饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能、皮毛发育和机体铁代谢的影响

2023-12-04邓圣庭和浩生方成堃宋雅婷杨伟光刘佳敏许朝芳方热军

动物营养学报 2023年11期

邓圣庭和浩生方成堃宋雅婷杨伟光刘佳敏严寒许朝芳方热军*

(1.湖南农业大学动物科学技术学院,长沙 410128;2.智慧牧业湖南省工程研究中心,长沙 410128;3.广西壮族自治区兽药监察所,南宁 530001;4.广西化工研究院有限公司,南宁 530001)

铁是哺乳动物体内最丰富的微量元素,它是动物体内血红蛋白、肌红蛋白、铁蛋白及转铁蛋白等蛋白的重要成分,也是一些铁依赖性酶(如细胞色素a、b、c和d及氧化物酶和过氧化氢酶)的辅助因子[1],在有氧代谢过程、DNA合成和能量代谢等细胞过程中发挥着重要作用[2-3]。研究表明,仔猪在初生和断奶阶段生长迅速,机体红细胞(RBC)数量和其他代谢活动加强[4],每天需要7～16 mg的铁来维持机体的活动。而此阶段仔猪自身铁储备有限,如果没有外源性铁补充,仔猪发生缺铁性贫血的可能性大大增加[5]。此阶段仔猪,NRC(2012)推荐的饲粮中铁需要量为100 mg/kg。在生产中,通常采用2种方式给仔猪补铁,一种是在仔猪初生3～5 d,通过一次性静脉注射200 mg左右的右旋糖酐铁注射液来给初生仔猪补铁[6-7];另一种是通过在仔猪饲粮中添加外源性铁补充剂。在畜牧生产中,外源性铁补充剂已经历几代更迭,第1代铁补充剂通常是指传统的无机亚铁盐,如硫酸亚铁,其化学性质不稳定,容易与食品中的其他物质结合,导致铁的生物学利用率较低,且易产生自由基,导致脂质过氧化和胃肠道副作用[8]。第2代铁补充剂(有机酸的铁盐),如乳酸亚铁,以铁离子和分子螯合物的形式吸收,对胃肠道刺激较小[9],但伴有不良反应[10],且稳定性较差,存在吸收饱和现象[11]。而第3代铁补充剂主要包括糖-铁螯合物、肽-铁螯合物和氨基酸-铁螯合物等,该类铁制剂较前2代铁制剂稳定性更好,铁吸收率更高,已成为研究热点。

多糖铁螯合物作为一种新型的铁补充剂,凭借其高铁吸收率和口服对胃肠道无刺激性而引起人们的关注。有研究表明,多糖铁螯合物在治疗贫血、清除自由基和调节免疫反应方面也表现出良好的能力[12-13]。最近研究发现,饲粮中添加多糖铁螯合物能够提高母猪繁殖性能[14],改善仔猪生长性能[15-17],且其相对生物学利用率显著高于甘氨酸螯合铁[18]。右旋糖酐铁作为其中一种多糖铁类铁补充剂,早在1954年便被用于给仔猪静脉注射补铁以预防贫血[19],至今已有近70年历史。右旋糖酐铁因其铁元素含量高、生物稳定性好且补铁效果佳,已于2017年在欧盟获批作为饲料添加剂在猪生产中使用[20]。然而,国内外有关右旋糖酐铁粉剂在畜禽中的应用研究甚少,且缺乏有效性评估。因此,本试验拟使用由特微分子右旋糖酐(重均分子量为3 000～6 000 u)与氢氧化铁化合物进行氧化和络合反应得到的一种新型多糖铁粉剂,以探究饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能、皮毛发育和机体铁代谢的影响,以评估右旋糖酐铁在断奶仔猪饲粮中添加的有效性,为新型铁补充剂在畜禽中的高效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用右旋糖酐铁由广西某化工有限公司提供,其采用右旋糖酐酶降解重均分子量为7 000～80 000 u的右旋糖酐为特微分子右旋糖酐(重均分子量为3 000～6 000 u),再将右旋糖酐酶灭活,即得到特微分子右旋糖酐溶液,具体参照发明专利(专利号:CN102942638A)生产;然后,将制得的特微分子右旋糖酐直接与氢氧化铁化合物进行氧化和络合反应生产得到本试验所用的特微分子右旋糖酐铁粉剂。产品样品状态为棕褐色至棕黑色结晶性粉末,其中铁含量≥38.10%。

