甜菜碱对热应激肉鸡生长性能、十二指肠消化酶活性及盲肠微生物区系的影响

贺绍君 赵书景 李 静 车传燕 戴四发 刘德义

(安徽科技学院动物科学学院，凤阳 233100)

我国当前高密度集约化的饲养模式对肉鸡饲养环境温度和湿度控制要求较高。近年来由于极端高温天气引起肉鸡发生热应激(heat-stressed，HS)的现象十分常见。肉鸡发生热应激后，采食量下降，改变了机体的代谢平衡状态，造成机体代谢紊乱，进而影响肉鸡的生长性能和鸡肉品质，严重时导致大批死亡，给肉鸡养殖造成了重大经济损失［1－2］。肠道特别是十二指肠3大营养物质(碳水化合物、脂肪和蛋白质)消化酶活性的高低是反映肠道吸收外源营养物质状况的重要指标之一。微生物是肠道维持正常功能的必要部分，研究表明，热应激可导致肉鸡肠道内菌群的紊乱，显著改变肠道的结构，同时引起动物机体中内毒素含量显著升高［3－4］。如何才能有效发挥高温环境下肉鸡生长性能，提高养殖效益已成为当前研究热点之一。

甜菜碱即三甲基甘氨酸，进入机体可作为机体代谢过程中甲基的供体。研究表明，甜菜碱参与体内蛋白质和脂肪的代谢，有改善饲粮适口性、维持机体正常渗透压、降低机体脂肪蓄积等生物学功能［5］。在饲粮或饮水中添加甜菜碱有助于缓解热应激对肉鸡肠道黏膜的损伤，从而减轻由于热应激引起的脱水，进而提高生长性能［6］。但关于热应激时甜菜碱对肠道消化酶和肠道微生物区系变化的影响仍未见深入研究。本文通过研究甜菜碱在热应激下对十二指肠消化酶活性和盲肠微生物区系的影响，为临床上有效使用甜菜碱缓解热应激对肉鸡的危害提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甜菜碱(≥98%)购自山西新力源科技有限公司。

1.2 试验设计与饲养管理

基础饲粮是玉米－豆粕型饲粮，根据NRC(1994)标准配制，其组成及营养水平见表1。选取270只14日龄爱拔益加(AA)肉鸡，随机分成6组:常温(normal temperature，NT)组、热应激组、常温+0.1%甜菜碱组、热应激+0.1%甜菜碱组、热应激+0.2%甜菜碱、热应激+0.4%甜菜碱组。每组设3个重复，每个重复15只。试验至42日龄结束，预试期7 d，正试期21 d。试验开始时即肉鸡21日龄时，各试验组体重无显著性差异(P＞0.05)。

根据我国夏季鸡舍温度和湿度，采用电热管式全自动智能温度控制器(南京科星饲养设备研制有限责任公司)控制室内温度。常温和高温下的肉鸡分别饲养在相邻实验隔室内。模拟热应激状态下温度(32±1)℃。常温环境下，22～28日龄、29～35日龄和36～42日龄的饲养温度分别控制在(25±1)、(23±1)、(21±1)℃。加湿器控制鸡舍相对湿度为55%～65%。

试验鸡采用笼养方式，7日龄接种鸡Lasota活疫苗，14日龄接种鸡传染性法氏囊B87疫苗，所有试验鸡自由采食与饮水，每天早晚各清理粪板1次。试验地点为安徽科技学院实验动物中心。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.3 指标测定及方法

统计每阶段采食量，分别于肉鸡饲养的第28、35、42日龄进行称重，然后每个重复随机选取5只鸡，即每组15只鸡，断头处死后迅速打开腹腔，无菌结扎十二指肠、盲肠置于冰盒内备用。

1.3.1 十二指肠消化酶活性的测定

取十二指肠全部内容物，3 000 r/min离心10 min，取上清液。淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活性试剂盒购自南京建成生物工程研究所，根据试剂盒说明测定上清液中消化酶的活性，具体方法见参考文献［7］。

1.3.2 盲肠微生物计数

采用倾注平板法对盲肠中乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌计数。培养基均购自蚌埠市恒信实验仪器技术研究所。具体方法见参考文献［8］。

1.4 数据统计与分析

数据采用平均值±标准差表示。利用SPSS 18.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，采用LSD法进行多重比较。P＜0.01为差异达极显著水平，P＜0.05为差异达显著水平。

