酵母多糖对哺乳犊牛生长性能、消化代谢和血清生化指标的影响

2018-11-16董金金高艳霞李秋凤曹玉凤许利民李建国

动物营养学报 2018年11期

董金金高艳霞李妍李秋凤曹玉凤刘博许利民李建国*

(1.河北农业大学动物科技学院，保定 071001；2.河北农业大学动物医学院，保定 071001；3.河北省衡水市农牧局，衡水 053000；4.河北省隆化县农牧局，隆化 068150)

酵母多糖(yeast polysaccharide，YP)是酵母细胞壁的主要组成成分，又称酵母细胞壁多糖，是一种大分子多糖复合物，从酵母细胞壁中提取而得，外层为甘露聚糖，含量约为25%，中间层为蛋白质类物质，内层为葡聚糖，含量约为25%[1]。酵母多糖通过调节机体肠道菌群，降低胃肠道疾病发病率,促进动物对营养物质的消化吸收,提高机体的抵抗力,提高动物的生产性能。而犊牛哺乳期机体抵抗力低下，面临各种外界刺激容易发生腹泻等多种疾病，因此提高犊牛免疫力从而促进生长性能至关重要。酵母多糖作为天然无毒副作用促生长的生物活性制剂，研究其对哺乳犊牛生长发育及代谢的作用具有重要意义。大量研究表明，酵母多糖可以提高家禽的机体抗氧化能力和生长性能[2-4]，降低仔猪的腹泻率，提高仔猪日增重、血清免疫球蛋白含量[5-7]。也有研究表示，酵母多糖能提高受到免疫刺激时的小母牛能量代谢[8]、应激阶段阉牛的干物质采食量(DMI)及日增重[9-10]、泌乳牛产奶量以及乳蛋白率[11-12]。酵母多糖能提高成年反刍动物的DMI、日增重和泌乳性能。关于甘露聚糖或β-葡聚糖单一成分对哺乳犊牛影响已有报道，但酵母多糖对哺乳犊牛的研究结果未见报道。因此，本试验旨在探究饲粮中添加不同剂量的酵母多糖对哺乳犊牛生长性能、消化代谢及相关血清生化指标的影响，探讨其作用机制及适宜添加量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

酵母多糖购自湖北安琪酵母有限公司,纯度>50%，主要成分及含量如下:20.0%≤β-葡聚糖≤30.0%，20.0%≤α-甘露聚糖肽≤30.0%，肽类及蛋白质≥30.0%，几丁质≥2.0%。

1.2 试验设计

试验选择初生重[(45.00±5.29) kg]相近、健康的中国荷斯坦犊牛56头，随机分为4组，每组14头，各组间平均初生重差异不显著(P>0.05)。Ⅰ组饲喂基础饲粮，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组在基础饲粮中分别添加1、2、3 g/(头·d)的酵母多糖。试验期60 d。

1.3 饲养管理

试验犊牛出生后1 h内灌服4 L初乳，之后安置于犊牛岛，均单笼饲养，自由饮水。试验期间每日每头饲喂牛奶4 kg,7日龄开始补充犊牛开食料，45日龄开始自由采食苜蓿。1～6日龄，酵母多糖添加在牛奶中，7～60日龄添加在犊牛开食料中。开食料组成及营养水平见表1。鲜奶和苜蓿的营养水平见表2。

表1 开食料组成及营养水平(风干基础)

1)预混料为每千克开食料提供 The premix provided the following per kilogram of the starter: VA 15 000 IU，VD 5 000 IU，VE 50 mg，Fe 90 mg，Cu 12.5 mg，Mn 30 mg，Zn 90 mg，Se 0.30 mg，I 1 mg，Co 0.5 mg。2)产奶净能为计算值，根据NRC(2001)[13]中各原料的产奶净能，分别乘以各自在开食料中所占的比例，再相加，其他为实测值。表2同。The NELwas a calculated value，according to NRC (2001)[13]，the NELof each raw material was multiplied by the ratio of respective starter and then added together, while the others were measured values. The same as Table 2.

