丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡生长性能、血清生化指标及盲肠微生物区系的影响

2023-03-07庄佳荣李洪涛张金红侯彦茹

动物营养学报 2023年2期

赵旭庄佳荣李洪涛于娟* 张金红侯彦茹

(1.临沂大学农林科学学院，临沂276000；2.山东布恩饲料集团有限公司，临沂276000)

家禽的消化道中存在着大量的微生物，它们对于维持家禽肠道环境的相对稳定以及促进营养物质的消化吸收均具有非常重要的作用。对于家禽而言，厚壁菌门和拟杆菌门是肠道中的优势菌门[1]。之前有研究表明，肠道中厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度与宿主的体重密切相关，其中，厚壁菌门相对丰度与体重呈正相关关系，而拟杆菌门相对丰度与体重呈负相关关系[2-3]。因此，通过外源添加益生菌来改变家禽肠道微生物区系不失为提高家禽生长性能的好方法，这将对于应对目前抗生素被禁用的现状具有重要意义。丁酸梭菌是属于厚壁菌门、梭菌纲、梭菌目、梭菌科、梭菌属的一种产丁酸、厌氧的革兰氏阳性菌[4]；枯草芽孢杆菌是属于厚壁菌门、杆菌纲、芽孢杆菌目、芽孢杆菌科、芽孢杆菌属的一种需氧的革兰氏阳性菌[5]。2种菌目前均已被批准可作为饲料添加剂应用于肉鸡饲粮中。丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌均可产芽孢，因此两者对外界环境的抵抗力较强，对饲料加工过程中的高温、高压以及动物胃肠道中的胃酸、胆汁酸等均具有较强的耐受性[6-7]。之前研究表明，丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌均具有提高肉鸡生长性能以及改善肉鸡肠道微生物区系的作用[2,8-10]，但两者配伍应用于肉鸡上的研究却尚少。如前面所述，枯草芽孢杆菌为需氧菌，其被肉鸡采食后可在肠道中形成局部的厌氧环境，这将为丁酸梭菌的繁殖和生长提供有力的条件，所以丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍理论上会起到协同的作用。因此，本研究旨在通过研究丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡生长性能、血清生化指标及盲肠微生物区系的影响，为丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌在肉鸡生产上的配伍应用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌菌粉中活菌数均为1×1010CFU/g，均由山东某农牧科技有限公司提供。

1.2 试验设计

试验选用1日龄罗斯308肉鸡600只(公母各占1/2)，随机分为2组，每组6个重复，每个重复50只鸡。对照组饲喂基础饲粮，其为参照NRC(1994)鸡的营养需要配制的配合饲料，基础饲粮组成及营养水平见表1；试验组饲喂在基础饲粮中添加2×108CFU/kg丁酸梭菌和1×109CFU/kg枯草芽孢杆菌(公司推荐剂量)的试验饲粮。试验期为42 d。肉仔鸡采用3层笼养，自由采食，充足饮水，按正常免疫程序进行免疫接种。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1.3 样品采集

于试验结束，每个重复选取1只体重接近于该重复平均体重的健康肉鸡空腹12 h后称重，然后翅静脉采血分离血清，-20 ℃保存，用于测定血清甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)含量；之后相同肉鸡饲喂2 h后颈静脉放血处死，分离左侧相同部位肝脏组织样品-20 ℃保存，用于测定肝脏TG和TC含量；采集左侧盲肠内容物于7 mL灭菌离心管中，液氮速冻后-80 ℃保存，用于盲肠微生物区系检测。

1.4 检测指标

1.4.1 生长性能

试验期间以重复为单位记录本试验用肉鸡的采食量、始重、末重以及健康状况，并计算对照组和试验组肉鸡的平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

