丝兰提取物对断奶仔猪生长性能、养分消化率和粪便微生物的影响

战余铭，张 珂，周 强，苏月娟

（1.山东省饲料兽药质量检验中心/山东省畜产品质量安全监测与风险评估重点实验室，济南 250109；2.山东华昌动物保健品有限公司，济南 250117；3.四川农业大学 动物营养研究所，成都 611130）

丝兰皂苷具有很强的表面活性，可改变消化道上皮细胞的形态，能够减少肠壁细胞的表面张力，提高肠壁细胞的渗透性，促进脂溶性营养物质的吸收，同时使营养物质更容易与肠黏膜的转运通道及载体蛋白结合，促进大分子营养物质的吸收[1]；通过清理肠道内积蓄的废物，可以增加营养物质与肠绒毛的接触面积[2-3]。

皂苷和多糖能够结合肠道内的氨气，转化成无害的可被利用的氮化物，被肠道有益菌转化为菌体蛋白，进一步被机体所利用；另一方面，对氨气的结合可降低氨气对肠道的刺激，减少肠组织增生，由于减轻了肠黏膜的损伤，所以减少了因黏膜修复和组织更新导致的能量、蛋白质及氧气的消耗，进而提高了营养物质的有效利用率；另外，丝兰提取物也有利于维持肠道酸碱平衡，促进肠绒毛发育，有利于肠道菌群平衡，提高消化酶活性，促进营养物质的消化更加完全[3-4]。

本试验研究了日粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪生长性能、养分消化率以及粪便微生物的影响，旨在研究丝兰提取物在仔猪促生长和肠道健康方面的作用效果，为丝兰提取物在猪饲料和养殖生产中的应用提供数据参考和应用依据。

1 材料与方法

1.1 添加剂

丝兰提取物，山东某动物保健品有限公司提供，商品名为优兰宝（天然类固醇萨洒皂角苷），皂角苷≥12%，B50值≤4 mg。

皂角苷：丝兰提取物中最主要的功效成分，其含量高低直接影响着丝兰提取物产品的作用效果[5]。

B50值：衡量丝兰提取物产品结合氨气能力的一个指标，即结合50%的氨气所需丝兰提取物的质量（mg）。数值越低表示结合氨气的能力越强[5]。

1.2 试验动物

试验选取21日龄、体重为（7.00±0.20）kg的杜长大三元杂交断奶仔猪24头，随机分为2组，每组12头猪。试验组（YUCCA组）和对照组（CONT组）在同一猪舍中单栏饲养。试验周期共28 d，分两个阶段进行，分别为断奶后第1～14天（第Ⅰ阶段）和断奶后第15～28天（第Ⅱ阶段）。

试验在四川农业大学动物营养研究所教学科研基地的猪场进行。该猪场猪群健康状况和精神状态良好，生产成绩稳定。试验期间每天给仔猪定时（8:00、12:00、16:00和20:00）饲喂4次，所有仔猪自由采食和饮水，每天清理仔猪粪便，每周使用过硫酸氢钾和戊二醛交替消毒2～3次，保持猪舍通风和清洁，圈舍内温度控制在26～28℃，湿度控制在60%～70%。

1.3 试验日粮

CONT组和YUCCA组的基础日粮一致，CONT组两个试验阶段的基础日粮配方及其主要营养指标见表1。

表1 基础日粮组成及其主要营养指标

YUCCA组在基础日粮的基础上添加丝兰提取物150 g·t-1。

1.4 样品采集与处理

试验第2周进行消化试验，饲料中均匀混入0.3%Cr2O3指示剂，前3 d为适应期，后4 d为收粪期。收粪完成后加入HCl固氮，并加入1 mL甲苯防腐，-20℃保存待测。

