玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪生长性能、血清抗氧化能力及肠道形态的影响

2021-08-23龙沈飞尚庆辉刘汉锁朴香淑

饲料工业 2021年15期

■杨明龙沈飞尚庆辉刘汉锁朴香淑

（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193）

随着世界人口的增长，人们对于畜禽产品的需要不断增加，人畜争粮问题愈加突出，饲料资源愈加短缺，在此情况下，开发利用非常规饲料资源，对于扩大畜禽生产具有重要意义[1]。2020年我国饲料端全面禁用抗生素，使得猪生产性能下降和死亡率提高[2]，这种形势下，大多数公司和农户均采取综合性措施替代抗生素的使用，例如饲料中添加含酸化剂、酶制剂、精油和中草药制剂等及其复合产品[3]，这无疑增加了生产成本。因此，为了降低因大宗原料上涨、生物安全防控和替抗投入的增加而导致的较高生产成本，使用非常规饲料资源越来越重要。玉米发酵蛋白是玉米淀粉湿法加工副产物玉米皮、玉米蛋白粉等经酵母菌发酵后浓缩产生的，属于生物发酵饲料[4]，其粗蛋白水平较高，抗营养因子少，研究表明，玉米副产物经发酵后，粗蛋白和可溶性蛋白含量增加，体外消化率提高，并且可以降解纤维，提供更多的有机酸等[5-7]。但是目前其在猪上的应用研究较少，本试验使用玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕，研究其在仔猪上的应用效果，为进一步的开发和应用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用玉米发酵蛋白由宁夏伊品生物科技股份有限公司提供。经测定，本试验所用豆粕、发酵豆粕和玉米发酵蛋白营养物质含量见表1。

表1 豆粕、发酵豆粕和玉米发酵蛋白营养物质含量（风干基础）

1.2 试验设计

选取144头健康的28日龄“杜×长×大”断奶仔猪，按体重和性别完全随机区组分为4个处理，每个处理6个重复，每个重复6头猪（公母各半）。豆粕组（SBM）饲喂玉米-豆粕型基础饲粮；发酵豆粕组（FSBM）饲喂含8%发酵豆粕饲粮；玉米发酵蛋白Ⅰ组（FCPⅠ）饲喂含4%玉米发酵蛋白和4%发酵豆粕饲粮；玉米发酵蛋白Ⅱ组（FCPⅡ）饲喂含8%玉米发酵蛋白饲粮。试验共28 d，分为前期（第1～14 d）和后期（第15～28 d）。试验饲粮参照NRC（2012）仔猪营养需要配制，其组成和营养水平见表2。

表2 试验饲粮组成及营养水平（饲喂基础）

1.3 饲养管理

试验在中国农业大学动物试验基地（河北丰宁）完成。试验采用高床饲养，塑料漏粪地板、不锈钢可调节料槽和鸭嘴式饮水器，室温为24～28℃，湿度为60%～70%。试验开始前对猪舍进行消杀、空栏处理，每圈（1.5 m×1.5 m）饲养6头仔猪，采用粉料饲喂，自由采食和饮水。试验期内，按照常规程序清理粪便、环境控制、免疫和驱虫等。

1.4 检测指标

1.4.1 生长性能

在试验开始后第1 d、第14 d和第28 d分别称取每头仔猪的体重和每圈剩余饲料重，计算平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和增重耗料比（G/F）。

1.4.2 腹泻率

在试验前14 d，每天08:00和16:00逐个检查仔猪是否发生腹泻，当猪粪便成半液体状或液状，发生不成形、粪水分离现象时视为腹泻。腹泻率(%)=腹泻头次数/（仔猪头数×试验天数）×100

