵母壁多糖對斷奶仔豬腸道揮發性脂肪酸和微生物菌群的影響
導讀
近年來，隨著畜牧業和現代生物技術的發展，養豬業正逐漸成為一個技術密集和資金密集的行業。既要提供優質豬肉，又要不危害環境衛生和人類健康是近年來養豬業要面臨的嚴峻挑戰。由于抗生素類飼料添加劑的亂用、濫用，抗生素殘留、細菌多重耐藥性和環境污染等問題日漸加劇，人們迫切需要尋找到合適的抗生素替代品。酵母壁多糖作為功能性寡糖類物質，其主要成分為β-葡聚糖和甘露寡糖。大量研究表明，寡糖類物質能夠改善腸道菌群結構，并能一定程度上提高機體的免疫性能。同樣，酵母壁多糖也被證明能夠提高畜禽的生長性能和免疫功能，并能改善腸道健康，且無害無殘留。但是，它是通過怎樣的途徑來改善機體腸道健康，對斷奶仔豬腸道菌群又有怎樣的影響呢？ 揮發性脂肪酸（VFA）是微生物厭氧發酵過程的重要中間產物，后腸段是仔豬腸道菌群的豐富部位。對于單胃動物，VFA 產生的主要部位是結腸，因為結腸內細菌首先與小腸內未消化的復雜碳水化合物接觸，發酵活性最強。其次，結腸段比盲腸長，微生物含量相對來說較多。本試驗旨在研究酵母壁多糖對斷奶仔豬腸道VFA 和微生物菌群的影響，確定其在斷奶仔豬中應用的最適添加水平，并為酵母壁多糖在仔豬飼糧中的科學應用提供理論依據。
1材料與方法
1.1 試驗材料
酵母壁多糖來源于拓普生物科技有限公司，其主要成分為甘露寡糖（23.45％） 和β-葡聚糖（39.24％），粗蛋白質含量為26.30％、粗灰分含量為3.30％、水分含量為5.35％。
1.2 試驗動物和分組設計
選取180頭遺傳背景一致、健康狀況良好、胎次和體重接近的21 日齡斷奶仔豬，采用單因素試驗設計方法，按完全隨機區組分為4個組，每組5個重復，每個重復9 頭仔豬。4個組試驗豬分別飼喂對照飼糧（未添加酵母壁多糖）、0.15％ 酵母壁多糖飼糧、0.30％酵母壁多糖飼糧和0.45％酵母壁多糖飼糧。試驗期為21ｄ。
1.3 試驗飼糧和營養水平
仔豬飼喂玉米－豆粕型飼糧，飼糧配方參照NRC（2012） 和我國《豬飼養標準》（ NY/T65-2004）配制，飼糧組成及營養水平見表１。
1.4 飼養管理
仔豬飼養于裝有高床、漏縫地板、乳頭式飲水器的保育舍。試驗開始前對豬舍進行徹底清理消毒。試驗過程中，每日飼喂仔豬4 ～5 次。所有仔豬自由采食和飲水，其他飼養管理措施、免疫程序按豬場常規管理程序進行
1.5 樣品采集及處理
在試驗第21天，從每個重復中選取1 頭接近平均體重且健康狀況良好的仔豬，肌內注射4％戊巴比妥鈉溶液進行麻醉。待麻醉完全后，采用頸靜脈放血的辦法將其處死。剖開腹腔，迅速分離結腸，剪取帶有食糜的腸段，結扎固定取樣部位的兩端，包被腸道食糜樣后，置于液氮中迅速冷凍，用于結腸VFA含量分析。
另取盲腸中段腸管，兩端雙線結扎，錫箔紙包被后，用保鮮膜連同棉線一端裹好，另一端貼好標簽紙，迅速置于液氮中冷凍后， 于-80 ℃ 保存待測。
1.6 測定指標及方法
1.6.1 結腸VFA含量的測定
將樣品解凍，參考耿梅梅等方法，準確稱取1.0ｇ 結腸內容物于EP 管中。加入1mL 超純水，漩渦振蕩致內容物混合均勻。以15000 r/min 離心15 min，轉移上清，按體積比9∶1比例添加25％偏磷酸，冰水浴中處理3ｈ。然后通過氣相色譜儀利用外標法測定各樣品中乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸含量，并計算相應總揮發性脂肪酸（TVFA）含量。
1.6.2 盲腸細菌計數
盲腸大腸桿菌、沙門氏菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌和總菌數采用平板培養法測定。取盲腸內容物樣品，在無菌操作臺內室溫解凍。稱取盲腸內容物0.5ｇ 于無菌青霉素瓶中，加入滅菌后的生理鹽水5ｍＬ，漩渦振蕩器上振蕩3 ～ 5 min，然后用微量移液槍準確吸取稀釋液500μＬ 至盛有4.5 mL 生理鹽水的無菌青霉素瓶中，振蕩1～ 2 min，制成10-1稀釋液，繼續重復以上稀釋步驟，依次進行10-2～ 10-6倍比稀釋。
