不同纤维原料对妊娠母猪刻板行为和粪便微生物的影响

2021-12-30代发文苏保元姚宏明杨瑶君

中国饲料 2021年23期

代发文，林涛，苏保元，姚宏明，刘辉，杨瑶君

（1.乐山师范学院，四川乐山 614000；2.广安市饲料管理工作站，四川广安 638000；3.北京大伟嘉生物技术股份有限公司，北京100085；4.竹类病虫防控与资源开发四川省重点实验室，四川乐山 614000）

膳食纤维被称为第七大营养素，根据酶解水溶性可将原料纤维组成分为可溶性纤维（SF）和不可溶性纤维（ISF）。 SF 主要包括低聚糖、果胶、瓜尔胶等，ISF 主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。近年来有关SF 和ISF 调控母猪肠道健康和繁殖性能的研究引发了广泛关注，其中SF 研究较多的主要为魔芋粉和菊粉。以魔芋粉为纤维源提高日粮SF 水平，可显著改善妊娠母猪饱感，提高哺乳期母猪采食量和仔猪增重（孙海清，2013）。通过在妊娠母猪中添加菊粉，随着日粮SF：ISF 比值提高，断奶仔猪小肠绒毛高度和酶活线性增加，仔猪断奶重增加（Li 等，2019）。 SF 比 ISF 发酵更快，产生更多挥发性脂肪酸，利于有益菌的生长（Jha 和 Berrocoso，2015），这可能是提高 SF 可改善母猪饱感和繁殖性能的主要原因。也有研究发现，以ISF 为主的苜蓿草为原料提高饲粮粗纤维水平可显著改善妊娠母猪刻板行为和类固醇激素水平（刘素利等，2016），减少肠道病原菌增加纤维降解菌（Jiang 等，2019），显著降低妊娠期雌激素水平，提高产活仔数（姜海龙等，2016）。上述研究表明，SF 和ISF 原料均有调控母猪肠道健康和刻板行为的作用，进而改善繁殖性能，在实际应用中需进一步关注纤维原料的纤维特性。

我国是世界上竹类资源最丰富的国家，竹粉富含不可溶性纤维，三年嫩竹杆竹粉ISF 含量62.54% ~ 89.79%（Felisberto 等，2017）。竹粉经发酵后可替代苜蓿草用于肉羊饲养（Oguri 等，2013），竹纤维具有较好的吸水膨胀性和调控机体脂肪代谢作用（Luo 等，2017），竹纤维可通过调控胰岛素信号通路提高机体胰岛素敏感性（Li 等，2018）。这表明竹粉用于饲料原料是安全的，并具有功能性调控作用。但目前有关饲用竹粉在单胃动物中的应用研究报道较少。与常见的SF 原料相比，饲用竹粉富含ISF 且成本较低。本试验旨在评估饲用竹粉与SF 原料对妊娠母猪刻板行为和粪便菌群的影响，为实际生产中纤维原料选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 纤维原料 SF 纤维原料：商品名YWS，湖北某生物科技公司生产，纯可溶性纤维，参照代发文等（2020）的方法测定溶水体积达到15 mL/g。

ISF 纤维原料：饲用竹粉，采集5 ~ 6 年生楠竹竹杆（产自四川省），去竹青后，采用切刀粉碎机（600 型，郑州创一机械设备有限公司）进行粗粉，烘干至10% ~ 12%水分后，用锤片式粉碎机（968型，江苏牧羊集团有限公司）粉碎过80 目筛。采用GB/T20806 测定中性洗涤纤维（NDF）含量为80%，按上述方法测定溶水体积为6.5 mL/g。

1.2 试验设计选择已配种的长大二元杂经产母猪300 头作为试验动物，根据配种时间、胎次、体况、采食量、预产期等基本相近原则，将其分为对照组、试验组1 和试验组2。对照组饲喂粗纤维为 5%的基础日粮（CON）,试验组 1 在 CON 基础上添加1%可溶性纤维原料商品名YWS（TRE1组），试验组2 在CON 基础上添加 2.5%不可溶性纤维原料饲用竹粉（TRE2 组）。参考NRC2012、SEGE 第27 版等妊娠母猪营养配制试验日粮，饲粮组成和营养水平见表1。