2 结 果

2.1 甜菜碱对肉鸡生长性能的影响

甜菜碱对热应激肉鸡体重、采食量和料重比的影响分别见表2、表3。由表2可以看出，与常温组相比，热应激组肉鸡体重在28、35和42日龄分别极显著降低了 3.57%、6.81% 和 7.38%(P＜0.01);常温下添加0.1%甜菜碱对28日龄时肉鸡体重无显著影响(P＞0.05)，极显著增加了35和42日龄时肉鸡体重(P＜0.01)。与热应激组相比，热应激状态下添加甜菜碱均极显著升高了28、35和42日龄肉鸡体重(P＜0.01)。在28、35和42日龄，热应激肉鸡饲喂添加0.2%和0.4%甜菜碱饲粮时体重无显著性差异(P＞0.05)，但均极显著高于饲喂添加0.1%甜菜碱饲粮的热应激肉鸡(P＜0.01)。

由表3可以看出，与常温组相比，除对36～42日龄阶段饲喂添加0.2%甜菜碱饲粮的热应激肉鸡采食量无显著影响(P＞0.05)外，热应激肉鸡在每个阶段的采食量均极显著下降(P＜0.01)，其中热应激组肉鸡采食量极显著低于其余各组(P＜0.01)。热应激状态下，在22～35日龄阶段，饲喂添加0.2%或0.4%甜菜碱饲粮的肉鸡采食量均极显著高于饲喂添加0.1%甜菜碱饲粮的肉鸡(P＜0.01)，而 36～42 日龄阶段，饲喂添加 0.2%甜菜碱饲粮的肉鸡采食量极显著大于其他2组(P＜0.01)。与常温组相比，常温饲喂添加0.1%甜菜碱饲粮的肉鸡除在29～35日龄阶段采食量有极显著增加(P＜0.01)外，其余阶段无显著变化(P＞0.05)。与常温组相比，热应激组料重比在29～35日龄阶段极显著增加(P＜0.01)，其余阶段无显著性变化(P＞0.05)。在22～35日龄阶段，热应激组肉鸡的料重比显著或极显著大于饲喂添加不同浓度甜菜碱饲粮的肉鸡(P＜0.05 或 P＜0.01)。在36～42日龄阶段，热应激状态下饲喂添加0.4%甜菜碱饲粮肉鸡的料重比最低，显著低于常温组和热应激组(P＜0.05)。

表2 甜菜碱对热应激肉鸡体重的影响Table 2 Effects of betaine on body weight of heat-stressed broilers g

2.2 甜菜碱对热应激肉鸡十二指肠消化酶活性的影响

甜菜碱对热应激肉鸡十二指肠胰蛋白酶、淀粉酶、胰脂肪酶活性的影响见表4。由表4可以看出，在整个试验期间，与常温组相比，常温下添加0.1%甜菜碱对3种酶的活性均无显著影响(P＞0.05);热应激组3种酶的活性均极显著降低(P＜0.01)。与热应激组相比，28日龄时，热应激状态下饲喂添加0.1%和0.2%甜菜碱饲粮的肉鸡胰蛋白酶活性无显著差异(P＞0.05)，淀粉酶和胰脂肪酶活性均有极显著升高(P＜0.01);热应激状态下，饲喂添加不同浓度的甜菜碱饲粮的肉鸡之间胰蛋白酶、淀粉酶活性无显著差异(P＞0.05)，饲喂添加0.4%甜菜碱饲粮肉鸡胰脂肪酶活性比饲喂添加0.1%和0.2%甜菜碱饲粮肉鸡的极显著升高(P＜0.01)。35日龄时，与热应激组相比，热应激状态下添加不同浓度的甜菜碱均极显著提高胰蛋白酶、胰脂肪酶的活性(P＜0.01)，饲喂添加 0.2%和0.4%甜菜碱饲粮的肉鸡极显著提高了淀粉酶活性(P＜0.01);热应激状态下，饲喂添加 0.4%甜菜碱饲粮肉鸡胰蛋白酶活性显著高于饲喂添加0.1%甜菜碱饲粮的肉鸡(P＜0.05)，饲喂添加 0.2%和0.4%甜菜碱饲粮肉鸡的淀粉酶活性极显著高于饲喂添加 0.1%甜菜碱饲粮肉鸡(P＜0.01)，饲喂添加0.4%甜菜碱饲粮的肉鸡胰脂肪酶活性极显著高于饲喂添加0.1%和0.2%甜菜碱饲粮的肉鸡(P＜0.01)。42日龄时，与热应激组相比，在热应激状态下饲喂添加不同浓度的甜菜碱饲粮的肉鸡均极显著提高了3种酶的活性(P＜0.01)。

