海藻提取物在母猪和断奶仔猪饲料中的应用研究

王 旭

(四川省德阳市饲料监察管理站，四川 德阳 618000)

1 海藻提取物的组成成分

海藻提取物包括多种活性物质，其中有多糖类、蛋白质、多不饱和脂肪酸、色素、多酚类、微量元素和植物生长激素等[1]，各种营养物质的含量因海藻品种和加工方式不同而存在差异。Zvyagintseva等(2003)研究表明，海藻中多糖类物质主要含有3种多糖：岩藻多糖(fucoidan)、昆布多糖(Laminarin)和褐藻胶(alginate)[2]，其中作为抗生素替代品被研究应用的主要是岩藻多糖和昆布多糖。如图1，岩藻多糖是一种硫酸化多糖，具有水溶性，其长链主要通过α-(1→3)糖苷键连接[3]，其生物学活性主要取决于分子量的大小，研究表明，分子量小的岩藻多糖生物学活性越高，高活性岩藻多糖被证明具有抗病毒、抗肿瘤等生物学功能。昆布多糖是一种典型β葡聚糖，其主链通过β-(1→3)糖苷键相连，昆布多糖的水溶性主要取决于是否具有β-(1→6)糖苷键相连的支链，掌状海带(Laminaria digitata)中提取的昆布多糖因具有支链而具有水溶性，极北海带(Laminaria hyperborean)中提取的昆布多糖因无支链结构而不具有水溶性。研究表明，昆布多糖具有抗菌作用。

图1 岩藻多糖(前)和昆布多糖(后)的一般结构

2 海藻提取物对母猪和断奶仔猪生产性能的影响

2.1 海藻提取物对母猪及后代生产性能的影响

Leonard等(2010)[4]在妊娠109天至断奶(26日龄)母猪饲粮中添加海藻提取物(添加量为10 g/d，其中含1.0 g昆布多糖、0.8 g岩藻多糖和8.2 g灰分)，断奶后所有仔猪饲喂同一日粮21天。试验结果表明，在妊娠后期和泌乳期向母猪饲粮中添加海藻提取物并不影响母猪的分娩成绩和仔猪在哺乳期的生长性能，而在妊娠后期和泌乳期向母猪饲粮中添加海藻提取物显著提高了仔猪断奶后7～14天和0～21天的平均日增重，同时显著提高了仔猪断奶后7～14天的平均日采食量。为了了解海藻提取的长期添加效应，Leonard等(2011)[5]开展了进一步研究，该作者在妊娠107天至断奶(26日龄)母猪饲粮中添加10 g/d海藻提取物，仔猪断奶后，以母猪饲粮处理为基础，按照继续添加(添加量为2.8 g/kg)和不添加海藻提取物作为试验处理，将断奶仔猪分为4(BB: basal sows-basal pigs, BS: basal sows-treated pigs, SB: treated sows-basal pigs, SS: treated sows-treated pigs)个处理，试验处理在断奶后117天结束，并在断奶后21天、77天和117天进行称重。该试验结果与该作者之前的一个试验结果相似：母猪饲粮中添加海藻提取物不影响母猪分娩成绩和仔猪哺乳期的生长性能，但显著提高了断奶后0～21天和21～117天平均日增重，断奶后继续添加海藻提取物显著提高了断奶后0～117天平均日增重，且二者存在互作效应。断奶后继续添加海藻提取物还可以显著降低断奶后0～117天料肉比，且与母体效应存在互作效应。Draper等(2016)[6]的研究也表明，从妊娠109天到断奶在母猪饲粮中添加10 g/d的海藻提取物显著提高了后代上市体重。以上结果表明，在妊娠后期和泌乳期向母猪饲粮中添加海藻提取物虽然不影响母猪的分娩成绩和哺乳期仔猪的生长性能，但可以显著提高仔猪断奶后的生长性能，这说明在母猪饲粮中添加海藻提取物对后代的生长发育有长期效应。而在断奶后继续添加海藻提取物也可以提高仔猪在生长育肥阶段的生长性能，且与母体效应存在互作效应。

2.2 海藻提取物对断奶仔猪生长性能的影响

O'Doherty等(2010)[7]向断奶仔猪饲粮中添加2.8 g/kg的海藻提取物(组成成分：昆布多糖为112 g/kg，岩藻多糖为89 g/kg，灰分为799 g/kg)，试验结果显示，与未添加海藻提取物组相比，添加海藻提取物显著提高了仔猪断奶后0～7天和0～25天的平均日增重，且显著降低了0～25天的料肉比。Heim等(2014)[8]研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加300 mg/kg的昆布多糖可以显著提高仔猪在断奶后0～32天的平均日增重和显著降低0～32天的料肉比。其他研究也得出了相似的结论。以上结果表明，在断奶仔猪饲粮中添加海藻提取物可以提高其保育期的生长性能。