1.2 试验设计及基础饲粮

本试验在湖南省佳和农牧股份有限公司进行,采用单因素完全随机设计,选用健康的28日龄“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪[体重(7.12±0.75) kg]216头(公母各占1/2),随机分为6个组,每组6个重复(栏),每个重复6头猪。其中,对照组(CON组)饲喂基础饲粮,硫酸亚铁组(FeSO4组)饲喂在基础饲粮中添加100 mg/kg一水硫酸亚铁(以铁元素计,后同)的饲粮,各右旋糖酐铁添加组分别饲喂在基础饲粮中添加50(DexFe50组)、100(DexFe100组)、150(DexFe150组)和200 mg/kg(DexFe200组)右旋糖酐铁的饲粮。试验期28 d。在制备基础饲粮前,对主要饲料原料采样进行铁含量测定,以确保原料没有铁污染。试验采用玉米-豆粕型基础饲粮,参照NRC(2012)并结合猪场实际情况配制,为颗粒料,其组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

1.3 饲养管理

本试验所有仔猪均饲喂于同一栋保育舍,且每个重复饲喂于同一栏,各组重复均匀分布。栏舍均为水泥漏缝地板,按猪场常规防疫和驱虫管理实施。猪只自由采食和饮水,每日于07:00和16:00各饲喂1次。同时,每日检查饲槽和饮水器,观察舍内温度、湿度,温度控制在20～25 ℃,相对湿度在30%～50%。舍内采光良好,且均匀。

1.4 样品采集

1.4.1 饲料和粪便样品

对所有的饲料原料、右旋糖酐铁、基础饲粮和各处理饲粮进行采样,置于4 ℃冰箱储存待测;在试验第25～28天,以重复为单位连续4 d收集仔猪新鲜粪样,置于-20 ℃冰箱待测。

1.4.2 血液样品

于试验第28天,每个重复随机选取1头仔猪,用5 mL真空管前腔静脉采集2管血液,于室温下静置30 min,其中一管血浆4 h内进行血常规检测;另一管血样于低温超速离心机(TDZ4K,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司)中,以4 ℃、3 000 r/min离心10 min,分离血清于1.5 mL无菌无酶管中,于-80 ℃中保存,用于血清铁含量测定。

1.5 检测指标及方法

1.5.1 饲粮营养成分含量

饲粮和粪样中干物质、水分含量参照GB/T 6435—2014方法测定;粗蛋白质含量参照GB/T 6432—2018方法测定;粗灰分含量参照GB/T 6438—2007方法测定;钙含量参照GB/T 6436—2018测定;总磷含量参照GB/T 6437—2018方法测定;盐酸不溶灰分含量参照GB/T 23742—2009方法测定。

1.5.2 生长性能和腹泻率

于试验第1和28天,分别称取每头仔猪的空腹体重,称重前禁食8 h(隔夜),以头为单位,计算并统计全期的平均采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G);每天喂料前,观察仔猪粪便情况,参照刘洋等[21]的方法对粪便进行评分(评分标准见表2),其中1和2分记为腹泻,并计算腹泻率;记录试验期间仔猪死亡、淘汰情况,计算死亡淘汰率。计算公式如下:

表2 粪便评分标准Table 2 Fecal scoring criteria

平均日增重(g/d)=[末重-初重]/试验天数;

平均日采食量(g/d)=[投料重量-余料重量]/试验天数/每栏仔猪数;

料重比=总采食量/总增重;

腹泻率(%)=[腹泻头数总和/(试验猪头数×试验天数)]×100;

死亡淘汰率(%)=(死亡淘汰头数/试验猪头数)×100。

1.5.3 皮毛发育评定

分别于试验第1、7、14、21和28天,由2名工作人员对试验猪的皮毛发育状况按照表3标准进行评定,并计算皮毛指数,计算公式为:

表3 皮毛发育评定标准Table 3 Assessment criteria for fur development

皮毛指数=皮肤红润程度分数+
毛色亮度分数+毛顺程度分数。

结果取2人评分平均值。评定标准参照前人报道的方法[22-24]并加以改进,适用于本试验的皮毛发育评定。

1.5.4 血常规指标

血常规指标采用全自动血细胞分析仪(BC-5000 Vet,迈瑞)检测,测定指标包括RBC数量、血红蛋白(HGB)含量、平均红细胞体积(MCV)和红细胞压积(HCT)。

1.5.5 铁含量及铁表观消化率

饲粮、粪便和血清中铁含量采用原子吸收分光光度计(Jena vario 6,耶拿,德国),参照GB/T 13885—2017方法进行测定。称取试样,采用湿法进行消解,后经原子吸收火焰原子化,在248.3 nm处测定铁元素的吸光度与铁元素标准溶液的吸光度,根据标准溶液的铁元素含量计算出待测溶液中的铁元素含量。铁元素含量的检测限为0.001 4 mg/L。使用盐酸不溶灰分作为内源指示剂,并根据饲粮和粪便中铁含量计算铁表观消化率,计算公式如下:

铁表观消化率(%)=[1-(饲粮盐酸不溶灰分
含量/粪便盐酸不溶灰分含量)×(粪便
铁含量/饲粮铁含量)]×100。

1.6 数据统计分析

采用Excel 2019对试验数据进行整理,并应用SPSS 25.0软件对数据进行统计分析,结果以平均值(mean)和均值标准误(SEM)呈现。先对原始数据进行离群值分析,剔除离群值。对仔猪腹泻率结果采用卡方检验分析,其他指标采用单因素方差分析(one-way ANOVA),当组间差异显著时,采用Duncan氏法进行多重比较,并采用正交多项式模型对5个右旋糖酐铁添加水平处理进行线性和二次分析,P<0.05时表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响

试验期间,猪群整体健康状况良好,无疾病发生,未进行任何治疗,试验猪只无死亡和淘汰情况。饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响见表4。与CON组相比,饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪平均日采食量和腹泻率无显著影响(P>0.05),但显著影响平均日增重和料重比(P<0.05)。与CON组和FeSO4组相比,DexFe100组平均日增重显著提高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05)。饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能和腹泻率均无显著线性和二次关系(P>0.05)。

表4 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响Table 4 Effects of different dietary levels of iron dextran on growth performance and diarrhea rate of weaned piglets

2.2 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪皮毛发育的影响

饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪皮毛发育的影响见图1和表5。由断奶仔猪皮毛指数随时间的变化曲线(图1)可以看出,在试验全期,DexFe100组皮毛指数较高,皮毛发育状况较好。另外,由表5可知,试验第7天,与CON组相比,饲粮添加不同水平右旋糖酐铁均显著提高断奶仔猪皮毛指数(P<0.05),即添加水平为50 mg/kg即有效;与FeSO4组相比,DexFe50组和DexFe100组毛顺程度分数显著提高(P<0.05)。试验第21天,与CON组相比,DexFe100组和FeSO4组皮肤红润程度分数显著提高(P<0.05),且上述2组间差异不显著(P>0.05)。试验第28天,与CON组和FeSO4组相比,DexFe100组皮毛指数显著提高(P<0.05)。仔猪毛色与DexFe添加剂量间的线性和二次曲线关系均不显著(P>0.05)。饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪皮毛发育指标均无显著线性和二次关系(P>0.05)。

图1 断奶仔猪皮毛指数随时间的变化曲线Fig.1 Change curve of fur index of weaned piglets over time

表5 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪皮毛发育的影响Table 5 Effects of different dietary levels of iron dextran on fur development of weaned piglets

2.3 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪机体铁代谢的影响

2.3.1 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪血常规指标的影响

饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪血常规指标的影响见表6。与CON组和FeSO4组相比,DexFe100组断奶仔猪血液HGB含量和HCT显著提高(P<0.05);与CON组相比,饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对血液RBC数量和MCV无显著影响(P>0.05)。断奶仔猪血液HGB含量和HCT随着饲粮右旋糖酐铁添加水平的提高而呈线性变化(P<0.05)。

表6 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪血常规指标的影响Table 6 Effects of different dietary levels of iron dextran on blood routine indices of weaned piglets