1.4.2 肝脏和血清脂类含量

肝脏和血清中的TG和TC含量均通过南京建成生物工程研究所对应的试剂盒进行测定，测定过程与说明书相一致。

1.4.3 盲肠微生物区系

盲肠微生物区系通过16S rDNA测序的方法进行测定，由北京诺禾致源科技股份有限公司基于Illumina NovaSeq测序平台对文库进行双末端测序。

1.5 数据统计分析

数据采用SAS 9.2统计软件进行独立样本t检验，结果以平均值±标准误表示，P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡生长性能的影响

由表2可知，与对照组相比，饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌显著提高了1～42日龄肉鸡的ADFI和ADG(P<0.05)，显著降低了1～42日龄肉鸡的F/G(P<0.05)。

表2 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡生长性能的影响

2.2 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡肝脏和血清脂类含量的影响

由表3可知，与对照组相比，饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌显著降低了42日龄肉鸡肝脏中的TG含量(P<0.05)，但对42日龄肉鸡肝脏中的TC含量以及血清中的TG和TC含量均无显著影响(P>0.05)。

表3 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡肝脏和血清脂类含量的影响

2.3 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡盲肠微生物区系的影响

2.3.1 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡盲肠微生物α多样性的影响

由表4可知，与对照组相比，饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌对42日龄肉鸡盲肠微生物的Chao1、Shannon以及Simpson指数均无显著影响(P>0.05)。

表4 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡盲肠微生物α多样性的影响

2.3.2 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡盲肠微生物结构的影响

由图1可知，对照组42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌门由高到低分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、弯曲杆菌门(Campilobacterota)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、脱硫菌门(Desulfobacterota)、蓝藻门(Cyanobacteria)、谜古菌门(Aenigmarchaeota)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)和梭杆菌门(Fusobacteria)。试验组42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌门由高到低分别为厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、弯曲杆菌门、脱硫菌门、蓝藻门、谜古菌门、疣微菌门和梭杆菌门。

Firmicutes:厚壁菌门;Bacteroidetes:拟杆菌门;Proteobacteria:变形菌门;Campilobacterota:弯曲杆菌门;Actinobacteriota:放线菌门;Desulfobacterota:脱硫菌门;Aenigmarchaeota:谜古菌门;Cyanobacteria:蓝藻门;Verrucomicrobiota:疣微菌门;Fusobacteria:梭杆菌门;Others:其他。

由图2可知，与对照组相比，饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌显著提高了42日龄肉鸡盲肠排名前10菌门中的厚壁菌门和放线菌门的相对丰度(P<0.05)，显著降低了42日龄肉鸡盲肠排名前10菌门中的拟杆菌门、弯曲杆菌门、脱硫菌门和蓝藻门的相对丰度(P<0.05)。

Firmicutes:厚壁菌门;Bacteroidetes:拟杆菌门;Campilobacterota:弯曲杆菌门;Actinobacteriota:放线菌门;Desulfobacterota:脱硫菌门;Cyanobacteria:蓝藻门。

由图3可知，对照组42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌属由高到低分别为拟杆菌属(Bacteroides)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、另枝菌属(Alistipes)、梭状芽孢杆菌vadinBB60群(Clostridia_vadinBB60_group)、梭状芽孢杆菌UCG-014(Clostridia_UCG-014)、副拟杆菌属(Parabacteroides)、螺杆菌属(Helicobacter)、CHKCI001、产粪甾醇真细菌群(Eubacterium_coprostanoligenes_group)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)。试验组42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌属由高到低分别为粪杆菌属、拟杆菌属、梭状芽孢杆菌vadinBB60群、另枝菌属、梭状芽孢杆菌UCG-014、CHKCI001、双歧杆菌属、产粪甾醇真细菌群、螺杆菌属和副拟杆菌属。

Bacteroides:拟杆菌属;Faecalibacterium:粪杆菌属;Alistipes:另枝菌属;Clostridia_vadinBB60_group:梭状芽孢杆菌vadinBB60群;Clostridia_UCG-014:梭状芽孢杆菌UCG-014;Helicobacter:螺杆菌属;Bifidobacterium:双歧杆菌属;Parabacteroides:副拟杆菌属;Eubacterium_coprostanoligenes_group:产粪甾醇真细菌群;Others:其他。

