螺旋藻对仔猪生长性能、免疫性能及粪便菌群的影响

2017-04-11盛清凯杨赵军同海妮孙利芹朱昌雄

动物营养学报 2017年3期

盛清凯刘雪韩红杨赵军同海妮孙利芹朱昌雄*

(1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，济南250100；2.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081；3.山东美事达农牧科技有限公司，济阳264055；4.烟台大学生命科学学院，烟台264005)

盛清凯1刘雪2*韩红1杨赵军3同海妮3孙利芹4朱昌雄2**

为开拓螺旋藻饲料资源，本试验研究了螺旋藻单独及其与含有枯草芽孢杆菌和乳酸菌的益生菌联用对仔猪生长性能、免疫性能以及粪便菌群的影响。按2×2析因试验设计，将80头平均体重为(8.85±0.20) kg、口蹄疫(FMD)母源抗体为阴性的断奶仔猪随机均分为对照组、螺旋藻组(添加0.5%的螺旋藻)、益生菌组(添加0.5 kg/t的益生菌)以及藻菌组(添加0.5%的螺旋藻与0.5 kg/t的益生菌)，每组5个重复，每个重复4头猪，饲粮以粉料形式饲喂。试验期28 d。第8日免疫猪O型及A型FMD疫苗，第7日及第28日采集血清及新鲜粪便。结果显示：1)螺旋藻显著提高了仔猪平均日增重(P<0.05)，显著降低了料重比(P<0.05)。2)第7日和第28日螺旋藻对O型和A型FMD抗体滴度皆无显著影响(P>0.05)。3)第28日螺旋藻极显著提高了仔猪血清免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)及补体3含量(P<0.01)，对血清补体4含量无显著影响(P>0.05)。4)第7日和第28日螺旋藻对仔猪粪便中乳酸菌、大肠杆菌数量无显著影响(P>0.05)。除第28日IgG、IgM和补体3含量外，螺旋藻与益生菌无互作(P>0.05)。结果表明，FMD疫苗免疫期间饲粮中添加0.5%的螺旋藻可以促进仔猪的生长，与益生菌配伍能够提高仔猪的体液免疫性能。

螺旋藻；益生菌；仔猪；口蹄疫；互作

随着人类生活水平的不断提高，“人类需要绿色食品，动物需要绿色饲料”的呼声日益高涨。螺旋藻(Spirulina，SPI)是一种光能自养型微生物，含有丰富的蛋白质、多糖、亚油酸、二十二碳六烯酸(DHA)、维生素、色素以及矿物质等营养成分，被世界卫生组织和联合国粮食及农业组织称为“21世纪人类最理想的食品”；另外，SPI还含有螺旋藻多糖、蓝藻蛋白、β-胡萝卜素、亚油酸、肌醇等具有抗菌、抗氧化、抗病毒等多种生理功能物质[1-2]，作为一种功能食品被广泛食用。最近几年，人们开始用污水培养SPI[3]，使其生产成本不断降低，SPI作为一种饲料原料或饲料添加剂也开始被广泛关注[4-5]。

SPI饲用的主要目的之一在于促进动物的生长，提高机体的免疫力。SPI应用于水产饲料可以提高鱼、虾的生长性能及免疫力[6]已经获得公认，单其对猪生产性能的影响存在争议[7]，主要争议在于SPI粉料与颗粒料的应用效果。由于SPI中含有抗菌、抗病毒物质[8]，动物免疫期间是否可以饲用尚不清楚。枯草芽孢杆菌、乳酸菌等作为一种促生长、防腹泻、提高免疫力的绿色饲料益生菌(probiotics，PRO)制剂常用于仔猪饲粮中[9]。而SPI与PRO之间能否配伍、互作也不清楚。因此，本文研究SPI单独及其与含有枯草芽孢杆菌和乳酸菌的PRO联用对口蹄疫(foot and mouth disease，FMD)疫苗免疫仔猪生长性能、免疫性能以及粪便菌群的影响，为饲料资源开发及健康养殖提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

80头体重(8.85±0.20) kg、FMD母源抗体为阴性(O型抗体滴度为2.70±0.45，A型抗体滴度为2.80±0.50)的去势杜×大×长三元杂交断奶仔猪，济南百事得猪场提供。SPI纯粉，山东博然螺旋藻生物股份有限公司生产，水分含量5.0%，粗蛋白质含量63%。PRO，开创阳光环保科技发展公司生产，其中枯草芽孢杆菌与乳酸杆菌的含量分别为1.0×109和1.0×108CFU/g。猪FMD疫苗，中农威特生物科技有限公司生产。FMD O型、A型液相阻断酶联免疫吸附测定(ELISA)抗体检测试剂盒，中国农业科学院兰州畜牧兽医研究所生产。猪补体3(complement 3,C3)、补体4(complement 4,C4)ELISA试剂盒，南京建成生物工程研究所生产。