1.4.3 营养物质消化率

在试验第12～14 d和第26～28 d，每天从每圈中取约100 g粪便样品，-20℃保存。样品收集完毕后，将3 d收集的粪样均匀混合，在65℃恒温箱中烘72 h，室温下回潮24 h，粉碎过40目筛，保存待测。饲粮和粪便中干物质(DM)、粗蛋白(CP)和有机物(OM)含量分别参照中华人民共和国国家标准GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018和GB/T 6438—2007的方法测定；总能（GE）按照国际标准ISO 9831:1998推荐方法，使用氧弹式测热仪（Parr 6300 Calorimeter,美国）测定；铬含量按照中华人民共和国国家标准GB/T 13088—2006方法，经湿法消解（硝酸加高氯酸）处理后使用原子吸收光谱仪（日立Z-5000，日本）测定。营养物质消化率计算公式如下：某营养物质消化率（%）=100-[（饲粮铬含量/粪中铬含量）×（粪中某营养物质含量/饲粮某营养物质含量）×100]。

1.4.4 血清抗氧化指标

在试验第14 d和第28 d，每圈选取1头接近平均体重的仔猪，前腔静脉采血5 mL，静置2 h后于离心机中3 000 r/min离心10 min，取上层血清分装于2 mL离心管，-20℃保存待测。血清中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量和总抗氧化能力（T-AOC）等指标均使用全自动生化分析仪（山东高密彩虹GF-D200型）、分光光度计（山东高密彩虹722）和离心机（北京雷渤儿LD5-10G低速大容量离心机）测定，详细步骤参考试剂盒说明书。

1.4.5 肠道形态

在第28 d试验结束时，每个处理屠宰3头猪，各取5 cm十二指肠、空肠和回肠中段，用0.9%冷生理盐水冲洗，4%多聚甲醛溶液保存。测定时取出标本，经过冲洗、脱水和石蜡包埋后切片，每个样品做2张切片。切片经苏木精-伊红（HE）染色后，在每个切片上选取4对完整的、方向良好的肠道绒毛及其隐窝，用真彩图像分析软件测量绒毛高度和隐窝深度，并计算绒毛高度/隐窝深度（V/C）。

1.5 数据统计与分析

试验数据使用Excel 2010软件整理，用SPSS 23.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA）和邓肯氏（Duncan’s）法多重比较，P＜0.05为差异显著，0.05≤P≤0.10为有趋势。

2 结果与分析

2.1 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响（见表3）

表3 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪生长性能的影响

由表3可知，试验前期（第1～14 d）、后期（第15～28 d）和全期（第1～28 d），4个处理ADG、ADFI和G/F均无显著差异（P＞0.05），FSBM组ADG和ADFI略高于其他处理，FCPⅡ组ADG和G/F最差。4个处理腹泻率均无显著差异（P＞0.05），SBM组略高于其他组，FSBM组最低。

2.2 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪营养物质消化率的影响（见表4）

表4 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪营养物质消化率的影响（%）

由表4可知，试验前期和后期，4个处理DM、OM、CP和GE消化率均无显著差异（P＞0.05）。

2.3 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪血清抗氧化能力的影响（见表5）

由表5可知，断奶仔猪血清中，试验前期，FSBM组SOD活性显著高于其他组（P＜0.05），FSBM和FCPⅡ组MDA含量相比SBM和FCPⅠ组有降低趋势（P=0.10），FCPⅡ组T-AOC相比其他3个处理有提高趋势（P=0.09）；试验后期，SBM组和FCPⅡ组MDA含量相比FSBM和FCPⅠ组有降低趋势（P=0.09），FCPⅡ组T-AOC相比其他3个处理有提高趋势（P=0.07）。

表5 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪血清抗氧化能力的影响

2.4 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪肠道形态的影响（见表6）

由表6可知，试验前期和后期，4个处理十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度、隐窝深度和V/C均无显著差异（P＞0.05）。

