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多糖在畜牧业中的应用研究进展

2021-12-05赵伟然杨镇玮孙宝丽

家畜生态学报 2021年5期
关键词:牛膝饲粮断奶

梁 瑶,李 政,赵伟然,杨镇玮,孙宝丽

(华南农业大学 动物科学学院,广东 广州 510642)

多糖(Polysaccharides)是一类生物大分子物质,由超过10个单糖分子通过α-或β-糖苷键聚合而成的高分子碳水化合物,广泛存在于自然界中,是含量最丰富的高分子聚合物,按其来源可分为植物多糖、动物多糖、微生物多糖和海藻多糖等,近些年来,天然多糖因其特殊的生物相容性、可降解性、无毒性和广谱治疗性被应用到药物治疗领域中[1]。而植物多糖作为一种天然多糖,以其广谱治疗性、低细胞毒性以及药理生物活性引起了越来越多学者的关注。植物多糖是广泛存在于植物体内,经过提取分离得到的一类天然高分子活性多糖植物多糖是广泛存在于植物体内,经过提取分离得到的一类天然高分子活性多糖,常见的植物多糖有茶多糖、枸杞多糖、银杏叶多糖、海藻多糖、香菇多糖、银耳多糖、灵芝多糖、黑木耳多糖、茯苓多糖等,植物多糖具有明显的机体调节功能和防病作用。

近年来,抗生素在动物生产中的负面影响越来越受到人们的关注。因此,寻找抗生素替代产品迫在眉睫。目前,以药用植物多糖替代抗生素产品作为畜禽免疫调节剂和代谢调控剂受到动物营养学家的关注。本文主要探讨了多糖在鸡、猪和反刍动物上的应用效果,在鸡上的研究发现,多糖可以提高鸡的生产性能,增强免疫力,预防病毒性疾病;对猪的研究发现,多糖可以调节猪肠道菌群,提高生产性能等作用;在反刍动物中则较多应用于预防疾病,起到提高生产性能的作用,以此对评价多糖在畜牧业生产中的可行性,为进一步推动畜牧业发展提供参考。

1 多糖在鸡生产中的应用

1.1 多糖在改善鸡生产性能的应用

用多糖饲喂鸡可以减少其料重比,促进肠道吸收营养,从而使鸡更好更快的生长,但是性别不同促进生长的效果不一样。日粮中添加多糖可以改善肉鸡屠宰性能以及肌肉品质,孙波等[2]实验证明添加黄芪多糖组在屠宰率、半净膛率、全净膛率以及红度、黄度、亮度、pH、滴水损失与对照组相比显著提高。欧阳克慧等[3]发现日粮中加入多糖可促进肉仔鸡的生长,改善胴体品质。1.0%和1.5%水溶性苜蓿多糖显著提高了全期平均体重,显著提高了生长后期和全期(1~42 d)的平均日增重和平均日采食量,显著降低了生长后期和全期的料重比,并且显著提高了胸肌率,显著降低了腹脂率。朱艳芝等[4]设计三个处理组分别是对照组,低浓度虫草多糖饲粮组和高浓度虫草多糖饲粮组,高浓度虫草多糖饲粮组蛋鸡的平均日产蛋重显著提高。郭军蕊等[5]研究发现,饲粮中添加枯草芽孢杆菌及其与苜蓿多糖联合使用能够改善蛋鸡生产性能和蛋品质,降低粪和盲肠大肠杆菌数量,增加肠道双歧杆菌数量。

1.2 多糖在提高鸡免疫力的应用

多糖在鸡中多应用于调节机体的免疫功能和病毒防控;在鸡日粮中添加适量的多糖可以促进淋巴细胞的转化来提高免疫力,并且可以减少有害菌的增殖从而减少病毒的感染,降低死亡率;被应用于预防传染性法氏囊病、马立克氏病、传染性支气管炎、禽成髓细胞性白血病等疾病。魏炳栋等[6]研究发现,在1~14日龄肉鸡日粮中加入黄芪多糖可促进免疫器官的生长发育,如胰腺肝脏等。孙秋艳等[7]试验得出,灵芝多糖能够提高鸡新城疫疫苗的抗体水平,并维持较长时间,增强免疫效果。刘永华等[8]研究表明,一定剂量的牛膝多糖可以提高禽流感血凝抑制抗体的滴度和雏鸡免疫器官指数,表明牛膝多糖能增强雏鸡禽流感灭活苗免疫作用。黄芪多糖处理预防禽流感病毒感染并促进幼鸡的早期体液免疫应答,提高血清抗体滴度,进而起到预防禽流感的作用[9]。

