日粮中添加纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛消化道发育的影响

日粮中添加纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛消化道发育的影响
张海涛;王加启;卜登攀;栾绍字;邓露芳;周凌云;周振峰;魏宏阳;孙鹏
【摘要】本试验旨在研究纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛断奶早期和断奶后8周消化道生长发育的影响.选取24头7日龄中国荷斯坦奶牛公犊,随机分为3个处理,每个处理8头犊牛,试验1、2组犊牛分别饲喂Na型和N1型纳豆枯草芽孢杆菌菌液,对照组不饲喂菌液.饲喂的牛奶中添加纳豆枯草芽孢杆菌菌液,连续饲喂直到开食料采食量达到规定要求时断奶;断奶时各组随机选取4头犊牛屠宰,余下4头犊牛继续饲养,8周后屠宰,称胴体重.结果表明,试验1组犊牛断奶早期瘤网胃重量明显高于对照组(P＜0.05);试验2组犊牛断奶早期及断奶后8周瘤胃pH显著低于对照组(P＜0.05),且与对照组相比,断奶早期皱胃pH显著下降(P＜0.05);试验1组犊牛断奶早期及断奶后8周十二指肠长度较对照组相比明显缩短;断奶后8周两处理组犊牛回肠长度显著小于对照组(P＜0.05);此外,饲喂纳豆枯草芽孢杆菌还可显著降低犊牛十二指肠和空肠前段食糜的pH(P＜0.05).本试验结果表明,饲喂纳豆枯草芽孢杆菌有利于营养物质消化,促进犊牛生长.
【期刊名称】《中国畜牧兽医》
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】5页(P5-9)
【关键词】纳豆枯草芽孢杆菌;犊牛;消化道发育
【作者】张海涛;王加启;卜登攀;栾绍字;邓露芳;周凌云;周振峰;魏宏阳;孙鹏
【作者单位】中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北
京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京,100193
【正文语种】中文
【中图分类】S816.79
反刍动物消化系统的发育起始于胚胎的形成时期,就动物的生长发育而论,消化道的
各器官发育速度是不同的,除小肠以外,所有的消化道组织从胚胎期直到成年为止,其组织重量会不断增加。

在牛早期胚胎发育中,前胃的发育要明显快于皱胃的发育,但
出生时,皱胃的重量仍然占到胃总重量的50%～60%(高艳霞等,2006)。

在出生后的最初几周,前胃和小肠的生长速度最快;在开始采食固体饲料后,反刍动物的瘤胃和网胃迅速发育(Heinrichs,2005),其他器官的重量仍然增加,其发育速度有所减慢,而小
肠组织在8～9周龄时停止,在随后的发育过程中,小肠的重量甚至有所减少,而在12～16周反刍动物的复胃也成为占优势的消化器官。

对反刍动物而言,从出生至成年消化系统器官发育的顺序依次为瘤胃、网胃、瓣胃、盲肠、大肠、直肠、小肠、皱胃和食管。

此外,调控复胃发育的生物因素还可能促进整个生物个体的发育,其中
瘤胃的发育与肝脏的发育密切相关,而影响复胃发育的因素(张海涛等,2008),诸如日龄、固体采食量、增重和终体重等同样影响心脏、肝脏、肾脏及脾脏的发育。

纳豆
芽孢杆菌对犊牛的生长发育及瘤胃的发育有一定的促进作用(张海涛等,2008),而对整个消化道发育的影响在国内外的研究中还少见报道。

本研究通过对犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌,探讨其对犊牛消化道发育的影响。

1 材料与方法
1.1 试验材料试验用中国荷斯坦奶牛公犊牛由北京市大兴区牛场提供;纳豆枯草芽孢杆菌菌液由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所反刍动物营养研究室筛选并提供,菌液含菌量1×1010CFU/mL。

犊牛颗粒饲料购自北京奶牛中心,羊草干草经铡短至3～5 cm后与颗粒饲料混匀饲喂犊牛。

日粮配方及营养水平见表1。

1.2 试验设计试验采用完全随机区组设计,选取24头7日龄左右的中国荷斯坦奶牛公犊牛,按体重差异分为3个处理,每个处理8头公犊牛。

组间初生体重差异不显著。

两试验组犊牛分别饲喂Na型和N1型纳豆枯草芽孢杆菌菌液,按所饲喂牛奶干物质量的1%添加,直接加入牛奶中饲喂,日添加量为10 mL/头,对照组不饲喂菌液。

犊牛在连续3 d采食开食料质量达到其体重的2%时断奶。

断奶后犊牛每组随机挑选4头屠宰取样,其余4头犊牛继续饲喂,并逐渐更换开食料至完全为断奶后日粮所代替,试验进行至犊牛断奶后8周结束。

表1 日粮组成及营养水平(DM)注:预混料可为每千克配合料提供:VA 1000000 IU;VD 270000 IU;VE 2900 IU;Cu 5000 mg;Fe 9000 mg;Zn 8000 mg;Mn 6000 mg;Se 67 mg;I 227 mg;Co 20 mg;Mg 9800 mg。