表6 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪肠道形态的影响

3 讨论

3.1 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

本试验结果表明，断奶仔猪饲粮中添加8%玉米发酵蛋白替代豆粕，添加4%玉米发酵蛋白替代发酵豆粕，均对生长性能无显著影响。有研究表明，发酵显著提高了饲料的CP含量，相比普通饲料，发酵饲料在营养价值和畜禽利用率上表现积极，能普遍改善断奶仔猪的ADG和G/F，且添加比例在8%时效果最好[8]。Hao等[9]在育肥猪饲粮中添加8%发酵饲料可以显著改善生长性能和机体抗氧化能力。玉米发酵蛋白主要底物有玉米蛋白粉，Wang等[10]研究表明，发酵玉米蛋白粉比普通玉米蛋白粉具有更高的营养价值，10%玉米发酵蛋白粉替代普通玉米蛋白粉可以显著改善三黄肉鸡生长性能，这与魏炳栋等[11]的研究结果一致。玉米发酵蛋白营养价值较高，风干基础下，CP含量高达42.11%，仅比NRC（2012）溶剂浸提豆粕（粗蛋白质43.9%）低4.08%，且GE高于豆粕，4大限制性氨基酸中，蛋氨酸含量高于豆粕，与其他发酵饲料研究结果一致。本试验中FCPⅡ组断奶仔猪生长性能最差，与发酵饲料普遍提高生长性能的试验结果不一致，这可能是因为玉米发酵蛋白以及FCPⅡ组饲粮中仍然含有较高的纤维含量所致。Anugwa等[12]研究表明，饲粮纤维含量较高时，营养可从胴体重新分配到内脏器官，促进内脏器官的生长，从而间接增加动物的维持需要。Bindelle等[13]研究表明，纤维水平的提高与饲粮中可代谢能量含量的降低有关，从而会降低畜禽的生长性能。在满足能量需要时，这种影响会消失[14]。因此，在使用玉米发酵蛋白时，适当提高饲粮能量水平或降低添加比例可能会改善这一状况，这与张晓锋等[15]的研究结果一致。在生产玉米发酵蛋白时，应该对底物的纤维含量进行总体测定，合理配比，适当降低纤维含量。

由于豆粕含有胰蛋白酶抑制剂、凝集素和大豆抗原等抗营养因子，还含有不可消化的低聚糖等，在断奶仔猪饲粮中使用可能增加腹泻的发生[16]。玉米淀粉湿法加工副产物抗营养因子少，且发酵可降低抗营养因子，增加小肽等有益成分，可以减少断奶仔猪腹泻的发生[17]。本试验结果也表明，断奶仔猪饲粮中使用发酵豆粕和玉米发酵蛋白，对比玉米-豆粕型基础饲粮，均减少了腹泻发生。一方面，发酵饲料可能通过提高机体免疫[18]、降低饲料pH[19]、减少或去除抗原蛋白[20]、增加有益微生物抑制大肠杆菌等病原微生物[20]和改善肠道菌群[21]等降低腹泻率；另一方面，较高的纤维含量也可诱导肠道菌群的改变，对肠道健康产生有益影响[22]。

3.2 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪营养物质消化率的影响

本试验结果表明，断奶仔猪饲粮中添加8%发酵豆粕，或8%玉米发酵蛋白，或4%发酵豆粕与4%玉米发酵蛋白，均对营养物质消化率无显著影响。发酵可将大分子蛋白质降解为小肽等易于消化吸收的物质[23]，增加水溶性蛋白与粗蛋白的比率[24]，同时发酵饲料也可通过提高微生物活性以提高可溶性和非可溶性非淀粉多糖消化率，增加胃酸以提高水解酶活性从而促进蛋白质水解等[25]。Park等[26]研究表明，在生长猪饲粮中添加发酵玉米可以增加DM、氮和能量的消化率。Jeong等[27]在断奶仔猪饲粮中添加39.3%发酵豆粕也显著提高了回肠末端营养物质消化率。也有大量研究表明[28-33]，使用发酵饲料饲喂断奶仔猪及生长猪等不会对营养物质消化率产生显著差异，这与本研究结果一致，这可能是因为发酵并不能完全降解原料中的抗营养因子、大分子蛋白质和纤维等[34]。总之，不同发酵微生物[35]及不同发酵底物[36]均会对发酵饲料的营养物质消化率产生不同影响，不同的研究结果也可能与动物的年龄、饮食、管理和环境因素等有关[33]。对于玉米发酵蛋白，应进一步优化其底物组成和发酵条件，降低纤维含量，使之具有更好的饲喂效果，同时，也需要进一步研究以确定其最适添加比例。