1.3 多糖在促进鸡淋巴细胞增重和抗氧化能力方面的应用

在家禽日粮中添加适宜浓度的多糖可以促进淋巴细胞增殖提高抗氧化能力。张萍等[10]研究发现,在0.070~2.250 mg/mL和0.035~2.25 mg/mL的剂量范围内灵芝多糖可显著增加鸡外周血淋巴细胞和脾血淋巴细胞数。此外,李婉雁等[11]研究表明,25 mg/L灵芝多糖对鸡淋巴细胞的增殖和抗氧化能力有更好的效果。杨玉等[12]研究发现饲喂1000和2 000 mg /kg苜蓿多糖的21日龄鸡相对于对照组血清总抗氧化能力( T-AOC)血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 活性和血清总超氧化物歧化酶(T-SOD) 显著提高。

1.4 多糖应用于提高肉仔鸡的屠宰性能和肉品质

孙波等[13]研究发现,基础日粮中添加500 mg/kg和1 000 mg/kg黄芪多糖均能够提高肉仔鸡的屠宰性能和肌肉品质,且1 000 mg/kg的添加剂量显著优于500 mg/kg的添加剂量[14]。由此可见,各种多糖,如黄芪多糖、灵芝多糖等,对提高禽类免疫功能,促进其生长发育具有重要作用;在实际生产中可以考虑在日粮中添加多糖来提高生产性能,节约饲料成本,增加收益。

2 多糖在猪生产中的应用

2.1 多糖在提高猪的生产性能方面的应用

多糖用作饲料添加剂对提高断奶仔猪成活率与断奶重,抑制肠道有害菌群生长,降低仔猪腹泻率,增强仔猪免疫能力,降低料肉比,增加抗病力以及提高生产性能等方面都有明显的效果。谢红兵等[15]研究发现,饲粮添加黄芪多糖、白术多糖和牛膝多糖可改善其肠道内环境,降低仔猪腹泻,从而改善断奶仔猪的生长性能。蔡旭滨等[16]研究发现,在断奶仔猪日粮中同时添加太子参茎叶多糖与枯草芽孢杆菌可以提高仔猪生长性能及免疫功能,改善血液生化指标。还有研究发现,多糖可以改善代谢从而提高猪的生产,李晓凤等[17]在给仔猪饲喂添加0 mg/kg、600 mg/kg和1 200 mg/kg牛膝多糖的日粮,结果发现两个牛膝多糖处理组显著降低血清总胆固醇、甘油三酯葡萄糖、尿素氮、谷丙转氨酶和低密度脂蛋白。

2.2 多糖在增加猪的免疫力方面的应用

研究表明,各种多糖可以提高机体清除病原菌的能力,增强淋巴细胞的免疫活性,进而增强猪的免疫功能,并且可以影响机体内球蛋白的生成来影响猪的免疫反应。牛膝多糖可以促进外周血淋巴细胞增殖,提高外周血淋巴,细胞转化率,增强免疫功能,有可能会成为抗生素替代物,并且可显著提高抗氧化能力,促进肠道营养吸收缓解断奶仔猪氧化应激造成的损伤[18]。杨兵等[19]研究发现,熟地黄多糖能够显著提高断奶仔猪抗氧化性能以及血清白蛋白和总蛋白水平,在仔猪日粮中添加0.12%熟地黄多糖效果最好。