表2 鲜奶和苜蓿的营养水平(风干基础)

1.4 样品采集与处理

1.4.1 饲粮样品与粪样的采集与处理

试验采用四分法采集开食料及苜蓿干草样品，并于65 ℃烘干48 h，制作成风干样品，置于封口袋内保存，用于饲粮营养成分含量的测定。

试验结束前收集粪样，连续3 d收集粪样，每头牛每天收集600 g，均分成2份，一份样品直接装入自封样品袋制备风干样品，用于粗脂肪(EE)、钙(Ca)、磷(P)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量的测定；另一份样品按每100 g新鲜粪便加入20 mL浓度为10%的H2SO4进行处理，并于-20 ℃保存，用于粗蛋白质(CP)含量的测定。

1.4.2 血液样品的采集与处理

试验结束当日晨饲前，用促凝真空采血管从犊牛颈静脉采血30 mL，将采集的血样37 ℃水浴30 min，1 240×g离心15 min，分离血清，-20 ℃冷冻保存待测。

1.5 样品分析与测定

1.5.1 体重体尺的测定

犊牛出生时，测定初生重，60日龄(试验结束)早晨测定末重，计算1～60日龄平均日增重(ADG)。测定犊牛体高、体斜长、胸围和管围。

体高：从鬐甲最高点到地面的垂直距离，用测杖测量；体斜长：肩关节的前端到坐骨端的距离，用硬尺测量；胸围：肩胛骨后角处体躯的垂直周径，其松紧以能插上食指和中指上下滑动为准，用卷尺测量；管围：在前掌骨上1/3最细处的水平周径长度，以卷尺量之。

1.5.2 DMI的测定

试验期间，记录每头犊牛每天的开食料及苜蓿干草的供给量和剩余量，并采集各组颗粒料及苜蓿干草各300～500 g，于105 ℃烘干至恒重，计算干物质含量。试验结束时，换算出各组犊牛的DMI。

1.5.3 腹泻率的测定

每日观察犊牛排泄情况，参考粪便得分标准[14-15]对犊牛的腹泻情况进行测定，当犊牛粪便评分≥2时记为1个腹泻日。每头犊牛每腹泻1 d记为腹泻1次，计算犊牛腹泻率、腹泻频率。

腹泻率(%)=(腹泻头数/总头数)×100；腹泻频率(%)=Σ(腹泻头数×腹泻天数)/(总头数×试验天数)×100。

1.5.4 营养物质表观消化率的测定

饲粮样品与粪样DM含量采用张丽英[16]的方法测定，EE、Ca与P含量分别参照GB/T 6436—2002[17]、GB/T 6437—200[18]、GB/T 6437—2002[19]测定，CP含量参照GB/T 6432—94[20]利用FOSS全自动蛋白测定仪进行测定，NDF与ADF含量分别参照GB/T 20806—2006[21]、NY/T 1459—2007[22]利用全自动纤维仪ANKOM-A2000i(美国)测定。

用酸不溶灰分法(内源指示剂法)计算饲粮中各营养物质的表观消化率。计算公式如下：

某营养物质表观消化率(%)=(a/c-b/d)/(a/c)×100。

式中：a为饲粮中该营养物质含量(%)；b为粪中该营养物质含量(%)；c为饲粮中指示剂含量(%)；d为粪中指示剂含量(%)。

1.5.5 血清生化指标的测定

血清葡萄糖(GLU)、尿素氮(UN)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)含量及碱性磷酸酶(ALP)活性的测定采用北京北检公司的试剂盒(批号分别是20170407、20170201、20170201、20170201、20170302)；血清丙二醛(MDA)含量及总抗氧化能力(T-AOC)的测定采用南京建成生物工程研究所的试剂盒(批号分别为20170410、20170410)，利用山东高密彩虹GF-D200型半自动生化分析仪测定；血清溶菌酶(LZM)活性的测定采用上海活乐生物科技有限公司的试剂盒(批号为20170428)，利用美国的THERMO Multiskan Ascent全自动酶标仪测定。

