植物精油對山麻鴨免疫功能、抗氧化能力和腸道微生物的影響

李紅英，賀 琴，黃恩福，梁 琦

(1.江西生物科技職業(yè)學(xué)院，南昌 330200；2.南昌師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，南昌 330032)

植物精油為植物提取物的核心，屬于植物源次生代謝物。常見植物精油包括牛至油、丁香油、茶樹油、肉桂、百里香精油等。植物精油不僅具有抗菌殺菌、促進(jìn)家禽生產(chǎn)、維持消化道菌群平衡和提高機(jī)體免疫的功能[1-2]，而且天然、高效、安全[3-4]。目前的研究主要趨向于豬、蛋雞和肉雞。早前研究發(fā)現(xiàn)，植物精油能抑制飼料霉變[5]，改善畜禽生長性能并提高機(jī)體抗病力，對肉雞抗氧化性能也有一定的提高作用[6-7]。雖然不同植物精油在畜禽飼糧中的添加已有部分研究，但植物精油的作用結(jié)果不一，且對肉鴨和蛋鴨研究應(yīng)用較少。山麻鴨籠養(yǎng)能夠有效地利用飼養(yǎng)空間，但由于飼養(yǎng)密度大，一定程度上會影響山麻鴨生產(chǎn)性能。因此，本研究旨在探討植物精油對山麻鴨機(jī)體免疫、抗氧化能力和腸道微生物的影響，為植物精油在山麻鴨飼糧上的應(yīng)用提供指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計與飼糧

試驗于江西天韻農(nóng)業(yè)開發(fā)股份有限公司完成。試驗選取200只體重一致(1.28 kg±0.06 kg)、健康、產(chǎn)蛋性能接近的40周齡山麻鴨，隨機(jī)分為4組，每組5個重復(fù)，每個重復(fù)10只鴨。4個處理組分別飼喂基礎(chǔ)飼糧(對照組)、基礎(chǔ)飼糧+50 mg/kg植物精油(50 mg/kg植物精油組)、基礎(chǔ)飼糧+150 mg/kg植物精油(150 mg/kg植物精油組)和基礎(chǔ)飼糧+200 mg/kg植物精油(200 mg/kg植物精油組)，整個試驗期為30 d，試驗期間蛋鴨自由采食、飲水，保證鴨舍整潔且定期消毒，各組飼養(yǎng)管理條件一致。

試驗飼糧為玉米-豆粕型飼糧?；A(chǔ)飼糧配置參照NRC(1994)家禽營養(yǎng)需要和《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2017年第28版)》進(jìn)行配制(表1)。其中基礎(chǔ)飼糧中不含抗生素。植物精油購自江西天佳生物工程股份有限公司，主要成分為13.5%百里香酚和4.5%肉桂醛。

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

1.2 樣品采集及指標(biāo)測定

1.2.1 鴨蛋成分 于試驗第28～30天，每組隨機(jī)選取10個鴨蛋(接近平均蛋重)，用于分析蛋成分。鴨蛋品質(zhì)包括蛋重、縱徑、橫徑、蛋殼重量、蛋殼比例、蛋白重、蛋白比例、蛋黃重、蛋黃比例。

1.2.2 血清免疫球蛋白、補(bǔ)體蛋白和抗氧化指標(biāo) 于試驗第30天上午，從每個重復(fù)中隨機(jī)取一只健康鴨翅靜脈采血，靜置待血清析出后，3 000 r/min離心分離血清。利用南京建成生物工程研究所有限公司試劑盒檢測血清中免疫球蛋白M(IgM，貨號：H109)、免疫球蛋白A(IgA，貨號：H108)、免疫球蛋白G(IgG，貨號：H106)、超氧化物歧化酶(SOD，貨號：A001-3-2)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px，貨號：A005-1-2)和丙二醛(MDA，貨號：A003-1-2)。利用免疫比濁法檢測血清中補(bǔ)體蛋白3(C3，貨號：E032-1-1)和補(bǔ)體蛋白4(C4，貨號：E033-1-1)含量。

