引用本文
李雪莉, 王超, 虞徳夫, 丁立人, 朱伟云, 杭苏琴. 微生态制剂对断奶仔猪生长性能、器官重及其胃肠道发育的影响.草业学报, 2015,26(8): 192-199
LI Xue-Li, WANG Chao, YU De-Fu, DING Li-Ren, ZHU Wei-Yun, HANG Su-Qin. Effects of probiotics on the growth performance, organ relative weight, and intestine development of weaned piglets.ACTA PRATACULTUAE SINICA, 2015,26(8): 192-199  
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微生态制剂对断奶仔猪生长性能、器官重及其胃肠道发育的影响
李雪莉, 王超, 虞徳夫, 丁立人, 朱伟云, 杭苏琴*
南京农业大学消化道微生物研究室,江苏 南京 210095
*通信作者Corresponding author. E-mail:suqinhang69@njau.edu.cn

作者简介:李雪莉(1990-),女,河北东光人,在读硕士。E-mail:2015805086@njau.edu.cn

收稿日期: 2016-11-22
基金: 农业部公益性行业专项(201403047)和苏淮猪安全生产无抗生物饲料工程技术开发与应用 [CX(15)100603]资助
摘要

通过给苏淮断奶仔猪饲喂微生态制剂(植物乳杆菌为主)研究其对断奶仔猪生长性能、器官重及其胃肠道发育的影响,分析仔猪生长性能与器官重、小肠形态、肠道pH的相关性,探讨微生态制剂缓解仔猪断奶应激的可能机制。选取健康、胎次和体重相近[(9.34±0.33) kg]的144头28日龄苏淮断奶仔猪,随机分为对照组(基础日粮)、抗生素组(基础日粮+抗生素)、微生态制剂组(基础日粮+微生态制剂),每组6个重复,每个重复8头仔猪。预试期为3 d,试验于32日龄开始,59日龄结束时屠宰采样。结果表明,与对照组相比,微生态制剂可显著提高断奶仔猪平均日增重(ADG)和平均日采食量(ADFI)( P<0.05),降低料重比(F/G)和腹泻率( P<0.05);显著提高( P<0.05)断奶仔猪脾脏相对重量;显著增加断奶仔猪十二指肠绒毛高度( P<0.05),显著降低十二指肠、空肠、回肠绒隐比( P<0.05),十二指肠、空肠、回肠隐窝深度有下降趋势,但差异不显著( P>0.05);显著降低( P<0.05)断奶仔猪盲肠、结肠pH。与抗生素组相比,微生态制剂组对各指标无显著影响( P>0.05)。相关性分析显示,ADG增加与肝脏相对重量增加显著相关( P<0.05);ADFI增加与十二指肠和脾脏相对重量、回肠绒隐比增加显著相关( P<0.05),与结肠和盲肠pH、回肠隐窝深度降低显著相关( P<0.05);F/G降低与结肠相对重量增加呈显著相关( P<0.05);腹泻率下降与十二指肠相对重、脾脏相对重量、十二指肠和空肠绒隐比增加呈显著相关( P<0.05)。由此看出,微生态制剂可通过增加器官重,改善肠道形态,降低胃肠道pH,提高断奶仔猪生长性能、降低腹泻率,缓解断奶应激对仔猪的影响,该微生态制剂具有替代抗生素的潜力。

关键词: 微生态制剂; 断奶仔猪; 生长性能; 相对器官重量; 胃肠道发育
doi: 10.11686/cyxb2016438
Effects of probiotics on the growth performance, organ relative weight, and intestine development of weaned piglets
LI Xue-Li, WANG Chao, YU De-Fu, DING Li-Ren, ZHU Wei-Yun, HANG Su-Qin*
Laboratory of Gastrointestinal Microbiology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract

