饲粮中添加肉桂醛对羔羊生长性能、消化代谢以及微生物蛋白合成的影响

崔 乔 郝小燕 张宏祥 陈彦华 项斌伟 张文佳 张春香 张建新*

(1.山西农业大学动物科学学院，太谷030801；2.山西祥和岭上农牧开发有限公司，右玉037200； 3.山西安弘检测技术有限公司，太原030000；4.山西省右玉县畜牧兽医中心，右玉037200)

养羊业是我国畜牧产业的重要组成部分，近年来，我国人均羊肉消费量逐年增加，肉羊养殖规模逐渐增大，饲养方式也由传统的放牧养殖转变为舍饲养殖。舍饲条件下，由于饲养密度大、饲粮营养不均衡等因素，造成饲料利用率低，发病率高，生产成本增加。植物提取物是植物次生性代谢产物，具有抗菌、抗病毒的生物学特性，同时具有营养物质调控代谢作用，近年来逐渐受到研究者的关注[1]。肉桂醛(cinnamaldehyde，CA)也称桂皮醛或苯丙烯醛，化学名称为3-苯基-2-丙烯酸，是一种新型植物提取物，是肉桂中的主要活性成分[2]。CA具有抑菌、杀菌、抗病毒的作用，能有效抑制病原微生物的繁殖，促进动物健康生长。同时，CA还具有抗氧化的特点，能清除机体自由基，减少动物应激，提高动物的生产性能。张勇等[3]用大蒜油和肉桂醛的复合物饲喂荷斯坦奶牛，结果发现，奶牛对饲粮中的干物质(DM)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的消化率显著升高；曹爱青[4]研究发现，每头牛每天在饲粮中添加300、600、900 mg的CA(纯度≥98%)能显著提高肉牛的饲料转化效率，并有效改善牛肉品质，但当添加1 200 mg CA时则会抑制瘤胃发酵；柴建亭等[5]研究表明，在饲粮中添加CA能显著提高肉鸡的体重以及对粗脂肪的消化率。目前，CA作为饲料添加剂在反刍动物生产中的应用研究较少，且集中于瘤胃发酵，而CA对羔羊生长性能的影响及其在羔羊生产中的适宜添加量未有明确定论。因此，本试验拟在饲粮中添加不同水平的CA，研究其对羔羊生长性能、养分表观消化率、能量和氮代谢及瘤胃中微生物蛋白(MCP)合成的影响，确定CA在羔羊饲粮中的最适添加量，以期为CA作为肉羊生产中新型、绿色、安全、高效饲料添加剂的应用提供依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用CA为红色粉末状，购自西安某生物科技有限公司，纯度为20%，其余为无功能肉桂残渣。

1.2 试验设计及饲粮

选用48只体况良好、体重为(26.5±1.5) kg的4月龄杜泊×小尾寒羊杂交公羔为试验动物，随机分为4组，每组12只。采用单因素随机分组试验设计，分别在每千克基础饲粮中添加0(CON组，作为对照组)、200(200CA组)、300(300CA组)、400 mg(400CA组)的CA。整个试验期为85 d，其中预试期15 d，正试期70 d。基础饲粮根据NRC(2007)绵羊营养需要中体重为20 kg、日增重为300 g的营养需要量设计配方，其组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1.3 饲养管理

本试验于2019年在山西祥和岭上农牧开发有限公司羊场进行。试验前羊舍全面清扫、消毒，试验羊进行编号、分组、驱虫，试验期间定期打扫羊舍，确保试验环境干净。试验羊单栏(3.0 m×0.8 m)饲养。饲喂羔羊时，将CA先与0.3 kg颗粒饲料混合搅拌均匀并喷洒少量水固定，完全采食后再饲喂剩余颗粒饲料，试验期间每天07:00和18:00各饲喂1次，确保试验羊自由采食和饮水。

1.4 消化代谢试验

正试期结束后，所有试验羊进入羊专用代谢笼，采用全收粪收尿法进行消化代谢试验，预试期7 d，正试期5 d。正试期每日晨饲前进行全收粪收尿，并记录每日采食量、粪重及尿量。按每100 g粪样中添加25 mL 10%的硫酸进行固氮处理，混匀后-20 ℃冷冻保存。按每100 mL尿样中添加2 mL 10%的硫酸进行固氮处理后，放入-20 ℃冷冻保存。

1.5 指标测定

正试期每天准确称量每只试验羊的饲喂量以及剩料量，计算其平均日采食量(ADFI)。正试期第1、35、75天晨饲前试验羊称重，于正试期结束后计算平均日增重(ADG)，再根据平均日采食量和平均日增重计算料重比(F/G)。