断奶前犊牛开食料断奶后犊牛基础日粮日粮原料组成(%)玉米 38.0 33.2羊草 20.0 30豆饼 18.4 16.1麸皮 2.8 2.5次粉 7.6 6.6糖蜜 1.6 1.1砺粉 1.6 1.4食盐 0.8 0.7膨润土 0.8 5.6磷酸氢钙1.2 0.7膨化大豆 6.4 1.4预混料 0.8 0.7合计 100.0 100.0营养水平干物质(%) 89.2 90.4粗蛋白质(%) 21.2 18.3粗脂肪(%)5.2 5.2粗纤维(%)32.3 35.5灰分(%)4.4 4.5钙(%)1.2 1.1磷(%)0.6 0.4
1.3 试验动物饲养管理犊牛饲养采用单圈饲养,断奶前犊牛饲喂新鲜牛奶,具体饲喂
量为30日龄前,牛奶饲喂量为其体重的10%;31～50日龄,牛奶饲喂量为4 kg/d;大于50日龄的犊牛饲喂量为2 kg/d。

试验开始即添加开食料,自由采食和饮水。

按照北京奶牛中心常规饲养操作规程和牛场消毒规程进行饲养管理。

1.4 犊牛屠宰及样品采集犊牛达到断奶日龄及断奶后8周即进行屠宰,屠宰时间为晨饲后2 h,采用颈静脉放血法处死。

犊牛屠宰后立即打开腹腔,结扎幽门瓣、回肠盲肠结合处,取出小肠。

去除肠系膜与小肠外部脂肪,将小肠平放在瓷盘中,量取十二指肠、空肠和回肠各段长度;测定瘤胃、皱胃、十二指肠、空肠前段、空肠中段、空肠后段和回肠食糜pH;用生理盐水清洗胃肠道,用纱布吸干水分后分别称取瘤网胃、瓣胃、皱胃盲肠和结肠重量。

1.5 统计分析所有数据采用Excel进行整理处理,利用SAS 8.2统计软件包中MIXED模块分析,多重比较采用 Tukey法进行,显著性水平为 P＜0.05。

2 结果与分析
2.1 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛瘤网胃、瓣胃和皱胃重量及比例的影响如表2所示,瘤网胃重量方面,断奶早期,试验2组犊牛其瘤网胃重量显著低于试验1组及对照组,而断奶后8周,试验2组犊牛其瘤网胃重量与对照组相似,而试验1组显著高于其他两组(P＜0.05);瓣胃重量上,断奶早期及断奶后8周均以试验1组犊牛最高,但3组间差异不显著;断奶前试验1组犊牛皱胃重量明显高于其他两组,而到了断奶后8周,3组犊牛皱胃重量无显著差异。

就瘤网胃、瓣胃和皱胃在整个复胃所占的比重而言,3组犊牛无显著差异(表3)。

表2 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛瘤网胃、瓣胃、皱胃重量的影响(kg)注:相同指标同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P＜0.05),不同大写字母表示差异极显著(P ＜0.01),肩标相同字母或无字母标注表示差异不显著(P＞0.05)。

下同。

瘤网胃重量瓣胃重量皱胃重量对照组试验1组试验2组 SEM 对照组试验1组试验2组SEM 对照组试验1组试验2组 SEM断奶早期 0.82a 0.85a 0.72b 0.03 0.19
0.21 0.19 0.03 0.31a 0.39b 0.31a 0.02断奶后8周 2.06a 2.25b 2.05a 0.05 0.83 0.85 0.81 0.08 0.52 0.51 0.55 0.05
表3 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛瘤网胃、瓣胃、皱胃占复胃比例的影响瘤网胃瓣胃皱胃对照组试验1组试验2组 SEM 对照组试验1组试验2组 SEM 对照组试验1组试验2组 SEM断奶早期 60.0 58.8 57.5 0.02 14.5 14.6 14.7 0.01 25.7 26.8 28.1 0.03断奶后8周 60.5 62.5 60.5 0.01 24.3 23.4 23.7 0.02 15.3 14.1 16.0 0.01
2.2 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛瘤胃和皱胃pH的影响犊牛断奶早期及断奶后8周瘤胃和皱胃pH见表4。

由表4可见,整个试验期间N1组犊牛瘤胃pH低于Na组和对照组,在断奶后8周达到显著水平(P＜0.05);断奶早期N1组犊牛的皱胃pH显著低于其他两组(P＜0.05),而断奶后8周时3组犊牛皱胃pH差异不显著。