The objective of this study was to investigate the effects of probiotics on the growth performance, relative organ weight, and intestinal development of weaned piglets, to determine whether probiotics can ease the weaning transition. A total of 144 Suhuai weaned piglets (9.34±0.33 kg) at an age of 28 days were randomly assigned to three groups; control group (basal diet), antibiotics group (basal diet+antibiotics), and probiotic group (basal diet+probiotic). Each group had six replicates, with eight piglets per replicate. The experiment started at 32 days after birth and ended at 59 days after birth. At 59 days, one piglet from each replicate was slaughtered for sampling. Compared with the control, the probiotic treatment significantly increased the average daily gain (ADG) and average daily feed intake (ADFI), and decreased the feed/gain ratio (F/G) and diarrhea rate after weaning ( P<0.05). It also significantly increased ADG of the spleen and improved villus development in the duodenum, and reduced the villus height/crypt depth (V/C) of the duodenum, jejunum, and ileum after weaning ( P<0.05). Compared with the control, the probiotic treatment significantly decreased the pH of the cecum and colon. A correlation analysis showed that the increased ADG was associated with increased relative weight of the liver. The increased ADFI was strongly related to the increased relative weight of the duodenum and spleen and the increased V/C of the jejunum. The decreased F/G was correlated with the increased relative weight of the colon. The decreased diarrhea rate was correlated with the increased relative weight of the duodenum and spleen, and with the increased V/C of the duodenum and jejunum. The findings imply that a probiotic can relieve weaning stress in piglets by improving their growth performance and decreasing the diarrhea rate via their effects on small intestine morphology, organ relative weight, and gastrointestinal pH. Probiotics could be used as alternatives to antibiotics during the weaning of piglets.

Keyword: probiotics; weaned piglets; growth performance; organ relative weight; intestine development

断奶是养猪生产中的重要时期。此时, 由于仔猪营养、免疫、生理等发生改变, 易引起仔猪采食量、体重下降、严重腹泻等临床应激, 影响仔猪生长和经济效益[1], 抗生素作为促进生长、预防疾病、降低死亡率的主要饲料添加剂广泛应用于断奶仔猪日粮中[2], 但是近年来抗生素滥用造成细菌耐药性、药物残留等问题日益严峻, 严重危害人类健康。因此, 寻找抗生素替代品越来越重要[3]。微生态制剂又称为益生菌制剂、活菌制剂, 可通过调节肠道微生物区系改善机体健康[4]。有报道指出, 微生态制剂在改善动物生产性能、防止腹泻等疾病方面具有促进作用, 是抗生素最佳替代品之一[5]。Lee等[6]研究表明, 日粮中添加枯草芽孢杆菌能够改善断奶仔猪生长性能。龚路峰等[4]研究表明, 断奶仔猪日粮中添加微生态制剂可显著提高断奶仔猪日增重和仔猪免疫力, 降低料肉比和腹泻率。然而, 也有报道指出, 断奶仔猪日粮中添加益生菌对生长性能无显著影响[7]。益生菌的种、属及菌株间存在差异, 不同菌株的特性、代谢产物、作用机理亦不同。因而, 对每株潜在益生菌及相关产品进行深入研究是十分必要的[8]。因此, 本研究旨在通过给断奶仔猪日粮中添加微生态制剂(植物乳杆菌为主), 研究其对断奶仔猪生长性能、相对器官重、小肠形态及肠道pH的影响, 通过分析断奶仔猪生长性能与相对器官重、小肠形态、肠道pH的相关性, 初步评价微生态制剂对仔猪断奶应激的缓解作用, 并为其在断奶仔猪生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 试验设计和试验饲粮

本试验于2015年10-11月在江苏省某猪场进行, 选取体重相近[(9.34± 0.33) kg], 144头28日龄苏淮断奶仔猪, 随机分为基础日粮组(对照组), 抗生素组(基础日粮+200 mg/kg硫酸粘杆菌素+200 mg/kg恩拉霉素, 纯度均为10%), 微生态制剂无抗组(基础日粮+200 mg/kg植物乳杆菌为主的复合微生态制剂, 有效活菌数为1× 109 CFU/g, 购自山东宝来利来生物工程股份有限公司)。每组6个重复, 每个重复8头仔猪。试验于仔猪32日龄开始, 59日龄结束, 共28 d。采集器官、组织、食糜等样品, 进行分析。仔猪断奶后的日粮组成及营养水平见表1。试验期间仔猪自由饮水、采食。按照猪场常规免疫、消毒程序饲养管理。

表1 基础日粮组成及营养水平(饲喂基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal die (fed-basis)
1.2 样品采集与处理

