体外法评价益生菌对猪饲料中三种大宗原料干物质消化率的影响

袁艳枝，刘永立，衡军影，张 杰，李高强

（1.河南佰役安生物工程有限公司，郑州 450000；2.焦作市佰役安生物工程有限公司，河南 焦作 454450；3.焦作市佰役安生物科技有限责任公司，河南 焦作 454450）

国内外有诸多研究报道表明：体外法具有快速、简便、准确、费用低等优点，动物代谢试验法费时、费力，且重演性、可比性差，因此说体外消化试验的系统研究及应用前景广阔[1]。消化率是衡量动物消化能力和饲料可消化性的重要指标[2]，影响饲料转化率最关键的因素是消化率。饲料占养猪生产总成本的60%～80%，降低饲料成本、提高干物质消化率是提高养猪经济效益的重要举措。

大量活体试验结果表明，益生菌在提高猪生长性能、改善肠道微生物区系结构及提高机体免疫力等方面具有积极作用[3-5]。益生菌是一类含有活菌或其代谢产物的生物制剂，因其具有安全可靠、无抗药性、无残留、不污染环境等优点而备受关注。枯草芽孢杆菌在发酵时能分泌大量胞外酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等，能降解饲料中蛋白质、脂肪、多糖等大分子营养物，促进营养物质的吸收转化，从而降低养殖的饲料系数[6-7]。嗜酸乳杆菌能产生乳酸、乙酸和一些对有害菌起抑制作用的抗菌素，但是益菌作用比较弱。到目前为止，世界各国尚无饲用益生菌评价的相关体系和标准，且目前益生菌在养猪生产中的研究多集中于活体动物代谢试验法，运用仿生消化法评定猪饲料原料干物质消化率的影响研究较为缺乏。

本试验利用三角瓶体外模拟消化仿生系统，比较了添加不同益生菌对饲料原料干物质消化率的影响，以期为饲料益生菌生物学效价评定的仿生消化法操作规程建立提供参考。

1 试验时间及地点

试验于2020 年7—8 月份在河南佰役安生物工程有限公司研发中心检测分析实验室进行。

2 材料与方法

2.1 益生菌

枯草芽孢杆菌活菌数为1.58×109cfu·mL-1，嗜酸乳杆菌活菌数为3.60×108cfu·mL-1，均由河南佰役安生物工程有限公司研发研究室筛选并制备。

2.2 饲料原料

玉米、豆粕和麦麸三种大宗饲料原料，购买自河南红星农资发展有限公司。采用四分法对三种大宗原粒进行取样，然后用饲料粉碎机粉碎过40 目筛，充分混合均匀后备用。三种大宗饲料原料的干物质含量分别为：玉米90.87%，麦麸92.19%，豆粕91.22%。

2.3 试验设计

试验采用单因子试验设计，采用仿生消化法评定三种饲料原料的干物质消化率，每种饲料原料分为4 组，即对照组（仿生消化过程中不添加益生菌）、枯草芽孢杆菌组（添加枯草芽孢杆菌1 mL）、嗜酸乳杆菌组（添加嗜酸乳杆菌1 mL）和复合菌组（添加枯草芽孢杆菌0.5 mL+嗜酸乳杆菌0.5 mL），每组6个重复，每个重复使用一个三角瓶。

2.4 猪胃肠道缓冲液及消化液配制

2.4.1 猪消化道缓冲液配制

参照《单胃动物仿生消化系统操作手册》（第2 版）猪饲料酶水解物能值测定技术规程中模拟猪消化道缓冲液配制方法[8]配制猪胃缓冲液、猪小肠缓冲液。

2.4.2 猪消化道消化液配制

参照《猪饲料酶水解物能值测定技术规程》中猪消化道消化液配制方法[9]配制模拟猪胃消化液、模拟猪小肠消化液、模拟猪大肠消化液。

2.5 消化过程

参照参考文献[10]中操作步骤进行。

胃阶段消化：分别准确称取2.000 0 g（准确至0.000 2 g）三种大宗饲料原料（玉米、麦麸、豆粕），转移至事先准备好的三角瓶，用移液器加入16 mL模拟猪胃消化液。对照组不添加益生菌，不同处理组在对照组基础上分别添加相应益生菌：枯草芽孢杆菌组添加浓度为1.58×109cfu·mL-1的枯草芽孢杆菌1 mL，嗜酸乳杆菌组添加浓度为3.60×108cfu·mL-1的嗜酸乳杆菌1 mL，复合菌组添加枯草芽孢杆菌0.5 mL+嗜酸乳杆菌0.5 mL。封口膜封口后固定在事先开启到39 ℃恒温水浴摇床上。该阶段消化时间4 h。