1.6 数据统计与分析

试验数据采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析，并用Duncan氏法进行多重比较。试验结果用平均值±标准差表示，以P<0.05为差异显著，以P<0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 酵母多糖对哺乳犊牛生长性能的影响

2.1.1 酵母多糖对哺乳犊牛体重的影响

由表3可知，各组犊牛初生重及末重差异均不显著(P>0.05)。Ⅲ组犊牛ADG显著高于Ⅰ组(P<0.05)，而Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ组间犊牛ADG差异不显著(P>0.05)。

表3 酵母多糖对哺乳犊牛体重的影响

同行数据肩标无字母或相同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(除表7)同。In the same row, values with no letter or the same 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 (except for Table 7).

2.1.2 酵母多糖对哺乳犊牛DMI的影响

由表4可知，各组犊牛各阶段DMI均无显著差异(P>0.05)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组开食料及苜蓿的DMI均高于Ⅰ组，Ⅲ组的犊牛DMI高于其他各组。

表4 酵母多糖对哺乳犊牛DMI的影响

2.1.3 酵母多糖对哺乳犊牛体尺的影响

由表5可知，在犊牛饲粮中添加酵母多糖对犊牛的体高、体斜长、胸围和管围均无显著影响(P>0.05),Ⅱ、Ⅲ组较Ⅰ组有增加的趋势。

表5 酵母多糖对哺乳犊牛体尺的影响

2.2 酵母多糖对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

由表6可知，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组犊牛DM、CP的表观消化率较Ⅰ组均有所升高，Ⅲ组DM、CP的表观消化率与Ⅰ组相比分别提高了8.66%、9.97%(P<0.05)。Ⅲ、Ⅳ组犊牛EE的表观消化率较Ⅰ组分别提高了7.75%、8.84%(P<0.05)。Ⅲ组犊牛NDF、ADF的表观消化率较Ⅰ组分别提高了15.88%(P<0.05)、16.43%(P<0.01)。犊牛Ca、P的表观消化率各组之间未达到显著水平(P>0.05)，但Ⅲ组高于其他各组。

表6 酵母多糖对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

2.3 酵母多糖对哺乳犊牛腹泻率的影响

由表7可知，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组犊牛的腹泻率和腹泻频率均低于Ⅰ组，腹泻率比Ⅰ组分别降低了24.93%、50.00%、24.93%，腹泻频率较Ⅰ组分别降低了42.86%、61.90%、49.21%。Ⅲ组腹泻率和腹泻频率最低。

表7 酵母多糖对哺乳犊牛腹泻率的影响

2.4 酵母多糖对哺乳犊牛血清生化指标的影响

2.4.1 酵母多糖对哺乳犊牛血清代谢物的影响

由表8可知，Ⅲ、Ⅳ组犊牛血清TP含量显著高于Ⅰ组(P<0.05)，Ⅲ组较Ⅰ组提高了4.12%。犊牛血清GLU、ALB、UN含量各组间均未达到显著水平(P>0.05)。

表8 酵母多糖对哺乳犊牛血清代谢物的影响

2.4.2 酵母多糖对哺乳犊牛血清酶活性的影响

由表9可知，Ⅱ、Ⅲ组犊牛血清ALP活性较Ⅰ组分别提高了7.84%、17.24%(P<0.01)。Ⅲ、Ⅳ组血清LZM活性显著高于Ⅰ组(P<0.05)，较Ⅰ组分别提高了6.79%、6.20%。

表9 酵母多糖对哺乳犊牛血清酶活性的影响

2.4.3 酵母多糖对哺乳犊牛血清抗氧化指标的影响

由表10可知，Ⅲ组犊牛血清T-AOC较Ⅰ组提高了17.41%(P<0.05)。Ⅱ、Ⅲ组血清MDA含量显著低于Ⅰ组(P<0.05)，比Ⅰ组分别降低了11.04%、11.04%，Ⅱ、Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05)。

