果寡糖對哺乳羔羊營養物質表觀消化率及糞便微生物菌群的影響

李 炯 唐亞楠 魏 賾 段春輝* 劉月琴 張英杰 郭云霞 紀守坤 嚴 慧

(1.河北農業大學動物科技學院,保定 071000;2.河北農業大學生命科學學院,保定 071000)

哺乳羔羊抵抗力差,并且哺乳羔羊飼養不當會導致羔羊腹瀉,影響其胃腸道的發育,降低飼糧營養物質的表觀消化率,導致腸道菌群失調,危害動物健康,易發生斷奶應激[1-2]。果寡糖屬于益生元中的非消化性碳水化合物[3],可有選擇性地促進腸道有益菌增殖,特別是雙歧桿菌和乳酸桿菌,抑制有害微生物生長,進而減少胃腸道發生感染,改善動物健康[4]。因此,果寡糖可用于緩解斷奶應激導致的腸道菌群失衡,改善動物健康情況。

研究表明,在飼糧中加入一定量的果寡糖可改善腸道菌群和提高動物機體免疫力[5-6]。將果寡糖添加至動物飼糧中可以減少動物腸道菌群失衡,減少動物腹瀉,促進動物機體健康[7-8]。目前國內外對果寡糖的研究主要集中在對畜禽胃腸道菌群和免疫功能等方面,而關于果寡糖在哺乳羔羊飼養中的應用還鮮見報道。因此,本試驗研究在開食料中添加果寡糖對哺乳羔羊腹瀉率、腹瀉頻率、營養物質表觀消化率以及糞便微生物菌群的影響,為果寡糖在羔羊飼養中的應用提供理論基礎和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

本試驗于2022年7月11日至9月9日,在河北省衡水志豪畜牧科技有限公司進行。

1.2 試驗設計與飼養管理

選擇體重[(7.41±0.22) kg]相近的15日齡湖羊羔羊44只,按照體重隨機分為4組,每組11只羊。所有試驗羊在母羔舍飼養,每組羔羊11只,分3個母羔小圈飼養,3個圈中羔羊只數分別為4、4、3只。所有羔羊在15～60日齡隨母哺乳并飼喂開食料,羔羊60日齡斷奶并移走母羊,羔羊原圈飼養并繼續飼喂開食料至74日齡。對照組開食料中不加入果寡糖,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組開食料中分別加入0.5%、1.0%及1.5%(以有效含量計)果寡糖(果寡糖在飼喂前以拌料形式添加)。果寡糖購自廣西南寧某生物科技有限公司,有效含量90%。開食料購自鄭州某牧業有限公司。開食料組成及營養水平見表1。

表1 開食料組成及營養水平(干物質基礎)

試驗期間各組羔羊于每天07:00和17:00飼喂開食料,自由采食、飲水。試驗期間記錄羔羊腹瀉情況,斷奶當天記為第0天。在第-45、0、3、7和14天利用直腸糞便法采集新鮮糞便,測定微生物菌群數量。

試驗開始前對羊舍打掃、消毒。羔羊在母子欄飼養,羔羊欄大小為2.7 m×2.0 m×0.8 m,母羊欄和羔羊欄之間由小門隔開,小門大小為0.28 m×0.34 m,僅羔羊可自由出入。

1.3 消化代謝試驗

在第-7和7 d,每組隨機選取4只健康的哺乳羔羊進行消化代謝試驗。其中于第-7天開始的消化代謝試驗中,羔羊每日09:00—09:30和15:00—15:30吃0.5 h母乳,07:00和17:00飼喂開食料。記錄每只羊每天開食料的給料量和剩料量,計算干物質采食量(DMI)。消化代謝試驗的預試期4 d,正試期3 d。試驗羊每只于代謝籠中室內飼養,自由飲水與采食,正試期間每日08:00前利用全收糞法收集新鮮糞便進行稱重,計為前1 d的排糞量,將每日收集新鮮糞樣去除羊毛和其他雜物,其中一部分按照每10 g糞樣加5 mL 10%硫酸固氮,以用于測定粗蛋白質(CP)含量,另一部分不做處理,用以測定粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量。試驗結束后,將每只羊連續3 d的糞樣進行混合,并在-20 ℃保存待測。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 飼糧營養成分