器官样品:仔猪屠宰后, 分离肝脏、脾脏、胰脏、胃、小肠(十二指肠、空肠、回肠)、大肠(盲肠、结肠), 吸掉血液, 剔除脂肪后分别称重, 用于器官相对重量的分析。

食糜样品:采集胃、十二指肠、空场、回肠、盲肠及结肠内容物, 用于胃肠道pH值的测定。

肠道组织样品:根据肠道组织学分区分离出十二指肠、空肠、回肠各肠段组织2 cm。生理盐水冲洗肠内容物后, 常温固定于4%多聚甲醛中, 经石蜡切片后, 用于肠道组织形态学的分析。

1.3 测定方法

1.3.1 体重和采食量 于28日龄及59日龄晨饲前以重复为单位对仔猪进行个体称重, 记录给料量及剩料量, 以计算平均日增重(average daily gain, ADG)、平均日采食量(average daily feed intake, ADFI)和料重比(feed/gain, F/G)F/G=[F/(Wt-W0)][9], Wt为试验结束仔猪平均体重, W0为试验开始仔猪平均体重, F为试验期间饲料摄入量, G为试验期间仔猪平均体增重。

1.3.2 腹泻率 准确记录每个重复仔猪每日腹泻总头数, 每天每头仔猪发生腹泻为1头次, 每个重复腹泻总头次除以腹泻仔猪头数, 算每个处理的平均值, 即为试验期各处理腹泻率。腹泻率(%)=[每重复仔猪总腹泻头次/(供试猪总头数× 试验天数)][10]× 100。

1.3.3 器官相对重量 于59日龄从对照组、微生态制剂组和抗生素组各重复随机选择1头仔猪称重后屠宰, 分离所需器官分别称重, 计算器官相对重量。器官相对重量=[器官重量(g)/仔猪宰前活重(kg)][11]。

1.3.4 肠道组织形态测定 仔猪屠宰后, 将各肠段结扎后分离, 分别取处理后的相应肠段, 切片, 常规HE染色(南京奥青生物技术有限公司), 选定合适视野计量仔猪十二指肠、空肠、回肠的绒毛高度, 隐窝深度并计算绒隐比, 每个指标测定3个重复。

1.3.5 胃肠道pH测定 分离胃肠道, 采集各肠段内容物, 使用Sartorius PB-21酸度计(德国, pH0~14)对胃、空肠、回肠、盲肠、结肠内容物pH进行测定, 每个样品测定3个重复。

1.4 统计分析

试验数据经Excel 2007初步处理后, 采用SPSS 20.0软件中的单因素(One-way ANOVA)模型分析, Tukey S-B test比较差异显著性, P< 0.05为差异显著。采用HemI 1.0.3.3软件对生产性能与器官重、小肠形态及胃肠道pH进行相关性分析。

2 结果与分析
2.1 微生态制剂对断奶仔猪生长性能及腹泻率的影响

与对照组相比, 饲粮中添加微生态制剂可显著增加(P< 0.05)断奶仔猪ADG、ADFI (表2), 显著降低(P< 0.05)F/G和腹泻率, 抗生素组与微生态制剂组的ADG、ADFI、腹泻率均无显著差异(P> 0.05)。

表2 微生态制剂对断奶仔猪生产性能及腹泻率的影响 Table 2 Effects of probiotics on the growth performance and diarrhea incidence of piglets
2.2 微生态制剂对断奶仔猪器官相对重量的影响

与对照组相比, 微生态制剂组和抗生素组可显著提高(P< 0.05)断奶仔猪脾脏相对重量(表3), 胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠、肝脏、肾脏、胰脏相对重量有增加的趋势, 但无显著变化(P> 0.05), 与抗生素组相比, 微生态制剂对各脏器影响均不显著(P> 0.05)。

表3 微生态制剂对断奶仔猪器官相对重量的影响 Table 3 Effects of probiotics on organ relative weight of piglets
2.3 微生态制剂对断奶仔猪小肠形态的影响