將盲腸內容物稀釋液分別接種在相應的培養基平皿上。大腸桿菌、乳酸桿菌、沙門氏菌、雙歧桿菌和總菌分別使用伊紅美蘭、MRS、HE、BBL和普通培養基培養，每種指標檢測5個稀釋梯度，每個梯度3 個重復，總菌、大腸桿菌和沙門氏菌于37 ℃ 恒溫有氧培養24ｈ。雙歧桿菌和乳酸桿菌于37 ℃ 恒溫厭氧培養48 ｈ。最后取出培養皿，進行菌落計數。細菌計數結果用1.0ｇ 腸道食糜中細菌數的對數值［Ig（CFU/g）］表示。
1.7 數據處理與統計分析
所有數據用Excel2003 簡單處理后，采用SPSS17.0軟件中單因素方差分析（one way ANOVA）模型進行方差分析，差異顯著再進行Duncan氏法多重比較，用SPSS 17.0中的曲線回歸分析（curvilinearre gression）進行相關性分析，通過飼糧酵母壁多糖添加水平與各指標之間的二次曲線擬合，確定最佳的回歸曲線方程，計算飼糧中酵母壁多糖最適添加水平。各組數據以“平均值±標準誤”表示。以Ｐ＜0.05 為顯著性判斷標準。
2結果與分析
2.1 酵母壁多糖對斷奶仔豬結腸VFA的影響
由表２ 可知，與對照組相比，在飼糧中添加0.15％、0.30％和0.45％酵母壁多糖，仔豬結腸內容物乙酸含量分別增加了27.57％、48.71％和34.46％（P<0.05）；添加0.30％ 和0.45％ 酵母壁多糖還顯著提高了仔豬結腸丙酸、丁酸的含量（P<0.05）；此外，0.45％酵母壁多糖組結腸戊酸含量顯著高于對照組（ P<0.05）。從整體上來看， 飼糧中添加0.30％和0.45％ 酵母壁多糖可顯著提高仔豬結腸內容物TVFA含量（ P<0.05）。與對照組相比，0.30％和0.45％ 酵母壁多糖組TVFA 分別提高了49.72％ 和44.42％ （P
通過曲線擬合回歸方程分析發現，回腸中乙酸（Y1 ）和TVFA（Y2 ）含量與飼糧酵母壁多糖添加水平（X） 間均呈二次曲線關系，建立回歸方程如下：
Y1 ＝ －7513.000Ｘ2 ＋4723.203Ｘ＋
1593.519（R2 ＝ 0.677，P ＝ 0.006）；
Y2 ＝ －9497.699Ｘ2 ＋7419.340Ｘ＋
2909.547（R2 ＝ 0.727，P＝ 0.003）。
由上述回歸方程可得，當飼糧中酵母壁多糖添加水平為0.31％時，回腸中乙酸含量值最大；當添加水平為0.39％ 時，斷奶仔豬回腸中TVFA 含量值最大。
2.2 酵母壁多糖對斷奶仔豬盲腸微生物菌群的影響
由表3 可知，各組間盲腸中雙歧桿菌、乳酸桿菌和總菌的數量差異不顯著（P>0.05）。但飼糧中添加0.15％、0.30％ 和0.45％ 的酵母壁多糖后，仔豬盲腸沙門氏菌數分別比對照組降低了6.12％、7.93％和9.09％ （P<0.05）。另外，添加酵母壁多糖顯著降低了仔豬腸道大腸桿菌數量（P<0.05）。
通過曲線擬合回歸方程分析發現，盲腸中沙門氏菌（Y3）與飼糧酵母壁多糖添加水平（X）間呈二次曲線關系，建立回歸方程如下：
Y3 ＝ 3.259Ｘ2－2.636X＋6.036
（R2 ＝ 0.670，P＝ 0.007）。
由該回歸方程可得出，當飼糧中酵母壁多糖添加水平為0.40％時，盲腸中沙門氏菌數量最少。
3討 論
3.1 酵母壁多糖對斷奶仔豬結腸VFA的影響