表1 试验日粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 试验动物及饲养管理试验母猪饲喂于定位栏，从开始试验即饲喂试验饲粮，每天饲喂2 次（7：00、15：30），自由饮水。根据妊娠阶段和母猪体况按表2“高低高”推荐饲喂方案进行饲喂，背膘测定采用A 超背膘测试仪（美国Renco），测定点为胸腰结合处与背中线距离6.5 cm 处。

表2 不同体况妊娠母猪推荐饲喂量 kg/d

1.4 测定指标和方法

1.4.1 饲料可发酵性分别参考直接发酵法（代发文等，2020）和预消化发酵法测定试验饲粮的发酵48 h 后重量损失率，每个试验日粮测定了2 个平行样。直接法以试验饲粮接种活化后发酵菌剂进行发酵，接种动物源屎肠球菌活菌约5×106cfu/g，底物水分含量为41%，于铝箔袋中充分混合均匀，赶出空气后密封，放置于37 ℃培养箱进行发酵48 h。预消化发酵法先采用人工肠液处理12 h后继续按上述方法接种活菌发酵，人工肠液为将适量胰酶和胆盐加至等渗缓冲液中，使胰酶终浓度1 g/L，胆盐终浓度0.5%，调pH 至8.0。

发酵重量损失率/%=（发酵前试样重量-发酵48 h 后试样重量）/发酵前试验重量×100。

1.4.2 母猪刻板行为空口咀嚼比例：在试验开始8 ~ 14 d，以组为单位，每天在上午和下午采食后3 h，采用瞬时记录法，统计空口咀嚼母猪数量，连续统计7 d。空口咀嚼行为母猪的判断标准为：母猪存在咀嚼动作或者母猪不存在咀嚼动作但嘴角边沿有白色泡沫。分妊娠前期、妊娠中期和妊娠后期计算各组平均空口咀嚼母猪比例，妊娠前期为妊娠4~30 d，妊娠中期为妊娠31~90 d，妊娠后期为妊娠91 d ~ 上产床。

1.4.3 母猪粪便微生物菌群在试验结束时，每组随机选取10 头母猪，收集新鲜粪便，每个样品约20 g，液氮速冻，-80 ℃冷冻保存待测。取粪便样品0.5 g 于无菌三角瓶，采用灭菌生理盐水逐级10倍稀释，将稀释液接种于相应的固体培养基上，采用平板涂布法进行细菌培养计数。每种指标检测5个稀释梯度，每个梯度设3 个重复。大肠杆菌、总需氧菌于37 ℃有氧培养24 h 后计数，乳酸杆菌37 ℃厌氧培养48 h 后计数。结果以cfu/g 表示。

1.5 数据分析采用SPSS 19.0 统计软件LSD程序对不同处理组母猪粪便微生物菌群进行单因素多重比较方差分析，结果以“平均数±标准误”表示，P < 0.05 表示差异显著，0.05≤P < 0.10 表示有差异趋势。

2 结果与分析

2.1 不同纤维原料对妊娠母猪饲粮可发酵性的影响由图1 可知，采用直接发酵法以TRE1 组发酵重量损失率值最大，采用预消化发酵法以TRE2 组发酵重量损失率值最大，这表明ISF 饲用竹粉和SF（YWS）在调控母猪料调控可发酵性的方式和程度上存在差异，饲用竹粉可能更利于促进模拟人工肠液预消化饲料残渣发酵。

图1 试验日粮体外发酵重量损失率

2.2 不同纤维原料对妊娠母猪刻板行为的影响由图2 可知，TRE1 和TRE2 试验组空口咀嚼母猪比例均较对照组降低，这表明添加ISF 为主的饲用竹粉和SF 为主的YWS 均能改善母猪刻板行为。试验各组母猪妊娠后期空口咀嚼比例均较妊娠前期和妊娠中期有一定降低，这可能与妊娠后期母猪普遍饲喂量较高有关，表明空口咀嚼母猪比例可一定程度反映母猪因为采食不足的刻板行为。

图2 试验各组空口咀嚼母猪比例

2.3 不同纤维原料对妊娠母猪粪便菌群的影响由表3 可知，与对照组相比，试验TRE1 和TRE2组母猪粪便需氧菌总数均显著降低（P < 0.05），TRE1 组需氧总菌数最低，有低于TRE2 组的趋势（P =0.069）。试验TRE2 组母猪粪便大肠杆菌数量最低，显著低于 TRE1 组（P < 0.05），TRE2 组乳酸菌/大肠杆菌有高于 TRE1 组趋势（P =0.096）。