1.2.3 盲腸微生物結(jié)構(gòu) 于試驗第30天上午，從每個重復(fù)中隨機(jī)取1只健康鴨采血后，處死解剖，分離盲腸，將腸段兩端雙線結(jié)扎后置于凍存管中，液氮速凍，-80 ℃保存。提取盲腸基因組DNA后用于16S rDNA高通量測序。DNA樣本純化后，按指定測序區(qū)域，合成帶有Barcode的特異引物對樣本的16S rDNA V4區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)增。文庫構(gòu)建使用Illumina公司TruSeq DNA PCR-Free Sample Prep Kit(FC-121-3001/3003)，用PE250方式進(jìn)行測序，測序得到的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過拼接，過濾得到可供后續(xù)分析的高質(zhì)量目標(biāo)序列，后續(xù)生物信息學(xué)操作使用Usearch(http:∥www.drive5.com/usearch)和QIIME5等完成。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2013簡單處理數(shù)據(jù)后，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA),差異顯著后用Duncan氏法進(jìn)行多重比較分析，各組數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。以P<0.05為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié) 果

2.1 植物精油對產(chǎn)蛋期山麻鴨蛋品質(zhì)的影響

由表2可知，與對照組相比，50和150 mg/kg植物精油組山麻鴨鴨蛋縱徑顯著提高(P<0.05)；飼糧添加植物精油能顯著提高山麻鴨鴨蛋蛋重、蛋殼重、蛋白重、蛋黃重和鴨蛋橫徑(P<0.05)，且150 mg/kg植物精油組均顯著高于其他各組(P<0.05)。

表2 各組山麻鴨蛋品質(zhì)測定結(jié)果

2.2 植物精油對產(chǎn)蛋期山麻鴨血清免疫球蛋白的影響

由表3可知，與對照組相比，150和200 mg/kg植物精油組山麻鴨血清IgA、IgG和IgM含量均顯著提高(P<0.05)，且150 mg/kg植物精油組IgM含量顯著高于50和200 mg/kg植物精油組(P<0.05)。50 mg/kg植物精油組山麻鴨3種血清免疫球蛋白相對于對照組均無顯著變化(P>0.05)。

表3 各組山麻鴨血清免疫球蛋白含量

2.3 植物精油對產(chǎn)蛋期山麻鴨血清補(bǔ)體蛋白的影響

由表4可知，與對照組相比，150和200 mg/kg植物精油組山麻鴨血清C3和C4含量均顯著提高(P<0.05)，且兩組之間差異不顯著(P>0.05)。而與對照組相比，50 mg/kg植物精油組山麻鴨血清補(bǔ)體蛋白無顯著變化(P>0.05)。

表4 各組山麻鴨血清補(bǔ)體蛋白含量

2.4 植物精油對產(chǎn)蛋期山麻鴨血清抗氧化能力的影響

由表5可知，與對照組相比，飼糧中添加植物精油對山麻鴨血清SOD活性均無顯著影響(P>0.05)，但飼糧添加150和200 mg/kg植物精油能顯著提高山麻鴨血清GSH-Px活性(P<0.05)。與對照組相比，3個植物精油添加組山麻鴨血清MDA含量均顯著降低(P<0.05)。

表5 各組山麻鴨血清抗氧化能力測定結(jié)果

2.5 植物精油對產(chǎn)蛋期山麻鴨腸道微生物的影響

由表6可知，與對照組相比，飼糧中添加植物精油對山麻鴨盲腸微生物Alpha多樣性指數(shù)均無顯著影響(P>0.05)。但飼糧中添加150和200 mg/kg植物精油能提高山麻鴨盲腸擬桿菌門、Parabacteroides菌屬和PrevotellaceaeNK3B31group菌屬豐度，降低Ralstonia菌屬豐度(圖1)。

表6 各組山麻鴨腸道微生物Alpha多樣性測定結(jié)果

A，門水平；B，屬水平

3 討 論

3.1 植物精油對山麻鴨蛋品質(zhì)的影響

蛋成分是衡量蛋品質(zhì)的一項重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加植物精油混合物(主要成分為肉桂醛、香芹酚和百里香酚)能顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋重[8]。在產(chǎn)蛋鵪鶉飼糧中添加1 g/kg黑種草精油(含百里香酚27.8%～57.0%，對異丙基甲苯7.1%～15.5%，香芹酚5.8%～11.6%，茴香腦0.25%～2.3%，松油醇2.0%～6.6%和芳樟醇3.5%～5.0%)可顯著提高產(chǎn)蛋率、料蛋比和蛋重[9]。香芹酚精油可通過促進(jìn)卵黃前體物質(zhì)從肝臟轉(zhuǎn)移，增加蛋黃比例[10]，與本試驗結(jié)果類似。雖然本研究結(jié)果顯示，植物精油組鴨蛋蛋殼、蛋白和蛋黃重量均顯著提高，且植物精油添加量為150 mg/kg時鴨蛋蛋黃最重，但飼糧中添加植物精油并未提高蛋黃比例。究其原因，在本研究中，蛋黃、蛋白和蛋殼重量增加主要取決于蛋重的增加。前期研究發(fā)現(xiàn)，植物精油能提高蛋鴨血鈣含量，且能改善胰蛋白酶和糜蛋白酶活性，從而促進(jìn)蛋鴨飼料利用率，一定程度上改善了蛋鴨生產(chǎn)性能[11]。但與其他試驗相比，本試驗所添加的植物精油主要成分為13.5%百里香酚和4.5%肉桂醛，植物精油成分和添加劑量存在差異，因此試驗結(jié)果也存在一定差異。