与对照组相比, 微生态制剂组可显著增加断奶仔猪十二指肠绒毛高度(P< 0.05), 显著提高十二指肠、空肠、回肠绒隐比(P< 0.05), 十二指肠、空肠、回肠的隐窝深度有下降趋势, 但差异不显著(P> 0.05), 抗生素组可显著提高空肠和回肠绒隐比(表4)。与抗生素组相比, 微生态制剂组除仔猪十二指肠绒毛高度显著增加(P< 0.05)外, 其他指标均无显著变化(P> 0.05)。

表4 微生态制剂对断奶仔猪小肠形态的影响 Table 4 Effects of probiotics on small intestine morphology of piglets
2.4 微生态制剂对断奶仔猪胃肠道pH的影响

与对照组相比, 微生态制剂组可显著降低(P< 0.05)盲肠和结肠的pH(表5), 胃、空肠、回肠pH有降低的趋势, 抗生素组可显著降低盲肠pH(P< 0.05), 其中胃、空肠、回肠、结肠pH均有降低的趋势(P> 0.05)。与抗生素组相比, 饲粮中添加微生态制剂对胃、空肠、回肠、盲肠、结肠pH均无显著影响(P> 0.05)。

表5 微生态制剂对断奶仔猪胃肠道pH的影响 Table 5 Effects of probiotics on gastrointestinal pH of piglets
2.5 仔猪生长性能与小肠形态变化、器官重、肠道pH的相关性

如图1所示, 饲粮中添加微生态制剂可显著增加断奶仔猪ADG、ADFI(P< 0.05), 显著降低F/G和腹泻率(P< 0.05)。对仔猪生产性能与胃肠道pH、器官重、肠道形态变化(绒毛高度、隐窝深度、绒隐比)进行相关性分析发现, ADG增加与肝脏相对重量呈正相关(P< 0.05); ADFI增加与十二指肠相对重量、回肠绒隐比、脾脏相对重量增加呈正相关(P< 0.05), 与结肠和盲肠pH、回肠隐窝深度降低呈负相关(P< 0.05); F/G降低与结肠重呈负相关(P< 0.05); 腹泻率下降与十二指肠相对重、脾脏相对重量、十二指肠和空肠绒隐比增加呈负相关(P< 0.05)。

图1 断奶仔猪生长性能与相对器官重、小肠形态、胃肠道pH的相关性Fig.1 Correlation of the growth performance and organ relative weight gastrointestinal pH, small intestine morphology of weaned piglets

3 讨论
3.1 微生态制剂对断奶仔猪生产性能和腹泻率的影响

本研究表明, 饲粮中添加微生态制剂能显著增加断奶仔猪ADG、ADFI, 显著降低F/G、腹泻率, 说明微生态制剂能够改善仔猪生长性能, 降低腹泻率。王国强等[12]报道指出仔猪断奶1周, 饲粮中添加0.10%微生态制剂可显著提高日增重和饲料转化率, 降低断奶仔猪腹泻率及死亡率。Hu等[13]研究表明, 日粮中添加枯草芽孢杆菌KN-42可有效地改善断奶仔猪生产性能, 降低腹泻率。Zhao等[14]研究表明, 日粮中添加1%的微生态制剂(罗伊氏乳杆菌和植物乳杆菌, 有效活菌数1× 109 CFU/kg)可降低断奶仔猪的腹泻评分(降低腹泻率)。Suo等[15]研究表明, 日粮中添加植物乳杆菌ZJ316可降低断奶仔猪腹泻率。结合本试验结果分析微生态制剂发挥促生长作用可能是通过改善肠道形态[16]、增加肠道有益菌的数量, 减少有害菌的数量[17], 从而改善动物健康。在本试验中, 抗生素与微生态制剂发挥相似的作用, 其原因可能是抗生素通过控制动物的亚临床感染, 抑制不利于动物生长的微生物代谢, 减少微生物对宿主养分竞争, 使动物肠壁变薄、促进营养物质吸收[18]。