2.3.2 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪粪便和血清铁含量以及铁表观消化率的影响

饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪粪便和血清铁含量以及铁表观消化率的影响见表7。与CON组相比,DexFe100组、DexFe150组和DexFe200组断奶仔猪粪便和血清铁含量均显著提高(P<0.05);且与FeSO4组相比,DexFe150组和DexFe200组粪便铁含量显著提高(P<0.05),DexFe100组血清铁含量显著提高(P<0.05)。与CON组和FeSO4组相比,各右旋糖酐铁添加组铁表观消化率均显著提高(P<0.05),且各右旋糖酐铁添加组间铁表观消化率差异不显著(P>0.05),即添加水平为50 mg/kg即有效。随着饲粮右旋糖酐铁添加水平的提高,断奶仔猪粪便铁含量呈线性变化(P<0.05),血清铁含量和铁表观消化率呈线性和二次变化(P<0.05)。

表7 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对仔猪断奶仔猪粪便和血清铁含量以及铁表观消化率的影响Table 7 Effects of different dietary levels of iron dextran on iron contents in feces and serum and iron apparent digestibility of weaned piglets

以饲粮右旋糖酐铁添加水平为自变量(x),并分别以断奶仔猪血清铁含量和铁表观消化率为因变量(y),得出血清铁含量的线性方程为y=0.035 9x+10.31(R2=0.190 5,P<0.001),二次方程为y=6.912+0.185 4x-0.000 74x2(R2=0.440 0,P<0.001)(图2);铁表观消化率的线性方程为y=0.043 2x+49.95(R2=0.112 9,P=0.004),二次方程为y=42.03+0.312 4x-0.001 31x2(R2=0.496 4,P<0.001)(图3)。

图2 断奶仔猪血清铁含量与饲粮右旋糖酐铁添加水平的线性和二次关系Fig.2 Linear and quadratic relationship between iron content in serum and dietary iron dextran levels of weaned piglets

图3 断奶仔猪铁表观消化率与饲粮右旋糖酐铁添加水平的线性和二次关系Fig.3 Linear and quadratic relationship between iron apparent digestibility and dietary iron dextran levels of weaned piglets

3 讨论

3.1 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪生长性能的影响

缺铁和高铁都会对仔猪生长产生不利影响,因此,补充适宜水平的外源性铁制剂对断奶阶段仔猪生长至关重要。欧盟在右旋糖酐铁作为仔猪饲料添加剂的安全性和有效性的报道[18]中,确定了在仔猪出生后的前2周,以液体形式每周口服1次10%的右旋糖酐铁(1 mL/kg BW,相当于100 mg/kg BW铁)是安全的。本试验条件下,DexFe100组(饲粮添加100 mg/kg右旋糖酐铁)断奶仔猪平均日增重显著高于FeSO4组,料重比显著低于FeSO4组。这与丁浩轩等[25]的Meta分析结果相似,即在相同添加水平条件下,饲粮添加有机铁比无机铁在提高断奶仔猪平均日增重方面效果更优。此外,宋雅婷等[16]研究发现,在断奶仔猪饲粮中添加100～150 mg/kg木薯多糖铁能够提高其平均日增重,降低料重比。也有研究表明,相比于饲喂甘氨酸铁,饲喂右旋糖酐铁能更好地提高仔猪采食量,促进仔猪生长[15],这可能是由于不同铁源的作用及吸收利用的效率不同导致。有文献报道,肠道对不同铁源的吸收效率与二价金属转运蛋白1(DMT1)有关,而不同配体组成的有机铁相较于无机体具有更高的生物学利用率[26]。因此,饲粮添加适宜水平的右旋糖酐铁改善仔猪生长性能可能与其特微分子的右旋糖酐配体有关,本试验结果表明,100 mg/kg可作为饲粮中右旋糖酐铁的适宜添加水平来有效提高断奶仔猪生长性能。

3.2 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪皮毛发育的影响

毛色性状是猪的重要品种特征,颜色变化可能有助于识别某些特定杂交方案的组成部分,在生产中具有遗传标记的作用[27]。仔猪皮肤红润程度、毛色亮度以及毛顺程度一定程度上可反映仔猪的健康状况[28]。