3.2 植物精油對山麻鴨血清免疫指標(biāo)的影響

血清免疫球蛋白經(jīng)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，是體液免疫應(yīng)答反應(yīng)中發(fā)揮重要功能的免疫分子。通過對血清中免疫球蛋白的檢測，可衡量機(jī)體免疫水平。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，150和200 mg/kg植物精油組山麻鴨血清IgA、IgG和IgM含量均顯著提高，且添加150 mg/kg植物精油組效果較優(yōu)，這與前人研究結(jié)果[12-13]相似。在大腸桿菌攻毒作用下，肉鴨飼糧中添加植物精油可提高血清IgG和IgM含量，提高機(jī)體免疫功能[12]。添加50 mg/kg混合精油(主要成分為百里香酚、香芹酚和肉桂醛)，能提高肉雞血清IgG含量[13]。酚類物質(zhì)可提高淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和白細(xì)胞吞噬率，提高免疫球蛋白釋放量，從而增強(qiáng)畜禽機(jī)體免疫能力[14]。IgG具有活化補(bǔ)體作用，因此，本試驗檢測了血清C3和C4含量，結(jié)果顯示，150和200 mg/kg植物精油組血清C3和C4含量均顯著提高。說明植物精油能通過提高機(jī)體體液免疫來增加機(jī)體免疫功能，但并非添加量越高效果越好。

3.3 植物精油對山麻鴨血清抗氧化能力的影響

抗氧化性能與機(jī)體的健康狀況密切相關(guān)，正常生物過程產(chǎn)生的活性氧可被機(jī)體內(nèi)的抗氧化酶清除[15]，當(dāng)機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)時，過量的自由基無法被及時清除，會損害機(jī)體健康。研究發(fā)現(xiàn)，蛋雞飼糧中添加八角茴香油提高了蛋黃T-SOD活性，降低了MDA含量[16]。Botsoglou等[17]研究發(fā)現(xiàn)牛至油能延遲脂類氧化，其效果與α-生育酚醋酸鹽的效果類似。然而，本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，飼糧中添加植物精油對籠養(yǎng)山麻鴨血清SOD活性無顯著影響，但能顯著降低血清MDA含量。當(dāng)植物精油添加量為150和200 mg/kg時，山麻鴨血清GSH-Px活性顯著提高，這與其他研究結(jié)果相似[18]。本試驗中使用的植物精油主要成分是百里香酚和肉桂醛，百里香氛對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)的清除率較高[19]。并能有效抑制或清除細(xì)胞中多余的自由基[20]，因此山麻鴨抗氧化能力得以改善。

3.4 植物精油對山麻鴨盲腸微生物結(jié)構(gòu)的影響

腸道是機(jī)體最密集的細(xì)菌定植器官，是一個代謝旺盛的場所，與機(jī)體健康有著重要的聯(lián)系。Alpha多樣性指數(shù)反映了腸道微生物的豐富度和均勻度。研究發(fā)現(xiàn)，植物精油可降低腸道有害微生物含量，改善腸道菌群[21]。但本試驗中，植物精油對腸道菌群豐富度和均勻度無顯著影響，而飼糧中添加150和200 mg/kg植物精油顯著提高了山麻鴨盲腸擬桿菌門豐度，并能提高盲腸Parabacteroides菌屬和PrevotellaceaeNK3B31 group菌屬豐度，降低Ralstonia菌屬豐度。已有研究表明，PrevotellaceaeNK3B31 group菌屬與白細(xì)胞介素-10(IL-10)呈正相關(guān)[22]，而Ralstonia菌屬可引起感染或機(jī)體免疫力下降[23]。說明植物精油可通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，改善宿主健康。

4 結(jié) 論

山麻鴨飼糧中添加植物精油可改善機(jī)體體液免疫，提高血清抗氧化性能，并能在一定程度上改善山麻鴨盲腸微生物結(jié)構(gòu)，提高蛋鴨生產(chǎn)性能。綜合考慮，植物精油的適宜添加量為150 mg/kg。