壳聚糖对肉牛血液生化指标及后肠道菌群的影响

■于 萍 闫素梅 史彬林 赵育国 徐元庆 郭祎玮 田丽新

(1.内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特 010018；2.呼伦贝尔市畜牧研究所，内蒙古海拉尔 021008)

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，是一种天然的碱性多糖，也是自然界仅次于纤维素的第二大类高分子天然化合物，在化工、纺织、医药和食品等领域中有着广泛的应用。近些年来，人们开始对壳聚糖作为一种饲料添加剂在畜禽养殖业中的应用效果进行了研究。有试验表明，在动物日粮中添加壳聚糖，可以改善生长性能，调节脂肪代谢，缓解免疫应激，改善肠道微生态环境,因此，壳聚糖作为一种潜在的天然来源的抗生素促生长剂替代品，极具研发价值。刘静娜等（2010）对高脂血症大鼠的试验表明，壳聚糖能降低大鼠的血脂浓度及肝脏脂肪沉积，对高脂血症有预防作用。在高脂饲料中添加5%壳聚糖后，血清中TG、TC、LDL-C浓度显著降低，HDL-C浓度显著升高。此外，李慧英等(2009)研究表明，适宜剂量的壳聚糖可降低肉仔鸡血清ACTH和皮质酮，缓解肉仔鸡的免疫应激。关于壳聚糖对动物血清甲状腺素、生长激素及钙磷等影响的研究报道较少见。柯叶艳等(2000)在鹌鹑上的试验结果显示，添加3%的壳聚糖可显著提高三碘甲腺原氨酸（T3）水平。Zhang等（2008）研究表明，日粮壳聚糖可提高仔猪血清中IGF-1和GH的浓度。任海军（2008）研究表明，日粮添加0.1%壳聚糖可明显降低奶牛血钙水平，升高血磷，而对尿素氮无显著影响。吕丹娜（2006）发现，壳聚糖对肉仔鸡盲肠大肠杆菌的增殖有显著的抑制作用，而对盲肠乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖有不同程度的促进作用。但迄今为止，关于壳聚糖在肉牛上的相关研究鲜见报道。本试验以肉牛为试验动物，探讨日粮壳聚糖对其血液生化指标和后肠道菌群的影响，为壳聚糖在肉牛生产中的科学应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用壳聚糖由山东济南海德贝海洋生物工程有限公司提供，脱乙酰度为85.09%,黏度为45 cps。

1.2 试验动物与试验设计

试验选择体重、月龄接近，健康无病的24头西门塔尔育肥公牛随机分为3个日粮处理组，每组8头牛。对照组饲喂基础日粮，其他两组分别是在基础日粮中添加500 mg/kg和1 000 mg/kg壳聚糖。试验前对每组牛进行编号、称重。预试期为7 d、正试期84 d,分前、中、后3期进行，每期28 d。

1.3 试验日粮及饲养管理

试验日粮组成及营养水平见表1。试验期间试验牛自由采食，自由饮水，各组牛基础日粮组成和饲养管理保持一致。

表1 基础日粮组成及营养水平（风干基础）

1.4 测定指标及方法

1.4.1 血液生化指标

在饲养试验前、中、后期每期最后1 d进行尾静脉采血30 ml，4 000 r/min离心10 min，分离血清，用于测定血液相关指标。

1.4.1.1 脂代谢相关指标

甘油三酯（TG）和总胆固醇（TC）采用酶比色法，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）采用选择性沉淀法测定，试剂盒由南京建成生物工程研究所提供，测定仪器为国产723型可见光分光光度计。

1.4.1.2 内分泌指标

促肾上腺皮质激素（ACTH）、皮质醇（CORT）、三碘甲腺原氨酸（T3）、四碘甲腺原氨酸（T4）、生长激素（GH）及类胰岛素生长因子（IGF-1）采用放射免疫分析法测定，试剂盒由北京华英生物技术研究所提供，具体操作过程按照试剂盒说明书进行。

1.4.1.3 其它生化指标

血清钙含量采用甲基百里香酚法，磷采用孔雀绿直接显色法，尿素氮采用二乙酰-比色法测定。试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.4.2 后肠道微生物

1.4.2.1 样品采集与测定指标

分别于试验开始后第42、70 d从试验牛直肠内距肛门约20～30 cm处采集新鲜粪样10 g左右，分装于灭菌的离心管内-80℃冻存，用于测定粪样中大肠杆菌、乳酸菌和总需氧菌数量。