3 海藻提取物影响母猪和断奶仔猪生产性能的原因分析

3.1 海藻提取物对肠道健康的影响

3.1.1 肠道形态

研究表明，仔猪在遭受断奶应激时往往会造成肠道绒毛萎缩和隐窝增生，这种变化减弱了仔猪对营养物质消化吸收的能力，从而造成腹泻，严重阻碍了仔猪的生长发育。Leonard等(2011)[5]研究表明，与不添加海藻提取物相比，在母猪饲粮或断奶仔猪饲粮中添加海藻提取物可以显著提高仔猪断奶后第11天空肠绒毛高度与隐窝深度的比值。Leonard等(2011)[5]在另一个研究中发现，在母猪饲粮中添加海藻提取物有降低仔猪断奶后第9天十二指肠隐窝深度的趋势。虽然在母猪上的研究表明，添加含有岩藻多糖和昆布多糖的海藻提取物可以改善仔猪断奶后的肠道形态。Bouwhuis等(2016)[9]的研究发现，在母猪饲粮中添加海藻提取物可改善后代受到病原菌入侵时的肠道形态。

3.1.2 肠道微生物区系

研究表明，肠道中大量的大肠杆菌(Escherichia coli)是引起仔猪断奶时腹泻的主要原因，因而被认为是有害菌，而乳酸杆菌(Lactobacillus spp.)和双歧杆菌(Bifidobacteria spp.)被普遍认为是有益菌。仔猪在出生后48 h左右肠道菌群趋于稳定，而母猪粪便中的微生物种类和数量很大程度上决定了仔猪肠道微生物的定植。Leonard等(2012)[10]研究表明，在妊娠后期和泌乳期向母猪饲粮中添加10 g/d的海藻提取物显著降低了分娩当天母猪粪便中大肠杆菌的数量，同时，该处理的仔猪在断奶时不仅显著降低了结肠中大肠杆菌数量，还著提高了乳酸杆菌与大肠杆菌的比值。这说明在母猪饲粮中添加海藻提取物可以通过减少母猪粪便中大肠杆菌的数量来减少仔猪肠道中大肠的数量。Leonard等(2011)[5]研究表明，在断奶仔猪饲粮中继续添加2.8 g/kg的海藻提取物可以显著降低仔猪断奶后11天和117天结肠中大肠杆菌的数量。海藻提取物的抗菌作用可以归结于两个原因，一是海藻提取物具有黏性作用，可以阻止这些细菌与肠上皮接触，进而减少在肠道黏膜上的附值。二是因为海藻提取物更适合被双歧杆菌和乳酸杆菌分解利用，而大肠杆菌对其利用效率很低，从而使大肠杆菌的生长受到抑制。研究还表明，添加海藻提取物可显著降低腹泻的发生，这可能与肠道中大肠杆菌数量的减少有关。

3.1.3 肠道挥发性脂肪酸

在前肠未被消化的碳水化合物(主要包括结构性多糖)在后肠被微生物发酵产生一些挥发性脂肪酸(VFA)，其中最重要的是丁酸，研究证明，丁酸可以被结肠细胞快速分解，并可以提供结肠所需能的70%。研究表明，添加海藻提取物可以显著提高后肠(盲肠和结肠)中总挥发性脂肪酸和丁酸含量，同时显著降低了氨气浓度。这主要是由于昆布多糖属于β-葡聚糖的一种，而β-葡聚糖已被证实是双歧杆菌和乳酸杆菌属的底物。同时研究表明，蛋白质发酵会产生氨气，危害肠道健康，而大肠杆菌的数量与后肠蛋白质发酵有关，添加海藻提取物降低了肠道中大肠杆菌的数量，从而减少了后肠蛋白质发酵，这主要表现在氨气浓度的降低。

3.1.4 肠道黏膜蛋白

黏蛋白作为黏液的主要成分，在抵抗外来病原入侵胃肠道时发挥着重要的生理屏障作用，肠三叶因子(TFF3)是肠道上皮细胞进行修复时必需的一类多肽物质，对维持胃肠道黏膜的完整性具有重要的作用。海藻提取物能显著提高仔猪断奶后黏蛋白2(MUC2)和肠三叶因子(TFF3)的基因表达,同时有降低炎症因子白介素-1β(IL-1β)基因表达的趋势。这说明添加海藻提取物有利于肠道黏膜的自我修复和保持完整的屏障功能。