3.3 玉米发酵蛋白替代普通和发酵豆粕对断奶仔猪血清抗氧化能力的影响

研究表明，由于自由基生成与机体抗氧化能力之间的不平衡，断奶仔猪普遍存在氧化应激[37]。这主要由两方面因素共同导致，一方面是抗氧化剂基因表达下调以及机体产生的NO和H2O2刺激了组织和血液中活性氧和活性氮等[38]自由基的大量增加，并且抑制了机体抗氧化能力[37]；另一方面则是断奶、环境变化和感染源等[39]多种因素造成早期断奶仔猪肠道屏障功能缺失，促进了自由基的生成[37]。酶促和非酶促抗氧化系统在保护机体免受氧化损伤方面起着重要作用[40]。酶促抗氧化系统中最主要的成分是SOD和GSH-Px，SOD通过将自由基降解为过氧化氢来保护细胞免受自由基的损害，而CAT则将过氧化氢分解为水[38，41]。非酶促抗氧化系统衡量指标主要有T-AOC和MDA，MDA由蛋白质[41]和多不饱和脂肪酸[42]的过氧化作用产生，过多的MDA表示机体受到自由基的损害。本试验结果表明，试验前期，断奶仔猪饲粮中添加8%发酵豆粕或玉米发酵蛋白，血清T-AOC有提高趋势，MDA含量有降低趋势，发酵豆粕组显著提高了SOD活性；试验后期，断奶仔猪饲喂8%玉米发酵蛋白，血清T-AOC有提高趋势，MDA含量有降低趋势。大量关于发酵饲料的研究也表现为同样的结果，丁鹏等[43]研究发现，宁乡花猪饲粮中添加15%发酵饲料桑粉可显著提高血清T-AOC。孙佩佩等[44]研究表明，饲喂12%发酵菜籽粕等氮替代饲粮提高了生长猪的抗氧化能力。Ma等[45]在断奶仔猪饲粮中添加9.79%发酵豆粕，血清抗氧化能力得到显著提高。这可能是因为发酵产生了具有还原力的小肽，这些小肽对于自由基具有较强的清除能力[44]，此外，发酵也产生了较多的氨基酸、乳酸和抗氧化维生素等[46]，均有利于自由基的清除。

3.4 玉米发酵蛋白替代普通豆粕和发酵豆粕对断奶仔猪肠道形态的影响

研究表明，豆粕含有的诸多抗营养因子会导致肠道形态异常，其中胰蛋白抑制剂会干扰胰蛋白酶的正常功能，进而影响肠道形态，而大豆蛋白抗原则会引起肠道的超敏反应，使得隐窝细胞有丝分裂增加和绒毛萎缩[47]。玉米发酵蛋白本身并不含有豆粕所具有的抗营养因子，发酵则可减少豆粕抗营养因子，均可改善肠道形态。Feng等[47]在断奶仔猪饲粮中添加24.5%发酵豆粕完全取代普通豆粕，小肠肠道形态得到显著改善。向大育[48]研究表明，发酵豆粕100%替代普通豆粕，断奶仔猪肠道形态显著改善，肠绒毛长、圆且规则。同时，也有不同的研究结果，廖珂等[49]研究发现，发酵豆粕10%替代豆粕，对断奶仔猪肠道形态无显著影响。Kraler等[50]在断奶仔猪饲粮中添加15%发酵麦麸，空肠和回肠绒毛高度及隐窝深度均无显著差异，这与本试验研究结果一致。不同的研究结果可能与采食量有关，研究表明，猪肠腔中饲料具有刺激肠道绒毛生长的作用，断奶时减少采食量是断奶仔猪肠道绒毛萎缩的主要原因[51]。并且这种影响比饲粮组成对肠道形态的影响更大[52]。本试验4个处理组断奶仔猪ADFI均无显著差异，可能较低的替代比例，不足以引起肠道形态的变化。此外，饲粮纤维对肠道形态的影响主要通过纤维组分实现，不同纤维含量对肠道形态的影响较小[52]。因此尽管各试验组纤维含量不一致，也没有对肠道形态产生显著影响。