1.4.2.2 测定方法

将冻存的粪样于室温自然解冻后无菌称取1 g，加入盛有9 ml高压灭菌后生理盐水的试管中，经充分震荡，制成1∶10的均匀稀释液。再移取1∶10稀释液1 ml，注入含有9 ml无菌生理盐水的试管内充分混匀制成1∶100的稀释液，按上述操作连续逐级稀释10倍，直到10-8稀释度。选择3个适宜于计数的稀释度，接种于平板培养基或含有溶化厌氧菌培养基的Hungates滚管中。于培养箱中37℃培养24 h后，计数平板和滚管内菌落数。大肠杆菌选用伊红美蓝琼脂培养基培养，乳酸菌用MRS琼脂培养基，总需氧菌用普通营养琼脂培养基进行培养（培养基由广东环凯微生物科技有限公司提供）。

1.5 数据处理

试验数据利用SAS（1998）软件的统计程序进行方差分析和邓肯氏多重比较。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖对肉牛血液生化指标的影响

2.1.1 壳聚糖对肉牛脂代谢相关指标的影响(见表2)

表2 壳聚糖对肉牛血清脂代谢相关指标的影响(mmol/ml)

从表2可知，试验前、中期壳聚糖组肉牛血清中TG含量均低于对照组，并且在前期组间差异趋于显著（P=0.10）。试验后期，1 000 mg/kg壳聚糖组最低，但组间差异不显著。试验各期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中TC含量均低于对照组，并且在试验前期组间差异趋于显著水平(P=0.09)。试验后期1 000 mg/kg壳聚糖组TC含量低于对照组和500 mg/kg壳聚糖组,但组间差异不显著(P＞0.05)。除试验中期LDL-C外，试验各期均以1 000 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中HDL-C/TC、HDL-C/LDL-C和HDL-C含量为最高，LDL-C含量最低，但组间差异未达到显著水平（P＞0.05）。

2.1.2 壳聚糖对肉牛内分泌指标的影响(见表3)

从表3可知，试验各期壳聚糖组肉牛血清中ACTH含量均低于对照组，甚至在试验后期组间差异趋于显著(P=0.06)。然而，两个壳聚糖组间无显著差异。试验前、中期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中CORT含量最低，试验后期则对照组最低，但组间差异不显著（P＞0.05）。试验前期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中GH含量显著高于对照组（P＜0.05），试验后期，壳聚糖组的血清GH高于对照组，且差异水平趋于显著（P=0.088），而试验中期未达到显著水平（P＞0.05）。1 000 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中GH含量低于500 mg/kg壳聚糖组，但组间差异不显著。试验各期壳聚糖组肉牛血清中IGF-1含量均高于对照组，但组间差异不显著(P＞0.05)。两个壳聚糖组间差异很小，未显现剂量效应。除试验中期T4外，试验各期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中T3、T4含量均高于对照组。然而，1 000 mg/kg壳聚糖组T3、T4均低于500 mg/kg壳聚糖组，有时略低于对照组。

表3 壳聚糖对肉牛血清应激激素的影响(pg/ml)

2.1.3 壳聚糖对肉牛其它血液生化指标的影响（见表4）

表4 壳聚糖对肉牛血清钙磷水平及血清尿素氮的影响(mmol/ml)

从表4可知，试验各期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清中钙含量低于对照组，但组间差异不显著（P＞0.05）。试验各期1 000 mg/kg壳聚糖组肉牛血清钙含量略低于对照组，并且在试验前期组间差异达到显著（P=0.05）水平。与对照组相比，试验前期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清磷含量升高，而试验中期1 000 mg/kg壳聚糖组升高，但组间差异不显著（P＞0.05）。试验后期对照组肉牛血磷水平较高，但组间差异不显著（P＞0.05）。试验各期500 mg/kg壳聚糖组肉牛血清尿素氮水平均高于对照组，但组间差异不显著（P＞0.05）。两个壳聚糖组间也几乎无差异，并未显现剂量依赖关系。

2.1.4 壳聚糖对肉牛后肠道微生物的影响(见表5)

表5 壳聚糖对肉牛后肠道微生物的影响(LogCFU/g)

从表5可知，在试验第42、70 d各日粮组肉牛的后肠道大肠杆菌在各试验阶段也未显现显著的组间差异(P＞0.05)，但是500 mg/kg壳聚糖均不同程度地低于对照组，第42、70 d分别比对照组降低了6.76%、6.03%。试验第42 d时，500 mg/kg壳聚糖组乳酸菌含量显著高于对照组和1 000 mg/kg壳聚糖组（P＜0.05），1 000 mg/kg壳聚糖组也略高于对照组。试验第70 d时组间无显著差异，但是添加壳聚糖的各处理组仍不同程度高于对照组，与对照组相比，1 000 mg/kg壳聚糖组高14.84%，500 mg/kg壳聚糖组高10.99%。各处理组间总需氧菌均未表现出显著的组间差异(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 壳聚糖对肉牛血液生化指标的影响

