菊粉的生物学功能及其在养猪生产中的应用

2020-03-05 19:50作者陈辉
广东饲料 2020年8期
关键词:结果显示母猪仔猪

◆作者:陈辉

◆单位:华中农业大学动物科学技术学院

菊粉(Inulin,IN)是一种广泛存在于菊苣、菊芋等植物当中天然果聚糖混合物,是一种天然的植物性原料饲料添加剂(陈佳亿等,2018;赵孟良等,2020)。研究表明,IN具有促生长(张艺,2020)、免疫调节(卢建挺,2019)、改善抗氧化性能(张宝龙等,2018)、改善肠道微生态平衡(王晨等,2020)等诸多生物学功能,且IN具有纯天然性、无毒副作用等优势(陈佳亿等,2018),是一种潜在的绿色的植物源性饲料添加剂,因而在仔猪(Barszcz等,2018)、生长育肥猪(张艺,2020)以及母猪(王永生,2016)生产方面均具有积极的饲用价值。通过分析近年国内外IN的相关研究,文章就IN的生物学功能及其在养猪生产中的应用展开综述,旨在对IN进一步开发利用提供思路,进而为IN在养猪生产中的应用提供理论依据和数据参考,促进养猪业绿色健康发展。

1 IN的生物学功能

1.1 促生长

IN作为一种植物源性饲料添加剂,对于动物机体生长性能具有良好的促进作用。生长育肥猪中的研究发现,日粮添加0.5%IN提高了育肥猪平均日增重(ADG)(P<0.1),且显著提高了胰岛素样生长因子(IGF-I)的浓度(P<0.05)(张艺,2020)。IN对家禽生长性能也具有良好的促进作用,武炜等研究表明日粮添加1.0%菊苣根超微粉或菊苣根粗粉均能显著增加肉仔鸡体重、ADG以及平均日采食量(P<0.05)(武炜与李成会,2019);类似的,陈泽等(2017)研究表明,1日龄白羽肉鸡日粮中添加0.6%或0.8%IN可显著提高ADG(P<0.05),而显著降低肉鸡料重比(P<0.05);蛋鸡中的研究显示(赵姝娴等,2018),63周龄海兰褐壳蛋鸡日粮中添加1g/kg IN饲喂13周,结果显示IN组蛋鸡蛋壳重量、蛋壳厚度、蛋壳密度以及平均蛋重均显著增加(P<0.05),而料蛋比以及破蛋率均显著降低(P<0.05)。IN在改善水产动物生长性能的研究报道较多,李会峰报道(2019),在低盐应激纳滨对虾日粮中添加0.4%IN可显著提高其增重率以及肠道淀粉酶活性(P<0.05);在中华绒螯蟹幼蟹中单独添加1%或2%对其增重率、特定生长率等生长性能指标无明显改善作用,但使用3mg/g甘露寡糖+10mg/gIN后则显著提高幼蟹增重率、特定生长率以及肠道胰蛋白酶活性(P<0.05),且饵料系数显著降低(P<0.05)(卢建挺,2019);张宝龙等(2018)研究了万寿菊IN对黄颡鱼生长性能的影响,结果显示日粮添加4%、5%以及6%IN,饲喂8周后,黄颡鱼末重以及特定生长率显著增加(P<0.05),饵料系数显著降低(P<0.05),且以6%添加量为最佳;类似的研究发现,在狮子头金鱼日粮中添加0.38%万寿菊IN+0.08%虾青素可显著提高其增重率以及特定生长率(P<0.05),且此组合下饵料系数最低(曲木等,2018)。

