包被微量元素对育成及后备母猪生长性能、血清抗氧化指标、血清微量元素和肠道微生物的影响

喻哲昊，李方方，张瑞阳，况应谷，张 勇，朱宇旌*

(1. 沈阳农业大学动物科学与医学学院，辽宁 沈阳 110866；2. 福建深纳生物工程有限公司，福建 永泰 350700)

微量元素是动物必需的营养物质，几乎直接或间接地参与机体所有的生理和生化过程[1]，对各种生命生产活动有着重要意义。 目前饲料中应用的微量元素预混料产品大多是以粉状的无机酸盐或有机络合、鳌合物产品为主要原料混合成的。 硫酸盐类的微量元素极易吸收空气中的水分而返潮结块，造成微量元素性质的变化而影响吸收；同时也会对饲料中的维生素、酶制剂等产生一定程度的破坏，并加速油脂的氧化；另外微量元素盐还具有生物效价低、适口性差、稳定性差、大剂量添加污染环境、粉尘多等缺点[2-5]。 而有机微量元素添加剂市场占有率低，原因是制作成本较高，且缺少工艺标准化、使用效果不稳定[6]。 研究表明饲料包被技术具有避免拮抗反应、遮掩不良气味进而改善饲料适口性、提高动物的生产性能、提高微量元素利用率和稳定性等优点[7]，可在一定程度上改善目前微量元素添加剂存在的问题。 但目前有关包被微量元素在养猪生产中的研究报道较少。 因此本试验拟研究饲粮中添加包被微量元素对育成及后备猪生长性能、血清抗氧化指标、血清微量元素和肠道微生物的影响，为其在养猪生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与饲养管理

试验选取60 头体重为(25 ±1.12) kg 的大白母猪，按日龄、体重基本一致的原则，随机分为3 组，每组20 个重复，每个重复1 头猪。 猪只在育成期(25 ～60 kg) 对照组采用普通硫酸盐形式微量元素，添加量为Cu 66 mg/kg，Fe 80 mg/kg，Mn 22 mg/kg，Zn 63 mg/kg，Se 0.25 mg/kg，I 1.0 mg/kg，；试验Ⅰ组同样采用普通硫酸盐形式微量元素，但添加量双倍于对照组；试验Ⅱ组采用包被微量元素，添加量与对照组相同。 进入后备期(60 ～120 kg)，对照组微量元添加量调整为Cu 10 mg/kg，Fe 75 mg/kg，Mn 22 mg/kg，Zn 60 mg/kg，Se 0.25 mg/kg，I 1.0 mg/kg，其余设计同前。 基础饲粮参照美国Choice Genetics种猪育种公司推荐的大白种猪的营养需要配制，育成期和后备期基础饲粮组成及营养水平见表1、表2。 试验期间试验猪舍保证适宜的环境温度、湿度及良好的通风条件。 试验猪喂料充足，自由采食与饮水，日常饲养管理与免疫程序均按照场内规定执行。

表1 育成母猪基础饲粮组成及营养水平(风干基础)%

表2 后备母猪基础饲粮组成及营养水平(风干基础)%

1.2 试验材料

试验猪由辽宁艾德蒙种猪繁育有限公司提供。 包被微量元素添加剂产品(育成期为金多微SP700，后备期为金多微SP500A) 由福建深纳生物工程有限公司提供。 包被涂层原料有一水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰、一水硫酸锌、一水亚硒酸钠、碘酸钙、六水氯化钴、甘氨酸亚铁、甘氨酸锌、铝硅酸钠、微晶纤维素、淀粉。 依次经过干燥和防潮处理，细粒化和搅匀，添加防结块剂等工艺后，得到包被微量元素的涂层。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生长指标 试验采用奥斯本工业公司的全自动生产性能测定系统 (feed iIntake recording equipment，FIRE)，通过采用电子耳牌识别技术，在群体饲喂环境下对猪只个体进行识别，并在此基础上对测定猪的相关数据(如采食时间、采食量、体重等) 进行全程精确测定。 并计算育成期(25 ～60 kg) 和后备期(60 ～120 kg) 的平均日增重(average daily gain，ADG)、平均日采食量 (average daily feed intake，ADFI) 和料重比 (feed to gain ration，F/G)。

