不可溶性纤维对幼龄肉鸡生长性能以及肝脏脂质代谢的影响

2022-06-10丁冉冉孙全友席燕燕金瑶瑶王琳燚马慧慧王改利李绍钰

动物营养学报 2022年5期

丁冉冉徐彬孙全友席燕燕金瑶瑶王琳燚付趁王丁马慧慧王改利李绍钰*

(1.河南农业大学动物科技学院，郑州450002；2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，郑州450002)

20世纪70年代以后，在集约化养殖过程中，高能量、高蛋白质和低纤维的家禽配合饲料的使用极大地提高了家禽的生产水平。但随着养殖业生产水平的提高，肉鸡的腹脂过度沉积造成的饲料利用率降低、资源的浪费，以及由此导致的屠宰性能下降、脂肪肝以及代谢性疾病增加等问题已成为目前肉鸡养殖业面临的主要问题之一[1-3]。纤维由于其成分的复杂性一直没有统一的定义，目前主要定义为不能被动物内源消化酶消化的饲料成分，且主要存在于植物细胞壁中，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物性物质。按纤维溶解性，一般将饲粮纤维分为可溶性纤维和不可溶性纤维。其中，可溶性纤维主要包括果胶、树胶和半纤维素，其吸水后在食糜中表现出一定的黏性，能够延缓胃肠道排空速度，也是后肠道发酵的主要底物；不可溶性纤维是细胞壁的主要组成成分，主要包括纤维素、半纤维素和木质素，其化学组成和结构以及木质化程度对大肠发酵活动和短链脂肪酸的吸收有重要影响[4]。长期以来，人们一直把饲粮纤维认为是一种抗营养因子，认为其能稀释饲粮能量水平、降低营养物质的消化率以及降低家禽的采食量，从而影响家禽的生产性能[5]。因此，在相当长的一段时间内，在家禽饲粮中尽可能限制纤维的含量。但是，随着近几年脂肪过度沉积成为制约肉鸡养殖业发展的重要因素之一[6]，以及广大居民对食品安全的关注和国家禁抗政策的实施，纤维的价值也被重新评估，其作为第七大营养素在促进肠道发育、调控肠道微生态等方面越来越引起人们的关注。

近年来的研究发现，在饲粮中添加适量的纤维源，可促进肉鸡胃肠道的健康发育，提高家禽粪便质量，改善家禽饥饿感，有利于家禽的健康和福利，也可以促进肉鸡器官的发育以及酶的分泌，同时能够提高营养代谢率和生产性能，降低腹脂率[7-9]。目前，膳食纤维已经纳入人类的健康饮食中，且在动物生产上主要集中在反刍和母猪上应用较多，而在家禽上，纤维对肉鸡的生理营养功能上研究较少，尤其是不可溶性纤维对肉鸡脂质代谢的影响上罕见相关报道。因此，本试验旨在通过考察饲粮中添加不可溶性纤维对肉鸡生长性能以及肝脏脂质代谢等方面的影响来研究不可溶性纤维对幼龄肉鸡上的营养生理效应，探讨利用不可溶性纤维的营养调控功能来改善肉鸡的脂肪代谢和沉积，为纤维在肉鸡饲粮中的应用提供理论和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用不可溶性纤维购于德国某公司，是一种天然的木质纤维素，呈粉末状形态，其中粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量分别为54%、65%、83%和20%。

1.2 试验设计

试验选取健康且体重相近的1日龄爱拔益加(AA)肉仔鸡360只，随机分为3个组，每组6个重复，每个重复20只鸡。对照组饲喂基础饲粮；试验Ⅰ组在基础饲粮中添加8 kg/t的不可溶性纤维，并适当调整其他原料用量使其营养水平与对照组基础饲粮保持一致；试验Ⅱ组在基础饲粮的基础上额外添加8 kg/t的不可溶性纤维。基础饲粮参照我国农业行业标准《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)进行配制，各组饲粮组成及营养水平见表1。

表1 饲粮组成及营养水平(风干基础)