根據《飼料分析及飼料質量檢測技術》測定開食料的EE、CP、干物質(DM)、NDF和ADF含量[9]。代謝能(ME)的計算公式如下:

ME(MJ/kg)=總能-(糞能+尿能+甲烷能)[10]。

1.4.2 腹瀉率及腹瀉頻率

每天記錄各組每只羔羊腹瀉情況,記錄羔羊糞便評分,評價指標參考Lee等[11]的方法,當糞便評分超過3分,認定該羊腹瀉。計算公式如下;

腹瀉率(%)=100×每組腹瀉羔羊頭數/每組試驗羊只數;腹瀉頻率(%)=100×(腹瀉頭數×腹瀉天數)/(每組試驗羊只數×階段天數)。

1.4.3 營養物質表觀消化率

飼糧和糞樣解凍后,隨即放入65 ℃烘箱內烘干48 h,回潮24 h后稱重,經粉碎過16和40目網篩制成分析樣品,參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[9]測定樣品中CP、EE、DM、NDF和ADF含量。

DMI計算公式如下:

DMI=[(每日給料量-剩料量)×DM含量]/試驗天數。

某營養物質表觀消化率計算公式[9]如下:

某營養物質表觀消化率(%)=[(該營養物質攝入量-糞中該營養物質含量)/該營養物質攝入量]×100。

1.4.4 糞便微生物菌群測定

直腸糞樣采用平板計數法測定乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌和沙門氏菌數量。乳酸桿菌用MRS培養基,雙歧桿菌用BBL培養基,37 ℃培養48 h進行計數。大腸桿菌用EMB培養基,沙門氏菌用SS培養基,37 ℃培養24 h進行計數。菌落數量單位以每克糞便中所含菌落形成的對數[lg(CFU/g)]表示。

1.5 數據處理與分析

采用SPSS 25.0統計軟件對數據進行方差齊性分析,采用one-way ANOVA進行單因素方差分析,采用一般線性模型(GLM)中多因素方差分析對處理及時間雙因子的影響進行分析,P<0.05表示差異顯著。結果用“平均值±標準誤”表示。

2 結 果

2.1 果寡糖對哺乳羔羊腹瀉率和腹瀉頻率的影響

由表2可知,處理顯著影響了哺乳羔羊腹瀉率和腹瀉頻率(P<0.05),對照組哺乳羔羊腹瀉率和腹瀉頻率顯著高于各試驗組(P<0.05)。時間和處理×時間對羔羊腹瀉率和腹瀉頻率無顯著影響(P>0.05)。

表2 果寡糖對哺乳羔羊腹瀉率和腹瀉頻率的影響

2.2 果寡糖對哺乳羔羊營養物質表觀消化率的影響

由表3可知,處理對羔羊DMI及CP、NDF和ADF表觀消化率有顯著影響(P<0.05),對DM和EE表觀消化率無顯著影響(P>0.05)。Ⅱ組DMI顯著高于對照組(P<0.05),與Ⅰ、Ⅲ組無顯著差異(P>0.05)。各試驗組哺乳羔羊CP表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05),對照組哺乳羔羊NDF和ADF表觀消化率顯著低于Ⅱ組(P<0.05),Ⅱ組與Ⅰ、Ⅲ組無顯著差異(P>0.05)。

時間顯著影響了羔羊DMI及CP、EE、NDF、ADF表觀消化率(P<0.05),對DM表觀消化率無顯著影響(P>0.05)。斷奶后各組羔羊DMI顯著高于斷奶前(P<0.05),對照組CP、EE、NDF表觀消化率較斷奶前顯著降低(P<0.05),Ⅰ組CP表觀消化率較斷奶前顯著降低(P<0.05),Ⅱ組EE表觀消化率較斷奶前顯著降低(P<0.05)。處理×時間對羔羊DMI及DM、CP、EE、NDF、ADF表觀消化率無顯著影響(P>0.05)。

2.3 果寡糖對哺乳羔羊糞便微生物菌群的影響

由表4可知,處理顯著影響了羔羊直腸糞便中乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌和沙門氏菌的數量(P<0.05)。羔羊乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌和沙門氏菌數量在試驗開始當天各組之間無顯著差異(P>0.05),隨著時間延長,各試驗組羔羊乳酸桿菌和雙歧桿菌數量顯著高于對照組(P<0.05),大腸桿菌和沙門氏菌數量顯著低于對照組(P<0.05)。