1.2 免疫调节

IN作为一种良好的免疫增强剂,对于机体免疫性能的改善发挥着积极作用。在改善免疫器官指数方面,陈泽等(2017)研究表明,1日龄白羽肉鸡日粮中添加0.6%或0.8%IN可显著提高其脾脏指数、胸腺指数以及法氏囊指数(P<0.05);类似的研究发现,科宝肉鸡日粮中添加1%IN同样可显著提高其脾脏指数、胸腺指数以及法氏囊指数(P<0.05)(魏轶男等,2013)。IN对于机体免疫因子水平也具有良好的改善作用,多囊卵巢综合征小鼠模型证实,采用IN干预后显著提高了外周血、脾脏和肝脏髓源抑制性细胞以及单核细胞(P<0.05),且显著降低了炎症因子TNF-α、IL-17A的水平(P<0.05)(薛 静 等,2019);宫强等(2016)以小鼠为模型探究了IN的免疫调节作用,给小鼠灌胃400、600mg/kg IN,持续15d后检测免疫相关指标,结果显示,与对照组相比,IN组小鼠免疫器官指数、溶血素水平以及IFN-γ水平均显著或极显著增加(P<0.05或P<0.05),这提示IN对小鼠具有良好的免疫增强作用;黄颡鱼中的研究证实,日粮添加6%万寿菊IN(饲喂8周)可显著提高其组织中补体C3以及C4水平(P<0.05)(张宝龙等,2018);中华绒螯蟹中的研究表明,其日粮中添加1%IN可显著提高其血清酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),进而有效改善其非特异性免疫功能(卢建挺,2019)。上述研究显示IN通过改善机体免疫因子水平而发挥积极的免疫调节作用。除此以外,IN作为一种良好的免疫增强剂可发挥良好的免疫佐剂作用,宫强等(2019)研究了IN对DNA疫苗的免疫增强作用,结果显示IN作为免疫佐剂对小鼠脾淋巴细胞的刺激值以及IFN-γ水平均高于DNA疫苗组(P<0.05),且对小鼠耳朵保护率高于DNA疫苗组(但低于灭火疫苗组),这进一步佐证了IN作为免疫佐剂的优越性。

1.3 改善抗氧化性能

研究表明,IN还可通过改善机体抗氧化酶活性而有效改善机体抗氧化性。据李会峰报道(2019),低盐应激条件下,在凡纳滨对虾日粮中添加0.4%IN显著提高了酚氧化酶含量(P<0.05),进而有效改善其肝脏和胰脏的抗氧化水平;黄颖鱼中的研究证实(张宝龙等,2018),其日粮添加4%、5%以及6%万寿菊IN显著提高其机体超氧化物歧化酶(SOD)以及过氧化氢酶(CAT)活性(P<0.05),显著降低丙二醛(MDA)含量(P<0.05);类似的,在黄金锦鲤日粮中添加4%万寿菊IN饲喂60d,结果显示血清以及脾脏中SOD活性、CAT活性、GSH活性以及GSH-Px活性均显著提高(P<0.05),同样MDA含量则显著降低(P<0.05)(林城丽等,2017)。IN对于畜禽抗氧化性同样具有改善作用。王永生(2016)研究了IN对失重母猪抗氧化性能的影响,在其日粮中添加了1.5%IN+5%油脂可改善母猪抗氧化性能;肉鸡中的研究显示(魏轶男等,2013),1日龄肉仔鸡日粮中添加1%IN可显著提高其肝脏和血清T-SOD以及GSH-Px活性(P<0.05),同时显著降低其MDA含量(P<0.05)。这提示IN对于畜禽抗氧化性能具有良好的改善作用。

1.4 改善肠道微生态平衡

IN作为一种纤维源性饲料添加剂,对于改善肠道形态以及机体肠道菌群平衡具有积极作用,进而有效改善机体肠道微生态。在改善肠道形态方面,以果蝇为模型的研究中发现,在培养基中添加20g/L的IN,以研究其对肠道的影响,结果显示,IN组果蝇寿命延长,上调肠道抗菌肽的表达量,明显降低肠道损伤(欧曦阳,2019);蛋鸡中的研究表明(赵姝娴等,2018),63周龄海兰褐壳蛋鸡日粮中添加1g/kgIN,饲喂13周,与对照组相比,IN组蛋鸡十二指肠、空肠和回肠绒毛高度以及隐窝深度均显著增加(P<0.05),且回肠和盲肠有益菌,如乳酸杆菌以及双歧杆菌数量明显增加(P<0.05),而有害菌,如大肠杆菌数量则显著降低(P<0.05);类似的,肉兔中的研究证实(吕景智,2017),日粮添加4%IN可显著增加绒毛高度/隐窝深度比值(P<0.05),同时降低隐窝深度、盲肠内容物pH以及氨态氮水平(P<0.05)。在调节肠道菌群方面,李会峰(2019)研究表明,给低盐应激凡纳滨对虾饲喂0.4%IN的日粮可明显增加肠道绒毛长度和凸起数量,肠道厚壁菌、链球菌以及乳球菌等益生菌数量均显著增加(P<0.05),而浮霉菌、假单胞菌以及纤维弧菌丰度则显著降低(P<0.05)。王晨等(2020)研究了IN对肥胖模型小鼠肠道菌群的关系,在其高脂日粮中添加5%标准IN以及短链IN,比较肠道菌群变化,结果显示,短链IN组乳酸杆菌、拟杆菌门/厚壁菌门值均高于对照组以及标准IN组,研究认为短链IN可通过提高肥胖小鼠肠道有益菌群占比而改善其肠道微生态。类似的,张璐等(2017)在小鼠高脂日粮中添加10%短链IN,饲喂8周后分析其肠道菌群,结果显示,IN组小鼠粪便中S24_7菌科丰度增加,而毛螺菌科、瘤胃菌科以及脱铁杆菌科丰度下降,这提示高脂日粮下添加IN会改变小鼠肠道菌群,进而影响其肠道微生态。

