膨脹制粒對(duì)肉兔胃腸道發(fā)育和腸道生理機(jī)能的影響

蔡景義 廖闊遙 田 剛 賈 剛 趙 華

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所，動(dòng)物抗病營(yíng)養(yǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都611130)

肉兔是典型的食草性單胃動(dòng)物，對(duì)顆粒料具有偏好性。在自由選擇粉料和顆粒料條件下，肉兔對(duì)顆粒料的采食量約占95%[1]。生產(chǎn)上飼料制粒前通常進(jìn)行蒸汽調(diào)質(zhì)，但也存在不經(jīng)過水熱處理的干壓制粒和經(jīng)過高溫高壓處理的膨化或膨脹制粒，不同制粒方式對(duì)顆粒料加工質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量以及動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和消化生理都有著重要影響。Booth等[2]研究發(fā)現(xiàn)，與干壓制粒相比，蒸汽調(diào)質(zhì)和擠壓膨化制粒使得銀鱸具有更好的生長(zhǎng)速度，同時(shí)擠壓膨化比蒸汽調(diào)質(zhì)制粒提高了干物質(zhì)和能量消化率，改善了飼料利用效率。在豬、禽上的研究均表明膨脹制粒比蒸汽調(diào)質(zhì)制粒更能提高顆粒料的質(zhì)量，改善乳仔豬、育肥豬和肉雞的生產(chǎn)性能[3-7]。膨脹是介于蒸汽調(diào)質(zhì)和膨化之間的對(duì)飼料濕熱壓處理的方式，可有效提高飼料淀粉糊化率和淀粉消化率[8-9]，也可促進(jìn)纖維降解，提高纖維消化率[10]。肉兔飼糧有別于豬、禽飼糧，具有高纖維低淀粉的特點(diǎn)，膨脹或膨化處理的高溫高濕高壓對(duì)纖維和淀粉都有良好的作用效果。目前有關(guān)膨脹制粒工藝在兔料加工中的研究及應(yīng)用報(bào)道極少。因此，本試驗(yàn)在同一飼糧配方下，比較研究干壓、蒸汽調(diào)質(zhì)和膨脹3種制粒工藝對(duì)肉兔胃腸道發(fā)育和腸道生理機(jī)能的影響，為兔料生產(chǎn)中選擇合適的制粒工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)動(dòng)物

采用單因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇72只30日齡、體重(918.85±5.71) g的斷奶健康伊高樂商品代肉兔，預(yù)飼7 d后按體重相近原則隨機(jī)分配到3個(gè)組，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)4只兔(公母各占1/2)。3組試驗(yàn)兔分別飼喂同一飼糧配方下采用干壓、蒸汽調(diào)質(zhì)和膨脹制粒工藝生產(chǎn)的顆粒料，試驗(yàn)期35 d。參考NRC(1977)[11]家兔營(yíng)養(yǎng)需要以及De Blas等[12]的肉兔營(yíng)養(yǎng)需要推薦量設(shè)計(jì)基礎(chǔ)飼糧(表1)，原料中玉米、豆粕、菜籽粕、小麥麩、苜蓿草粉和花生殼粉按配方比例采用2.5 mm篩粉碎后均勻混合，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別選擇制粒工藝。干壓制粒為不進(jìn)行水熱處理，直接制粒(飼糧實(shí)測(cè)營(yíng)養(yǎng)水平：粗蛋白質(zhì)，16.21%；粗纖維，14.78%；中性洗滌纖維，30.55%；酸性洗滌纖維，18.89%)；膨脹條件為套筒溫度為125 ℃，物料含水率為16%，喂料速度為9 Hz(飼糧實(shí)測(cè)營(yíng)養(yǎng)水平：粗蛋白質(zhì)，15.82%；粗纖維，13.41%；中性洗滌纖維，26.27%；酸性洗滌纖維，18.08%)；蒸汽調(diào)質(zhì)參數(shù)為壓力0.46～0.50 MPa，調(diào)質(zhì)溫度85 ℃，調(diào)質(zhì)時(shí)間10～15 s(飼糧實(shí)測(cè)營(yíng)養(yǎng)水平：粗蛋白質(zhì)，16.13%；粗纖維，14.44%；中性洗滌纖維，27.91%；酸性洗滌纖維，18.62%)。飼糧均制成直徑為2.5 mm的顆粒料。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.2 飼養(yǎng)管理