時間顯著影響乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌和沙門氏菌的數量(P<0.05)。對照組第3天乳酸桿菌數量顯著低于其他時間(P<0.05),Ⅱ組第3天乳酸桿菌數量顯著高于第-45天(P<0.05),較其他時間段無顯著差異(P>0.05)。對照組第3天沙門氏菌數量顯著高于第-45天和第14天(P<0.05);Ⅱ組第-45天沙門氏菌數量顯著高于第0、3、7和14天。隨著時間的延長,試驗組乳酸桿菌和雙歧桿菌數量整體呈先降低后升高的趨勢,試驗組大腸桿菌和沙門氏菌數量整體呈下降趨勢。處理×時間顯著影響羔羊乳酸桿菌、大腸桿菌、雙歧桿菌和沙門氏菌的數量(P<0.05)。

3 討 論

3.1 果寡糖對哺乳羔羊腹瀉率和腹瀉頻率的影響

據報道,腹瀉羔羊死亡的概率是正常羔羊的2倍多[12-13]。哺乳羔羊由于自身消化系統發育不完全,腸道微生物菌群不穩定,極易發生腹瀉,影響營養物質的消化吸收率和生長發育。研究表明,給斷奶仔豬添加0.4%果寡糖可降低腹瀉率[14]。本試驗也取得一致的研究結果,在第-45～0天添加0.5%、1.0%、1.5%果寡糖組較對照組腹瀉率分別降低17.87%、38.53%、34.06%;在第1～14天,添加0.5%、1.0%、1.5%果寡糖組較對照組腹瀉率分別降低了27.78%、48.14%、40.74%。這表明果寡糖可降低哺乳羔羊腹瀉率。研究發現,21日齡羔羊斷奶后2周內腹瀉率顯著高于未斷奶組[15]。本試驗中,斷奶后羔羊腹瀉率及腹瀉頻率較斷奶前有升高趨勢,可能是由于羔羊斷奶應激導致腹瀉增加。研究發現,給仔豬添加0.2%果寡糖組仔豬腹瀉率較0.4%果寡糖組升高[16],可能是由于低水平的果寡糖作用不顯著,這與本試驗結果一致。本研究中,1.0%果寡糖組較0.5%果寡糖組腹瀉率低,而1.5%果寡糖組未取得更好的效果,可能是因為果寡糖屬于非消化性寡糖,給動物添加過量的果寡糖,會加重腸胃負擔,引起動物消化不良,從而加重腹瀉[17]。