将5 d收集的粪样按样重比例均匀混合，放入65 ℃烘箱中烘48 h，室温下回潮24 h称重，计算其初水分。再将粪样粉碎，过40目筛。参考AOAC(2000)[6]方法测定饲粮及粪样中DM、有机物(OM)等养分的含量，参考Van Soest等[7]的方法测定饲粮及粪样中NDF和ADF含量。饲粮、粪样和尿样总能用微机自动量热仪(TJHY-5000，鹤壁市天健电子科技有限公司)测定，粗蛋白质(CP)及氮含量使用全自动凯氏定氮仪(K9860)测定。尿囊素含量用分光光度计(UV1100天美科学仪器有限公司，上海)测定，尿酸含量根据试剂盒说明书(南京建成生物工程研究所)进行测定。瘤胃MCP合成量参考Chen等[8]方法间接估算得出。

1.6 计算公式

某养分表观消化率(%)=[(食入该养分质量- 粪中该养分质量)/食入该养分质量]× 100。

氮表观消化率(%)=[(摄入氮- 粪氮)/摄入氮]×100;

沉积氮(g/d)=摄入氮-粪氮-尿氮; 氮沉积率(%)=(沉积氮/摄入氮)×100;

消化能(MJ/d)=总能-粪能; 总能表观消化率(%)=(消化能/总能)×100;

嘌呤衍生物(PD)排泄量(mmol/d)=尿酸 排泄量+尿囊素排泄量+黄嘌呤排泄量+ 次黄嘌呤排泄量；

嘌呤衍生物排泄量(mmol/d)= 0.84X+0.150W0.75×e-0.25X； MCP合成量(g/d)=X×70×6.25/(0.116×0.83×1 000)[8]。

式中:X为嘌呤吸收量(mmol/d)；W0.75为试验羊的代谢体重(kg)。

1.7 数据处理与统计分析

试验数据采用Excel 2010进行初步整理，然后采用SPSS 23.0统计软件的ANOVA程序进行单因素方差分析，差异显著时用Duncan氏法进行多重比较，并采用线性和二次回归分析饲粮中CA添加量的影响。以P<0.05作为差异显著性的判断标准，以0.05≤P<0.10作为有变化趋势的判断标准。

2 结果与分析

2.1 饲粮中添加CA对羔羊生长性能的影响

由表2可知，各组之间初始体重和平均日采食量均无显著差异(P>0.05)，300CA组与400CA组的终末体重较对照组有升高的趋势(P=0.058)，300CA组的平均日增重显著高于对照组(P<0.05)，200CA组与300CA组的料重比显著低于对照组(P<0.05)。

表2 饲粮中添加CA对羔羊生长性能的影响

2.2 饲粮中添加CA对羔羊养分表观消化率的影响

由表3可知，饲粮中添加CA后，DM和OM表观消化率呈二次效应(P=0.018、P=0.035)，300CA组的DM和OM表观消化率显著高于对照组(P<0.05)，200CA组、400CA组则与对照组差异不显著(P>0.05)。3个CA添加组的NDF和ADF表观消化率均显著高于对照组(P<0.05)。

表3 饲粮中添加CA对羔羊养分表观消化率的影响

2.3 饲粮中添加CA对羔羊能量代谢的影响

由表4可知，各组之间摄入总能无显著差异(P>0.05)。300CA组、400CA组的粪能显著低于对照组(P<0.05)。尿能随饲粮中CA添加量的增加线性降低(P=0.014)。200CA组、300CA组、400CA组的消化能和总能表观消化率显著高于对照组(P<0.05)。

表4 饲粮中添加CA对羔羊能量代谢的影响

2.4 饲粮中添加CA对羔羊氮代谢的影响

由表5可知，各组之间摄入总氮与尿氮无显著差异(P>0.05)。随着饲粮中CA添加量的增加，粪氮呈线性(P=0.020)和二次降低(P=0.031)。可消化氮随饲粮中CA添加量的增加有线性增加趋势(P=0.074)。300CA组的氮表观消化率显著高于对照组(P<0.05)。300CA组、400CA组的沉积氮和氮沉积率均显著高于对照组(P<0.05)。

表5 饲粮中添加CA对羔羊氮代谢的影响

2.5 饲粮中添加CA对羔羊尿嘌呤衍生物排泄及瘤胃MCP合成的影响

由表6可知，3个CA添加组的尿酸排泄量均显著高于对照组(P<0.05)。300CA组的尿囊素排泄量与对照组相比有升高的趋势(P=0.051)。300CA组的黄嘌呤+次黄嘌呤和总嘌呤衍生物排泄量显著高于对照组(P<0.05)，200CA组、300CA组的瘤胃MCP合成量显著高于对照组(P<0.05)。