2 IN在养猪生产中的应用

2.1 仔猪

IN对于仔猪生长性能、免疫性能以及肠道功能改善具有积极作用。Samolinska等(2017)研究了日粮添加IN对仔猪生长以及对微量元素(铁、铜等)生物利用的情况,在断奶仔猪日粮中添加1%、2%以及3%标准IN(聚合度DP≥10)以及长链IN(聚合度DP≥23),饲喂至育肥结束,与基础日粮组相比,所有IN组猪ADG、末重以及血浆微量元素含量显著增加(P<0.05);类似的,在30日龄“杜×长×大”仔猪的研究中证实,日粮添加1.5%IN(饲喂5周)后,仔猪ADG、日采食量、脾脏指数、胸腺指数以及IgA水平显著增加(P<0.05),而腹泻指数显著降低,表明IN对于仔猪生长性能以及免疫性能具有改善作用(王中华与周德忠,2011)。大量研究显示对于仔猪肠道功能具有良好的改善作用,Barszcz等(2020)研究IN对仔猪肠道形态的影响,结果显示日粮添加2%(DP=10)IN可增加空肠绒毛高度/隐窝深度值;Li等(2018)在断奶后仔猪日粮补充IN(0.5g IN/d,每周递增0.5g;持续4周),记录体重,同时屠宰采样,结果显示,IN组仔猪体重、空肠回肠绒毛高度以及绒毛高度/隐窝深度值显著增加(P<0.05),且结肠中大肠杆菌以及肠杆菌科丰度均显著下降;类似的研究证实,哺乳期母猪日粮中添加3%IN可显著增加仔猪盲肠中肠球菌数量(P<0.05),且显著降低了仔猪肠杆菌以及淀粉乳杆菌数量(P<0.05)(Passlack等,2015);提示IN通过改善仔猪肠道形态以及肠道菌群平衡而有效改善仔猪肠道功能,对于预防仔猪腹泻等肠道紊乱功能具有潜在的改善作用。综合以上试验结果表明,IN对于仔猪生长性能、免疫性能以及肠道功能具有改善作用,但仍需进一步加大IN在仔猪生产中的应用研究,以提供更为全面的数据参考。