郭海涛等[24]研究发现,与饲喂无机铁相比,在仔猪饲粮中添加复合氨基酸螯合铁显著提高了仔猪2周后的皮毛评分。宋雅婷等[16]也报道了在断奶仔猪饲粮中添加适量木薯多糖铁,仔猪皮毛发育显著优于无机铁组。这与本试验结果相似,与无机铁组(FeSO4组)相比,饲粮添加100 mg/kg右旋糖酐铁显著提高了断奶仔猪试验第7天毛顺程度分数和试验第28天皮毛指数;且结果显示,与不添加铁右旋糖酐铁的CON组相比,饲粮添加50 mg/kg右旋糖酐铁即能有效提高断奶仔猪试验第7天的皮毛指数。饲粮添加不同铁源对仔猪毛色的影响不同,这可能是因为铁可作为酪氨酸催化酶的辅助因子在黑色素的转化过程中参与催化作用[29],在这个生化过程中,铁以二价铁离子(Fe2+)的形式来参与;而相比于无机铁,氨基酸螯合铁或多糖类螯合铁在机体中能稳定提供更多的可溶性铁,再加上本试验所使用的右旋糖酐铁含铁量高,因此更容易被仔猪机体高效利用,从而改善了仔猪的皮毛发育状况。

3.3 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪机体铁代谢的影响

3.3.1 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪血常规指标的影响

RBC在组织代谢中起着重要作用,足够数量的RBC是维持组织氧合和系统酸碱平衡所必需的[30]。HGB是存在于RBC中的一种蛋白质,主要将氧气分配到身体组织,而铁元素是HGB的重要组成成分[31]。血液HGB含量为100 g/L或更高表明生物体中的铁含量是可接受的,含量为80 g/L被认为是贫血的临界值,含量为60 g/L或更低则被认为是严重贫血[32]。HCT是RBC在全血中所占的比例,受RBC中HGB含量的影响。MCV是哺乳动物出生后判定贫血的良好指标,未接受铁治疗的仔猪RBC呈小细胞化,MCV会降低[33]。上述这些指标常被用来评估机体铁的吸收代谢情况。李丽立等[34]研究发现,饲粮添加150 mg/kg复合氨基酸铁饲喂10～45日龄的哺乳仔猪,仔猪血液HGB含量显著高于饲喂相同水平的无机铁。研究报道,乳酸亚铁和蛋氨酸铁替代硫酸亚铁可以提高断奶仔猪血液HGB含量和RBC数量[35]。本试验结果显示,与FeSO4组相比,饲粮添加100 mg/kg右旋糖酐铁显著提高了断奶仔猪血液HGB含量和HCT,这与多数研究中有机铁效价要高于无机铁相一致,而饲粮添加右旋糖酐铁对血液RBC数量和MCV无显著影响,这可能与仔猪体内铁储状况有关。

3.3.2 饲粮添加不同水平右旋糖酐铁对断奶仔猪粪便和血清铁含量以及铁表观消化率的影响

本试验结果显示,随着饲粮右旋糖酐铁添加水平的提高,饲粮和断奶仔猪粪便铁含量也随之升高,这与前人结果[36]一致。此外,DexFe100组断奶仔猪血清铁含量显著高于FeSO4组,各右旋糖酐铁添加组铁表观消化率均显著高于FeSO4组,其中,DexFe50组铁表观消化率最高(60.25%)。Ettle等[37]在饲粮中添加甘氨酸螯合铁发现,与无机组相比,仔猪血清铁含量无显著差异,而铁表观消化率(40.9%)得到了显著提高。然而,Luiggi等[38]却报道称,与饲喂一水硫酸亚铁的仔猪相比,饲喂有机来源的碳氨基磷酸螯合铁对仔猪铁生物学利用率无显著影响。仔猪体内铁的生物学利用率不仅跟铁的添加形式(有机或无机)、铁与配合物的结合形式(简单复合、络合或螯合)有关,还与配体在机体内的吸收效率有关,当配体是氨基酸、葡萄糖类(多糖水解终产物)等机体能直接吸收的小分子有机物时,铁复合物的生物学利用率似乎更高。本试验使用的右旋糖酐铁配体是一种特微分子的右旋糖酐,其配位稳定、溶解度好,铁元素含量高[39],这大大提高了仔猪机体内铁的生物学利用率。