1.3.2 血清抗氧化指标 分别于育成期(约60 kg) 和后备期(约120 kg)，每个处理选取3头猪，静脉采血10 mL，静止30 min，3 500 r/min离心10 min，制备血清，置于-20 ℃冰箱冻存。 采用双抗体夹心法测定血清中的总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD) 和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 活性，试剂盒均由华英生物科技股份有限公司提供。

1.3.3 血清微量元素含量的测定 血清制备方法同1.3.2。 采用火焰原子吸收法分别测定血清中Cu、Fe、Mn、Zn、Se、I 的含量，试剂盒均由华英生物科技股份有限公司提供。

1.3.4 粪中微生物菌群的计数 分别于育成期(25 kg) 开始第21 天和后备期开始(60 kg)第42 天，每个处理选择3 头健康、体况相近的猪采集5 g 左右的新鲜粪样，置于4 ℃冰箱保存，用于测定大肠杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌菌群数量，采用平板涂布法计数。 于试验第28 天，每个重复中随机选取4头仔猪，采取新鲜粪便约5 g，置于4 ℃冰箱保存，用于粪便微生物的测定。 采用平板涂布法对粪便中的大肠杆菌、乳酸杆菌和双歧杆菌进行计数[8]。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据经Excel 2007 初步整理后使用SPSS 19.0 软件的One -way ANOVE 程序进行单因素方差分析，结果以平均数± 标准差(x±SD)表示，P＜0.01 为差异极显著，P＜0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 包被微量元素对育成及后备猪生长性能的影响

由表3 可知，育成阶段，试验Ⅱ组试验猪的ADG 极显著高于对照组和试验Ⅰ组(P＜0.01)；试验Ⅱ组ADFI 也显著高于对照组(P＜0.05)并极显著高于试验Ⅰ组 (P＜0.01)，同时试验Ⅰ组ADFI 显著低于对照组(P＜0.05)；从F/G 来看，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组均极显著低于对照组(P＜0.01)，且试验Ⅱ组极显著低于试验Ⅰ组(P＜0.01)。 后备阶段，ADFI 试验Ⅰ组最低，试验Ⅱ组极显著高于试验Ⅰ组(P＜0.01)；试验Ⅱ组能显著提高ADG (P＜0.05) 并显著降低F/G (P＜0.05)。 而试验Ⅰ组对各项指标均无显著影响(P＞0.05)。

表3 包被微量元素对育成及后备猪生长性能的影响

2.2 包被微量元素对育成及后备猪血清抗氧化指标的影响

由表4 可知，育成阶段，试验Ⅱ组显著提高血液T-AOC (P＜0.05)，极显著提高血清SOD (P＜0.01) 和GSH -Px (P＜0.01)。 试验Ⅰ组比对照组显著提高血清SOD 和GSH -Px (P＜0.05) 活性。 后备阶段，试验Ⅱ组显著提高血清SOD (P＜0.05) 和GSH - Px(P＜0.05)活性，血清T-AOC 各组间差异不显著(P＞0.05)，但两个试验组均高于对照组。

2.3 包被微量元素对育成及后备猪血清微量元素含量的影响

由表5 可知，育成阶段，试验Ⅱ组可显著提高猪血清中除I 以外各微量元素含量(P＜0.05)，其中血清Zn 含量显著高于试验Ⅰ组(P＜0.05)。 试验Ⅰ组则可显著提高猪血清中Cu、Fe、Se 含量(P＜0.05)，极显著提高猪血清中Mn 含量(P＜0.01)。 试验Ⅰ和Ⅱ组猪血清中I 含量无显著差异(P＞0.05)，但均高于对照组(P＜0.05)。 后备阶段，与对照组相比，试验Ⅱ组显著提高猪血清中Fe、Se 含量(P＜0.05)，其中血清Se 含量显著高于试验Ⅰ组(P＜0.05)。 试验Ⅰ组显著提高猪血清中Mn 含量(P＜0.05)。 两个试验组猪血清中Zn、I 含量显著高于对照组(P＜0.05)，但两个试验组间差异不显著(P＞0.05)。