2.2 生长育肥猪

IN在生长育肥猪中的的应用主要集中于改善生长性能以及肉品质方面。Wang等(2019)研究了IN对生长育肥猪生长性能与肉质的影响,发现在“杜×长×大”生长育肥猪日粮中添加0.5%IN可提高其ADG以及眼肌面肌(P<0.1),同时提高了屠宰率、IGF-I浓度、MyH C Iib表达水平以及mTOR mRNA表达水平(P<0.05);Samolinska等(2018)评估了长链淀粉在育肥猪中的应用效果,在生长猪日粮中添加长链IN,至育肥期结束,结果显示IN组育肥猪ADG、料肉比(FCR)、IgG以及IgA水平显著提高,研究表明日粮添加IN对于生长育肥猪生长性能以及免疫性能具有改善作用。在改善肉质方面,Przybylski等(2019)研究了高脂日粮中添加IN对猪肉品质的影响,在杂交猪日粮添加7%IN,测定肉质指标显示,IN组猪肉嫩度以及感官指标得到改善,研究认为IN对于改善猪肉品质具有积极作用;李超等(2014)研究证实,育肥猪日粮中添加4%IN,饲喂28d,测定生长性能指标以及肉质指标,结果表明,与基础日粮组相比,对生长性能无明显改善作用(添加2%IN可显著改善生长性能),4%IN组育肥猪平均背膘厚、宰后肌肉pH45min以及剪切力值均显著降低(P<0.05),但显著增加了滴水损失(P<0.05)。这提示IN对于肉质具有一定改善作用,但需平衡生长性能确定最佳添加剂量。除此以外,有研究表明IN对于生长育肥猪肠道功能具有调节作用,吴维达(2016)研究显示,生长猪日粮中添加5%IN显著增加了体重、能量消化率、干物质消化率、碳水化合物消化率(P<0.05),对于肠道指标,IN组回肠绒毛高度、回肠绒毛高度与隐窝深度的比值、空肠绒毛杯状细胞数目、结肠隐窝杯状细胞均显著提高(P<0.05),这提示IN对于猪肠道功能具有积极作用。综合本段,IN对于生长育肥猪生长性能、肉品质以及肠道功能等方面具有积极的应用价值。

2.3 母猪

种猪中主要应用IN改善繁殖性能、免疫性能等方面。Wang等(2016)在高、低脂日粮中分别添加0或1.5%IN以研究对母猪繁殖性能的影响,饲喂至分娩,检测相关指标,结果显示添加IN后妊娠增重降低(P<0.01)、仔猪出生体重窝内变异系数降低(P<0.05)、泌乳期个体窝增重降低(P<0.05),而分娩间隔、产子间隔、泌乳期失重、MDA含量降低均显著降低(P<0.05),而血清T-SOD和GSH-Px活性增加(P<0.05)。这提示日粮添加IN对于仔猪均匀度、产程以及抗氧化功能等方面具有积极作用,进而对于母猪繁殖性能具有一定改善作用。张雷等人(2014)探讨了哺乳母猪日粮添加0.2%IN对其影响,检测生长性能指标以及免疫指标,结果显示IN对母猪生产性能无明显影响,但显著提高了哺乳母猪及仔猪血清IgG水平、母猪血清sIgA水平(P<0.05);类似的研究证实,在产前30d至仔猪28日龄断奶的母猪日粮中添加0.4%IN,结果显示,日粮添加IN组母猪断奶至再孕间隔缩短1d(但无显著差异),但仔猪日增重、饲料转化率以及猪瘟抗体水平均显著改善(P<0.05)(王剑峰等,2013)。这提示日粮添加IN对于母猪和仔猪免疫性能具有很好的改善作用。Passlack等报道(2015),妊娠哺乳母猪日粮中添加3%IN可增加母猪粪便肠球菌数量(P<0.05),并且这种积极效应可通过母乳传递给仔猪。综合本段显示IN对母猪繁殖性能、免疫性能等方面发挥积极饲用价值,但近年相关应用研究报道较少,需进一步扩大其在母猪中的应用。

3 小结与展望

综合全文,菊粉作为一种天然的果聚糖类混合物,具有促生长、免疫调节、改善抗氧化性能、改善肠道微生态平衡以及改善糖脂代谢等诸多生物学功能,在仔猪、生长育肥猪以及母猪生产中发挥着积极的饲用效果。但从全文可知,不同研究对于菊粉的添加量存在差异,这可能是由于不同品种、同品种不同生理阶段等原因所导致,这提示需要研究畜禽的不同品种以及不同生理阶段的最适IN添加量,进而建立统一的添加标准,以期使得IN在养猪生产中发挥更高效的饲用效果;同时,IN具有改善肠道和肉质的功效,但在养猪生产中的应用研究报道较少,提示需进一步加大相应研究,以提供更全面的应用数据参考。总而言之,菊粉为天然的益生元,其在养猪生产中的应用具有诸多积极的应用效果,是一种潜在的植物源性饲用抗生素可替代物,通过对菊粉的进一步开发利用,将对促进养猪业向无抗、高效以及绿色方向发展具有积极的意义。

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