续表1项目 Items对照组Control group试验Ⅰ组Trial group Ⅰ试验Ⅱ组Trial group Ⅱ粗纤维 CF3.673.753.81中性洗涤纤维 NDF10.1410.3510.51酸性洗涤纤维 ADF4.074.204.12钙 Ca1.010.961.07总磷 TP0.600.610.63赖氨酸 Lys1.401.401.39蛋氨酸 Met0.570.570.57苏氨酸 Thr0.800.800.79色氨酸 Trp0.260.270.26

1.3 饲养管理

试验肉鸡采用3层笼养的方式，每个笼位20只鸡，每个组6个笼位。鸡只自由采食和饮水，并保持24 h连续光照，室内采用人工控温和机械通风，1～3日龄时室温控制在32～34 ℃，然后按照每周降低2～3 ℃的方式逐渐降至23 ℃并保持不变。试验期14 d，在此期间按常规程序进行严格免疫。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能的测定

分别在试验第1天、第14天08：00以每个重复为单位对试验肉鸡进行空腹称重，计算试验期间肉鸡平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

1.4.2 血清指标的测定

在试验第14天，每个重复选取1只接近平均体重的肉鸡，翅下采集20 mL血液，血样于真空管中在4 ℃下3 000 r/min离心15 min分离血清，于-20 ℃保存待测。采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定与肝脏功能相关的血清指标，包括血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)含量。

1.4.3 肝脏指标和腹脂率的测定

在试验第14天，每个重复选取1只接近平均体重的肉鸡进行屠宰，分离肝脏和腹脂，称重并计算其与体重的比率。取左侧肝脏2 g左右，置于样品袋中，于-80 ℃冰箱保存，用于测定肝脏TG和TC含量，测定采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行。

1.4.4 肝脏脂质代谢相关基因mRNA相对表达量的测定

在试验第14天，每个重复选取1只接近平均体重的肉鸡进行屠宰，分离肝脏左叶尖端2 g左右，置于2 mL灭菌EP管中，于-80 ℃冰箱保存，用于测定肝脏脂质代谢相关基因mRNA相对表达量。基因编号及引物序列见表2。

表2 基因编号及引物序列

采用TaKaRa公司试剂盒(TaKaRa MiniBEST Universal RNA Extraction Kit)对肝脏样本进行总RNA的提取，具体步骤按说明书进行。RNA的浓度和纯度用NanoDrop 1000型紫外分光光度计进行检测，采用反转录试剂盒PrimeScript RT Master Mix(TaKaRa公司)将RNA反转录为cDNA，再用TB Green Premix Ex Taq Ⅱ(TaKaRa公司)进行实时荧光定量PCR检测。实时荧光定量PCR反应仪器为罗氏Light Cycler 96，内参基因为三磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)。采用相对定量法(2-ΔΔCt)进行目的基因mRNA相对表达量的计算。

1.5 数据统计与分析

生长性能、血清指标、肝脏指标和腹脂率的数据采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，当结果出现显著性差异(P<0.05)时，则采用Duncan氏法进行多重比较；肝脏脂质代谢相关基因mRNA相对表达量的数据分析采用GraphPad Prism 8软件进行分组单因素方差分析。结果均以“平均值±标准差”表示，以P<0.05为差异显著性判断标准。

2 结果

2.1 不可溶性纤维对幼龄肉鸡生长性能的影响

由表3可知，与对照组相比，各试验组肉鸡1～14日龄平均日增重和末重均显著降低(P<0.05)，同时料重比均显著提高(P<0.05)；试验Ⅱ组肉鸡平均日采食量显著降低(P<0.05)。试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡末重、平均日采食量、平均日增重和料重比之间均无显著性差异(P>0.05)。

表3 不可溶性纤维对幼龄肉鸡生长性能的影响

2.2 不可溶性纤维对幼龄肉鸡脂质代谢的影响

2.2.1 不可溶性纤维对幼龄肉鸡血清指标的影响

由表4可知，与对照组相比，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡14日龄血清TC和TG含量均显著降低(P<0.05)，血清LDLC和HDLC含量无显著性差异(P>0.05)。试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡血清指标之间均无显著性差异(P>0.05)。

