功能性寡糖對奶山羊瘤胃發(fā)酵功能的影響

肖 宇王利華程 明祁 茹褚永康林英庭*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，青島 266109;2.青島市畜牧獸醫(yī)研究所，青島 266100)

寡糖(oligosaccharides)是由2～10個單糖以糖苷鍵連接起來形成的一類糖，根據(jù)單糖分子間結(jié)合位置的不同，可分為普通寡糖和功能性寡糖。大量研究表明，功能性寡糖具有無污染、無殘留等優(yōu)點，能夠改善動物胃腸道微生物區(qū)系，增強機體免疫功能，改善脂類代謝，提高飼料養(yǎng)分利用率，改善動物生產(chǎn)性能［1－5］。因此，功能性寡糖作為一種替代抗生素的新型飼料添加劑越來越受到人們的關(guān)注。目前國內(nèi)外有關(guān)功能性寡糖在反芻動物的研究主要集中在犢牛、奶牛以及綿羊上。任海軍［6］報道，0.1%殼聚糖能夠明顯增加奶牛腸道乳酸桿菌的數(shù)量，降低大腸桿菌的數(shù)量。Heinrichs等［7］報道，甘露寡糖能夠優(yōu)化牛的胃腸道微生態(tài)環(huán)境，促進雙歧桿菌等有益菌的增殖，抑制大腸桿菌等致病菌的數(shù)量。邰秀林等［8］報道，果寡糖可緩解早期斷奶對犢牛的應(yīng)激，提高犢牛血清免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白G(IgG)含量。王喜明等［9］報道，5 g/d低聚木糖可顯著提高4周末犢牛的平均日增重和體重。瞿明仁等［10］報道，瘤胃和十二指腸灌注大豆寡糖能夠提高綿羊外周血液免疫細胞CD4細胞數(shù)量、CD4/CD8值及血清IgA和IgG含量。而寡糖對山羊尤其是奶山羊的研究報道極少。因此，本試驗擬通過研究飼糧中添加5種不同的功能性寡糖對奶山羊瘤胃發(fā)酵功能的影響，篩選和確定適宜作為奶山羊飼料添加劑的寡糖種類，為寡糖在奶山羊領(lǐng)域的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

寡木糖(XOS，純度為70%)，異麥芽寡糖(IMO，純 度 為 90%)，果寡糖(FOS，純 度 為90%)，半乳甘露寡糖(GMOS，純度為80%)，甘露寡糖(MOS，純度為50%)，均為商業(yè)產(chǎn)品。

1.2 試驗動物及試驗設(shè)計

試驗選用6只體況良好，體重(32.80±2.45)kg裝有永久性瘤胃瘺管的6月齡去勢嶗山奶山羊。采用分期分組試驗設(shè)計，每期中1只羊飼喂以混合精料為基礎(chǔ)不添加寡糖的對照飼糧(CT)，其他羊分別飼喂添加1%(以有效含量計)不同外源寡糖的試驗飼糧。試驗共分4期，每期15 d，其中預(yù)試期13 d，正試期2 d。試驗動物及分組見表1。

表1 試驗動物及分組Table 1 Dairy goats and groups of the test

1.3 試驗飼糧及飼養(yǎng)管理

試驗精料組成及營養(yǎng)水平見表2。試驗期間奶山羊單籠飼養(yǎng)，每日07:00和17:00分2次等量飼喂，先精后粗，精料425 g/d，粗料1 000 g/d(全株玉米青貯及花生蔓，比例為1∶2)，精粗比約30∶70，自由飲水，各組間飼養(yǎng)管理完全一致。

表2 精料組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the concentrate(air-dry basis) %