表4 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛瘤胃和皱胃pH的影响瘤胃pH对照组试验1组试验2组 SEM皱胃pH对照组试验1组试验2组 SEM断奶早期 6.9a 6.7a 6.1b 0.14 4.07a 4.06a 3.11b 0.25断奶后8周 7.7a 7.4a 7.1b 0.13 3.62 3.46 3.52 0.28
2.3 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛小肠各段长度及pH的影响由表5可见,断奶早期饲喂Na型纳豆枯草芽孢杆菌组犊牛十二指肠长度最短,且与其他两组相比差异极显著(P＜0.01);而此时,各组犊牛空肠和回肠长度无显著差异。

断奶后8周,Na组犊牛十二指肠显著长于其他两组(P＜0.05),此时各组犊牛空肠长度无差异;而回肠的长度则以对照组最长,与其他两组相比差异显著(P＜0.05)。

表5 纳豆枯草芽孢杆菌对小肠各段长度的影响十二指肠(cm)对照组试验1组试验2组 SEM空肠(cm)对照组试验1组试验2组 SEM回肠(m)对照组试验1组试验2组 SEM断奶早期 88.8A 55.0B 80.0A 0.05 15.5 16.6 16.4 0.50 3.85 4.15 3.75 0.64断奶后8周 92.5a 107.5b 91.3a 0.03 12.5 14.9 16.2 1.72 12.6a 9.5b
10.0b 0.70
由表6可见,断奶早期犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌,其十二指肠、空肠前段、空肠中段及回肠pH与对照组相比均有下降;断奶后8周犊牛,除空肠后段及回肠外,食糜pH均以对照组最高,且在十二指肠,试验组与对照组相比差异显著(P＜0.05)。

表6 纳豆枯草芽孢杆菌对小肠各段pH的影响注:相同指标同列数据肩标不同字母表示差异显著(P＞0.05),肩标相同字母或无字母标注表示差异不显著(P＞0.05)。

组别断奶早期断奶后8周十二指肠对照组 6.50 6.54a试验1组 6.40 6.24b试验2组 6.43 6.15b SEM 0.079 0.077空肠前段对照组 6.68a 6.77a试验1组 6.60ab 6.61a试验2组 6.46b 6.39b SEM 0.058 0.097空肠中段对照组 7.34a 6.87试验1组 7.03a 6.84试验2组 6.67b 6.59 SEM 0.17 0.10空肠后段对照组 7.41 7.02试验1组 7.30 7.57试验2组 7.35 6.96 SEM 0.12 0.16回肠对照组 7.75a 7.46试验1组 7.37b 7.63试验2组 7.54a 7.40 SEM 0.09 0.13
2.4 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛盲肠和结肠发育的影响由表7可见,无论是断奶早期还是断奶后8周,各组犊牛盲肠和结肠重量差异不显著。

3 讨论
3.1 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛复胃发育和吸收的影响幼年反刍动物复胃的发育,以瘤胃最快,其次是网胃和瓣胃,最后是皱胃,且除皱胃以外,瘤胃、网胃和瓣胃相对于体重的比例均呈增加趋势(高艳霞等,2006)。

反刍动物的发育可分为3个阶段,而这种划分方式是以瘤胃发育水平为依据的,即0～3周龄为非反刍动物阶段,3～8周龄为非反刍动物到反刍动物的过渡阶段,以及大于8周龄的反刍动物阶段。

反刍动物复胃正常的生长和发育有赖于饲料、饲料的物理形式及动物所处的营养状态,浓缩料或粗饲料及饲料的加工形式可能加速或延缓前胃的发育速度,包括容括的大小,肌肉层的发育及上皮的发育(Heinrichs,2005)。

饲料的组成及其物理形态对犊牛瘤胃的发育至关重要,犊牛对固体饲料采食量的增加可以加快瘤胃的饲料发酵速率、发酵
程度及对挥发性脂肪酸的吸收和代谢(Nocek等,1984;Greenwood等,1997)。

饲喂牛奶或代乳料的犊牛,其瘤胃所占比例上升,但其瘤胃乳头发育缓慢,瘤胃上皮新陈代谢活性较低,挥发性脂肪酸的吸收能力较差,且不随日龄增加而提高(Vazquez-Anon等,1993);而早期采食开食料的犊牛,其瘤胃乳头长度适宜且发育良好,但当开食料重新转变为牛奶或代乳料时,犊牛瘤胃的发育出现退化或停滞现象(Harrison 等,1960)。