3.2 果寡糖對哺乳羔羊營養物質表觀消化率的影響

研究表明,動物飼糧中添加果寡糖可提高飼糧消化率,促進機體健康[18-19]。羔羊添加5 g/d甘露寡糖可顯著提高DMI[20]。本試驗中,添加果寡糖組DMI均高于對照組,說明添加果寡糖可提高羔羊DMI。添加1.0%果寡糖組DMI顯著高于對照組,與0.5%和1.5%果寡糖組差異不顯著,未呈現明顯的劑量反應。飼糧中營養物質表觀消化率既能反映動物消化能力的強弱也能體現動物生長性能的好壞[21]。果寡糖可通過提高動物消化酶活性改善腸黏膜結構,促進營養物質的吸收[22]。Schokker等[23]研究發現,將5 g果寡糖添加至斷奶仔豬飼糧中顯著降低了空腸隱窩深度,顯著增加了腸道絨毛高度,說明添加果寡糖可以促進腸道對營養物質的吸收。并且,果寡糖可通過改善腸道菌群來促進動物腸道健康并提高飼糧養分消化率[24]。研究報道,仔豬飼糧中添加1%果寡糖提高了腸道緊密連接蛋白的表達,降低了腸道pH,并可減少有害細菌數量[25]。研究發現,羔羊由于斷奶應激導致斷奶后飼糧營養物質表觀消化率低于斷奶前[26-27]。本研究中,斷奶后對照組羔羊CP、EE、NDF表觀消化率顯著低于斷奶前,試驗組斷奶后羔羊CP、EE表觀消化率較斷奶前有所降低,與以上研究結果一致。與其他組相比,添加了1.0%果寡糖組CP表觀消化率顯著升高,可能是因為添加了適量的果寡糖改善了腸道微生物群的組成,增加了有益菌數量,增進腸道健康以提高營養物質的消化吸收[28]。低水平的果寡糖組由于添加劑量低調節效果不佳,而高水平果寡糖組因果寡糖作為易發酵的碳水化合物,當作被腸道微生物所利用的能源,因此要合成細菌蛋白則需要更多的氮源[29],從而導致羔羊CP表觀消化率低于1.0%果寡糖組。研究發現,仔豬添加果寡糖有提高營養物質消化率的趨勢[30]。本研究中,果寡糖對羔羊EE表觀消化率無顯著影響,說明果寡糖不影響動物對EE的消化。研究發現,給公羊飼喂1.6%的甘露寡糖,調節瘤胃微生物群,穩定瘤胃環境,改善腸絨毛長度,顯著增加了NDF和ADF表觀消化率[31]。Sharma等[32]研究發現,添加4 g/d甘露寡糖,可以顯著提高ADF表觀消化率。這說明添加寡糖可以顯著提高動物腸道ADF和NDF表觀消化率。這與本試驗結果一致,給哺乳羔羊飼糧中添加果寡糖,顯著提高了ADF和NDF表觀消化率,可能是由于果寡糖增加了羔羊瘤胃內果膠酶活性和木聚糖酶活性,進而促進飼糧中纖維類物質的降解,使飼糧中纖維類物質消化率增加[33]。本試驗中,NDF和ADF表觀消化率大小關系為:1.0%果寡糖組>1.5%果寡糖組>0.5%果寡糖組>對照組,0.5%果寡糖組未取得更好的效果可能是由于低水平果寡糖作用不顯著,1.5%果寡糖組未取得更好的效果可能是因為是過量添加的果寡糖作為瘤胃微生物發酵的養分被降解利用,導致纖維降解為非結構性多糖的利用率降低[34]。

3.3 果寡糖對哺乳羔羊糞便微生物菌群的影響

腸道是重要的免疫和代謝器官,腸道細菌產生的各種代謝產物影響腸道的健康和其他器官,腸道菌群紊亂會導致羔羊腹瀉增加[35]。乳酸桿菌和大腸桿菌是評價動物腸道菌群平衡的主要指標。乳酸桿菌可通過改變腸道微生物群均調節宿主健康,腸道內乳酸桿菌可減少大腸桿菌的黏附性,并且其代謝產生的乳酸可抑制大腸桿菌和沙門氏菌的定植,進而減少它們的數量[36]。研究發現,給仔豬添加0.01%山藥多糖使乳酸桿菌數量提高了11.3%以上,大腸桿菌和沙門氏菌數量降低了9.77%以上[37]。研究發現,將果寡糖添加至犢牛飼糧中使糞便中乳酸桿菌和雙歧桿菌等有益菌的數量顯著提高[38]。研究發現,添加果寡糖可使后備母豬糞便中大腸桿菌數量降低,乳酸桿菌和雙歧桿菌數量升高[39]。以上研究表明,寡糖的添加可以使動物腸道乳酸桿菌等有益菌數量增加,降低大腸桿菌等有害菌數量。本試驗中,添加果寡糖組的哺乳羔羊糞便中有益菌的數量顯著增加,有害菌數量顯著降低,與上述研究結果一致。這說明將果寡糖添加至哺乳羔羊飼糧中能改善微生物菌群的平衡,促進羔羊腸道乳酸桿菌的發酵,增加腸道內乳酸桿菌和雙歧桿菌的數量,減少大腸桿菌等有害菌數量,促進羔羊腸道健康。其中,1.0%果寡糖組乳酸桿菌和雙歧桿菌數量最高,大腸桿菌數量最低,1.5%果寡糖組效果不如1.0%果寡糖組可能是由于添加量過多,引起了動物消化不良性腹瀉[40],這與本試驗中腹瀉率結果一致。0.5%果寡糖組由于添加劑量過低,未表現出明顯作用,這與本試驗中營養物質表觀消化率結果一致。

4 結 論

本研究表明,開食料中添加果寡糖可減少羔羊腹瀉,提高飼糧營養物質消化率,增加腸道有益菌數量,抑制腸道有害菌的生長。本試驗條件下,羔羊飼糧中果寡糖的適宜添加量為1.0%。