肉兔每2只(公母各1只)飼養(yǎng)于35 cm×45 cm×45 cm的金屬籠內(nèi)，上層和中層2籠兔合并為1個(gè)重復(fù)。舍內(nèi)溫度(26.34±2.26) ℃，相對(duì)濕度(65.54±4.18)%。每日飼喂2次(08:00和17:00)，自由采食和飲水，32日齡注射瘟巴二聯(lián)苗，采用常規(guī)飼養(yǎng)管理。

1.3 指標(biāo)檢測(cè)和方法

試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天07:30逐只稱重，分別從每個(gè)重復(fù)中選1只與該組平均體重接近且未出現(xiàn)腹瀉史的試驗(yàn)兔屠宰，快速分離腸段，采集十二指腸食糜2 mL、盲腸食糜10 mL于滅菌EP管中，液氮冷凍保存待測(cè)。取出十二指腸、空腸和回腸組織，用生理鹽水沖洗干凈，分別剪取2～3 cm的中段組織樣放入4%多聚甲醛溶液中浸泡保存。

1.3.1 胃腸道發(fā)育指標(biāo)

取胃、小腸和盲腸，稱重后計(jì)算胃、小腸和盲腸比重。

消化器官比重(%)=(消化器官重量/
活體重)×100。

1.3.2 小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)

十二指腸、空腸和回腸組織樣品在4%多聚甲醛溶液中固定24 h，然后經(jīng)脫水、浸臘、包埋、切片等處理，制成石蠟切片，再以蘇木精-伊紅染色，封片后在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察，測(cè)量十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度和隱窩深度，并計(jì)算絨隱比(V/C)。

1.3.3 腸道消化酶活性

十二指腸食糜的淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活性采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒進(jìn)行測(cè)定，按照試劑盒說明書嚴(yán)格操作。盲腸食糜的纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶活性采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測(cè)定。

1.3.4 盲腸pH、微生物數(shù)量及其代謝產(chǎn)物

盲腸食糜在取出后立即用pH-3B型酸度計(jì)測(cè)定pH；揮發(fā)性脂肪酸含量采用CP-3800型氣相色譜儀(美國(guó)瓦里安)測(cè)定；氨態(tài)氮含量采用比色法測(cè)定。盲腸食糜總菌、大腸桿菌、乳酸桿菌及雙歧桿菌的16S rRNA基因的拷貝數(shù)采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和Duncan氏法多重比較。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P>0.05表示差異不顯著，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼料膨脹制粒對(duì)肉兔胃腸道發(fā)育的影響

由表2可以看出，與干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒相比，膨脹制粒顯著降低胃重和胃比重(P<0.05)，顯著提高小腸重和小腸比重(P<0.05)，對(duì)盲腸重和盲腸比重?zé)o顯著影響(P>0.05)。

表2 膨脹制粒對(duì)肉兔胃腸道發(fā)育的影響

2.2 膨脹制粒對(duì)肉兔小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

由表3可知，膨脹制粒比蒸汽調(diào)質(zhì)制粒顯著提高了十二指腸絨毛高度(P<0.05)，比干壓制粒顯著降低了十二指腸隱窩深度(P<0.05)，比蒸汽調(diào)質(zhì)和干壓制粒顯著提高了十二指腸絨隱比(P<0.05)。空腸和回腸絨毛高度、隱窩深度、絨隱比不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。

2.3 膨脹制粒對(duì)肉兔腸道消化酶活性的影響

由表4可知，膨脹制粒比干壓制粒顯著提高了十二指腸脂肪酶活性(P<0.05)，比干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒顯著提高了淀粉酶活性(P<0.05)，十二指腸胰蛋白酶活性不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。膨脹制粒比干壓制粒顯著降低了盲腸纖維素酶活性(P<0.05)，比干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒顯著提高了盲腸半纖維素酶活性(P<0.05)，比干壓制粒顯著提高了盲腸果膠酶活性(P<0.05)。

表3 膨脹制粒對(duì)肉兔小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

表4 膨脹制粒對(duì)肉兔腸道消化酶活性的影響

2.4 膨脹制粒對(duì)肉兔盲腸pH、微生物數(shù)量及其代謝產(chǎn)物的影響

由表5可知，膨脹制粒比干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒顯著降低了盲腸氨態(tài)氮含量(P<0.05)，盲腸pH、總揮發(fā)性脂肪酸含量及各揮發(fā)性脂肪酸比例不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。盲腸總菌數(shù)量和大腸桿菌數(shù)量不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)，但膨化制粒比干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒顯著提高了盲腸雙歧桿菌數(shù)量(P<0.05)，比干壓制粒顯著提高了盲腸乳酸桿菌數(shù)量(P<0.05)。