1.2 试验设计

采用2×2试验设计，将80头断奶仔猪，按性别、体重基本一致的原则随机均分为4组，每组5个重复，每重复4头猪。对照组(control group,CG)饲喂基础饲粮，螺旋藻组(SPI group,SG)、益生菌组(PRO group,PG)以及藻菌组(SPI and PRO group,SPG)分别饲喂在基础饲粮中添加0.5% SPI、0.5 kg/t PRO以及0.5% SPI+0.5 kg/t PRO的试验饲粮。试验期为28 d。

1.3 试验饲粮及饲养管理

基础饲粮为粉料，参照中华人民共和国农业行业标准《猪饲养标准》(NY/T 65—2004)配制，其组成及营养水平见表1。全部仔猪网上饲养于同一猪舍，不同重复之间铁网隔离。仔猪自由采食与饮水，饲养程序一致。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1)预混料为每千克饲粮提供Premix provided the following per kg of diet：Fe 100 mg,Cu 100 mg,Zn 100 mg,Mn 50 mg,Se 0.35 mg,I 0.4 mg,VA 4 650 IU,VD3720 IU,VE 32 IU,VK32.2 mg,烟酸 niacin 30 mg,泛酸 pantothenic acid 20 mg,生物素 biotin 0.2 mg,叶酸 folic acid 1.0 mg,VB120.03 mg,VB12.4 mg,VB25 mg,VB62.4 mg。

2)营养水平为计算值。Nutrient levels were calculated values.

1.4 检测指标及方法

试验开始当天与结束后1天08：00全部生猪个体空腹称重，每重复生猪每周统计1次采食量，计算始重(IW)、末重(FW)、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)及料重比(F/G)(n=5)。试验第7日每组每重复随机选2头仔猪空腹心脏采血，3 000 r/min离心收集血清，用于测定血清指标(n=10)。第8日免疫猪FMD O型及A型疫苗，耳根后肌肉注射，接种剂量均为1 mL/头。第28日08：00每组每重复剩余的2头仔猪空腹心脏采血，3 000 r/min离心收集血清，用于测定血清指标(n=10)。第7日及第28日12：00每重复随机选2头猪采集新鲜粪便，采用MRS培养基、伊红美蓝培养基平板计数法分别测定乳酸菌与大肠杆菌数量(n=10)。

1.5 统计分析

按双因素模型采用SAS V9.1软件GLM程序对所有数据进行处理，计算平均值与标准误，分析SPI添加效应、PRO添加效应及二者互作；以Duncan氏法进行多重比较，P<0.01为差异极显著，P<0.05为差异显著。数据结果用平均值和标准误表示。

2 结果与分析

2.1 SPI对仔猪生长性能的影响

由表2可以看出，螺旋藻组、益生菌组及藻菌组猪末重、平均日增重和平均日采食量极显著高于对照组(P<0.01)，料重比显著低于对照组(P<0.05)，3组之间上述指标无显著差异(P>0.05)。SPI、PRO对仔猪平均日增重及料重比皆有显著影响(P<0.05)。SPI和PRO二者无互作(P>0.05)。

表2 SPI对仔猪生长性能的影响

同行数据肩标无字母或相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same small letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01). The same as below.

NS表示无统计学意义。NS mean no statistical significance.

2.2 SPI对仔猪抗体滴度的影响

由表3可以看出，试验第7日和第28日SPI、PRO对O型、A型FMD抗体滴度皆无显著影响(P>0.05)，二者无互作(P>0.05)。

2.3 SPI对仔猪免疫球蛋白含量的影响

由表4可以看出，对于免疫球蛋白G(IgG)，其血清含量第7日各组之间无显著差异(P>0.05)，第28日螺旋藻组、益生菌组以及藻菌组血清IgG含量极显著高于对照组(P<0.01)，且SPI和PRO之间互作极显著(P<0.01)。对于免疫球蛋白M(IgM)，其血清含量第7日与第28日螺旋藻组、益生菌组以及藻菌组皆极显著高于对照组(P<0.01)。对于免疫球蛋白A(IgA)，其血清含量第7日螺旋藻组与藻菌组显著高于对照组和益生菌组(P<0.05)，对照组与益生菌组之间无显著差异(P>0.05)；第28日螺旋藻组、益生菌组以及藻菌组显著高于对照组(P<0.05)，3组之间彼此无显著差异(P>0.05)。