表5 包被微量元素对育成及后备猪血清微量元素含量的影响μmol/mL

2.4 包被微量元素对育成及后备猪肠道菌群的影响

由表6 可知，育成阶段，试验Ⅱ组肠道内大肠杆菌数量极显著低于试验Ⅰ组和对照组(P＜0.01)，并极显著提高肠道内乳酸杆菌(P＜0.01) 和双歧杆菌(P＜0.01) 的数量，且显著高于试验Ⅰ组。 试验Ⅰ组能显著提高肠道内双歧杆菌的数量(P＜0.05)。 后备阶段，试验Ⅱ组能显著降低肠道内大肠杆菌数量(P＜0.05)。

表6 包被微量元素对育成及后备猪肠道菌群的影响CFU/g

3 讨论

3.1 包被微量元素对育成及后备猪生长性能的影响

包被微量元素能通过掩盖微量元素的不良气味和口感改善饲料适口性，提高猪的采食量[9]。 本试验结果显示，采用包被技术的试验Ⅱ组育成期ADFI 显著提高，且育成期和后备期均极显著高于试验Ⅰ组。 而试验Ⅰ组ADFI两个阶段均低于对照组，尤其是育成期差异显著，可见微量元素硫酸盐双倍添加对饲料的适口性有显著不良影响，而包被处理微量元素可有效改善其对饲料适口性的不良影响。

研究认为高Zn、高Fe、高Cu 对仔猪及生长育肥猪的生长性能有明显提高作用，但到育肥期提高效果不明显，且对环境造成污染[10-12]。 本试验结果显示，微量元素硫酸盐双倍添加的试验Ⅰ组F/G 均低于对照组，尤其育成阶段。 而采用包被技术的试验Ⅱ组ADG育成期极显著高于对照组和试验Ⅰ组，后备期也显著高于对照组和试验Ⅰ组；F/G 的改善效果优于对照组和试验Ⅰ组，说明包被微量元素可极显著提高猪的生长性能，且育成期的效果优于后备期。 包被微量元素通过防止微量元素拮抗，防止微量元素与其他营养物质反应，以及控制产品在消化道中的释放速度而提高微量元素的利用率[13]。

3.2 包被微量元素对育成及后备猪血清抗氧化性能的影响

活性氧自由基(Reactive oxygen species，ROS) 是细胞正常能量代谢的副产物，也是机体免疫应答的初级物质[14]。 ROS 在细胞内如果不及时清除，将引起胞内脂质、蛋白质和DNA 损伤等不良后果。 在生物进化过程中产生了抗氧化机制维持生命活性，这些机制包括:天然脂溶性抗氧化剂，例如VE、类胡萝卜素等；水溶性抗氧化剂，例如VC、血尿酸、肉碱等；抗氧化酶，例如SOD、GSH-Px 和过氧化氢酶(catalase，CAT)；硫醇氧化还原系统，由谷胱甘肽系统(谷胱甘肽- 谷胱甘肽还原酶-谷胱甘肽过氧化酶) 和硫氧蛋白还原系统(硫氧还蛋白/硫氧还蛋白过氧化物酶/硫氧还蛋白还原酶) 组成[15，16]。 传统日粮中的微量元素添加剂会加速各种维生素的损失，已有研究证明采用包被技术的微量元素添加剂能提高预混料内维生素的稳定性[17]，进而提高其抗氧化性能。

微量元素在机体抗氧化性方面有着重要作用。 Cu 和Zn 是胞内SOD 的组成成分，Mn 是线粒体中SOD 组成成分[18]。 由微量元素引起的SOD 缺乏将导致胞内脂质、蛋白质和核酸的损伤甚至细胞凋亡[19-20]。 Zn 能直接或间接的参与抗氧化作用，例如介导金属硫蛋白和充当p53 共转录因子修复由氧化应激引起的DNA损伤[21-22]。 越来越多的试验证明，适量浓度的Se 能提高GSH-Px 和GSH-Px mRNA 在动物个体或细胞中的的活性，通过补充Se 减少肾细胞中的黄曲霉毒素b1 和猪肾上皮细胞中的赫曲霉素，起到抵抗氧化应激的作用也是这一原理[23-26]。 当机体缺乏Ca、K 等常量元素和Fe、Se、Zn 等微量元素时，将提高血清丙二醛(malondialdehyde，MDA) 水平导致焦躁症等神经疾病[27]。 同时采用有机复合微量元素能显著降低蛋鸡血浆MAD 含量，提高血浆抗氧化能力[28]。