1.4 樣品采集

晨飼前采集瘤胃液作為0 h樣品進行分析，同時按飼喂后 1、2、3、4、6、8、10 h 分別采集瘤胃液樣品，每次約30 mL。采集的瘤胃液經(jīng)4層紗布過濾后立即測定pH。取10 mL加入1 mL 6 mol/L鹽酸，用于測定氨態(tài)氮(NH3-N)濃度;取10 mL加入1 mL 25%的偏磷酸，用于測定揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度。樣品放入干凈的離心管中于－20℃冰箱中保存。

1.5 測定指標(biāo)及方法

pH采用Sartotius普及型pH計測定(PB－10);NH3-N濃度的測定參照馮宗慈等［11］比色法;VFA濃度的測定按照曹慶云等［12］氣相色譜法。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，SPSS 17.0軟件One-way ANOVA進行方差分析，LSD法進行組間差異顯著性檢驗。試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果

2.1 不同寡糖對奶山羊瘤胃pH的影響

由表3可見，各寡糖組的瘤胃pH在采食后各個時間點較對照組大致都有降低的趨勢(P＞0.05)。半乳甘露寡糖組的瘤胃pH在采食后6、8、10 h極顯著低于對照組、寡木糖組、異麥芽寡糖組和果寡糖組(P＜0.01)。甘露寡糖組的瘤胃pH在采食后6、10 h極顯著低于對照組和寡木糖組(P＜0.01)。果寡糖組的瘤胃pH在采食后10 h顯著低于對照組和寡木糖組(P＜0.05)。從平均值來看，半乳甘露寡糖組和甘露寡糖組的瘤胃pH極顯著低于對照組(P＜0.01)，甘露寡糖組顯著低于寡木糖組、異麥芽寡糖組和果寡糖組(P＜0.05)，半乳甘露寡糖組極顯著低于寡木糖組、異麥芽寡糖組和果寡糖組(P＜0.01)，寡木糖組、異麥芽寡糖組和果寡糖組與對照組差異不顯著(P＞0.05)，但較對照組都有降低的趨勢。

表3 飼糧中不同寡糖對奶山羊瘤胃pH的影響Table 3 Effects of different oligosaccharides on rumen pH of dairy goats

2.2 不同寡糖對奶山羊瘤胃NH3-N的影響

由表4可見，從平均值來看，半乳甘露寡糖組和果寡糖組的瘤胃NH3-N濃度顯著低于對照組，分別比對照組降低了 5.68%和 5.77%(P＜0.05);寡木糖組、異麥芽寡糖組、甘露寡糖組的瘤胃NH3-N濃度較對照組有降低的趨勢(P＞0.05)。從不同時間點來看，果寡糖組的瘤胃NH3-N濃度在采食后2 h顯著低于對照組(P＜0.05);半乳甘露寡糖組瘤胃NH3-N濃度在采食后3和4 h顯著低于對照組和異麥芽寡糖組(P＜0.05);甘露寡糖組和寡木糖組在采食后8 h顯著低于對照組(P＜0.05)。

表4 飼糧中不同寡糖對奶山羊瘤胃NH3-N濃度的影響Table 4 Effects of different oligosaccharides on rumen NH3-N concentration of dairy goats mg/dL