3 討 論

3.1 膨脹制粒對(duì)肉兔胃腸道發(fā)育和腸道黏膜形態(tài)的影響

家兔消化系統(tǒng)一般占體重的10%～20%，消化道正常發(fā)育在養(yǎng)分消化吸收和腸道健康方面發(fā)揮重要作用。García等[13]認(rèn)為胃腸道重量和指數(shù)可以用于評(píng)估家兔消化道發(fā)育，一定程度反映消化道代謝與功能。有關(guān)膨脹或膨化制粒工藝對(duì)動(dòng)物消化道發(fā)育的影響結(jié)果不盡一致。Boroojeni等[14]研究表明，與蒸汽調(diào)質(zhì)制粒組相比，膨脹制粒組肉雞胃、十二指腸、回腸、盲腸重量和相對(duì)重量沒有差異，但膨脹制?？娠@著提高空腸和小腸的相對(duì)重量。但González-Alvarado等[15-16]認(rèn)為膨化制粒對(duì)肉仔雞消化器官比重沒有顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)，膨脹制粒促進(jìn)了小腸發(fā)育，對(duì)盲腸發(fā)育無顯著影響。這可能是由于膨脹制粒改善了飼糧的消化特性，更有利于小腸的消化吸收，促進(jìn)小腸比重的增加。肉兔盲腸重受飼糧木質(zhì)素含量影響最大[17]，本課題組前期的研究發(fā)現(xiàn)膨脹制粒不會(huì)顯著降低飼糧酸性洗滌纖維含量[18]，本次試驗(yàn)測(cè)得飼糧酸性洗滌纖維含量也變化不大(干壓、蒸汽調(diào)質(zhì)和膨脹制粒飼糧酸性洗滌纖維含量分別為18.89%、18.62%和18.08%)，故對(duì)盲腸重及比重未造成顯著影響。

表5 飼料膨脹制粒對(duì)肉兔盲腸pH、微生物數(shù)量及其代謝產(chǎn)物含量的影響

小腸是養(yǎng)分消化吸收的主要場(chǎng)所，小腸黏膜形態(tài)影響動(dòng)物腸道健康和養(yǎng)分消化吸收。本研究發(fā)現(xiàn)，膨脹制粒提高了十二指腸絨毛高度和絨隱比，對(duì)空腸和回腸黏膜形態(tài)無顯著影響。膨脹處理可以改變物料的物理化學(xué)特性和減少霉菌總數(shù)[19-20]，提高飼料的消化率[10,21]，增加肉兔腸道能量和其他養(yǎng)分的攝入量，減少飼糧中過硬的木質(zhì)纖維素和霉菌毒素對(duì)小腸絨毛的損傷。章紅兵等[22]在斷奶仔豬飼糧中使用膨化玉米顯著提高了十二指腸的絨毛高度，降低了空腸中段的隱窩深度。但Yang等[23]發(fā)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)育肥豬飼糧采用膨脹處理并未改變腸道絨毛高度和隱窩深度。對(duì)不同飼糧類型進(jìn)行膨脹處理對(duì)不同動(dòng)物腸道黏膜的影響可能存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，膨脹處理降低肉兔飼糧淀粉糊化度提高，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維消化率提高[18]，這可能與十二指腸黏膜形態(tài)改善有關(guān)。Chiou等[24]發(fā)現(xiàn)飼糧酸性洗滌纖維下降，中性洗滌纖維與淀粉比例適中提高了家兔十二指腸絨毛高度。

