枯草芽孢桿菌對圍產期母豬糞便微生物及其代謝產物的影響

畜牧編輯

　　韓麗, 解培峰, 趙越, 高乾坤, 章文明, 張濤, 王占彬, 印遇龍, 孔祥峰

　　摘要: 本試驗旨在研究枯草芽孢桿菌對圍產期母豬糞便微生物及其代謝產物的影響。試驗選用2~4胎次、預產期相近、妊娠第85天的健康大白豬40頭，隨機分為2個組，每組20頭豬。對照組飼喂基礎飼糧，試驗組在基礎飼糧中添加250 g/t的枯草芽孢桿菌制劑。從母豬妊娠第85天開始飼喂至產后第21天結束。分別于母豬妊娠第100和112天以及產后第7、14和21天每組采集8頭母豬的新鮮糞便樣品，測定其糞便中微生物數量、短鏈脂肪酸（SCFA）和生物胺含量。結果表明：與對照組相比，1）飼糧中添加枯草芽孢桿菌顯著增加產后第7天母豬糞便中乳酸桿菌數量、乳酸桿菌/大腸桿菌和產后第21天糞便中厚壁菌數量（P < 0.05）。2）飼糧中添加枯草芽孢桿菌顯著增加妊娠第100天母豬糞便中乙酸、異丁酸、支鏈脂肪酸和總SCFA含量（P < 0.05），產后第7天糞便中戊酸、直鏈脂肪酸、異丁酸、異戊酸、支鏈脂肪酸和總SCFA含量（P < 0.05），產后第21天糞便中丙酸、丁酸和直鏈脂肪酸含量（P < 0.05）；顯著降低產后第14天糞便中異戊酸含量（P < 0.05）。3）飼糧中添加枯草芽孢桿菌顯著增加妊娠第100天母豬糞便中尸胺含量（P < 0.05），妊娠第112天糞便中亞精胺和精胺含量（P < 0.05），產后第14天糞便中尸胺、酪胺、亞精胺和精胺含量（P < 0.05）。綜上所述，圍產期母豬飼糧中添加枯草芽孢桿菌可增加腸道中有益菌數量、部分生物胺和SCFA含量，對改善母豬的腸道健康和營養狀況具有有益作用。

　　關鍵詞: 圍產期母豬     枯草芽孢桿菌     糞便     微生物     代謝產物

　　母豬的健康狀況和繁殖性能直接影響養豬場的經濟效益。隨著規模化水平的提高，養豬場存在飼料原料搭配不合理、缺乏特定營養素、飼料變質等問題[1]，引起母豬腸道菌群失衡、營養物質利用率低[2]，造成母豬便秘和繁殖障礙，縮短母豬利用年限，嚴重影響養豬業的發展[3]。因此，如何通過營養調控措施改善母豬的腸道健康已成為目前的研究熱點。益生菌作為活菌制劑，可改善腸道菌群平衡。目前常用的益生菌主要有芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌等[4]。由于芽孢桿菌能夠形成芽孢，具有耐高溫高壓、耐酸堿等特點，便于生產和儲存[5]，為目前使用最普遍的微生物飼料添加劑。研究證實，芽孢桿菌可降低豬腸道pH，促進有益菌繁殖，防止腸道疾病的發生[6]；可改善仔豬腸黏膜形態結構[7]，促進營養物質利用，增強機體免疫力，進而促進仔豬的生長發育[8]。筆者前期研究發現，飼糧中添加枯草芽孢桿菌，母豬妊娠第85~112天和產后第21天的背膘厚呈增加趨勢，機體免疫力增強[9]；同時，仔豬腹瀉率降低，窩產仔數、產活仔數、仔豬初生窩重、初生個體均重、斷奶窩重、斷奶窩個體均重和平均日增重均有所提高。圍產期母豬易遭受各種應激，引起腸道菌群失衡，對仔豬初生重、斷奶重和窩整齊度等造成不利影響，因此保證母豬腸道菌群平衡對提高其繁殖性能具有重要意義。目前，關于枯草芽孢桿菌影響母豬糞便微生物及其代謝產物的研究報道較少。鑒于此，本試驗通過在圍產期母豬飼糧中添加枯草芽孢桿菌制劑，評價其對母豬糞便微生物及其代謝產物的影響，旨在為枯草芽孢桿菌在母豬生產中的應用提供依據。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗動物、分組與飼養管理