2.4 SPI对仔猪补体含量的影响

由表5可以看出，对于C3，其血清含量第7日各组之间无显著差异(P>0.05)，第28对照组极显著低于其他3组(P<0.01)，SPI与PRO之间存在互作(P<0.05)；对于C4，其血清含量第7日、第28日各组之间皆无显著差异(P>0.05)。

表3 SPI对仔猪FMD抗体滴度的影响

表4 SPI对仔猪血清免疫球蛋白含量的影响

表5 SPI对仔猪血清补体含量的影响

2.5 SPI对仔猪粪便菌群的影响

由表6可以看出，对于乳酸菌，其数量对照组与螺旋藻组在第7日、第28日皆无显著差异(P>0.05)，二者显著低于益生菌组和藻菌组(P<0.05)；对于大肠杆菌，其数量对照组与螺旋藻组在第7日、第28日也无显著差异(P>0.05)，二者皆显著高于益生菌组和藻菌组(P<0.05)。对于乳酸菌和大肠杆菌，SPI效应不显著(P>0.05)，PRO效应显著(P<0.05)，二者无互作(P>0.05)。

3 讨论

3.1 SPI对仔猪生长性能的影响

本试验中，SPI粉料提高仔猪平均日增重及降低料重比的结果，与吕子君等[10]报道相似，与Grinstead等[11]报道相反。吕子君等[10]报道SPI湿拌料饲喂可以促进仔猪的生长，Grinstead等[11]认为SPI替代豆粕后制作成颗粒料饲喂对断奶仔猪生长无显著影响，差异原因可能在于饲粮类型及SPI作为蛋白质原料替代物的不同[7]。本试验发现SPI与PRO对于仔猪平均日增重及料重比互作效果不显著，揭示SPI中的营养物质或生理功能物质与枯草芽孢杆菌及乳酸菌在促生长方面无累加作用，这与Ramakrishnan等[12]报道的SPI与PRO协同促进鲤鱼生长的结果不同，差异原因可能在于试验动物不同。由于枯草芽孢杆菌、乳酸菌主要通过调节肠道菌群发挥作用，本结果表明SPI促生长的机理与PRO不同。SPI中17种氨基酸均衡[13-14]，SPI多糖[15]及亚油酸、DHA等[16]营养物质皆有促生长作用，主要的促生长物质有待进一步确定。

表6 SPI对仔猪粪便菌群的影响

3.2 SPI对仔猪免疫性能的影响

基于抗病毒药物对疫苗可能产生不利影响，实际生产中疫苗免疫前后4周内一般不建议给猪使用抗病毒药物。SPI中可能含有抗病毒及抗菌物质[8]，其对猪FMD抗体的影响未见报道。本试验发现无论是免疫前还是免疫后SPI对A型FMD抗体、O型FMD抗体的产生均无不利影响，即不影响病毒疫苗的使用，这有助于SPI在仔猪免疫过程中的应用。Daoud等[17]认为安全剂量的SPI乙醇提取物可以降低O型、A型、SAT2型FMD病毒对小鼠的毒性，间接证明SPI可以在仔猪上使用。

由于IgG、IgM和IgA是参与体液免疫的主要抗体，其含量可以反映机体的体液免疫水平。本试验中SPI提高了血清IgG、IgM和IgA的含量，表明SPI主要通过体液免疫提高机体的免疫力，该结果与Qureshi等[18]在肉鸡上的试验结果相似。补体是存在于动物血清中的一组与免疫相关并具有酶活性的球蛋白，可辅助和补充特异性抗体，介导免疫和溶菌。SPI对猪补体的影响未见报道。本试验中FMD免疫后SPI提高了血清C3的含量，与SPI提高血清IgG含量的结果相对应，揭示SPI可能通过旁路途径扩大体液免疫效应，调节免疫应答。

本试验发现免疫后SPI与PRO对IgG、IgM及C3含量存在互作，具体原因不清。本试验中PRO提高血清IgG及C3含量的结果与祝天龙等[19]结果相似。枯草芽孢杆菌和SPI二者皆能刺激T细胞、B细胞以及巨噬细胞等免疫细胞[17,20-21]或诱导黏膜免疫反应[22-23]，推测其可能与细胞免疫或黏膜免疫有关。