试验第29天，称重完成后采用直肠刺激法采集仔猪粪便5 g，分装于3个冻存管中液氮速冻，-80℃保存待测。

1.5 测定指标

1.5.1 生产性能

于试验第1、8、15、22天和第29天早晨8:00对仔猪空腹称重，并记录每天的投料量，每周结束时结算余料量和损失料量，用于计算仔猪两个阶段以及全期的生产性能，具体指标包括平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比（F/G）。

平均日增重（g·d-1）=头平均增重（g）/饲喂天数（d）

平均日采食量（g·d-1）=头平均采食量（g）/饲喂天数（d）

1.5.2 养分消化率

收集的所有粪便和饲料样品于65℃充分烘干72 h，室温下平衡湿度，然后粉碎并过40目筛，用以测定养分消化率。使用Cr2O3作为外源性指示剂，采用原子吸收法测定铬含量（参见GB 13082—1991）。按照张丽英[6]的方法测定饲料及粪便中的粗蛋白、总能和干物质及脂肪的消化率。

1.5.3 粪便微生物

粪便样品采用QIAamp粪便DNA提取试剂盒（Qiagen，GmbH Hilden，德国）测定，按照试剂盒说明书操作，从CONT组和YUCCA组的12个粪便样品中分别随机选取8个样品进行检测。从0.25 g解冻粪便样品中提取微生物基因组DNA，1%（W/V）琼脂糖凝胶电泳检测提取的基因DNA的完整性，基因测序和生物学信息分析由华易基因科技（广州）有限公司完成。

1.6 数据处理与统计分析

采用SPSS 22.0（IBM®SPSS®Statistics，美国）软件独立样本T检验进行统计，所有数据统计分析之前进行正态性和方差齐性检验，所有指标以重复个体为统计单位，结果以“平均值±标准误”表示，P＜0.05表示差异显著，0.05≤P≤0.1表示差异有趋势，P＞0.1表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 丝兰提取物对断奶仔猪生长性能的影响

统计试验全期YUCCA组和CONT组断奶仔猪的ADG、ADFI和F/G，结果见表2。结果表明，与CONT组相比，YUCCA组断奶仔猪的ADG和ADFI均显著升高（P＜0.05），F/G显著降低（P＜0.05）；YUCCA组仔猪的ADG比CONT组提高了8.81%，ADFI提高了5.59%，F/G降低了4.52%。

表2 饲粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪生长性能的影响

2.2 丝兰提取物对断奶仔猪养分消化率的影响

测定营养成分消化率，结果见表3。由表3可知，YUCCA组仔猪各养分消化率均显著高于CONT组（P＜0.05），其中总能比CONT组提高了1.79%，干物质提高了1.79%，粗蛋白和粗脂肪分别提高了2.82%和3.62%。

表3 饲粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪养分消化率的影响 %

2.3 丝兰提取物对断奶仔猪粪便微生物的影响

2.3.1 基因测序及OTU聚类

所谓OTUs（Operational taxonomic units）即可执行的分类操作单位，主要是按照16S DNA测序结果计算遗传距离，人为规定遗传距离，然后依此距离区别微生物类群的分类单位，为了形象直观并有说服力，往往会和已知菌一起做聚类，从而完成微生物的种属归属鉴定。

本试验中16个样品共获得了1 012 305条有效序列。其中，CONT组平均每个样品的有效序列为62 847条，而YUCCA组平均每个样品的有效序列为63 691条。稀释曲线描述了组内样品的多样性，直接反映了测序数据量的合理性，并能够间接反映样品中物种的多样性和丰富程度。两个组各样品的稀释曲线趋向平坦（见图1），说明测序数据量趋于合理，若有更多的数据量也只会产生少量新的物种（OTUs）。

图1 饲粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪肠道微生物菌群结构的影响（稀释曲线，n=8）