由图4可知，与对照组相比，饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌显著提高了42日龄肉鸡盲肠排名前10菌属中的双歧杆菌属和产粪甾醇真细菌群的相对丰度(P<0.05)，显著降低了42日龄肉鸡盲肠排名前10菌属中的螺杆菌属和副拟杆菌属的相对丰度(P<0.05)。

Helicobacter:螺杆菌属;Bifidobacterium:双歧杆菌属;Parabacteroides:副拟杆菌属;Eubacterium_coprostanoligen-es_group:产粪甾醇真细菌群。

2.3.3 盲肠微生物与肉鸡生长性能间的相关性

由图5可知，在42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌门里，厚壁菌门和放线菌门的相对丰度与肉鸡ADG呈正相关(P<0.05)，拟杆菌门、弯曲杆菌门和脱硫菌门的相对丰度与肉鸡ADFI呈负相关(P<0.05)；拟杆菌门、弯曲杆菌门、脱硫菌门和蓝藻门的相对丰度与肉鸡ADG呈负相关(P<0.05)，放线菌门的相对丰度与肉鸡ADG呈正相关(P<0.05)；放线菌门的相对丰度与肉鸡的F/G呈负相关(P<0.05)，蓝藻门的相对丰度与肉鸡的F/G呈正相关(P<0.05)。

由图6可知，在42日龄肉鸡盲肠中排名前10的菌属里，拟杆菌属、螺杆菌属和副拟杆菌属的相对丰度与肉鸡ADFI和ADG均呈负相关(P<0.05)，CHKCI001和双歧杆菌属的相对丰度与肉鸡ADFI和ADG均呈正相关(P<0.05)，此外，产粪甾醇真细菌群的相对丰度与肉鸡ADG呈正相关(P<0.05)；双歧杆菌属和产粪甾醇真细菌群的相对丰度与肉鸡F/G呈负相关(P<0.05)，副拟杆菌属的相对丰度与肉鸡F/G呈正相关(P<0.05)。

3 讨论

3.1 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡生长性能的影响

ADFI、ADG和F/G是反映肉鸡生长性能的常用指标。目前，关于丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对禽生长性能影响的研究大多集中在鹅和地方鸡上，而在快大型白羽肉鸡方面的研究甚少。韦区[11]研究表明，饲粮中同时添加2×108CFU/kg丁酸梭菌和4.5×109CFU/kg枯草芽孢杆菌可显著提高散养模式下广西黎村三黄鸡的ADG，但对F/G无显著影响。李修宇[12]研究指出，饲粮中同时添加2.56×105CFU/kg丁酸梭菌和6.44×106CFU/kg枯草芽孢杆菌对灵山土鸡的ADFI、ADG和F/G均无显著影响。于洁等[13]研究表明，饲粮中同时添加7.5×105CFU/kg丁酸梭菌和5×106CFU/kg枯草芽孢杆菌可显著提高1～70日龄肉鹅的总增重和总采食量，但对F/G无显著影响。本试验结果显示，饲粮中同时添加2×108CFU/kg丁酸梭菌和1×109CFU/kg枯草芽孢杆菌显著提高了1～42日龄罗斯308肉鸡的ADFI和ADG，降低了F/G。这些试验结果的差异可能与各试验所采用的动物品种和年龄、饲粮组成、饲养管理水平以及益生菌的添加量不同有关。本试验中，丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍组肉鸡生长性能较高，可能是因为丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌促进了肉鸡健康的肠道微生态环境[14-15]。

