锌-多糖螯合物对断奶仔猪腹泻、营养物质表观消化率、消化酶活性的影响

2020-03-06段建兵赵占军相艳丽

中国饲料 2020年2期

段建兵，赵占军，相艳丽

壳聚糖来自甲壳素，由随机分布的线性多糖、去乙酰基单元和N-乙酰葡萄糖的乙酰化单元构成，存在于虾、螃蟹等贝类动物外骨骼中。壳聚糖及其衍生物具有无毒、生物降解、生物相容性好等优良性能，自20世纪90年代以来，壳聚糖及其衍生物的研究日益受到研究学者关注。自1983年壳聚糖被美国食品药品监督管理局批准为饲料添加剂以来，壳聚糖作为添加剂的重要性受到越来越多的关注（Zhou等，2012）。锌是300多种金属酶的辅因子，在所有6种酶中至少有一种酶需要锌，以往关于锌离子与多糖螯合的研究主要集中在其吸附金属离子分离或废水处理方面（吴胜和彭艳，2019；Mcafee等，2011）。当壳多糖通过氮、氧或其组合与锌离子结合时，这些结合可能会使一些潜在的供体原子游离，而这些游离供体原子增强了螯合物的生物活性（Wang等，2004）。但锌-多糖螯合物对动物或人类生物学功能的研究很少。在动物生产中，断奶仔猪饲粮中使用药理水平的锌（2000～3000 mg/kg）是一种常见做法，目的是提高生长性能，减少断奶后非特异性腹泻发生率。但由于大量锌从粪便中排泄，使用高水平锌已导致严重的环境问题。因此，有机矿物由于具有比无机矿物更高的生物利用度而引起研究者的兴趣。此外，由于植酸盐是单胃中限制锌生物利用度的主要营养因素，因此，添加植酸酶在提高仔猪消化可溶性锌，改善锌状态方面是有效的。Ma等（2014）研究表明，饲粮中添加壳聚糖锌可以提高断奶仔猪小肠的抗氧化能力、形态学和黏膜免疫功能。考虑到肠道功能一直与其形态密切相关，我们推测锌-多糖螯合物可以降低腹泻发生率，提高营养物质消化率。因此，本研究旨在探讨锌-多糖螯合物对断奶仔猪腹泻、营养表观消化率、消化酶活性的影响，并比较了锌-多糖螯合物与硫酸锌及硫酸锌+多糖对断奶仔猪的影响。

1 材料与方法

1.1 试验处理本试验将280只平均体重为（6.13±0.22）kg的断奶仔猪随机分为4组，每组7个重复，每个重复10只猪。试验基础日粮为玉米-大豆型日粮，对照组（锌含量为42.5 mg/kg）和试验组分别在基础日粮中分别以硫酸锌、硫酸锌+多糖及锌-多糖螯合物的影响分别添加80 mg/kg锌。试验日粮均为颗粒料（原料组成及营养水平见表1），试验时间为断奶后30 d。

表1 基础日粮原料组成及营养成分

试验期间所有的猪都被安置在一个3.0 m×4.0 m的带水帘的猪舍内，每个重复均配有一个干/湿喂料机。在整个试验过程中，试验动物自由采食饲料和饮水。记录每个重复的饲料用量，在饲养试验开始和结束时，对各重复猪只分别称重，计算平均日增重、平均日采食量和料重比。每天观察断奶仔猪腹泻头数及其持续时间，腹泻定义为至少连续2 d拉稀粪，具体公式如下：

腹泻发生率/%=腹泻仔猪数量/仔猪总数×100。

1.2 样品收集与处理在试验结束前3 d，每栏至少抽取6只猪的粪便样本，每天两次。每只仔猪的粪便样本混合、匀浆后，-20℃保存直至分析。将0.05%的三氧化二铬添加到所有日粮中。饲养试验结束后随机选择60头仔猪（每组15头），禁食12 h后宰杀，用塑料袋收集胰腺样品。取出十二指肠，收集新鲜的消化液并转移到灭菌试管中。所有样品在液氮中快速冷冻，然后在-70℃保存，直到进行化学分析。用玻璃匀浆器将胰腺样品在冰的154 M氯化钠溶液中解冻，匀浆离心（120000×g，4℃）20 min，上清液保存 -70℃。用4mL 0.9%氯化钠溶液匀浆十二指肠（0.2 g）。将消化液混合，4℃下12000×g离心20 min，收集上清液，-70℃保存，测定酶活性。采用南京建成生物研究所的试剂盒测定消化液中蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶活性。

1.3 统计分析利用SAS单因素方差分析模型对数据进行分析，各组以均值表示，合并平均值的标准误差，试验数据以重复作为试验单元，采用Tukey’s 法进行多重比较，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 锌-多糖螯合物对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响由表2可知，日粮添加锌较对照组显著提高断奶仔猪平均日增重和日采食量（P＜0.05）。此外，处理3组（锌-多糖螯合物组）断奶仔猪平均日增重和平均日采食量均显著高于处理1组（硫酸锌组）和处理2组（硫酸锌+多糖组）（P＜0.05）。处理1组（硫酸锌组）和处理2组（硫酸锌+多糖组）对断奶仔猪日增重和日采食量均无显著影响（P＞0.05）。处理3组较其他组显著降低断奶仔猪料重比（P＜0.05），但其他组之间无显著差异（P＞0.05）。与对照组相比，添加锌饲料的猪腹泻发生率明显降低（P＜0.05）。此外，饲喂锌-多糖螯合物的猪腹泻率低于饲粮中锌含量与硫酸锌相同的猪（P＜0.05）。饲粮中单独添加硫酸锌或硫酸锌+多糖对腹泻率无显著影响（P ＞ 0.05）。