比较不同组之间OTUs的数量，韦恩图见图2。图2中一个圈代表了一个组的样本，圈与圈的重叠部分的数字代表两个组样本之间共有的OTUs数量，没有重叠的部分，其数字代表该样本特有的OTUs个数。CONT组 与YUCCA组 共享848个OTUs，而CONT组 独 有155个OTUs，YUCCA组 独 有214个OTUs，YUCCA组的OTUs更多。

图2 饲粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪肠道微生物菌群结构的影响（韦恩图，n=8）

2.3.2 样品多样性分析

样品α多样性分析（Alpha diversity）是通过分析单个样本的多样性来反映样品内微生物群落的多样性和丰富度。Observed species指数表示所观察到的OTU个数；Shannon指数所分析的也是多样性。与Alpha diversity不同，Shannon指数分析的是物种多样性，该指数数值越大表示群落的多样性越高，也就是下一个被采集到的物种的不确定性就越大；Simpson指数其本质表征是样本物种的丰富度和均匀度，当物种的种类无限多、丰富度最高，同时各物种的数目都一致、均匀度最高时，Simpson值最大，为1；Chao1指数用于判断群落物种种类的丰富度，并且是对单个物种更为敏感，Chao1指数数值越大，表示物种的种类越多；ACE指数所估算的是没被发现的物种有多少，ACE数值越大，表示样本所属物种真实的物种的种类越多。由表4可以看出，日粮中添加丝兰提取物的断奶仔猪，其肠道中微生物菌群种类更多更均匀，但饲粮中添加丝兰提取物有降低Shannon指数（P=0.08）和Simpson指数（P=0.08）的趋势。

表4 饲粮中添加丝兰提取物对断奶仔猪肠道微生物菌群α多样性的影响

2.3.3 样品间的微生物区系关系

主 坐 标 分析（Principal co-ordinates analysis，PCoA）是一种数据降维分析方法，通过对特征值和特征向量进行排序，从一系列的多维数据中把最主要的元素和结构提取出来，基于Unweighted unifrac距离进行PCoA分析，同时把贡献率最大的主坐标组合选取出来进行作图展示，样本之间的距离越近，表示物种间的组成结构越相似，所以当所分析的样本群落结构相似度高时，PCoA分析倾向于聚集在一起，样本群落结构差异很大时则会远远地分开。CONT组与YUCCA组样品聚类较分散，表示两组群落具有一定差异，见图3。

图3 基于Unweighted unifrac距离的主坐标分析（PCoA）

2.3.4 样品间微生物差异

线性判别分析效应值LEfSe（LDA effect size）可用来发现并解释高维度的生物标识（如通路、基因、分类单元），在组间寻找具有统计学差异的生物标识（Biomarker）。采用LEfSe分析比较两组间微生物差异，并以LDA值＞3为判断标准。如图4和图5所示，与CONT组相比，YUCCA组仔猪肠道中Clostridia，Oscillospirales，Ruminococcaceae与Subdoligranulum显著富集。

图4 基于LEfSe分析显示两组间微生物差异（LDA值分布柱状图）

图5 基于LEfSe分析显示两组间微生物差异（进化分枝图）

3 讨论

3.1 丝兰提取物对断奶仔猪生长性能的影响

动物试验中，用于评定猪生长性能的常用指标有3个，即ADG、ADFI和F/G。何贝贝等[5]的研究表明，仔猪日粮中添加120 mg·kg-1丝兰提取物极显著地提高了仔猪的ADG和ADFI，其中，丝兰组比对照组ADG提高了19.43%，ADFI提高了14.24%，同时，丝兰组仔猪的F/G和腹泻率显著降低，F/G降低了0.06，腹泻率降低了42.85%。蒲施桦等[7]研究了日粮中添加蚯蚓粉、丝兰提取物对生长猪生长性能的影响，结果表明单独添加丝兰提取物（120 mg·kg-1）显著降低了生长猪的F/G，与对照组相比，丝兰组的F/G下降了17%。本试验研究结果与以上研究有着相同的影响趋势，断奶仔猪日粮中添加丝兰提取物显著改善了仔猪的生长性能。

