发酵大豆皮对妊娠母猪繁殖性能、血浆生化及免疫指标的影响

崔英杰 高开国 杨雪芬 温晓鹿 王 丽 蒋宗勇 尚秀国 朱晓萍

(1.佛山科学技术学院生命科学与工程学院，佛山528000；2.广东省农业科学院动物科学研究所，畜禽育种国家重点实验室，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广州510640)

妊娠母猪繁殖性能受体况背膘和肠道健康的影响，而此阶段饲粮多采用纤维营养调控策略[1]。大量研究证实，饲粮纤维可以通过增加母猪饱感，控制背膘厚度，以及促进肠道蠕动，改善其肠道健康和生理代谢，提高母猪繁殖力[2-3]。虽生产上母猪饲粮广泛使用纤维原料，但单胃动物消化液不含纤维素酶，不能分解纤维素，仅靠后肠微生物的发酵作用发挥营养功效[4]，同时由于食糜在单胃动物肠道停留时间短，微生物对纤维的发酵效果没有反刍动物充分，从而降低了母猪对饲粮纤维的利用效率。有研究发现，单胃动物对纤维原料的表观消化率低，其中大豆皮为10.45%(干物质基础)、苜蓿为16.96%、麦麸为32.54%[5]。因而在当前节能增效背景下，采用一定技术手段，通过体外预处理纤维素，提高纤维原料在单胃动物中营养功效具有重要的生产价值。

目前，富含纤维的非常规原料多采用发酵技术进行预处理，以提高单胃动物对其消化利用[6-9]，同时棉籽粕[10]、甜菜粕[11]、米糠粕[12]、大豆皮[13]、中药渣[14]等进行发酵后可以改善动物的肠道健康，但这种处理方式仅采用普通的微生物发酵工艺。众所周知，菌酶协同发酵技术是一种高效的技术手段，在蛋白质原料处理中广泛应用，其技术原理也特别适用于纤维原料营养价值的开发。大豆皮、苜蓿草粉和甜菜粕等是妊娠母猪饲粮中最常用的优质纤维原料，苏莹莹等[15]采用乳酸菌厌氧发酵苜蓿草粉提高了母猪的繁殖性能。但目前通过菌酶协同发酵技术手段处理纤维原料的文献资料较少，同时采用菌酶协同发酵技术处理纤维后，最终产物对母猪的繁殖性能和生理代谢的影响未见相关报道。因而，本研究通过菌酶协同发酵技术预处理大豆皮，并把其在妊娠母猪饲粮中等量梯度替代未发酵大豆皮，研究发酵大豆皮(fermented soybean hulls，FSH)对妊娠母猪繁殖性能、血浆生化及免疫指标的影响效果，以期为高效开发利用纤维原料提供技术和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验FSH制备所需各种原料和发酵工艺均由阳江某生物科技有限公司提供。风干大豆皮原料首先经过110 ℃烘烤10 min，粉碎过40目筛后，加入无菌水、酶制剂(纤维素酶活性>25 000 U/g)，并接种微生物(1×107CFU/g米曲霉活化孢子、1×109CFU/g酵母菌和枯草芽孢杆菌混合菌粉)，搅拌均匀后使水分含量在50%左右，把物料放入1 m×1 m×1 m的小木箱中，放置于32 ℃恒温洁净环境发酵2 d，然后在小木箱内对物料进行2次搅拌，接下来同等条件下继续发酵3 d。45 ℃左右低温烘干，粉碎，打包备用。FSH制备完成后为棕黄色粉末，气味香甜。大豆皮发酵前后的营养水平见表1。

表1 大豆皮发酵前后的营养水平(风干基础)

1.2 试验设计

试验采用单因素随机分组设计，选用体重相近、遗传背景一致、体况良好、发情期和配种日期接近的3～6胎次母猪(长×大)325头，随机分成5组，每组65个重复，每个重复1头。基础饲粮参照NRC(2012)猪营养标准和中国《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)配制，其组成及营养水平见表2。试验各组对应饲粮为在基础饲粮中用FSH逐步增加比例并等量替代未发酵大豆皮，各组FSH比例分别为0(FSH0组，对照)、2%(FSH2组)、4%(FSH4组)、6%(FSH6组)和8%(FSH8组)，对应未发酵大豆皮比例分别为8%、6%、4%、2%和0。