3.2 海藻提取物对免疫状态的影响

仔猪出生后主要通过母乳获得被动免疫保护。研究表明，在母猪饲粮中添加10 g/d的海藻提取物不仅显著提高初乳中IgG和IgA的浓度，还显著提高仔猪泌乳14天血清中IgG和IgM的浓度，Leonard等(2010)[4]也证明在母猪饲粮中添加海藻提取物不仅可显著提高初乳中免疫球蛋白的含量，还可以显著提高哺乳仔猪血清中免疫球蛋白的含量。巨噬细胞的吞噬作用对机体清除入侵病原体起着重要的作用。虽然在母猪饲粮中添加海藻提取物可以显著提高仔猪断奶时全血中白细胞的吞噬活性，但同时显著降低淋巴细胞的吞噬活性和嗜酸性粒细胞的数量，其具体原因尚不清楚。进一步的研究表明，当用LPS(脂多糖)对断奶仔猪回肠和结肠进行刺激时，母猪饲粮中添加海藻提取物可以显著提高后代回肠中TNF-α(肿瘤坏死因子)的表达量，而TNF-α的提高通常被认为是免疫状态的提升，因此海藻提取物有提升免疫状态的作用。

3.3 海藻提取物对饲料利用率的影响

O'Doherty等(2010)[7]研究表明，海藻提取物可以显著提高断奶仔猪对有机物、氮、总能和中性洗涤纤维的利用率。Walsh等(2013)[11]给断奶仔猪饲喂昆布多糖，结果表明，昆布多糖显著提高了干物质、有机物、氮、灰分、总能和中性洗涤纤维的表观消化率。Heim等(2014)[8]不仅考察了营养物质的消化率，还考察与葡萄糖转运相关指标，结果显示，昆布多糖显著提高了仔猪回肠钠葡萄糖协同转运载体、葡萄糖转运载体1和葡萄糖转运载体2的相对表达量，而葡萄糖转运载体表达量的升高与营养物质利用率的提高有着密切的关系。Gahan等(2009)[12]也得出了相似的结论。综合分析其原因，营养物质利用率的提高可以归结于肠道健康的改善和葡萄糖转运载体表达量的升高。以上研究证明，在断奶仔猪饲粮中添加海藻提取物可以通过提高饲料利用率来提高生产性能。

4 海藻提取物在母猪和断奶仔猪饲料中的适宜添加量

4.1 母猪饲粮中的适宜添加量

由于海藻提取物在母猪上的应用研究较晚(最早的文献报道在2010年)，因此还未找到有关剂量效应在母猪上的研究，而分析前人的研究报道发现，目前采用的添加剂量均为10 g/d，组成成分为1.0 g昆布多糖(Laminarin)、0.8g岩藻多糖(fucoidan)和8.2 g(ash)灰分，而这个添加剂量有提高母猪及其后代生产性能、改善肠道健康和提高免疫力的作用。

4.2 断奶仔猪饲粮中的适宜添加量

Walsh等(2013)[11]为探索海藻提取物在断奶仔猪饲粮中的适宜添加量进行了梯度试验(岩藻多糖：0 mg/kg和240 mg/kg，昆布多糖：0 mg/kg、150 mg/kg和300 mg/kg)。单从生产性能来看，在断奶仔猪饲料中添加300 mg/kg的昆布多糖对生长的促进作用最大。为了进一步探究添加更高水平的昆布多糖是否还会有更好的效果，Smith 等(2011)[13]设计了一个梯度试验(0 mg/kg、300 mg/kg、600 mg/kg)，结果表明，与添加600 mg/kg的昆布多糖相比，添加300 mg/kg的昆布多糖能更有效的减少肠道有害菌的数量，同时更利于免疫系统抵抗外来病原体，因此300 mg/kg的昆布多糖可以作为一个适宜添加量被添加到断奶仔猪饲粮中。

5 小结

虽然目前我国还没有全面禁止抗生素在养殖业上的使用，而抗生素的禁用将会是我国养殖业未来的发展趋势。在无抗生素的母猪和断奶仔猪饲粮中提添加海藻提取物可以改善肠道健康和提高免疫力，从而起到促进生长的作用。因此在我国未来的无抗猪饲料中，海藻提取物可以作为一种很好的抗生素替代品被广泛使用。目前关于海藻提取物的研究主要是集中在欧洲，而欧洲的猪饲料主要是大麦小麦型饲粮，而在我国主要是以玉米豆粕型饲粮为主，因此有必要在玉米豆粕型饲粮中做进一步研究。