3.2 丝兰提取物对断奶仔猪养分消化率的影响

动物对日粮中营养成分的吸收利用程度不仅决定着动物的生长性能，还决定着粪便中恶臭物质的产生量。诸多研究表明，丝兰提取物中的皂苷可以与肠上皮细胞膜上的胆固醇结合，形成利于营养物质运输的孔径，提高细胞膜的通透性，使大分子营养物质更易被吸收；皂苷是天然的表面活性剂，可改善肠道细胞表面张力，提高营养的吸收率；另外，丝兰多糖可与氨气结合成无害的氮化物，被有益菌利用转化为菌体蛋白，提高蛋白质利用率[8-10]。也有研究表明，丝兰提取物能够显著提高动物十二指肠的绒毛长度和隐窝深度，稳定胃肠道的酸碱度平衡，提高包括蛋白酶、脂肪酶在内的消化酶的活性[11]。T.S.Min等[12]研究显示，在生长猪日粮中添加丝兰提取物120 mg·kg-1，日粮中干物质、粗蛋白以及必需氨基酸的表观消化率显著提高；蒲施桦等[7]的研究则发现，生长猪日粮中添加丝兰提取物后，日粮中干物质、有机质和粗蛋白的表观消化率以及粗蛋白的表观代谢率都有不同程度的提高，其中对粗蛋白的表观消化率及表观代谢率的提升效果显著；以上这些研究结果均与本研究结果相一致。

3.3 丝兰提取物对断奶仔猪粪便微生物的影响

仔猪的消化道和粪便中都存在着大量的微生物，既有有益的微生物也有有害的微生物，而仔猪对日粮中营养物质的吸收与肠道中的有益微生物有着密不可分的关系，其中最关键的两种有益菌就是乳酸菌和大肠杆菌[13]。K.S.Muralidhara等[14]和M.Castillo等[15]的研究表明，通过检测肠道中乳酸菌和大肠杆菌的相对数量，可以反映出动物肠道内微生物和肠道的健康状况。正因如此，这两种菌也被认为是评价动物肠道健康的主要菌群。丝兰主要的功效成分皂苷能够选择性地对胃肠道中的细菌发挥作用，一方面可促进有益菌的生长增殖，另一方面可以使有益菌细胞膜的通透性得到提高，从而促进动物更好地吸收利用营养物质[4]。何贝贝等[5]的研究结果显示，仔猪日粮中添加丝兰提取物，可以使粪便中大肠杆菌和总需氧菌的数量降低，同时提高了粪便中有益菌乳酸杆菌的数量，可以调节仔猪肠道内的微生态平衡。在本试验中，断奶仔猪日粮中添加丝兰提取物，提高了仔猪粪便中微生物多样性和均匀度[3]，间接反映了丝兰提取物对肠道微生物的促进作用。丝兰提取物之所以能够改善微生态菌群，是因为其中所含的皂苷成分是一种具有广谱抗菌作用的活性物质，而另外一种成分丝兰多糖则可作为碳架供微生物利用，同时能够平衡肠道pH，从而改善肠道内环境，促进肠道有益菌增殖[3]。

4 结论

断奶仔猪日粮中添加丝兰提取物，显著提高了饲粮中营养物质的消化率（总能、粗蛋白、粗脂肪、干物质），提高了断奶仔猪的ADG，并降低了F/G，提高生长性能和提高养殖效益；通过本试验中对肠道菌群的分析，饲粮中添加丝兰提取物，仔猪的肠道菌群丰度和均匀度相对提高，有利于维护仔猪肠道健康，间接提高仔猪机体免疫力。本试验结果表明，通过在仔猪日粮中添加丝兰提取物，可以对仔猪的生长性能和肠道健康起到促进和改善效果。建议断奶仔猪饲粮中丝兰提取物的添加量为150 g·t-1。