　　動物飼養試驗于2017年3—5月份在中國科學院亞熱帶農業生態研究所永安動物實驗基地開展。試驗選用2~4胎次、預產期相近、妊娠第85天的健康大白豬40頭，隨機分為2個組，每組20頭豬。對照組飼喂基礎飼糧，試驗組在基礎飼糧中添加250 g/t的枯草芽孢桿菌制劑。從妊娠第85天開始飼喂妊娠母豬飼糧，妊娠第100天更換為泌乳母豬飼糧，到產后第21天結束。基礎飼糧營養水平參照NRC(2012)豬營養需求標準配制，基礎飼糧組成及營養水平見表 1。試驗用枯草芽孢桿菌制劑由贏創德固賽(中國)投資有限公司提供(活菌數≥4×109 CFU/g)，其添加劑量根據前人相關研究報道[7-8, 10]及生產廠家建議確定。試驗期間，不同妊娠階段母豬的飼喂量根據母豬體況隨時調整，防止母豬過瘦或過肥。妊娠第85~110天時母豬舍溫度控制在16~18 ℃；預產期前7 d將母豬轉入產仔舍，溫度控制在20~24 ℃，濕度控制在60%~80%。其他飼養管理均按商業養豬場規范進行操作。

　　

　　1.2 糞便微生物數量測定

　　分別于母豬妊娠第100和112天以及產后第7、14和21天，每組隨機收集8頭母豬的新鮮糞便樣品，-80 ℃凍存。按照QIAamp DNA Stool Mini Kit (QIAgen，德國)的方法提取糞便微生物DNA，參照焦金真等[11]的方法進行微生物定量PCR分析，并計算糞便微生物數量，結果以每克糞便中含有的微生物拷貝數的對數值[lg(copies/g)]表示。微生物絕對定量PCR的特異性引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成(表 2)。



　　1.3 糞便微生物代謝產物含量測定

　　采用氣相色譜法測定糞便中短鏈脂肪酸(SCFA)的含量，采用液相色譜法檢測糞便中生物胺的含量[12]。

　　1.4 數據統計與分析

　　試驗數據用SPSS 18.0軟件進行獨立樣本t檢驗，數據均以“平均值±標準誤”表示。P < 0.05表示差異顯著，0.05≤P < 0.10表示有變化趨勢。

　　2 結果與分析

　　2.1 飼糧中添加枯草芽孢桿菌制劑對母豬糞便微生物數量的影響

　　由表 3可知，與對照組相比，試驗組產后第7天母豬糞便中乳酸桿菌數量和乳酸桿菌/大腸桿菌顯著增加(P < 0.05)；產后第21天糞便中厚壁菌數量顯著增加(P < 0.05)，雙歧桿菌數量呈增加趨勢(P=0.097)。

　　

　　2.2 飼糧中添加枯草芽孢桿菌制劑對母豬糞便SCFA含量的影響

　　由表 4可知，與對照組相比，試驗組妊娠第100天母豬糞便中乙酸、異丁酸、支鏈脂肪酸和總SCFA含量，產后第7天糞便中戊酸、直鏈脂肪酸、異丁酸、異戊酸、支鏈脂肪酸和總SCFA含量，產后第21天糞便中丙酸、丁酸和直鏈脂肪酸含量顯著增加(P < 0.05)；妊娠第100天糞便中戊酸(P=0.071)和異戊酸(P=0.064)含量，產后第7天糞便中乙酸(P=0.051)含量，產后第21天糞便中總SCFA含量(P=0.057)呈增加趨勢；產后第14天糞便中異戊酸含量顯著降低(P < 0.05)，支鏈脂肪酸含量呈降低趨勢(P=0.066)。



　　2.3 飼糧中添加枯草芽孢桿菌制劑對母豬糞便生物胺含量的影響

　　由表 5可知，與對照組相比，試驗組妊娠第100天母豬糞便中尸胺含量顯著增加(P < 0.05)，腐胺含量呈增加趨勢(P=0.074)；妊娠第112天糞便中亞精胺和精胺含量顯著增加(P < 0.05)；產后第14天糞便中尸胺、酪胺、亞精胺和精胺含量顯著增加(P < 0.05)。

　