表10 酵母多糖对哺乳犊牛血清抗氧化指标的影响

3 讨论

3.1 酵母多糖对哺乳犊牛生长性能的影响

Baldwin等[23]研究表明，由于犊牛哺乳期瘤胃尚未发育完全，因此幼龄犊牛消化机能与幼龄单胃动物相似。许飞龙等[24]在仔猪饲粮中添加0.1%酵母细胞壁多糖提高了仔猪的日增重。在保育猪断奶初期，饲粮中添加250 mg/kg的酵母细胞壁提高了采食量和日增重，但是超过250 mg/kg的酵母细胞壁会导致保育猪生长性能降低[25]。据报道，在犊牛牛奶中添加甘露寡糖对犊牛ADG没有显著影响[26]。而在早期断奶犊牛饲粮中添加75 mg/kg的β-葡聚糖可显著增加犊牛ADG[27]。本试验中，添加酵母多糖的犊牛ADG和DMI都高于对照组，添加2 g/(头·d)酵母多糖的犊牛ADG和DMI最高，这可能是由于酵母多糖中甘露寡糖与β-葡聚糖共同作用，增加犊牛采食频率，促进动物肠道消化吸收能力，进而提高采食量和日增重。

3.2 酵母多糖对哺乳犊牛营养物质表观消化率的影响

关于酵母多糖对营养物质消化率的影响报道不多。但有报道发现，甘露寡糖可以增加猪的绒毛长度/隐窝深度，增加肠道表面的吸收面积，减少大肠杆菌数量[28-29]，促进黏膜层的生长，加快肠道黏膜细胞恢复[30]，促进营养物质的消化吸收，进而提高消化率。Nochta等[31]在仔猪饲粮中添加2、4 g/kg的甘露寡糖显著提高了CP、粗纤维在回肠的消化率，添加1 g/kg的甘露寡糖显著增加了Ca、P的消化率，添加2 g/kg的甘露寡糖DM消化率高于不添加组。周怿[27]报道，添加75 mg/kg酵母β-葡聚糖时，犊牛的DM、CP、EE和P的消化率显著高于不添加组。Lei等[32]研究发现，酵母细胞壁提高了肉牛对饲粮ADF和总P的表观消化率。本试验结果与前人报道基本一致，添加酵母多糖组的各营养物质的表观消化率均高于不添加组，且Ⅲ组的DM、CP、NDF和ADF的表观消化率显著高于其他组，这说明哺乳犊牛饲粮中添加适宜量酵母多糖可以促进动物机体对营养物质的吸收利用。

3.3 酵母多糖对哺乳犊牛腹泻率的影响

腹泻是影响犊牛健康生长的重要因素之一。犊牛自身免疫机能的建立大概在3周龄以后[33]。犊牛腹泻不仅会增加犊牛的死亡率，更会影响其成年后的产犊与产奶[34]。所以哺乳早期提高犊牛免疫力，降低其患病风险非常必要。Kara等[26]在犊牛牛奶中添加甘露寡糖发现对犊牛腹泻率没有显著影响。Ghosh等[35]在杂交肉牛饲粮中添加甘露寡糖显著降低腹泻程度。Zhao等[36]在断奶猪饲粮中添加甘露寡糖显著降低腹泻率，对断奶猪的生长性能和营养消化产生积极影响。王忠等[37]发现断奶仔猪饲粮中添加50 mg/kg的酵母β-葡聚糖可显著降低仔猪腹泻频率，但随着β-葡聚糖添加剂量的升高，导致仔猪腹泻频率上升。高婕等[38]研究发现酵母细胞壁水解物降低了仔猪腹泻率，维护肠道微生态平衡，抑制有害菌的繁殖。而许飞龙等[24]在仔猪饲粮中添加0.15%的酵母细胞壁多糖加重了断奶仔猪的腹泻程度，这可能与高剂量全破碎酵母细胞壁多糖的添加有关，导致仔猪容易生病，从而影响仔猪的健康生长。在本试验中添加酵母多糖降低了犊牛的腹泻率，添加2 g/(头·d)酵母多糖的犊牛腹泻率最低，这可能与酵母多糖提高了犊牛的抗病免疫力有关。而高剂量的酵母多糖使犊牛腹泻率升高，可能因为酵母多糖导致犊牛消化道后段寄生的微生物发酵过度，特别是大肠杆菌等细菌的非特异性生长，引起动物消化不良、腹泻、胃肠道黏膜受损、机体营养吸收下降，使生长受阻[27]。