3.2 微生态制剂对断奶仔猪器官相对重量的影响

脾脏是最大的周围淋巴器官, 是机体重要的免疫器官, 主要通过自身大量免疫细胞分泌免疫抗体来参与体液和细胞免疫[19]。县怡涵等[16]研究表明, 日粮中添加植物乳杆菌和干酪乳杆菌可显著增加35日龄仔猪脾脏等脏器的器官指数, 而对胃肠道器官指数无显著影响。王永等[20]研究发现, 饲粮中添加屎肠球菌可显著提高断奶仔猪脾脏重量和脾脏指数, 但对肝脏无显著影响。本研究结果与之相似。本试验发现, 微生态制剂组可显著增加断奶仔猪脾脏相对重量, 该处理组对肝脏及胃肠道器官相对重量均无显著影响。这说明微生态制剂可促进仔猪脾脏的发育, 其原因可能是微生态制剂所含益生菌株通过合成维生素、氨基酸、有机酸、醇类等物质, 促进免疫器官的发育, 而作为良好的免疫激活剂, 微生物可促进免疫器官生长发育[21]。抗生素组较微生态制剂组脾脏相对重量有下降趋势, 但差异不显著, 其原因可能是抗生素通过抑制免疫反应, 从而抑制免疫器官发育[22], 其具体原因仍需深入研究。为了研究相对器官重增加与微生态制剂改善生产性能是否有关, 对其进行了相关性分析, 结果表明, 脾脏相对重量的增加与ADFI增加呈正相关、与腹泻率的下降呈负相关, 肝脏相对重量的增加与ADG的增加呈正相关。

3.3 微生态制剂对断奶仔猪小肠形态的影响

小肠是机体营养物质消化吸收的主要场所。Yang等[23]研究表明植物乳杆菌能够显著改善Escherichia coli K88攻毒造成十二指肠、空肠绒毛高变短、隐窝深度增大等肠粘膜损伤的问题。Suo等[15]研究表明植物乳杆菌可改善断奶仔猪十二指肠、空肠和回肠的形态结构。本研究显示, 日粮中添加微生态制剂可显著增加十二指肠绒毛高度以及十二指肠、空肠、回肠绒隐比, 与抗生组相比, 微生态制剂组显著提高十二指肠绒毛高度, 说明微生态制剂可促进小肠对营养物质的吸收。其机制可能与益生菌能够保护肠道结构、改善肠道功能以及促进肠道上皮细胞更新、改善微生态区系有关[16]。而抗生素对肠道形态的影响可能与其能够增加断奶仔猪采食量、减少肠道内有害细菌和毒素(氨、胺和某些挥发性脂肪酸等), 降低肠道免疫激活和肠壁炎症的发生有关[24]。为研究小肠形态改变与微生态制剂改善生产性能是否相关, 对二者的相关性进行了分析, 发现回肠绒隐比增加与ADFI增加直接相关; 十二指肠、空肠绒隐比增加与腹泻下降直接相关。

3.4 微生态制剂对断奶仔猪胃肠道pH的影响

胃肠道pH是维持机体消化系统正常生理功能的关键因素之一, 对动物消化吸收发挥重要作用。有报道指出仔猪断奶后由于日粮结构等因素发生改变, 胃肠道内容物pH升高, 胃蛋白酶活化受阻, 从而降低动物机体对营养物质的消化利用[25]。辛娜等[26]研究表明, 断奶仔猪日粮中添加0.75%芽孢杆菌制剂可显著降低盲肠和空肠pH。王凯等[27]研究表明, 仔猪日粮中添加乳酸菌能够显著降低盲肠和结肠内容物pH, 其他肠段pH有下降趋势, 但差异不显著。本研究结果表明, 日粮中添加微生态制剂可显著降低盲肠和结肠内容物pH, 胃和其他肠段pH有下降趋势, 差异不明显。与抗生素组相比, 各肠段pH差异均不显著。其原因可能是乳酸菌等有益菌发酵糖类产生大量乳酸、乙酸和丁酸, 降低肠道pH[28]。为进一步研究胃肠道pH变化与微生态制剂改善断奶仔猪生产性能的关系, 对其相关性进行分析, 结果证明盲肠、结肠pH降低与ADFI增加呈正相关。

4 结论

断奶仔猪日粮中添加微生态制剂(植物乳杆菌为主), 可增加脾脏相对重量, 促进十二指肠绒毛高度发育, 降低小肠绒腺比, 降低盲肠、结肠pH, 提高ADG和ADFI, 降低F/G和腹泻率。说明微生态制剂具有促生长、抗腹泻的作用, 具有替代抗生素缓解仔猪断奶应激的潜力, 但仍需进行深入研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

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