3.2 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡肝脏和血清脂类含量的影响

对于肉鸡而言，肝脏是其脂肪合成的最主要器官，脂肪酸的合成几乎只能在肝脏中完成[16]。肉鸡肝脏中蓄积脂肪的能力较低，如果不能及时运出，多余的脂肪将堆积在肝细胞内产生脂肪肝，并伴有全身的代谢紊乱[17]。肝脏中合成的脂肪通常以脂蛋白的形式在血中转运并进入肝脏外组织被贮存[16]。因此，血清脂类含量可作为反映机体代谢稳定性的重要指标，尤其可反映肝脏与脂肪组织间脂肪酸循环的基础调节情况[2]。本试验中，丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍组肉鸡血清TG和TC含量无显著变化，表明同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌对肉鸡脂肪代谢稳定性无显著影响。韦区[11]研究表明，饲粮中同时添加2×108CFU/kg丁酸梭菌和4.5×109CFU/kg枯草芽孢杆菌对散养模式下广西黎村三黄鸡的血清TG和TC含量均无显著影响。李修宇[12]研究指出，饲粮中同时添加2.56×105CFU/kg丁酸梭菌和6.44×106CFU/kg枯草芽孢杆菌对灵山土鸡的血清TG和TC含量均无显著影响。范雪[18]研究表明，饲粮中同时添加7.5×105CFU/kg丁酸梭菌和5×106CFU/kg枯草芽孢杆菌对70日龄扬州鹅血清TG和TC含量均无显著影响。这些结果均与本试验结果相类似，其原因可能与肉鸡的体内平衡机制有关。此外，本试验发现，与对照组相比，丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍组肉鸡肝脏TG含量降低，表明丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌的联合添加可降低肉鸡得脂肪肝的风险，其原因可能是这2种益生菌的联合添加促进了肉鸡肝源性脂肪向外周组织的转运及沉积，这正与本试验发现的丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌的联合添加促进了42日龄肉鸡ADG的结果相一致。

3.3 丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍对肉鸡盲肠微生物区系的影响

家禽盲肠中存在大量的微生物，其对于维持家禽肠道微生态的稳定、促进营养物质的消化吸收发挥着非常重要的作用[16]。近年来，随着抗生素的禁用，益生菌作为微生物调节剂越来越引起人们的重视。目前关于丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌对肉鸡盲肠微生物区系影响的研究多集中于单菌的作用上[8-10,19-22]，关于复合菌方面的研究较少。李修宇[12]研究指出，饲粮中同时添加2.56×105CFU/kg丁酸梭菌和6.44×106CFU/kg枯草芽孢杆菌对灵山土鸡盲肠微生物的Chao1、Shannon以及Simpson指数均无显著影响，这与本试验的结果相一致。农斯伟等[23]研究表明，饲粮中同时添加2×108CFU/kg丁酸梭菌和4.5×109CFU/kg枯草芽孢杆菌对广西黎村黄鸡盲肠中的厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门相对丰度以及拟杆菌属、另枝菌属相对丰度均无显著影响，这与本试验发现的饲粮中同时添加丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌显著提高了42日龄肉鸡盲肠中的厚壁菌门和放线菌门相对丰度，降低了盲肠中的拟杆菌门相对丰度，但对变形菌门以及拟杆菌属、另枝菌属相对丰度均无显著影响的结果不一致，其原因可能是2个试验所采用的试验动物品种和日龄、饲养管理水平、饲粮组成、益生菌的添加量等存在差异。此外，本试验研究还发现，丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍引起的42日龄肉鸡盲肠差异菌门和菌属相对丰度与肉鸡的生长性能存在密切的相关性，其中拟杆菌门相对丰度与肉鸡生长性能呈负相关以及放线菌门相对丰度与肉鸡生长性能呈负相关的结果与Zhao等[2]和Hu等[24]的研究结果相一致，同时也与本试验发现的丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍显著提高了肉鸡生长性能的结果相一致，表明丁酸梭菌和枯草芽孢杆菌配伍具有完善42日龄肉鸡盲肠微生物区系的作用，且这可能是其提高肉鸡生长性能的原因之一。