3.4 酵母多糖对哺乳犊牛血清生化指标的影响

3.4.1 酵母多糖对哺乳犊牛血清代谢物的影响

血清中GLU的含量是大多数动物维持需要和生长发育的主要能源物质，能反映机体内糖原生成和分解之间的动态平衡[39]，过高或者过低对机体都不利。本试验中，添加酵母多糖对犊牛血清中GLU含量无显著影响，这可能与犊牛自身维持血糖平衡机能有关。

血清中TP含量的高低从总体上反映体内蛋白质合成代谢的强弱，当血清TP含量升高时，有利于提高代谢水平和免疫力，促进动物健康生长[40]。本试验中，添加2 g/(头·d)酵母多糖的犊牛血清TP含量最高，说明添加酵母多糖提高机体抵抗力，促进了犊牛健康生长。ALB在血液中是维持血液渗透压的主要调节物质，犊牛血清ALB含量组间无显著差异，但添加2 g/(头·d)酵母多糖的犊牛血清ALB含量最低，说明添加2 g/(头·d)的酵母多糖可维持血浆渗透压，保持肝功能状态和机体的免疫调节。

动物体蛋白质代谢状况可以通过血清UN含量反映。血清UN含量降低，说明氮的利用率提高。本试验中，血清UN含量组间差异不显著，说明本试验设置的添加剂量对机体氮代谢无影响。

3.4.2 酵母多糖对犊牛血清酶活性的影响

ALP和LZM均为犊牛机体吞噬细胞内的溶酶体酶，对于犊牛吞噬细胞的吞噬能力和杀菌能力具有重要作用。ALP的活性高低反映了犊牛的生长速度和生长性能。LZM主要由巨噬细胞分泌，在机体防护中起着重要作用，具有溶解细菌细胞、迅速清理黏膜、增强机体抗感染能力的作用。王学东等[41]报道，酵母细胞壁能改善仔猪的非特异性免疫能力，提高血清中ALP活性。本试验结果显示，给犊牛添加1、2 g/(头·d)酵母多糖血清ALP活性显著高于不添加组，添加2、3 g/(头·d)酵母多糖血清LZM活性显著高于不添加组。可见，哺乳犊牛饲粮中添加适宜酵母多糖可以提高犊牛的非特异性免疫，有助于提高抗感染能力。

3.4.3 酵母多糖对犊牛血清抗氧化指标的影响

抗氧化防御系统是动物机体在进化中形成的一个完整而复杂的防御系统，T-AOC是机体拮抗氧自由基的主要体系，是衡量机体抗氧化能力的综合指标，指标的高低反映了整个酶促和非酶促抗氧化系统对氧化应激的抵抗能力[42]。MDA是机体脂质过氧化的分解产物之一，其含量高低反映氧自由基水平和脂质过氧化的强度和速率，当含量升高时,机体的抗氧化作用减弱。黄鑫等[43]研究表明在罗斯(ROSS)白羽肉公鸡饲粮中添加1 kg/t酵母细胞壁多糖能促进肉鸡免疫器官发育，增强肝脏抗氧化能力。李学俭[44]研究发现β-甘露聚糖酶可以显著提高断乳仔猪血清T-AOC，降低血清MDA含量，从而提高机体的抗氧化能力。在本试验中，添加酵母多糖组的犊牛血清T-AOC较高，MDA含量较低，2 g/(头·d)添加组效果最好，说明外源添加酵母多糖可以通过提高机体内抗氧化酶活性来清除机体氧自由基，防止活性氧对机体造成损伤，保障机体健康，但具体机理还有待于进一步研究。