3.2 膨脹制粒對(duì)肉兔腸道消化酶活性和盲腸微生物代謝的影響

家兔作為草食性單胃動(dòng)物，對(duì)飼料的消化主要依靠消化道分泌的酶如蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶進(jìn)行化學(xué)性消化。家兔腸道本身不分泌纖維素酶，但可通過盲腸微生物發(fā)酵纖維類物質(zhì)產(chǎn)生，以完成對(duì)纖維的分解。腸道食糜中淀粉酶活性可作為反映淀粉消化的較好指標(biāo)。劉春生等[25]研究表明，膨化處理可提高飼糧的淀粉糊化度，提高斷奶仔豬腸道麥芽糖酶、糖化酶和淀粉酶活性。胡毅等[26]報(bào)道隨膨化飼料碳水化合物水平的增加，草魚腸道胰蛋白酶和淀粉酶活性先下降后升高。本研究表明，與干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒相比，膨脹制粒提高了十二指腸脂肪酶和淀粉酶活性。這與Gao等[27]的研究結(jié)果基本一致，他們發(fā)現(xiàn)，與蒸汽調(diào)質(zhì)制粒相比，膨脹制粒顯著提高鯉魚小腸胰蛋白酶、糜蛋白酶、淀粉酶活性。其原因可能在于膨脹的高溫高壓提高了淀粉的糊化度[18,28]和破壞了脂肪粒細(xì)胞，從而刺激腸道淀粉酶和脂肪酶的分泌。纖維在盲腸微生物作用下產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸是肉兔能量來源之一，纖維結(jié)構(gòu)影響盲腸微生物有關(guān)纖維素酶的產(chǎn)生。本研究還發(fā)現(xiàn)，膨脹制粒較干壓和蒸汽調(diào)質(zhì)制粒提高了盲腸半纖維素酶和果膠酶活性，降低了纖維素酶活性，說明膨脹有助于可溶性纖維的分解利用。有研究表明，膨化處理的高溫高壓使小麥麩和黑麥麩高纖維飼糧中β-葡聚糖的分子質(zhì)量下降[29]，纖維可溶性增加[30]，粗纖維消化率升高。

家兔盲腸微生物區(qū)系穩(wěn)定在纖維的消化和腸道健康方面發(fā)揮重要作用。盲腸pH和揮發(fā)性脂肪酸含量可以用來估測(cè)盲腸微生物發(fā)酵活性。影響盲腸微生物發(fā)酵活性的主要因素是飼糧纖維水平、纖維攝入量和飼糧在盲腸中的停留時(shí)間[13,31]。本研究表明，膨脹制粒降低了盲腸氨態(tài)氮含量，但對(duì)盲腸pH、總揮發(fā)性脂肪酸含量及乙酸、丙酸、丁酸比例沒有顯著影響。本課題組前期的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)膨脹制粒不會(huì)明顯降低飼糧的粗纖維含量，對(duì)肉兔采食量也無顯著影響[18]，說明纖維攝入量穩(wěn)定，維持了盲腸發(fā)酵模式的穩(wěn)定。盲腸氨態(tài)氮含量的降低可能與膨脹制粒改善飼糧蛋白質(zhì)質(zhì)量，提高其消化率，降低進(jìn)入盲腸的蛋白質(zhì)的量有關(guān)。Durmic等[32]和Kim等[33]采用膨化小麥、高粱和大米飼喂豬后也發(fā)現(xiàn)顯著降低了腸道食糜氨態(tài)氮含量。家兔盲腸微生物數(shù)量和菌群結(jié)構(gòu)與盲腸發(fā)酵活性關(guān)系密切。腸道菌群可分為益生菌和有害菌，其中雙歧桿菌和乳酸桿菌是腸道益生菌，具有抗感染，增強(qiáng)動(dòng)物抵抗力和抑制有害菌群的功效[34]。本研究還發(fā)現(xiàn)，膨脹對(duì)盲腸總菌和大腸桿菌數(shù)量無顯著影響，但改變了菌群結(jié)構(gòu)，提高了雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量，說明膨脹處理主要通過提升腸道有益菌來改善腸道健康，可能因?yàn)榕蛎浱幚砀淖冿暭Z養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，特別是纖維結(jié)構(gòu)，能提供更多益生菌繁殖生長(zhǎng)的底物，更有利益生菌總量的增加。這與Kim等[35]的研究結(jié)果不一致，他們指出膨脹處理降低了肉雞肌胃乳酸桿菌屬數(shù)量，提高了梭菌屬數(shù)量。不一致的原因可能在于飼糧結(jié)構(gòu)、動(dòng)物種屬和菌群取樣部位不同。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)條件下，膨脹制?？筛纳迫馔媚c道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)腸道消化酶活性，促進(jìn)小腸發(fā)育，并有利于盲腸益生菌的繁殖，提高腸道健康。推薦肉兔飼糧加工采用膨脹制粒工藝。