本试验中，育成阶段添加双倍量未包被微量元素的试验Ⅰ组比对照组显著提高了血清SOD 和GSH -Px 活性，而采用包被技术的试验Ⅱ组效果比试验Ⅰ组更好，显著提高了血清T-AOC、SOD 活性和GSH -Px 活性。 后备阶段，尽管两个试验组的血清T -AOC 各组间差异不显著，但两个试验组均高于对照组，且试验Ⅱ组提高血清SOD 和GSH -Px 活性的效果更好。 说明添加双倍量未包被微量元素和包被微量元素均可有效提高育成猪的抗氧化性能，但后者优于前者，从生长阶段来看表现为育成期效果优于后备期。

3.3 包被微量元素对育成及后备猪血清微量元素含量的影响

猪血清中微量元素的含量可以体现出不同微量元素添加剂对猪各个成长阶段吸收率的影响[29]。 本试验结果表明，采用包被技术的试验Ⅱ组在育成阶段相比对照组显著提高Cu、Fe、Mn、Zn、Se 含量，尽管试验Ⅰ组提高了育成猪的血清中Mn 含量，但对Zn 的含量却无显著影响。 后备阶段，包被微量元素组能显著提高猪血清中的Fe、Se 含量，添加双倍量的未包微量元素试验组仅对血清中Mn 的含量有显著提高作用。 总体来看，整个试验期包被微量元素对微量元素在猪血清中含量的影响均优于双倍量硫酸盐试验组，且同样表现为育成期的效果优于后备期，但双倍量硫酸盐对血清中Mn 含量的影响似乎更为明显。 多项试验表明，在后备猪日粮中以不同形式在NRC 限定范围内添加各种微量元素，对Cu、Fe、Zn 的血清沉积量无显著影响，但是对Mn 和Se 在血清或肌肉中的影响各不相同[29-31]。 而本试验中添加包被微量元素却可显著增加育成猪血清中各微量元素以及后备猪血清中Fe 和Se 的沉积，且除Mn 外效果均优于添加双倍量的未包微量元素试验组，说明添加包被微量元素可显著提高育成猪和后备猪对微量元素的吸收率，且能够有效降低微量元素添加量，减少向环境中的排放。

3.4 包被微量元素对育成及后备猪肠道微生物的影响

研究表明，高剂量的锌特别是ZnO 能降低仔猪腹泻率，对大肠杆菌的抑制效果会由强变弱，且ZnO 预防腹泻是通过降低大肠杆菌对肠道屏障破坏以及对菌群结构调节实现的，而经包被处理后的ZnO 更容易起到该效果[32]。 有试验表明，添加硫酸铜能显著抑制猪肠道内大肠杆菌和链球菌等，提高肠道免疫力，其原理可能是抑制菌类所必须的酶的活性[32-33]。 有研究表明，饲粮中同时添加高锌高铜，并进行长达50 天的饲养后，猪肠道内大肠杆菌数量明显减少，同时检测到抗性大肠杆菌[34]。Feldpausch 等在育肥猪饲料中添加125 mg/kg的Cu，发现肠道微生物显著增强对四环素等抗生素的抗药性[35]。 本试验中，后备期大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量均多于育成期，很可能是各个菌种在长期的试验过程中逐渐产生抗性。 另外，添加双倍量未包微量元素的试验Ⅰ组能显著提高育成猪肠道内双歧杆菌的数量，说明增加微量元素添加量有助于提高猪肠道的有益菌数量，与前人研究结果一致。 采用包被微量元素的试验Ⅱ组在育成期能极显著降低肠道内大肠杆菌的数量，并极显著提高肠道内乳酸杆菌和双歧杆菌的数量，且三个指标均显著优于试验Ⅰ组，这可能是因为采用包被技术的微量元素能够定点缓释，对肠道的免疫机能和肠道内抑菌的抑制作用都有一定程度的提高。 而到了后备期，包被组与其他组之间的差异逐渐缩小，特别是乳酸菌和双歧杆菌的数量差异已不显著，其原因可能是后备期微量元素添加量降低，抑菌效果随之降低，同时肠道内微生物逐渐形成抗药性的原因。

4 结论

与饲粮中添加双倍硫酸盐相比，微量元素包被微量元素可显著促进育成猪和后备猪的生长性能，提高其抗氧化性能和微量元素吸收率，显著改善肠道菌群平衡状态，育成猪的应用效果优于后备猪。