小肠阶段消化：胃阶段消化结束后，取下三角瓶，依次用移液器加入2 mL 猪小肠缓冲液和2 mL 模拟猪小肠消化液，封口膜封口后固定到39 ℃恒温水浴摇床上，继续小肠阶段消化。该阶段消化时间22 h。

大肠阶段消化：小肠阶段消化结束后，取下三角瓶，用移液器加入4 mL 模拟猪大肠消化液，封口膜封口后固定到39 ℃恒温水浴摇床上，继续大肠阶段消化。该阶段消化时间24 h。

消化完成后取下三角瓶，用事先准备好的烘干称重后的Whatman541 滤纸进行抽滤，抽滤结束后对滤纸及未消化残渣烘干称重，最后进行干物质消化率的计算。

DMD=（M0-M1）/M1×100%。

式中：DMD为干物质消化率；M0为样品干物质重量；M1为未消化残渣干物质重量。

2.6 数据的统计分析

根据单因素完全随机设计，结果以“平均值±标准差”表示。运用SPSS 17.0 软件对数据进行one-way ANOVA 程序分析，平均值通过Duncan’s法进行多重比较，P＞0.05 为差异不显著，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

3 结果与分析

3.1 添加益生菌对三种大宗饲料原料干物质消化率的影响

添加益生菌对三种大宗饲料原料进行体外消化，结果见表1。

表1 三种大宗饲料原料的干物质消化率测定结果 %

3.1.1 玉米的体外干物质消化率

由表1可知，对照组玉米体外干物质消化率为58.28%，加入枯草芽孢杆菌后玉米的干物质消化率达68.50%，加入嗜酸乳杆菌后玉米的体外干物质消化率达68.67%，加入复合益生菌后玉米的体外干物质消化率达69.2%。加入益生菌后玉米的干物质消化率均极显著高于对照组（P＜0.01），说明益生菌对玉米干物质消化率具有促进作用。且复合菌组玉米干物质消化率最高，但与分别添加枯草芽孢杆菌组和嗜酸乳杆菌组差异不显著（P＞0.05）。

3.1.2 麦麸体外干物质消化率

由表1可知，对照组麦麸体外干物质消化率为48.60%，加入枯草芽孢杆菌后麦麸的干物质消化率为46.80%，加入嗜酸乳杆菌后麦麸的体外干物质消化率为45.67%，加入复合益生菌后麦麸的体外干物质消化率为46.50%。加入嗜酸乳杆菌后麦麸体外干物质消化率显著低于其他组别（P＜0.05）。对照组与枯草芽孢杆菌组和复合菌组相比差异不显著（P＞0.05）。

3.1.3 豆粕体外干物质消化率

由表1可知，对照组豆粕体外干物质消化率为58.30%，加入枯草芽孢杆菌后豆粕的干物质消化率为42.60%，加入嗜酸乳杆菌后豆粕的体外干物质消化率为67.17%，加入复合益生菌后豆粕的体外干物质消化率为56.17%。对照组与枯草芽孢杆菌组和嗜酸乳杆菌组差异极显著（P＜0.01），与复合菌组差异不显著（P＞0.05）。且加入嗜酸乳杆菌后的豆粕干物质消化率最高且均极显著性高于其他组别（P＜0.01），加入益生菌枯草芽孢杆菌对豆粕的干物质消化率没有起到促进作用。

3.2 不同组别未消化残渣

不同组别未消化残渣对比结果见图1。

图1 不同组别未消化残渣对比

由图1 可见，在分别加入益生菌枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌及两者复合菌后，玉米未消化残渣颜色及粒度差异较小；麦麸未消化残渣颜色改变明显加深、粒度增大；豆粕在加入嗜酸乳杆菌后，未消化残渣明显减少；加入枯草芽孢杆菌和两者复合菌后，未消化残渣质量并未表现出明显减少，但颜色差异明显。