对于犊牛而言,前胃的发育速度在很大程度上决定于其幼年时期对牛奶及饲料的摄入量。

表7 纳豆枯草芽孢杆菌对盲肠、结肠重量的影响(kg)盲肠对照组试验1组试验2组 SEM结肠对照组试验1组试验2组 SEM断奶早期 0.177 0.181 0.175 0.012 0.184 0.187 0.200 0.017断奶后8周 0.267 0.297 0.268 0.036 0.509 0.524 0.538 0.110
瘤胃的pH并不直接影响瘤胃的发育,但它的变化可引起瘤胃挥发性脂肪酸比例的变化,而且直接影响瘤胃上皮细胞对挥发性脂肪酸的吸收和代谢,由于挥发性脂肪酸能够刺激瘤胃上皮的发育,因此可间接影响瘤胃发育。

同时,不同的挥发性脂肪酸对瘤胃的刺激作用也有所不同,比如丁酸的刺激作用最强,其次是丙酸(Heinrichs,2005)。

研究结果表明,瘤胃对丁酸的代谢可以降低瘤胃pH,同时促进丁酸的分泌(Baldwin等,2000)。

挥发性脂肪酸的持续作用则能够维持瘤胃乳头的生长和正常生理功能(Warner等,1956)。

犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌使得在犊牛断奶早期及断奶后8周瘤胃pH有所下降,较低的pH不但会引起丙酸、丁酸产量提高,而且能够加强瘤胃上皮对他们的吸收,这将有利于犊牛瘤胃的迅速发育,本试验中处理组犊牛瘤胃的重量大于对照组,而N1组犊牛较小的瘤网胃重量可能与其较小的日龄有关。

同时,瘤胃较低的pH可能降低瘤胃食糜中蛋白质的溶解度,从而降低瘤胃氨氮浓度,有研究结果表明,较高的氨氮与犊牛瘤胃乳头角质化不全直接相关。

皱胃中pH变化直接影响胃凝乳酶和胃蛋白酶活性,从而影响犊牛对乳汁的消化吸
收。

当乳汁进入皱胃时,首先是凝乳酶凝固乳汁,而后被胃蛋白酶水解;犊牛饲喂后,皱胃内较高的pH有利于凝乳酶凝固乳汁,此后随着胃酸的不断分泌,pH降低,又有利
于胃蛋白酶的水解。

犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌后,可降低皱胃pH,这有利于犊牛
更好的消化吸收营养物质。

3.2 纳豆枯草芽孢杆菌对犊牛肠道发育和吸收的影响消化器官的大小和容积与反
刍动物种类、生长阶段及饲料组成有关。

出生重为50 kg的犊牛,其肠道的平均长
度为11.9 m,长度范围在8.2～15.1 m之间;13～14周龄体重为140 kg的犊牛,其小肠长度在29.3～42.7 m之间,大肠的长度在4.9～6.5 m之间。

随日龄的增加,小肠组织相对体重的百分比下降,而大肠的比重随日龄的增加变化不大。

绵羊的小肠
和大肠长度分别为17～34 m和4～13 m,而牛的小肠和大肠长度分别为27～49
m和6.5～14 m。

反刍动物肠道的长度随着消化纤维能力的提高及体长的增加而
增加,饲喂非乳蛋白代乳粉的犊牛,其小肠重量及单位长度小肠重量与饲喂牛奶的犊
牛相比均有所增加;饲喂高纤维日粮的犊牛,其肠道的长度远大于饲喂低纤维浓缩日
粮的犊牛,且其小肠所占比例也较高。

犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌,其小肠的长度、
盲肠和结肠的重量均大于对照组犊牛,从而可能使犊牛体内纤维得到了更好的消化。

本试验中,犊牛肠道pH以十二指肠最低,后段肠道pH逐渐升高。

对于早期断奶犊牛,处理组犊牛小肠各段均具有较低的pH,而断奶后8周犊牛的小肠前段也具有较
低的pH。

由于犊牛早期饲喂过程中,纳豆枯草芽孢杆菌是加入牛奶中饲喂的,由于
食管沟的作用,菌液直接进入皱胃和肠道,纳豆芽孢杆菌可能定植于动物肠道前段,从而发挥其益生作用。

有报道指出,芽孢杆菌具有一定的产酸能力,在其生长繁殖过程
中能够产生乙酸(0.225 g/L)、丙酸(2.59 g/L)和丁酸(3.49 g/L)等挥发性脂肪酸(徐海燕等,2006),这些物质能够降低动物肠道pH,使肠道环境偏酸性,有利于营养物质
的消化吸收。

4 结论
本试验结果表明,饲喂纳豆枯草芽孢杆菌可显著降低犊牛十二指肠和空肠前段食糜pH,N1型纳豆枯草芽孢杆菌能够使断奶早期和断奶后8周瘤胃pH显著下降,并且使断奶早期犊牛皱胃pH显著下降;饲喂Na型纳豆枯草芽孢杆菌能够显著提高断奶早期犊牛瘤网胃重量,且使断奶早期及断奶后8周犊牛十二指肠长度发生显著变化,同时显著降低断奶后8周犊牛的回肠长度。

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