1.3 饲养管理

试验在广西某国有大型原种猪场进行。试验母猪自然发情，发情后采用人工授精(父本精液选择遗传背景一致的杜洛克公猪，并使用同批次稀释精液)。母猪在配种后19～21 d通过B超测定妊娠状况。妊娠成功的母猪从妊娠30 d开始饲喂对应试验饲粮，进入正式试验期。妊娠前期(30～90 d)所有母猪等量限饲饲粮2.5 kg/d，妊娠后期(91～110 d)饲喂3 kg/d，试验饲粮均分成2份饲喂(08:00和16:00)。母猪采用单栏饲养，自由饮水，妊娠110 d进入产房。其他饲养管理方式按照猪场常规管理规程和正常免疫程序进行。试验期间母猪流产和发生其他影响试验结果的疾病，均从组中淘汰。

1.4 样品采集及指标测定

母猪妊娠60、90 d上午喂料2 h后，每组随机选定6头母猪，从耳静脉采血5 mL放入肝素钠管，在2 500 r/min、4 ℃离心20 min制备血浆，然后快速分装于1.5 mL EP管，置-20 ℃冰箱保存。同时妊娠30和110 d用A超测定母猪P2点的背膘厚。分娩时记录母猪窝产仔数、窝健仔数、仔猪损失数、初生窝重、初生个体重、产程等生产数据，其中体重在1 000 g以上、皮肤红润且活力强的初生仔猪判定为健仔。

表2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

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血浆中的生化指标包括总蛋白、白蛋白、尿素、葡萄糖、甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、钙、磷含量及谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶活性，采用生化自动分析仪(SELECTRA ProXL，VITAL)测定。血浆中激素和免疫指标采用上海酶联生物科技有限公司的酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒测定。

1.5 数据统计与分析

试验数据采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并以Tukey test for multiple comparisons检验试验组间的显著差异性，采用一般线性模型分析试验处理因素(FSH添加比例)影响母猪繁殖性能的线性和二次效应。数据采用平均值和均值标准误(SEM)表示，P<0.05为差异显著，0.05≤P<0.10为具有变化趋势。

2 结 果

2.1 FSH对妊娠母猪繁殖性能的影响

由表3可知，随着试验饲粮FSH比例逐步增加，母猪窝健仔数、初生窝重和仔猪初生个体重呈线性增加(PLinear<0.05)，同时仔猪初生重标准差呈线性下降(PLinear<0.05)，母猪产程有线性降低趋势(PLinear=0.076)，上述指标都没有二次效应(PQuadratic>0.05)。FSH对仔猪初生窝重和初生重标准差有显著影响(PANOVA<0.05)，其中与FSH0组(对照组)相比，高剂量组(FSH6组和FSH8组)显著提高了仔猪初生窝重(PANOVA<0.05)，FSH4组、FSH6组和FSH8组仔猪初生重标准差显著低于对照组和FSH2组(PANOVA<0.05)。试验过程中观察发现，与对照组相比，FSH有缓解母猪便秘，改善母猪粪便松软度的现象。

表3 FSH对妊娠母猪繁殖性能的影响

2.2 FSH对妊娠母猪血浆生化指标的影响

由表4可知，随着试验饲粮FSH比例逐步增加，妊娠60 d，血浆尿素含量呈线性降低(PLinear<0.05)；妊娠60和90 d，血浆总蛋白含量和谷草转氨酶活性呈二次效应变化(PQuadratic<0.05)；妊娠90 d，血浆碱性磷酸酶活性表现出二次效应趋势(PQuadratic=0.082)；妊娠60 d，FSH8组血浆谷草转氨酶活性显著高于FSH2组、FSH4组和FSH6组(PANOVA<0.05)，妊娠90 d，FSH4组血浆谷草转氨酶活性显著高于FSH2组和FSH8组(PANOVA<0.05)。

2.3 FSH对妊娠母猪血浆中激素含量的影响

由表5可知，随着试验饲粮FSH比例逐步增加，妊娠60 d，血浆胰岛素含量表现出先降低后增加的二次效应变化(PQuadratic<0.05)；妊娠90 d，血浆肾上腺素含量也呈二次效应变化(PQuadratic<0.05)；妊娠60 d，FSH8组血浆胰岛素含量显著高于对照组(PANOVA<0.05)；而妊娠90 d，FSH2组血浆肾上腺素含量显著低于对照组(PANOVA<0.05)。