2.3 多糖在改善猪肠道健康的应用

给仔猪饲喂适宜浓度的多糖可以降低腹泻的发生率,保证仔猪健康生长,提高养殖收益。赵向杰等[20]研究发现,添加桑叶多糖(0.3~0.9 g/kg)可以降低早期断奶仔猪腹泻的发生率,同时观察到肠道乳杆菌和双歧杆菌增殖的增加以及大肠杆菌增殖率的降低,有效改善仔猪肠道健康,桑叶多糖也可以增加血清生长激素水平,促进蛋白质合成,减少蛋白质分解代谢从而降低血尿素氮浓度(肝肾功能的重要指标),提高饲喂效率,从而改善早期断奶仔猪的整体生长性能,降低断奶仔猪的腹泻发病率,改善了血液生化指标血尿素氮浓度。谢红兵等[21]研究发现饲粮添加黄芪多糖、白术多糖和牛膝多糖可改善其肠道内环境,降低仔猪腹泻,从而改善断奶仔猪的生长性能。贺琴等[22]采用单因素试验设计方法,4个组试验组分别饲喂对照饲粮、0.15%酵母壁多糖饲粮、0.30%酵母壁多糖饲粮和0.45%酵母壁多糖饲粮。处理组显著提高了仔猪结肠乙酸的含量;其中,0.30%和0.45%酵母壁多糖还显著提高了结肠丙酸、丁酸以及总挥发性脂肪酸的含量;与对照组相比,饲粮中添加0.15%、0.30%和0.45%酵母壁多糖显著降低了盲肠沙门氏菌和大肠杆菌数量,所以酵母壁多糖可提高仔猪肠道挥发性脂肪酸含量,并改善肠道微生物菌群结构。边连全等[23]研究发现,刺五加多糖可以显著提高断奶仔猪粪便中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量,显著降低大肠杆菌的数量。赵燕飞等[24]研究发现,给断奶仔猪饲喂白术多糖可以增加肠道微生态区的多样性。金娜等[25]在研究枸芪多糖对育肥猪肠道菌群多样性及组成的影响。饲粮中添加枸芪多糖可提高育肥猪肠道菌群的丰富度和多样性,通过促进有益菌厚壁菌门、互养菌门与抑制有害菌变形菌门、梭杆菌属和螺杆菌属的增殖优化肠道菌群平衡,建立更健康的肠道菌群结构。

2.5 多糖在抗仔猪应激的应用

研究发现,牛膝多糖可以显著降低血清中的尿素,说明牛膝多糖有助于蛋白质合成改善断奶应激下蛋白质不平衡的现象[18]。断奶应激可降低血清碱性磷酸酶活性而提高血清尿素氮含量,显著降低血清日粮钙、总能和磷的表观消化率,以及断奶后血清低密度脂蛋白、胆固醇和葡萄糖的含量,尤其以断奶后1周所受影响最大。王雄等[26]研究发现,牛膝多糖可以通过TLR4/NF-κB信号转导途径来调控促炎细胞因子的分泌,从而缓解免疫应激,低浓度牛膝多糖通过直接抑制NF-κB磷酸化过程来降低免疫应激,高浓度牛膝多糖则是通过抑制TLR4 mRNA、NF-κB mRNA和NF-κB蛋白的表达量来缓解免疫应激。贺琴等[27]研究发现,粮中添加0.15%、0.30%和0.45%酵母壁多糖显著提高了断奶仔猪血清免疫球蛋白A(IgA)含量,显著降低了断奶仔猪血清干扰素-γ(IFN-γ)含量,研究表明酵母壁多糖能一定程度提高断奶仔猪外周血免疫和肠道免疫,缓解断奶应激。

2.6 多糖在猪生产中的其他应用

杨兵等[28]研究发现,牛膝多糖显著降低血清总胆固醇、甘油三酯葡萄糖、尿素氮、谷丙转氨酶和低密度脂蛋白。猪精液冷冻保护液中添加红景天粗多糖能够有效地抵抗由于冷冻产生的活性氧自由基对精子的伤害,从而提高精子冻后质量[29]。

综上所述,在猪日粮中适度添加多糖能增加动物生长性能,增强仔猪免疫系统功能,降低仔猪腹泻率,提高肠道有益菌数量,减少致病菌等有害微生物数量,改善肠道微生态环境,从而节约饲养成本。