在單胃動物整個消化道中，大腸是微生物含量最豐富的區域 。雖然這些微生物產生的內毒素對腸道有害，但是它們維持著腸道微生態平衡，抵御外來微生物的定植，并能激活腸道免疫系統，更重要的是這些微生物能將復雜的碳水化合物發酵成VFA。體內、體外試驗均證實，寡糖可被細菌降解成大量的VFA。本研究結果顯示，與對照組相比，添加0.30％ 和0.45％ 酵母壁多糖能顯著提高斷奶仔豬TVFA含量。潘曉東研究發現甘露寡糖能顯著提高小鼠盲腸內TVFA、丙酸和戊酸的含量。杭蘇琴等通過體外法研究甘露寡糖和甜菜汁對腸道微生物發酵的影響，發現甘露寡糖各組回腸中丙酸和丁酸的比例顯著高于對照組，甘露寡糖組乙酸比例顯著低于對照組。反觀本試驗結果，酵母壁多糖能顯著提高乙酸、丙酸和丁酸的含量，而大腸中微生物能通過利用乳酸和乙酸轉化生成丁酸，且乳酸完全發酵能產生大量丙酸。因此推測，酵母壁多糖可能能夠促進乳酸利用菌的增殖來達到乳酸向丁酸轉化的效果。此外本試驗還得出，添加0.45％ 酵母壁多糖能顯著提高斷奶仔豬結腸戊酸含量。通過結腸中TVFA和乙酸含量與飼糧中酵母壁多糖添加水平得出有效回歸方程預測，我們發現，當飼糧中酵母壁多糖含量分別為0.39％和0.31％時，結腸中VFA含量較高。
3.2 酵母壁多糖對斷奶仔豬盲腸微生物菌群的影響
正常情況下，動物腸道內各菌群相互依存、相互拮抗維持腸道的動態平衡。但外界環境應激（如斷奶、溫度、轉欄等）容易破壞腸道動態平衡，導致腸道微生物菌群之間比例失調。研究證明，仔豬斷奶后，腸道乳酸桿菌數量下降，大腸桿菌的比例上升。添加抗生素雖能一定程度上改善仔豬腹瀉，但同樣也會破壞腸道有益菌，酵母壁多糖主要含有甘露寡糖和β－葡聚糖，飼糧中的糖類物質對腸道內微生物區系有一定的影響能力。早在20 多年前，甘露寡糖和果寡糖等功能性寡糖就被證實能改善人體的腸道菌群。前期動物試驗也發現，與對照組相比，添加0.15％、0.30％和0.45％酵母壁多糖均能夠顯著提高斷奶仔豬平均日增重和平均日采食量，并有降低仔豬料重比和腹瀉率的趨勢。本研究結果顯示，在斷奶仔豬飼糧中添加酵母壁多糖能顯著降低盲腸沙門氏菌和大腸桿菌數量。這可能是由于甘露寡糖能夠被腸道微生物利用發酵并促進VFA增加，一方面降低腸道pH，使得對酸度敏感的大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群的生長就受到相應地抑制；另一方面VFA具有降低氧化還原電位的作用，影響有害菌生長和代謝必須輔酶的氧化還原作用，從而抑制致病菌。薩立富關于甘露寡糖對斷奶仔豬腸道菌群影響的研究也發現甘露寡糖能夠極顯著降低了腸道大腸桿菌的數量。此外，研究還發現甘露寡糖能夠增強斷奶仔豬沙門氏菌和大腸桿菌的抗感染能力 。β－葡聚糖對腸道微生物也有一定的調節作用，添加β－葡聚糖提高了腸道中乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌群數量。這與本試驗的結果相一致。本試驗研究發現，與對照組相比，添加0.15％、0.30％和0.45％酵母壁多糖還能一定程度上增加盲腸內雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量，但差異不顯著。綜上試驗結果可以得出：酵母壁多糖能夠改善腸道菌群結構，促進盲腸內有益菌增殖，抑制有害菌增殖。且通過盲腸中沙門氏菌數與飼糧中酵母壁多糖的回歸方程分析發現，酵母壁多糖的添加水平為0.40％ 時效果最佳。
4結 論
① 酵母壁多糖可以調節仔豬腸道VFA結構和含量。當飼糧中添加0.30％ 和0.45％ 酵母壁多糖時，仔豬結腸乙酸、丙酸、丁酸以及TVFA的含量顯著升高。
② 酵母壁多糖對改善斷奶仔豬腸道菌群結構具有促進作用。當飼糧中添加0.35％ 和0.45％ 酵母壁多糖時，仔豬盲腸大腸桿菌和沙門氏菌數量顯著降低。
③ 運用回歸方程預測，酵母壁多糖在仔豬飼糧中的適宜添加量為0.31％ ～ 0.41％。
相關鏈接：酶+菌融合預消化技術典型代表產品————養豬專用復合益生菌——規模養豬低成本生態健康養殖更好更專業復合益生微生物制劑產品，可以高溫制粒、直接加入飼料中、飲水中添加
- 上一篇：用“養殖場污水生物處理劑”解決規模水泡糞豬場的氨氣和糞污處理問題 [2020-01-14]
- 下一篇：快速解決養殖圈舍中臭味氨氣的簡單技術，不需要設施投入 [2020-01-13]