表3 甜菜碱对热应激肉鸡采食量和料重比的影响Table 3 Effects of betaine on feed intake and the ratio of feed to gain of heat-stressed broilers

表4 甜菜碱对热应激肉鸡十二指肠消化酶活性的影响Table 4 Effects of betaine on activities of duodenum digestive enzymes of heat-stressed broilers U/mL

续表4

2.3 甜菜碱对热应激肉鸡盲肠微生物区系的影响

甜菜碱对热应激肉鸡盲肠中乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌和产气荚膜梭菌数量的影响见表5。由表5可以看出，28日龄时，与常温组相比，热应激组的乳酸杆菌和双歧杆菌的数量极显著降低(P＜0.01)，大肠杆菌和产气荚膜梭菌的数量极显著升高(P＜0.01);常温下饲喂添加0.1%甜菜碱饲粮肉鸡盲肠中乳酸杆菌、双岐杆菌数量无显著的差异(P＞0.05)，但显著或极显著降低了大肠杆菌、产气荚膜梭菌的数量(P＜0.05 或 P＜0.01)。28 日龄时，与热应激组相比，热应激状态下添加不同浓度甜菜碱均能极显著增加肉鸡盲肠中乳酸杆菌的数量(P＜0.01)，极显著降低盲肠中产气荚膜梭菌的数量(P＜0.01)。热应激状态下，随着饲粮甜菜碱添加浓度的增加，乳酸杆菌的数量显著或极显著地增加(P＜0.01 或 P＜0.05)，大肠杆菌和产气荚膜梭菌的数量不同程度地减少(P＜0.01或 P＞0.05)。35、42日龄时，各组之间的变化规律与28日龄的变化规律相似。

表5 甜菜碱对热应激肉鸡盲肠微生物区系的影响Table 5 Effects of betaine on the cecal microflora population of heat-stressed broilers lg(CFU/g)

续表5

3 讨 论

热应激会破坏机体内环境的平衡，改变营养物质的消化吸收，延长肉鸡的饲养周期，严重影响肉鸡养殖业的健康发展。本试验通过在饲粮中添加甜菜碱研究其在热应激环境下对肉鸡生长性能、十二指肠道消化酶活性及盲肠微生物区系的影响，为甜菜碱用于缓解热应激对肉鸡危害提供了理论支持。

3.1 甜菜碱对热应激肉鸡生长性能的影响

肉鸡生长性能是决定养殖成败的关键。在热带或亚热带地区，动物由于受到热应激的影响需要调整自身代谢而适应高温环境，往往导致生长性能的降低［9－10］。本试验结果表明热应激显著降低了肉鸡的体重，其原因可能是热应激导致肠道功能紊乱，降低了肠道中食物的消化率和吸收率，同时反射性地引起动物的食欲下降，最终引起肉鸡的生长减慢［11］。热应激肉鸡摄入不同浓度的甜菜碱的试验结果表明甜菜碱能部分程度上逆转由于热应激导致的肉鸡生长性能的降低［12］。其原因可能包括以下方面:甜菜碱可以在体内提供较多的甲基供机体完成甲基化反应和加强蛋白质合成代谢［13］;热应激时，肉鸡要加强散热，导致肠道等内脏器官供血不足，肠道功能紊乱，渗透压失衡，甜菜碱是一种渗透压调节剂，能够改善肠道细胞因渗透压失衡导致的功能紊乱［14］;甜菜碱能够促进肠道内容物的纤维素性物质的消化、氮类物质的保留和增强矿物质吸收［15］;甜菜碱具有降低神经系统对环境刺激的敏感性而增强动物的抗应激能力［16］。另外，本试验结果发现，虽然热应激肉鸡饲喂添加0.2%或0.4%甜菜碱饲粮时，十二指肠消化酶活性和盲肠微生物区系虽较热应激组有所改善，仍未恢复到常温下的水平，但肉鸡在42日龄的体重与常温组无显著性差异，此提示甜菜碱除通过调节肠道内消化酶和微生物区系外，还可能通过其他途径如通过增加营养物质吸收和代谢来缓解热应激对肉鸡生长的危害。