表4 不可溶性纤维对幼龄肉鸡血清指标的影响

2.2.2 不可溶性纤维对幼龄肉鸡肝脏指标和腹脂率的影响

由表5可知，与对照组相比，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡14日龄肝脏TC和TG含量以及腹脂率均显著降低(P<0.05)，且试验Ⅰ组和试验Ⅱ组之间无显著性差异(P>0.05)；与对照组相比，试验Ⅰ组肉鸡肝脏相对重量无显著性差异(P>0.05)，但试验Ⅱ组肉鸡肝脏相对重量显著降低(P<0.05)，且与试验Ⅰ组差异不显著(P>0.05)。

表5 不可溶性纤维对幼龄肉鸡肝脏指标和腹脂率的影响

2.2.3 不可溶性纤维对幼龄肉鸡肝脏脂质代谢相关基因mRNA相对表达量的影响

由表6可知，与对照组相比，各试验组肉鸡肝脏中载脂蛋白B(ApoB)、脂肪甘油三酯脂酶(ATGL)和肉碱棕榈酰转移酶1(CPT1)的mRNA相对表达量均显著提高(P<0.05)，试验Ⅰ组肉鸡肝脏中脂蛋白酯酶(LPL)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的mRNA表达量均显著提高(P<0.05)。此外，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡肝脏中ApoB、ATGL、LPL和PPARγ的mRNA相对表达量之间均无显著性差异(P>0.05)，试验Ⅱ组肉鸡肝脏中CPT1的mRNA相对表达量显著高于试验Ⅰ组(P<0.05)。

表6 不可溶性纤维对幼龄肉鸡肝脏脂质代谢相关基因mRNA相对表达量的影响

与对照组相比，各试验组肉鸡肝脏中载脂蛋白A(ApoA)、苹果酸脱氢酶(MDH)和硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)的mRNA相对表达量均显著降低(P<0.05)；其中，试验Ⅱ组肉鸡肝脏中ApoA和MDH的mRNA相对表达量显著低于试验Ⅰ组(P<0.05)，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肉鸡肝脏中SCD1的mRNA相对表达量无显著性差异(P>0.05)。

3 讨论

3.1 不可溶性纤维对幼龄肉鸡生长性能的影响

近年来，许多研究表明，饲粮中添加适宜水平的不可溶性纤维对家禽的采食量和生长性能无负面影响。Röhe等[9]研究表明，饲粮在等能等氮条件下添加木质纤维素对肉鸡的整体生长性能无显著影响。Makivic等[10]在饲粮中添加不同水平的木质纤维素，结果显示添加0.6%木质纤维素对肉鸡平均日采食量和平均日增重等均有所提高。但有研究认为，饲粮纤维是一种饲料稀释剂和一种抗营养因子，饲粮高水平的纤维会对幼龄家禽的采食量、生长性能产生负面影响。熊罗英等[11]研究表明，在肉仔鸡饲粮中添加3%～5%的构树叶降低了14日龄肉鸡的平均日采食量和平均日增重。谈婷[12]在肉鸭饲粮中添加0.3%木质纤维素提高了1～21日龄肉鸭的平均日采食量和平均日增重，但当木质纤维素添加水平提高至0.6%时，发现1～21日龄肉鸭的平均日采食量和平均日增重均有所降低。李刚等[13]研究表明，饲粮添加2.5%～8.5%的苜蓿纤维线性降低了肉鸡末重和平均日增重，且提高肉鸡料重比。Kheravii等[14]研究发现，自由采食饲粮中添加燕麦壳的肉鸡，1～16日龄的平均日采食量和饲料转化率较低；然而，在1～24日龄和1～35日龄，饲粮添加燕麦壳不影响肉鸡的生长性能。本研究结果发现，饲粮添加0.8%不可溶性纤维，与对照组相比，等能等氮组(试验Ⅰ组)和等量替代组(试验Ⅱ组)肉鸡1～14日龄平均采食量和平均日增重均有所降低，但2组之间均无显著性差异。这一结果与Röhe等[9]、熊罗英等[11]和谈婷[12]的研究结果相似，说明饲粮中添加不可溶性纤维降低了幼龄肉鸡的生长性能，这一研究结果还说明，饲粮中添加不可溶性纤维降低幼龄肉鸡生长性能与饲粮本身的营养水平下降并无明显关系，而可能是由于饲粮添加纤维降低了幼龄肉鸡的采食量，而采食量不足导致肉鸡摄入的饲粮营养不足，从而影响到幼龄肉鸡的生长性能。