表6 饲粮中添加CA对羔羊尿嘌呤衍生物排泄及瘤胃MCP合成的影响

3 讨 论

3.1 饲粮中添加CA对羔羊生长性能的影响

CA是植物肉桂的提取物，可以抑制动物肠道有害细菌的增殖，提高动物对养分的消化吸收，进而促进动物生长[9]。Yang等[10]在肉牛饲粮中添加不同剂量的CA，结果表明肉牛的日增重较对照组提高了4%；杨云燕[11]研究表明，在犊牛饲粮中添加CA后，试验组的日增重较对照组提高了5.96%；吴东等[12]在肥育猪饲粮中分别添加CA和抗生素，结果表明CA能提高肥育猪的日增重，降低料重比，促进肥育猪的生长，且比抗生素的效果好；Alcicek等[13]研究显示，在肉鸡饲粮中添加肉桂精油能够明显提高肉鸡的日增重和饲料报酬。本试验结果表明，300CA组羔羊平均日增重显著高于对照组，且在羔羊饲粮中添加CA后降低了料重比，表明在羔羊饲粮中添加CA能够提高饲料报酬，促进羔羊生长。这可能是由于CA能够刺激消化道分泌消化液[14]，从而改善动物的消化能力；CA是一种活性成分，能够促进机体新陈代谢，提高机体免疫力[15]，进而促进动物生长；同时，CA是一种醛类有机化合物，具有芳香性气味，能够诱导动物采食，进而提高动物的采食量[16]。有研究报道CA能够提高动物的采食量，但其效果与添加量有关，若饲粮中过量添加CA，则有可能导致饲粮适口性变差，动物采食量降低，生长受到抑制[17]。曹爱青[4]研究也发现，每头牛每天在饲粮中添加1 200 mg的CA(纯度≥98%)时，肉牛的干物质采食量极显著降低，饲料转化效率也呈明显下降的趋势。但在本试验中，各组羔羊的平均日采食量无显著差异，可能是由于CA的饲喂方式不同，在本试验中，为保证羔羊完全采食CA，先将CA与0.3 kg饲粮混合饲喂，再饲喂剩余饲粮，因此CA未起到诱食作用。

3.2 饲粮中添加CA对羔羊养分表观消化率的影响

Tiihonen等[18]研究发现，适量的CA具有抗菌活性，能够改善肉鸡肠道的微生态结构，从而提高机体对营养物质的消化吸收。张勇等[3]采用大蒜素及肉桂醛的复合物饲喂荷斯坦奶牛，结果发现，试验组奶牛的DM、NDF和ADF消化率显著升高。刘洋等[15]研究表明，在肉鸡饲粮中添加100 mg/kg的CA能够提高CP的表观消化率。张成喜等[19]在肉牛饲粮中添加不同剂量的CA后，肉牛的DM、CP及ADF表观消化率显著提高。本试验结果与上述前人的研究结果基本一致，在每千克饲粮中添加300 mg的CA能够显著提高羔羊对饲粮中养分的表观消化率。适量CA提高饲粮中养分表观消化率可能有以下几个原因：1)CA具有潜在的瘤胃保护功能，适量的CA能够促进瘤胃发酵[20]。Yang等[10]研究表明，饲粮中添加CA可提高营养物质在瘤胃中的降解率。Tekippe等[21]在奶牛饲粮中添加CA后显著提高了饲粮中NDF的消化率。2)CA可以改善动物肠道菌群结构，促进肠道健康发育，从而提高营养物质的消化吸收[22]。研究表明，在湖羊饲粮中添加CA后可提高其后段消化道的消化能力[23]。3)CA具有抗氧化功能，可以改善机体的抗氧化能力，保护肠道绒毛。施立光等[24]研究表明，不同的饲粮精粗比会影响海南黑山羊的抗氧化能力，当饲粮精粗比为60∶40时，试验羊的抗氧化能力最高，随着饲粮精粗比的升高，试验羊的抗氧化能力降低。本试验中所用饲粮的精粗比为70∶30，羔羊长期采食高精料会降低机体的抗氧化能力。Castillo等[25]研究证实，CA能够清除机体自由基，使肠道绒毛免受自由基的侵害，增加绒毛高度。因此，本试验中CA可能提高了羔羊肠道的抗氧化能力，促进了肠道对营养物质的消化吸收，但是关于CA对羔羊养分表观消化率影响的具体原因还需要进一步研究。