表4 FSH对妊娠母猪血浆生化指标的影响

表5 FSH对妊娠母猪血浆中激素含量的影响

2.4 FSH对妊娠母猪血浆中免疫球蛋白含量的影响

由表6可知，随着试验饲粮FSH比例逐步增加，妊娠60 d，血浆免疫球蛋白G和免疫球蛋白M含量呈线性增加(PLinear<0.05)，妊娠90 d没有显著影响(P>0.05)；妊娠60 d，FSH8组血浆免疫球蛋白M含量显著高于对照组(PANOVA<0.05)。

表6 FSH对妊娠母猪血浆中免疫球蛋白含量的影响

3 讨 论

3.1 FSH对妊娠母猪繁殖性能的影响

Reese等[16]根据1975～2007年24篇文章发现，适当饲粮纤维可使母猪窝均产仔数提高0.2～0.6头；Sun等[17]也发现，添加0.6%魔芋粉相较于对照组提高了0.6头窝均产仔数和0.4头窝产活仔数。冯冬冬[18]用妊娠母猪研究小麦麸和脱脂米糠功效，发现饲粮纤维缩短了母猪产程，增加活仔数。上述研究结果充分说明，妊娠饲粮添加适量纤维可以改善母猪的繁殖性能，本试验中FSH纤维营养属性对母猪窝健仔数的改善效果这与以往研究结果基本一致。目前，关于采用菌酶协同发酵技术预处理饲粮纤维，研究其对母猪繁殖性能影响的文献资料缺乏。但有研究发现，妊娠饲粮添加乳酸菌厌氧发酵苜蓿草粉可以提高仔猪均匀度，减少宫内发育迟缓仔猪数，对提升母猪的繁殖性能具有积极作用[15]。虽然厌氧发酵与本研究采用的发酵技术工艺存在不同，但本研究中FSH兼具有发酵原料的基本营养特性，从而改善母猪体况和提高母猪繁殖力，包括对背膘厚增加值、窝产仔数、窝健仔数、初生窝重等有显著影响[19]。本试验结果发现，随着饲粮FSH比例升高，母猪背膘厚增加值呈线性上升，其潜在作用机理可能是FSH中部分纤维被降解成母猪能消化利用的单糖和寡糖，消除了大豆皮固有抗营养因子，以及提升发酵活性因子、蛋白质、小肽和可溶性氨基酸含量等，改善了妊娠母猪对饲粮营养物质消化吸收，进而有利于背膘增加和繁殖性能改善，这与顾春燕等[20]研究报道发酵饲料的营养效果基本一致。同时也有研究证实，给五龙鹅饲喂FSH，其中含有的氨基酸、聚糖以及部分具有特殊生理活性的小肽，可以改善鹅对养分利用率，在采食量相同的情况下，试验组五龙鹅体内蛋白质的合成量提高[21]。另一个可能机理是FSH有利于改善宿主肠道微生物多样性和丰度，肠道有益菌群更倾向利用已酵解预处理过的FSH底物，促进有益微生物增殖，维持微生物区系的平衡[22]，同时有益菌丰度提高，产生大量挥发性脂肪酸，降低肠道内环境pH，防止有害病原微生物的增殖[23]，改善了母猪的肠道健康和机体健康，有利于提高母猪繁殖性能[24]。不过关于FSH对母猪肠道微生物丰度和多样性的影响效果还需要有充分试验数据来进一步研究证实。