3.2 不可溶性纤维对幼龄肉鸡脂质代谢的影响

肝脏是家禽合成脂肪的主要场所，也是提供机体内源性脂肪来源的重要器官，在脂类的消化、吸收、分解、合成及运输等代谢过程中均起重要作用。肝脏能够利用食物和脂肪组织中的游离脂肪酸合成TG和磷脂，并合成极低密度脂蛋白胆固醇(VLDLC)和HDLC参与脂蛋白代谢的转移酶等，而VLDLC在血清中代谢为LDLC。因此，血清中TC、TG、HDLC和LDLC含量等指标常作为机体脂质代谢相关的重要指标[15]。TC和TG以脂蛋白的形式通过血液从合成或吸收的场所转运至周围组织。本试验结果表明，饲粮中添加不可溶性纤维显著降低了2个试验组幼龄肉鸡血清和肝脏中的TC和TG含量，说明不可溶性纤维促进了肉鸡的脂肪转运和分解代谢，因此降低了幼龄肉鸡的肝脏相对重量和腹脂率。这也可能是导致试验组幼龄肉鸡生长性能下降的原因。Mohiti-Asli等[16]研究发现，饲粮添加3%纤维素或菊粉可降低肉鸡腹脂重和肝脏重以及肝脏TC和TG含量；Okrathok等[17]用0.5%、1.0%和1.5%改性木薯纤维饲喂肉鸡后发现，1.0%改性木薯纤维可以降低腹脂率和肌肉、血清和肝脏TC含量；韩浩月[18]研究表明，饲粮纤维水平线性降低了幼龄肉鸭的腹脂沉积、肝脏重量以及肝脏TG和TC含量；王赛男等[19]在小鼠的高脂饲粮中添加大豆不可溶性纤维降低了小鼠血清和肝脏中TC和TG含量以及腹脂和肝脏指数，上述结果均与本试验结果一致。

LDLC转运内源性胆固醇，将脂类由肝脏向外周转运，LDLC高会引起动脉粥样硬化，HDLC逆向转运胆固醇，是将脂类由外周转运至肝脏分解代谢。李彦品[20]研究发现，饲粮纤维水平不影响仔鹅血清TC、TG和LDLC含量，但随着饲粮纤维水平的提高，血清HDLC含量显著提高。韩浩月[18]研究发现，7～14日龄肉鸭血清TC、HDLC和LDLC含量随饲粮纤维水平的提高线性降低。本试验结果表明，饲粮中添加不可溶性纤维同时降低了2个试验组幼龄肉鸡血清LDLC含量，同时提高了血清HDLC含量，加快了外源TC的转运和代谢，这一结果进一步验证了试验组幼龄肉鸡血清和肝脏中TC和TG含量下降的原因。这也说明不可溶性纤维降低了幼龄肉鸡机体TC的代谢，加快了TG的转运，从而加快了肝脏脂肪的转运和分解，从而降低了幼龄肉鸡的生长性能。