2.3 不同寡糖對奶山羊瘤胃VFA含量的影響

由表5可見，從平均值來看，半乳甘露寡糖組對奶山羊瘤胃內(nèi)乙酸含量的影響極顯著(P＜0.01)，其他寡糖組見差異不顯著(P ＞0.05)，但乙酸含量較對照組相比都有升高的趨勢;半乳甘露寡糖組乙酸含量在采食后2、4、10 h均顯著高于對照組(P＜0.05);甘露寡糖組乙酸含量在采食后4 h顯著高于對照組(P＜0.05)。奶山羊瘤胃內(nèi)丙酸含量以半乳甘露寡糖組和果寡糖組較高，但是采食后各組間大多數(shù)時間點差異不顯著(P＞0.05)，只有半乳甘露寡糖組和寡木糖組的丙酸含量在采食后2 h顯著高于對照組(P＜0.05)。奶山羊各寡糖組瘤胃內(nèi)丁酸的含量在各個時間點與對照組差異不顯著(P＞0.05);半乳甘露寡糖組的丁酸含量在采食后4 h顯著高于寡木糖組(P＜0.05)，采食后4、8 h顯著高于甘露寡糖組(P＜0.05)，采食后 8、10 h顯著高于異麥芽寡糖組(P＜0.05)。奶山羊瘤胃內(nèi)總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)的含量從平均值來看，半乳甘露寡糖組的TVFA含量顯著高于對照組、甘露寡糖組、果寡糖組和異麥芽寡糖組(P＜0.05)，其他各寡糖組雖與對照組差異不顯著，但TVFA含量都有升高趨勢(P＞0.05)。半乳甘露寡糖組和寡木糖組的乙酸/丙酸(A/P)值在采食后2 h顯著低于對照組、異麥芽寡糖組和果寡糖組(P＜0.05);甘露寡糖組采食后4 h顯著高于寡木糖組(P＜0.05);其他時間點各組間均差異不顯著(P＞0.05)。

3 討論

3.1 不同寡糖對奶山羊瘤胃pH的影響

瘤胃pH作為瘤胃發(fā)酵水平的一項重要指標(biāo)，受飼糧性質(zhì)、唾液分泌、瘤胃內(nèi)VFA、NH3-N濃度、動物本身生理狀況及飼養(yǎng)條件等多方面因素的影響。在本試驗中，各寡糖組瘤胃pH的動態(tài)變化規(guī)律為采食后3～6 h降至最低，然后升高;不同寡糖都有降低奶山羊瘤胃pH的作用，半乳甘露寡糖與甘露寡糖的效果尤為明顯;而且各組瘤胃液各個時間點的pH在6.23～6.99之間變動，均處于正常生理范圍 5.5 ～ 7.5 之間［13］。Mwenya 等［14］研究表明，在荷斯坦奶?；A(chǔ)飼糧中單獨添加2%低聚半乳糖可以降低奶牛瘤胃pH。瞿明仁等［15］研究表明，在內(nèi)蒙古半細毛羯羊瘤胃內(nèi)灌注1%和2%的果寡糖，均能顯著降低瘤胃pH。劉光斌等［16］采用體外批次培養(yǎng)法研究大豆寡糖對生長綿羊瘤胃發(fā)酵特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加1.2%、1.6%、2.0%的大豆寡糖可以顯著降低瘤胃 pH。

不同寡糖對奶山羊瘤胃pH的影響不同，這可能與添加寡糖的種類和純度不同、寡糖的添加量不足或過量、試驗動物自身生理狀態(tài)不同等因素有關(guān)。本試驗中功能性寡糖的純度不同，例如:雖然甘露寡糖純度僅為50%，卻顯著降低了瘤胃pH;異麥芽寡糖純度為90%，僅有降低瘤胃pH的趨勢。這可能是由于寡糖間的生理活性不同、與其他物質(zhì)的協(xié)同與拮抗作用、飼糧成分含糖量存在差異所致。

3.2 不同寡糖對奶山羊瘤胃NH3-N濃度的影響

NH3-N是瘤胃代謝中外源蛋白質(zhì)和內(nèi)源含氮物質(zhì)降解的重要產(chǎn)物，同時也是瘤胃微生物發(fā)酵的主要氮源，適宜的瘤胃NH3-N濃度是保證微生物蛋白合成效率的首要條件，在一定程度上反映了瘤胃微生物利用含氮物質(zhì)產(chǎn)生氨的速度及對氨的攝取利用情況。本試驗各組奶山羊瘤胃液NH3-N濃度的變化趨勢為采食后1～2 h升高到最大值，之后下降，6 h降至最低，然后升高，但仍低于晨飼前的瘤胃NH3-N濃度。各組奶山羊瘤胃NH3-N濃度的變化范圍為19.87～26.53 mg/dL，均處于Preston等［17］報道的瘤胃最適NH3-N濃度范圍內(nèi)。出現(xiàn)上述結(jié)果可能是因為寡糖使瘤胃微生物活性增強，使得飼料中蛋白氮和非蛋白氮不斷降解，引起NH3-N濃度的迅速升高，然后，瘤胃微生物利用NH3-N合成微生物蛋白以及瘤胃壁的吸收等因素，引起NH3-N濃度逐漸下降。其中以半乳甘露寡糖組的NH3-N濃度下降最多，推測半乳甘露寡糖組的瘤胃微生物利用NH3-N合成菌體蛋白的能力也可能是最強的。