表3 不同纤维原料对妊娠母猪粪便菌群的影响 ×107 cfu/g

3 讨论

本试验采用了两种体外发酵法来比较SF 和ISF 纤维原料对妊娠母猪料可发酵性的影响，结果发现，采用直接发酵法添加SF 的TRE1 组发酵重量损失最大，采用预消化发酵法以添加ISF 的TRE2 组发酵重量损失最大。体外发酵处理饲料原料纯化得到SF 和ISF，结果发现，SF 发酵产生短链脂肪酸和氨含量显著高于ISF，SF 发酵产物中副杆菌科和普氏菌科含量较高（Mou 等，2020）。另一体外发酵试验发现与对照组相比，添加竹笋ISF 和SF 组短链脂肪酸分别提高1.28 倍和0.71倍（Wu 等，2020）。断奶仔猪日粮中添加纤维组产气量显著高于对照组，而不同纤维组之间比较发现柑橘渣组和苜蓿草组仔猪盲肠pH 显著低于菊粉组（Brambillasca 等，2015）。上述研究表明，添加SF 发酵可能优于ISF，而ISF 在调控经消化后的饲料残渣可发酵性方面优于SF，更利于促进后肠道发酵降低后肠食糜pH。

为调控母猪背膘提高繁殖性能，实际生产中妊娠母猪常采用限饲的饲喂模式，由于采食量不足，妊娠期母猪常表现出空口咀嚼、咬栏架、舔地等刻板行为。刻板行为严重时可影响胚胎着床，甚至出现流产。关于母猪刻板行为的评估在不同研究中采用的测定内容及方法略有差异，有研究者针对妊娠前期和中期母猪采用瞬时记录法即每天观察6 h，连续测定3 d，结果发现采食适宜粗纤维日粮妊娠母猪无食咀嚼行为明显减少（梁晓兵等，2017）。另一研究也采用瞬时记录法，每天观察1 h 记录母猪行为，结果发现添加粟糠增加日粮粗纤维水平可显著降低母猪妊娠前期咬栏行为，增加趴卧时间，提高孕激素含量（焦福林等，2018）。为减少刻板行为观察的工作量，本试验结合饲喂程序和饲喂量采用瞬时记录法统计妊娠前期、中期和后期空口咀嚼母猪比例，连续统计7 d，各组空口咀嚼比例变异系数小于10%，这表明该法测定结果稳定。本试验发现，TRE1 和TRE2组空口咀嚼比例均较对照组降低，这表明添加SF和ISF 纤维原料均有改善母猪刻板行为的作用，一方面可能与纤维增加日粮体积增强饱感有关（吕廷伟和王爱国，2000），一方面可能与纤维调控发酵增加血清胰高血糖素样肽产生饱感有关（Sun等，2015）。

纤维营养对母猪的另一重要应用价值表现在其对菌群结构和肠道健康的调控上。有研究以纯度99%纤维素（ISF）为原料增加妊娠母猪纤维水平，结果发现，妊娠前期和后期粪便乳酸杆菌数量显著升高，大肠杆菌数量显著降低（杨玉芬等，2010）。断奶仔猪日粮中添加1：1 菊粉和果寡糖使回肠食糜乳酸杆菌显著增加，而对大肠杆菌和细菌总数无明显影响（卢军霞和石文慧，2020）。以苜蓿草为纤维源增加母猪日粮纤维水平，结果发现高纤维饲粮显著提高了粪便菌群丰富度和多样性指数，瘤胃球菌属、丁酸弧菌属、乳酸杆菌属和纤维杆菌属的比例显著增加，梭菌属、链球菌属、拟杆菌属和大肠杆菌-志气杆菌属比例显著降低（Jiang 等，2019）。本试验发现 TRE2 组母猪粪便大肠杆菌数量最低，显著低于TRE1 组，TRE2 组乳酸菌/大肠杆菌数量比值有高于TRE1 组趋势，表明以ISF 为主的饲用竹粉可能比SF 更利于调控粪便菌群平衡，这与预消化发酵法测定可发酵性结果一致。