3.3 SPI对仔猪粪便菌群的影响

本试验中SPI对仔猪肠道菌群无影响的结果与豆新志[24]结果不同。本试验为正常动物活体饲养试验，豆新志[24]用SPI治疗腹泻模型的小鼠。本试验SPI与PRO对仔猪菌群无互作影响的结果与梁冰等[25]所得结果也不同。梁冰等[25]为体外培养检测SPI对不同菌群的影响。本试验结果间接证实SPI并非通过肠道菌群途径增强机体的生长性能和免疫功能[26]，其与PRO的作用机制不同。

由于SPI含有促生长、抗菌、抗病毒及抗氧化等众多生理功能物质，不同物质之间可能存在交互作用[27]，其对仔猪生长、免疫等的影响有必要分别进行研究。另外，添加SPI后增加饲料成本也是不得不考虑的问题。本试验所用的SPI为采用泉水培养的人食用的SPI，养殖成本在1 000元/kg以上，按此推算饲粮成本增加5.0元/kg以上，大幅度提高了饲粮成本，可能不利于SPI的应用。随着污水养藻技术的成熟[3]，SPI养殖成本逐渐降低，这将为SPI饲粮的广泛推广提供支撑。

4 结论

① 仔猪FMD疫苗免疫期间饲喂添加0.5% SPI的饲粮，可以提高仔猪的生长性能，且对仔猪FMD抗体的产生无不良影响。

② SPI与含有枯草芽孢杆菌与乳酸菌的PRO配伍，协同提高FMD免疫仔猪的体液免疫性能，但二者在促进仔猪生长、调节免疫以及肠道菌群方面的作用机理不同。

③ 建议以SPI粉料饲粮饲喂仔猪。

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*Contributed equally

**Corresponding author, professor, E-mail: zhucx120@163.com

(责任编辑田艳明)

Effects ofSpirulinaon Growth Performance, Immune Function and Fecal Flora of Piglets

SHENG Qingkai1LIU Xue2*HAN Hong1YANG Zhaojun3TONG Haini3SUN Liqin4ZHU Changxiong2**

(1.InstituteofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,ShandongProvincialKeyLaboratoryofAnimalDiseaseControlandBreeding,Jinan250100,China; 2.InstituteofEnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China; 3.ShandongMeishidaAnimalHusbandryScienceandTechnologyCo.Ltd.,Jiyang264055,China; 4.CollegeofLifeSciences,YantaiUniversity,Yantai264005,China)

The effects ofSpirulinaalone or combined with probiotics (BacillussubtilisandLactobacilli) on growth performance, immune function and fecal flora of piglets were investigated as means to exploreSpirulinafeed resource. According to a 2×2 factorial design, eighty weaning piglets with the average body weight of (8.85±0.20) kg and negative foot-and-mouth disease (FMD) maternal antibody were assigned to control group,Spirulinagroup (plus 0.5%Spirulina), probiotics group (plus 0.5 kg/t probiotics) andSpirulinaprobiotics group (plus 0.5%Spirulinaand 0.5 kg/t probiotics) randomly. Each group included 5 pens with 4 pigs in each pen. Piglets were fed powder feed and the whole test lasted for 28 days. On the 8th day, all piglets were vaccinated with O-type and A-type FMD vaccine, and on the 7th and 28th days, serum and fresh feces were collected. The results showed as follows: 1)Spirulinasignificantly increased average daily gain and decreased the ratio of feed to gain of piglets (P<0.05). 2) On the 7th and 28th days,Spirulinadid not influence O-type and A-type FMD antibody titers (P>0.05). 3) On the 28th day,Spirulinaextremely significantly increased the serum contents of immunoglobulin (Ig) G, IgM and complement 3 (C3) (P<0.01), and did not affect the serum complement 4 content (P>0.05) of piglets. 4)On the 7th and 28th days,Spirulinadid not affectLactobacilliandE.coliamounts in feces (P>0.05). Interactions about serum IgG, IgM and C3 contents between theSpirulinaand probiotics were significant on the 28th day (P<0.05), and the others were not (P>0.05). It is concluded that additional 0.5%Spirulinain the diet can promote growth and synergistically improve the humoral immune function combined with probiotics during the FMD vaccination of piglets.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(3)：843-849]

Spirulina; probiotics; piglets; foot and mouth disease; interaction

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.03.014

2016-09-21

环保部水体污染控制与治理科技重大专项(2013ZX07103006-007)；山东省农业重大应用技术创新项目(鲁财农指〔2016〕36号)

盛清凯(1971—)，男，山东德州人，研究员，博士，主要从事动物营养与饲料科学研究。E-mail: qksheng@163.com

S816

1006-267X(2017)03-0843-07

*同等贡献作者

**通信作者:朱昌雄，研究员，博士生导师，E-mail: zhucx120@163.com