3.3 不同寡糖對奶山羊瘤胃VFA含量的影響

VFA是瘤胃中碳水化合物發(fā)酵的主要產(chǎn)物。乙酸是反芻動物體內(nèi)脂肪合成的主要前體物。丙酸是唯一能凈生成葡萄糖的VFA，足夠的丙酸能滿足動物對葡萄糖的需要。丁酸在經(jīng)瘤胃壁吸收的過程中，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)棣拢u丁酸，而作為幾種體組織尤其是肌肉組織的能量來源，也可用于脂肪組織和乳腺的脂肪酸合成。凌寶明等［18－20］采用批次培養(yǎng)的方法，研究體外條件下飼糧中添加甘露寡糖、果寡糖、異麥芽寡糖對生長綿羊瘤胃發(fā)酵功能的影響，結(jié)果表明:飼糧添加甘露寡糖可以提高培養(yǎng)液中VFA含量并以0.60%的添加效果最佳;飼糧添加果寡糖可以顯著提高培養(yǎng)液中VFA含量;飼糧添加異麥芽寡糖也可以提高培養(yǎng)液中VFA含量。凌寶明等［21］采用營養(yǎng)灌注技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，1.00%和2.00%的果寡糖可以顯著提高內(nèi)蒙古半細毛羯羊瘤胃VFA含量。本試驗結(jié)果顯示，功能性寡糖的添加可以顯著增加奶山羊瘤胃內(nèi)乙酸和TVFA的含量，這與本試驗中瘤胃pH降低的結(jié)果相一致。分析其原因可能有二:其一，瘤胃微生物利用外源寡糖作為發(fā)酵底物［22］，降解產(chǎn)生大量VFA;其二，外源寡糖促使瘤胃內(nèi)有益菌的生長增殖［23］，增強其對碳水化合物的降解能力，從而產(chǎn)生更多的VFA。

表5 飼糧中不同寡糖對奶山羊瘤胃揮發(fā)性脂肪酸含量的影響Table 5 Effects of different oligosaccharides on rumen VFA concentration of dairy goats mmol/L

本試驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，不同寡糖組的瘤胃丙酸、丁酸含量和A/P值與對照組差異不顯著，這與劉光斌等［16］在大豆寡糖對生長綿羊中的試驗結(jié)果相近，與之不同的是本試驗中只有寡木糖和果寡糖有降低A/P值的趨勢，而異麥芽寡糖、甘露寡糖和半乳甘露寡糖有升高A/P值的趨勢。A/P值降低有助于葡萄糖的沉積，A/P值升高保證乳脂的合成。另外，本試驗各寡糖組A/P值均大于3.0，高于Woodford等［24］得出的可維持正常的乳脂合成的A/P值(大于2.5)，有利于促進奶山羊的乳脂合成。

4 結(jié)論

本試驗條件下，飼糧中添加不同功能性寡糖對奶山羊的瘤胃發(fā)酵功能產(chǎn)生不同的影響，其中甘露寡糖與半乳甘露寡糖顯著降低瘤胃pH，半乳甘露寡糖與果寡糖顯著降低瘤胃NH3-N濃度，半乳甘露寡糖顯著提高乙酸含量和TVFA含量。綜合各項指標(biāo)，半乳甘露寡糖對提高奶山羊的瘤胃發(fā)酵功能效果較好。

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