3.3 饲粮中添加CA对羔羊能量代谢的影响

能量是动物机体参与代谢活动和生产活动的基础，反刍动物饲粮能量来源于碳水化合物、脂肪和蛋白质，动物采食后，经过一系列的代谢途径，产生大量的ATP，为机体供能[26]。粪能、尿能、甲烷能是衡量反刍动物能量利用的3个重要的指标。动物粪便中能够产生能量的物质主要包括：未被消化吸收的饲料养分、消化道微生物及其代谢产物、消化道分泌物和经消化道排泄的代谢产物、消化道黏膜脱落细胞等。在本试验中，羔羊饲粮中添加CA后，各种养分的表观消化率均有提高，因此通过粪便损失的养分明显降低。羔羊采食饲粮后，碳水化合物等营养物质在瘤胃微生物的作用下发酵产生挥发性脂肪酸(VFA)、二氧化碳(CO2)及甲烷(CH4)，同时在乙酸的生成中大量的氢离子被释放，从而提高羔羊瘤胃中的CH4生成量，造成能量的浪费[27]。有研究发现，CA能抑制产甲烷菌的生长，降低瘤胃内CH4的生成量，提高总VFA的含量，从而提高能量的利用率[23,28]。Ye等[29]研究发现，饲粮中添加CA能够提高NDF的消化率和异戊酸的产量，促进瘤胃发酵。有研究报道，在体外发酵中，300 mg/kg的CA和大蒜油的复合物能够降低瘤胃CH4的生成量[30]。本试验还进行了体外产气试验，结果表明，添加CA后，各CA添加组CH4生成量较对照组显著降低(结果中未列出)。因此，本试验中300CA组的消化能和总能表观消化率显著高于对照组，可能是在羔羊饲粮中添加CA后改善了羔羊的瘤胃内环境，通过抑制甲烷菌的生长降低了CH4的生成量，减少了能量的浪费，提高了羔羊对能量的利用。目前，关于CA对动物能量代谢影响的文章较少，其具体机制需要我们进一步探索。

3.4 饲粮中添加CA对羔羊氮代谢及MCP合成的影响

过瘤胃蛋白质、MCP以及肠黏膜细胞中的氮经过小肠中的胰蛋白酶和糜蛋白酶消化被吸收利用，多余的氮则通过肝脏代谢经尿液排出体外[31]。饲粮中的蛋白质进入瘤胃后，在瘤胃原虫的脱氨基作用下降解为氨态氮(NH3-N)，一部分NH3-N被瘤胃微生物利用合成MCP，进而被动物消化吸收。因此，瘤胃中NH3-N的浓度与MCP合成量均可作为衡量氮代谢的重要指标。本试验结果表明，在羔羊饲粮中加入CA后，各CA添加组的摄入氮与对照组无显著差异，但尿氮及粪氮较对照组有降低趋势，且沉积氮及氮表观消化率显著高于对照组。一方面可能是由于CA能调节羔羊瘤胃内环境，抑制瘤胃原虫的脱氨基作用，降低瘤胃NH3-N浓度，增加过瘤胃蛋白质的含量，进而提高了小肠中代谢蛋白质的量。Fraser等[32]在体外发酵试验中证明，加入500 mL/L的肉桂精油后NH3-N的浓度显著低于对照组。Cardozo等[33]的体外发酵试验表明，CA可以抑制瘤胃微生物的脱氨基作用，降低瘤胃中NH3-N的浓度。也有研究发现，CA能够改善瘤胃微生物的生长，进而促进MCP的合成，并提高MCP的消化率[18]。金恩望[34]在奶牛瘤胃液中加入CA进行体外发酵试验，72 h后，瘤胃液中MCP的含量显著高于对照组。本试验结果也表明，羔羊饲粮中添加300 mg/kg的CA能显著提高瘤胃中MCP的合成量，与前人的研究结果一致。另一方面可能是CA能够促进动物肠道蠕动，而且可以改善小肠结构，增加小肠绒毛高度，促进小肠胰蛋白酶和糜蛋白酶的分泌[25]，从而提高动物对氮的沉积和利用。

4 结 论

综上所述，饲粮中添加适量的CA能够提高羔羊的平均日增重，降低料重比，促进羔羊对饲粮中养分的消化吸收以及瘤胃中MCP的合成，进而提高羔羊对能量和氮的利用率。在本试验条件下，CA在羔羊饲粮中的最适添加量为300 mg/kg。