3.2 FSH对妊娠母猪血浆生化指标的影响

研究发现，饲料原料经过发酵后，其氨基酸含量上升，抗营养因子含量下降，营养品质和利用效率提高，有利于改善动物机体健康和生理代谢[25]。本研究中，母猪血浆生化指标既反映FSH影响母猪对饲粮营养成分消化吸收程度，也是试验因子(发酵原料)作用于妊娠母猪体况和胚胎发育的直接证据[26-27]，结果发现，血浆总蛋白含量和谷草转氨酶活性表现出二次效应，可能机制是FSH影响了母猪肝脏生理代谢状况；同时妊娠60 d血浆谷草转氨酶活性普遍高于妊娠90 d，这是源于母猪不同妊娠阶段胚胎、乳腺和自身机体营养需求的不同，导致母体肝脏健康和生理代谢的差异[28-30]。试验结果需要特别指出的是FSH6组血浆谷草转氨酶活性和总蛋白含量几乎都处于二次效应顶点，提示6% FSH对母猪肝脏的影响效果最好，结合生长数据仔猪初生重标准差FSH6组最小，说明6% FSH有利于改善母猪生理代谢，影响肝脏蛋白质和氨基酸代谢功能，进而促进胚胎均衡发育，提高初生仔猪均匀度。

妊娠60 d，FSH导致母猪血浆中尿素含量呈线性降低，这反映母猪机体对蛋白质和氨基酸利用效率提高[31]，刘泽民等[32]研究充分证实了尿素氮含量与氨基酸利用率的关系。尿素氮含量降低不仅说明母猪和胎儿更好地利用了饲粮氮源，也是繁殖性能中仔猪初生窝重增加的直接证据。大量研究证实，妊娠后期(90 d左右)母猪机体处于旺盛生理代谢状态，胎儿骨骼发育需要母体提高钙、磷代谢效率[33-35]，本试验中，血浆碱性磷酸酶活性受FSH影响表现出二次效应趋势，同时6% FSH处于顶点，表明6% FSH有利于母猪钙、磷代谢及改善胎儿发育，其中具体的机理还需要充分研究。

3.3 FSH对妊娠母猪血浆中激素含量的影响

以往的研究表明，纤维可以影响母猪激素分泌，进而影响胎儿发育[36]。本试验中，妊娠90 d母猪血浆肾上腺素含量呈二次效应，目前没有相关文献资料可供参考，但肾上腺素影响动物机体能量代谢[37]，这说明适宜比例的FSH有益于母猪储存能量和实现孕体合成代谢[38]。胰岛素影响血糖，是母猪繁殖生理中一个重要激素。妊娠60 d，FSH使血浆胰岛素含量呈二次效应。已知纤维素除了影响母猪胰岛素分泌，还会影响胰岛素受体敏感性，来共同调控和维持动物血糖稳定[39-40]。妊娠母猪糖代谢复杂，常有妊娠高血糖症和胰岛素抵抗[41]，同时大豆皮经过发酵后，FSH营养功能已经超越了其纤维特性，其中含有的单糖、寡糖、氨基酸、小肽和微生物代谢产物等，都会影响母猪糖代谢和胰岛素含量[42]，因而，FSH对母猪血浆胰岛素含量影响的具体机理还需要更多数据证实。

3.4 FSH对妊娠母猪血浆中免疫球蛋白含量的影响

发酵原料能提高动物机体免疫力。赵臣[43]发现母猪饲喂发酵豆粕,初乳中免疫球蛋白A和免疫球蛋白M的含量有所提高。章红兵等[44]将玉米原料发酵，母猪血清中的免疫球蛋白A、免疫球蛋白M、免疫球蛋白G含量均有改善。Ahmed等[45]发酵石榴、银杏和甘草混合物，猪血清免疫球蛋白G含量显著提高。本试验中，FSH线性提高妊娠母猪60 d血浆中免疫球蛋白M和免疫球蛋白G含量，同时FSH8组血浆免疫球蛋白M含量与对照组达到显著水平，提示大豆皮经过菌酶协同技术发酵后，FSH复合产物(寡糖、小肽和菌体代谢物等)对母猪免疫力有促进的营养效果[46-47]，与以往的研究结果基本一致。母猪免疫力的提高，有利于胎儿发育和改善母猪繁殖性能[47]，这也间接印证了本试验母猪窝健仔数增加的结果。

4 结 论

FSH可以改善母猪血浆生化指标和激素含量，增加血浆免疫球蛋白含量，对母猪的繁殖性能产生积极影响，包括增加仔猪初生窝重、初生个体重，降低仔猪初生重标准差，缩短母猪产程，提高窝健仔数。在本试验条件下，综合母猪机体生理代谢和繁殖性能数据，FSH在饲粮中的适宜添加比例为6%。