4 讨 论

近年来，人们对益生菌功能的研究主要集中于益生菌对宿主的作用、益生菌调节肠道生理功能的研究、益生菌与肠道黏膜免疫关系的研究、益生菌调节肠道微生态菌群平衡中的作用等方面[11]，而关于益生菌对饲料转化率的影响效果也是值得研究的。2020 年在全国禁抗执行情况下，益生菌的饲用进一步得到重视，其对活体动物的免疫机能及肠道健康的作用已得到大量验证[3-5]。如何提高饲料转化率，最大限度地降低料肉比、提高经济效益一直是养殖行业相关研究热点。酶制剂主要是提高饲料转化率，而益生菌调节肠道菌群平衡，能够促进肠道健康和营养吸收，增强机体免疫力和维持肠道菌群平衡，从而提高动物生产性能。学者们普遍认为益生菌并不是单一物质发挥作用，而是一个多种物质协同作用和肠道其他益生菌共同完成的综合方式[12]。

4.1 玉米体外干物质消化率

玉米能值高，适口性好，无氮浸出物（NFE）含量高，消化率达90%以上，可使猪只具有较好的生产性能。玉米作为饲料中添加量占比较高的饲料原料，其消化率直接影响整个饲料的消化率评定。益生菌作为一种活菌制剂，能够在一定条件下繁殖并产生大量生物活性成分。从本次试验数据来看：添加益生菌可以改善玉米的干物质消化率，但不同菌种的改善程度不同。对照组与试验组差异极显著（P＜0.01），且加入益生菌（枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌）后的玉米干物质消化率均极显著高于对照组（P＜0.01），说明益生菌对玉米干物质消化率具有一定的促进作用。M.E.Sanders 等[13]认为，与单一菌株的益生菌相比，复合的菌株或菌种具有更好的益生效果。本试验发现，试验组复合菌组玉米干物质消化率最高达69.20%，效果最好。

4.2 麦麸体外干物质消化率

麦麸主要含有纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蛋白质，还有少量脂肪、矿物元素等。在饲料中一般是作为主要的粗纤维来源，同时麦麸也属于能量饲料。从本次试验可以看出：加入枯草芽孢杆菌及其与嗜酸乳杆菌的复合菌对麦麸干物质消化率无显著影响（P＞0.05），且两组间无显著差异（P＞0.05）。可能原因是，麦麸作为主要的粗纤维来源含有较多纤维素，益生菌自身产生分解纤维素的能力不够，故益生菌对麦麸体外干物质消化率的影响效果不明显。

4.3 豆粕体外干物质消化率

豆粕属于蛋白质类饲料，作为一种高蛋白质，豆粕是制作牲畜与家禽饲料的主要原料。熊云霞[14]研究复合益生菌固态发酵豆粕对断奶仔猪生长性能、肠道形态及肠道菌群的影响，结果表明添加复合益生菌固态发酵豆粕显著提高了断奶仔猪的平均日增重，显著降低了料重比、显著提高了空肠绒毛高度和十二指肠的绒隐比。从本次试验数据来看：对照组与试验组（分别加入枯草芽孢杆菌和嗜酸嗜酸乳杆菌）相比，差异极显著（P＜0.01），与加入复合益生菌的试验组差异不显著（P＞0.05）。且加入嗜酸乳杆菌益生菌后豆粕的干物质消化率最高且均极显著高于其他组（P＜0.01）。枯草芽孢杆菌组和嗜酸乳杆菌组均对豆粕的干物质消化率产生极显著影响。可能原因是嗜酸乳杆菌产生的生物活性成分蛋白酶等各种酶，在一定程度上对豆粕干物质的消化率起到一定的促进作用。

5 结 论

（1）加入益生菌枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌及两者复合菌后对玉米干物质消化率均有促进作用。

（2）加入益生菌枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌及两者复合菌后对麦麸干物质消化率均无促进作用。

（3）加入益生菌嗜酸乳杆菌后对豆粕干物质消化率具有促进作用，加入枯草芽孢杆菌后无促进作用。

三种大宗原料存在不同的研究结果可能与饲料原料本身的成分含量及益生菌的菌种特性、菌种组合、添加比例等有关。本试验所用复合菌由枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌混合而成，如何发挥其最佳使用效果，还需对两种菌的添加剂量、配伍比例和使用阶段进一步研究确定。