3.1.1 壳聚糖对肉牛脂代谢的影响

壳聚糖进入肠道后因其具有吸水性而体积越发增大，并不断结合脂类颗粒，被结合的脂类不会被消化酶水解而直接排出体外，从而促进了甘油三酯和胆固醇等脂类物质的排泄。高密度脂蛋白会摄取血管内膜层沉淀的胆固醇等有害物质后运到肝脏进行代谢处理，所以其含量在一定范围内越高越好。而低密度脂蛋白会携带胆固醇到达全身各细胞，其含量不宜过高。然而，HDL-C/TC和HDL-C/LDL-C的增高能更精确的反映机体脂代谢情况。本试验结果表明，试验前、中期壳聚糖组肉牛血清中TG含量及试验前期TC含量有所降低，试验后期1 000 mg/kg壳聚糖组HDL-C/LDLC、HDL-C/TC都有所升高，且效果优于500 mg/kg组。这说明壳聚糖对肉牛脂代谢有一定的调节作用，并且其调脂作用与添加剂量有关。

3.1.2 壳聚糖对肉牛血清内分泌指标的影响

HPA轴是机体重要的应激感应系统之一，随着刺激增强HPA轴的反应也增强，表现为ACTH、CORT的分泌增加，因此，血清中这两种激素含量的变化能够反映动物的应激状态。李慧英等在肉仔鸡日粮中添加壳聚糖试验研究表明，壳聚糖对血清ACTH和CORT含量的影响呈显著二次曲线降低趋势，以500～1 000 mg/kg壳聚糖组含量最低。本试验后期壳聚糖组肉牛血清中ACTH含量显著低于对照组，这表明壳聚糖通过降低ACTH含量缓解肉牛的应激状态。

GH/IGF-1是生长轴的重要组成部分，调控动物的蛋白质、糖和脂肪代谢，从而直接或间接的影响机体生长。然而，只有适量甲状腺素的存在才能使生长激素起到促生长作用。Zhang等（2008）研究表明，日粮添加0.01%～0.05%壳聚糖可增加仔猪血清GH和IGF-1含量，但是添加量达到0.1%时显现出负效应，说明壳聚糖对仔猪血清生长激素的影响具有剂量依赖效应。本试验结果显示，500 mg/kg壳聚糖使肉牛血清T3含量有所升高，也显著增加了肉牛血清中GH含量，并可在一定程度上增加了IGF-1含量。1 000 mg/kg壳聚糖添加组肉牛血清中GH含量低于500 mg/kg添加组，并且与对照组无显著差异，这与前人研究结果一致，壳聚糖促生长作用呈剂量依赖效应。

3.1.3 壳聚糖对肉牛其他血液生化指标的影响

虽然血清中的钙磷含量较低，但在维持机体正常的生命活动中发挥着重要作用。血清尿素氮含量的多少反映着血清中的氨基酸合成蛋白质的效率。壳聚糖对动物钙磷水平及血清尿素氮的影响研究目前还很少见。丁晓岚（2005）研究表明，壳聚糖对肉仔鸡钙磷水平的影响不一致，较低剂量壳聚糖组血清钙水平较高，较高剂量组血清磷水平较高。任海军等（2008）研究表明，壳聚糖对奶牛血清尿素氮水平无显著影响。本试验结果表明，较高剂量（1 000 mg/kg）的壳聚糖可降低肉牛血清钙水平，增加血清磷含量；壳聚糖也可提高肉牛血清中尿素氮水平，但组间差异未达到显著水平。这与以上两人的的研究结果相符。

3.2 壳聚糖对肉牛后肠道微生物的影响

壳聚糖被动物采食后不被机体的消化酶分解，而是直接到达肠道后被乳酸菌等有益菌利用，促进有益菌的生长定殖，形成一道非特异性防御屏障，抑制侵入的某些病原微生物生长，从而维持机体微生态平衡，利于机体健康及生长，提高动物生产性能。研究表明壳聚糖可抑制肠道大肠杆菌，促进乳酸菌和双歧杆菌等有益菌的增殖。本试验结果显示，壳聚糖对肉牛后肠道大肠杆菌有一定的抑制作用，可显著促进乳酸菌增殖，从而改善肉牛的肠道微生态。

4 结论

①日粮添加1 000 mg/kg壳聚糖使肉牛血清中TG、TC、、LDL-C及Ca含量有所降低，HDL-C/TC、HDL-C/LDL-C、HDL-C及P含量有所升高，对肉牛的脂代谢和钙磷水平产生影响。

②日粮壳聚糖可降低肉牛血清中ACTH水平，提高GH水平，缓解肉牛应激状态。

③壳聚糖能够促进肉牛后肠道乳酸菌的增殖，改善后肠道微生态环境。

（参考文献12篇，刊略，需者可函索）