3 多糖在反刍动物中的应用

3.1 多糖提高反刍动物的饲料转化率和生产性能

多糖在反刍动物中可以被应用于促进饲料营养的吸收。吴和龙[30]研究多糖对瘤胃微生物发酵影响时发现,灵芝菌糠多糖可提高山羊瘤胃微生物发酵水平,改善瘤胃体外发酵能力从而促进饲料吸收,提高饲料的营养利用效率,并且提高奶牛的产奶量。薛艳锋等[31]研究发现,苜蓿内的活性成分多糖可以改善瘤胃发酵环境,提高营养物质利用率,提高奶牛泌乳性能。贾召锋等[32]也发现,黄芪多糖能提高奶牛产奶量。香菇多糖和低聚木糖可以调控瘤胃发酵,香菇多糖和低聚木糖均提高了VFA的总产量、脂肪酸的生物氢化作用和纤维状芽孢杆菌的丰度;此外,香菇多糖提高了48 h膳食蛋白质降解,而低聚木糖提高了24 h膳食纤维降解[33]。董金金等[34]研究发现,添加不同剂量的酵母多糖饲喂荷斯坦犊牛,中浓度组平均日增重,干物质、粗蛋白质、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的表观消化率均显著高于对照组,处理组的犊牛的腹泻率和腹泻频率均显著低于对照组,由此可得哺乳犊牛饲粮中添加酵母多糖可促进犊牛生长发育和营养物质消化吸收,降低犊牛腹泻率。

多糖还可以应用于提高机体抗氧化能力。郑丹等[35]研究了抗氧化能力对奶牛的影响,发现奶牛提高血清中IgG、IgM含量,超氧化物歧化酶活性增强,从而提高奶牛抗氧化能力和生产性能。

3.2 多糖在反刍动物疾病防治中的应用

3.2.1 多糖对口蹄疫防治的作用 研究表明,日粮中添加黄芪多糖能够提高口蹄疫抗体水平,且剂量越大,抗体水平越高,可以显著增强免疫力从而预防奶牛口蹄疫[36]。

3.2.2 多糖对乳房炎的防治 研究发现,饲喂多糖对防治奶牛乳房炎具有显著效果。杨玉艾等[37]通过给奶牛饲喂黄芪多糖,发现黄芪多糖可以有效抑制大肠艾希菌,链球菌和金黄色葡萄球菌等乳房炎主要致病菌,其中抑制作用最强的是大肠艾希菌。杜继红等[38]研究发现,黄芪多糖能显著提高亚洲Ⅰ型和O型口蹄疫疫苗的抗体效价,奶牛的产奶量有一定的提高。研究发现,苍术从草药中提取的多糖已被广泛用于其免疫调节功能多年。与对照相比,在乳房上淋巴结区域注射苍木多糖组,细菌感染也逐渐减少,在乳房上淋巴结区域皮下注射苍术多糖对治疗牛亚临床乳腺炎具有治疗价值[39]。

3.2.3 多糖对布病的防治 黄芪多糖可以活化巨噬细胞,增强机体吞噬和杀伤布鲁菌株的活性;黄芪多糖可通过刺激巨噬细胞分泌TNF-α、NO、IL-12,参与抗布鲁菌免疫应答;黄芪多糖可促进IFN-γ的分泌,增强抗布鲁菌细胞免疫应答功能,从而为临床治疗[40]。

3.2.4 多糖对结核病的免疫调节 多糖对结核的作用主要是通过增强巨噬细胞的功能,许多多糖可显著提高机体巨噬细胞的吞噬指数,并可刺激抗体的产生,从而增强机体的免疫功能[41]。

4 展 望

多糖因具有多方面药理作用,近年来在畜牧业中被广泛应用,是替代抗生素的良好候选物,可以解决抗生素饲喂出现的耐药性强,残留药物,使畜产品品质下降等问题。植物多糖具有动物保健,促生长发育,预防动物疾病等作用,然而目前很多学者研究主要着重于抗病毒免疫作用方面,这使多糖在动物生产应用中还不能普遍,应更多注重于其在肠道健康,免疫代谢组等方面功能作用。植物多糖具有十分深远的前景,但是在面临着在天然产物中提取率低,成本高,分离提取困难,质量不容易控制等问题,制约了多糖在畜牧生产中的应用 ,所以开发利用这种新型饲料必须结合实际生产情况,对于多糖的深入研究对畜牧业长远发展具有十分深远的意义。

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