　　3 討論

　　乳酸桿菌和雙歧桿菌是豬腸道中的優勢菌群，對維持腸道健康具有重要作用[6]。本研究發現，枯草芽孢桿菌可增加圍產期母豬糞便中乳酸桿菌、雙歧桿菌、厚壁菌數量以及乳酸桿菌/大腸桿菌，提示母豬腸道菌群平衡得到改善，對母豬繁殖性能和子代腸道健康具有促進作用[9]。這可能與芽孢桿菌產生的細菌素等抑菌物質有關，也可能與微生物產生的有益代謝產物有關，與前人的研究結果基本一致[10]。圍產期母豬易發生氧化應激，對其產仔數和子代生長發育具有極其不利的影響。研究表明，芽孢桿菌和乳酸菌具有抗氧化功能，可減少細胞損害[13-14]，提示枯草芽孢桿菌可改善母豬營養狀況和繁殖性能[9]，這可能與腸道中有益菌的增加和機體總抗氧化能力增強有關。另外，母豬糞便中雙歧桿菌數量增加，可促進其在新生仔豬腸道內的早期定植，防止仔豬腹瀉，改善母豬便秘和乳汁品質[15]。

　　乙酸、丙酸、丁酸等SCFA主要由結腸中乳酸菌、雙歧桿菌等厭氧菌發酵降解膳食纖維、抗性淀粉等碳水化合物產生，可參與機體氧化供能、調節腸道菌群平衡和改善腸道功能等[16]。其中，乙酸可為腸道細菌和腸黏膜提供能量[17]；丙酸可抑制膽固醇的合成，參與三羧酸循環，為機體供能；丁酸是厚壁菌的主要代謝產物，可為結腸上皮細胞提供能量，促進細胞的代謝和生長等[12]。本研究發現，枯草芽孢桿菌可提高圍產期母豬糞便中乙酸、丙酸和丁酸等SCFA的含量，從而有益于母豬的腸道健康和營養物質代謝，這可能與其產生高活性的消化酶有關，也可能與其促進乳酸菌和雙歧桿菌的增殖有關。研究表明，乳酸菌能增加肉雞盲腸中SCFA含量和丁酸百分比[18]，促進仔豬結腸中丁酸的產生[10]。Duncan等[19]報道，雙歧桿菌可促進乳酸向丁酸的轉化。可見，枯草芽孢桿菌可通過增加腸道有益菌數量而改善母豬的營養狀況，滿足母豬的能量需求，這有益于母體的腸道健康和胎兒發育。支鏈脂肪酸是亮氨酸、異亮氨酸或纈氨酸經氧化脫氨基后的產物，是腸腔內蛋白質分解代謝的標志物[20]。本研究中，飼糧中添加枯草芽孢桿菌增加了圍產期母豬糞便中支鏈脂肪酸含量，提示母豬結腸中這幾種氨基酸的分解代謝增加，其生理學意義尚有待進一步探明。

　　腸道中的生物胺主要由腸細胞和腸道微生物代謝含氮物質產生，可緩解細胞氧化損傷，參與腸道黏膜屏障的發育和維持，對胎盤生長和胎兒發育具有重要作用。其中，腐胺、尸胺、精胺和亞精胺是動物細胞的重要組成部分，可調節核酸與蛋白質合成，酪胺具有顯著的抗氧化作用[21]。本研究表明，飼糧中添加枯草芽孢桿菌增加了圍產期母豬糞便生物胺含量，可能是由于枯草芽孢桿菌、乳酸菌或雙歧桿菌等可產生氨基酸脫羧酶，參與賴氨酸、酪氨酸、鳥氨酸和精氨酸等生物胺前體氨基酸的分解代謝。Lopez-Garcia等[22]報道，妊娠后期大鼠胎盤需要維持高濃度的亞精胺、精胺和腐胺等來滿足胎兒生長的需求，而腸腔內的多胺可被機體吸收，用于其他器官和組織的細胞生長[23]。因此，推測枯草芽孢桿菌可通過增加機體中生物胺的合成而促進胎兒的生長發育。

　　4 結論

　　綜上所述，飼糧中添加枯草芽孢桿菌可增加母豬腸道中有益菌的數量、部分生物胺和SCFA含量，從而改善圍產期母豬的腸道健康和營養狀況。