研究表明，饲粮纤维除了通过影响脂肪酸代谢的相关酶活性以外，还可通过调控该脂肪酸代谢相关基因的表达来调节动物体内的脂质代谢[18]。SCD1是单不饱和脂肪酸合成的限速酶，直接影响TC和TG的合成[21]。MDH能直接参与体内长链脂肪酸的生物合成，是禽类脂肪酸从头合成的调控酶。Rosebrough等[22]研究发现，MDH与脂肪酸合成的效率相关。本试验结果发现，2个试验组肉鸡肝脏中SCD1和MDH的mRNA相对表达量均显著低于对照组，这一结果说明饲粮添加纤维能够降低幼龄肉鸡肝脏中SCD1和MDH的mRNA表达，从而降低脂肪酸的合成速率，进而减少肝脏中TC和TG的含量。此外，试验Ⅱ组肉鸡肝脏中MDH的mRNA相对表达量显著低于试验Ⅰ组，这也验证了前面试验结果中试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肝脏TC和TG含量均显著低于对照组，且试验Ⅱ组肝脏TC和TG含量又低于试验Ⅰ组的结果。推测是因为纤维等量替代饲粮时饲粮纤维含量高于等能等氮条件下饲粮的纤维含量。但试验Ⅰ组和试验Ⅱ组肝脏TC和TG含量差异不显著，可能与MDH是脂肪酸从头合成的调控酶有关，MDH会降低脂肪酸的合成能力，但是不是决定脂肪酸合成速度的关键因素。

PPARγ在脂肪细胞中高水平表达，在介导脂类代谢及脂肪酸氧化的过程中起重要作用[23]。PPARγ对脂肪酸的合成起负调控作用。本试验结果发现，饲粮中添加不可溶性纤维提高了2个试验组肉鸡肝脏中PPARγ的mRNA相对表达量，说明饲粮纤维通过刺激PPARγ的表达，抑制了脂肪酸合成酶(FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)等的转录，从而抑制了脂肪酸的合成，进而降低肝脏中TG和TC的含量。

脂肪分解主要依赖于TG分解和脂肪酸β氧化相关的关键酶。LPL可以催化TG血液循环中的乳糜微粒和VLDLC中水解的限速步骤[24]。刘蒙等[25]研究发现，北京油鸡肝脏中LPL的mRNA相对表达量与腹脂率呈显著正相关。ATGL是脂肪水解的关键酶，催化TG第一步水解[26]。CPT1是长链脂肪酸转运进入线粒体进行氧化分解的限速酶[27]。本试验结果发现，不可溶性纤维提高了幼龄肉鸡肝脏中LPL、ATGL和CPT1的mRNA相对表达量，这说明不可溶性纤维可通过刺激LPL、ATGL和CPT1的mRNA表达，从而促进脂肪酸的分解，进而降低肝脏中TG和TC的含量。此外，本试验结果中，试验Ⅱ组肉鸡肝脏中CPT1的mRNA相对表达量显著高于试验Ⅰ组，可能是因为纤维等量替代饲粮纤维水平较高，因此对幼龄肉鸡影响更显著，生长性能下降的也更明显。

此外，肝脏虽是脂肪合成的主要场所，却不是脂肪的储存场所，肝脏合成的TG大部分转运至脂肪组织储存起来。肝脏合成的脂肪主要以VLDL形式向肝外组织转运。ApoB是VLDL的主要载脂蛋白，参与VLDL的合成和分泌，其主要作用为向组织运输脂类[28]。ApoA是HDLC的重要组成部分，对胆固醇的动态平衡起着重要作用，血浆HDLC含量与肝脏ApoA基因mRNA表达相关[29-30]。本试验结果发现，饲粮中添加不可溶性纤维促进了2个试验组肉鸡肝脏中ApoB的mRNA表达，同时抑制了肝脏中ApoA的mRNA表达，并通过提高血清HDLC含量同时降低血清LDLC含量，从而降低肝脏和血清中TC的合成，加快TG的转运，进而促进脂肪的分解，这也是造成本试验中肉鸡肝脏相对重量下降以及腹脂率降低的因素之一。本试验结果还发现，试验Ⅱ组肉鸡肝脏中ApoA的mRNA相对表达量显著低于试验Ⅰ组，推测是因为等量替代饲粮时纤维水平更高，对ApoA的抑制作用更显著。