本试验中采食量试验数据表明，与对照组相比热应激显著降低了采食量，这与Chamruspollert等［17］的报道一致。推测可能与热应激发生时抑制了肉鸡的摄食中枢，引起肉鸡食欲下降有关。同时，热应激肉鸡料重比增加说明了机体为应对热应激消耗了自身吸收的营养物质，导致生长速度降低。虽然后期由于肉鸡可能在一定程度上适应了热应激，此时的料重比与常温组无显著差异，但其仍然降低了最终的体重，延长了肉鸡的出栏时间。同时，试验数据也表明，饲粮中添加一定量的甜菜碱可在一定程度上缓解由热应激导致的生长性能降低的现象。

值得一提的是，甜菜碱对动物生长性能的影响与机体内甲基供体的丰富程度有一定的关系。当机体内蛋氨酸、胆碱等甲基供体缺乏时，甜菜碱(有3个甲基)作为甲基的高效供体，能提供充足的甲基供机体利用，促进动物的生长性能和维持动物健康。热应激时除了肠道内渗透压发生巨大改变，其消耗蛋氨酸增加，而此时由于应激反射抑制了动物的摄食，导致肉鸡体内甲基需要量增加而体内甲基的供给下降的局面［17］。因此，有可能动物在发生热应激时添加甜菜碱的作用效果比较明显。

3.2 甜菜碱对热应激肉鸡十二指肠消化酶活性的影响

肠道内消化酶活性是肉鸡消化食物能力的重要标志，它显著影响营养物质的消化、吸收和利用。充足的消化酶是动物利用外源性营养物质的保证。过去的研究表明，肉鸡在热应激状态下肠道形态和结构会发生显著的变化［18］。损伤的肠道形态结构必然影响到肠道正常分泌消化酶的能力。本试验结果也表明，肉鸡在热应激状态下，其十二指肠肠液中3种酶的活性均有显著的降低。甜菜碱具有维持肠道内的渗透压，保证小肠上皮细胞的功能，维持分泌消化酶等功能，因此，热应激条件下饲喂添加甜菜碱的饲粮有助于消化酶的分泌，进而提高对营养物质的吸收，最终提高动物的生长性能。

3.3 甜菜碱对热应激肉鸡盲肠微生物区系的影响

生物通过长期进化形成的相互制约、相互依赖的肠道微生物区系对维持动物生长发育起着重要作用。家禽肠道特别是盲肠内微生物能分解部分营养物质，并能利用非蛋白氮合成菌体蛋白质及维生素，补充机体的营养。由于各种原因导致肠道内环境发生的变化，会引起肠道内微生物区系中多种微生物的种类、数量和存在位置发生改变，从而导致动物机体发生异常，严重时引起动物死亡。研究证实，肠道内的常在微生物可抑制外来微生物在肠道的定植、侵入而发挥抗病作用;同时也可刺激肠道内免疫系统的发育，有利于肠道屏障系统的发挥［19］。Quinteiro-Filho 等［20］研究发现，急性热应激状态下肉鸡十二指肠的致病沙门氏菌繁殖旺盛，且热应激时导致肠道的屏障功能受损最终显著增加了沙门氏菌进入脾脏的数量。Song等［21］人发现循环热应激降低了小肠内乳酸杆菌和双歧杆菌的数量。本试验研究结果表明，在热应激环境下，盲肠内大肠杆菌、乳酸杆菌、双岐杆菌和产气荚膜梭菌的数量均发生了显著的变化。其原因可能是由于热应激时受下丘脑垂体肾上腺(HPA)轴的影响，肠道供血量降低，影响了肠道正常的肠液分泌、免疫功能和蠕动速度，进而造成了肠道的菌群失衡。饲粮中添加一定浓度的甜菜碱能显著提高盲肠内乳酸杆菌的数量，同时降低了产气荚膜梭菌的数量，在一定程度上维持了盲肠内微生物区系的平衡。甜菜碱通过维持肠道内渗透压平衡、维持肠道细胞的正常形态结构和蠕动运动，一定程度上保证了肠道内环境的稳定，进而维持正常微生态平衡。

4 结 论

①热应激能显著阻碍肉鸡的生产性能，降低十二指肠内的消化酶活性，扰乱盲肠内微生物区系，进而对机体产生危害。

②饲粮中添加甜菜碱能改善热应激肉鸡的生产性能，提高十二指肠消化酶活性，维持盲肠微生物区系平衡，从而减轻热应激对肉鸡的危害。

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