表2 锌-多糖螯合物对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

2.2 锌-多糖螯合物对断奶仔猪养分消化率的影响由表3可知，日粮添加锌较对照组显著提高粗蛋白质表观消化率（P＜0.05）。此外，处理3组粗蛋白质表观消化率显著高于锌含量水平相同的处理1组（P＜0.05）。饲粮中单独添加硫酸锌或硫酸锌+多糖对干物质、粗蛋白质、粗脂肪、钙和磷表观消化率的影响无显著性差异（P＞0.05）。不同锌处理的猪对醚提取物、钙、磷表观消化率无显著差异（P＞0.05）。

表3 锌-多糖螯合物对断奶仔猪养分消化率的影响%

2.3 锌-多糖螯合物对断奶仔猪消化酶活性的影响由表4可知，日粮添加锌较对照组可以显著提高十二指肠和胰腺蛋白酶活性（P＜0.05）。此外，锌-多糖螯合物组仔猪十二指肠蛋白酶活性显著高于硫酸锌和硫酸锌+多糖组（P＜0.05），但硫酸锌和硫酸锌+多糖组对十二指肠和胰腺蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性均无显著影响（P＞0.05）。日粮添加锌对胰腺蛋白酶活性无显著影响（P＞0.05）。锌-多糖螯合物组猪十二指肠淀粉酶活性显著高于其他组（P＜ 0.05）。

表4 锌-多糖螯合物对断奶仔猪消化酶活性的影响U/g

3 讨论

本试验结果表明，日粮添加锌-多糖螯合物的断奶仔猪生长性能显著高于硫酸锌或多糖+硫酸锌组。关于锌-多糖螯合物在动物生产中的生物学功能没有发现类似研究。有报道称，作为有机锌多糖复合物，饲喂500 mg/kg Zn的猪与饲喂3000 mg/kg Zn的猪生长性能相似（Case和Carlson 2002）。另一项试验表明，添加300或450 mg/kg锌蛋白盐饲料的断奶仔猪生长性能有所提高，与添加2000 mg/kg氧化锌断奶仔猪生长性能相似（Buff等，2005）。Creech等（2004）发现，在育肥期日粮中添加螯合锌比仅添加类似浓度锌无机硫酸盐形式的猪的体增重更高。锌-多糖螯合物是壳聚糖与锌的螯合物，具有壳聚糖与锌的双重功能，这可能是提高增重的原因。

本研究结果还表明，饲喂含锌-多糖螯合物饲料的猪可降低断奶仔猪腹泻发生率，锌-多糖螯合物组腹泻率低于单独添加硫酸锌或硫酸锌+多糖组。Creech等（2004）研究表明，给断奶仔猪饲喂药物剂量的锌具有肠道效应，提高了十二指肠隐窝深度和绒毛高度，进而提高生长性能。饲粮中锌浓度的增加可能会降低细菌数量，减少腹泻。壳多糖与锌螯合具有增强抗菌活性的作用，这可能是断奶仔猪饲喂锌-多糖螯合物可降低腹泻率的原因之一。添加锌源饲料的断奶仔猪粗蛋白质利用率明显提高，此外，锌-多糖螯合物组粗蛋白质的消化率高于硫酸锌或硫酸锌+多糖组。营养物质消化率升高的可能原因一方面可能是壳多糖可能刺激胃、胰腺和肠黏膜消化酶的分泌，壳聚糖及其衍生物作为肠道吸收促进剂，可以增加肠黏膜通透性和某些氨基酸的生物利用度（Thanou等，2001）。另一方面，锌在酶合成中起重要作用，酶是消化营养物质必需的，锌-多糖螯合物可能结合了壳多糖和锌的生物活性，并显示出协同的生物功能。因此，饲粮中添加锌-多糖螯合物提高了猪营养物质消化率，这也是生长性能提高的原因之一。

营养物质消化与消化酶的活性密切相关。高锌可提高蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，并可抑制缺锌带来的症状（Jing等，2008）。在本研究中，日粮添加锌改善了胰脏蛋白酶活性，但只有在饲粮中添加锌-多糖螯合物，猪十二指肠蛋白酶活性才有显著提高，同时其也提高了胰腺淀粉酶活性。因此，本研究中消化酶活性的这种变化可能是养分表观消化率和生长性能改善的原因。在仔猪日粮中添加高剂量锌会带来许多问题，如高锌会导致土壤中锌的积累，导致集约化耕地土壤出现毒性。因此，考虑到锌排泄对环境的长期影响，通过添加低剂量的有机锌对保持断奶仔猪生长性能很重要，同时也有利于环境和养猪业的可持续发展。