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开放科学(资源服务)标识码(OSID):
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随着人们生活水平的提高,对畜产品需求量急剧增加,推动了畜牧业的快速发展,随之而来的“人畜争粮”问题日益显现. 我国饲料资源缺乏,尤其是蛋白原料长期依靠进口,严重制约了饲料和养殖业的发展. 我国有丰富的非常规饲料资源,如何挖掘新型稳定的饲料资源,减轻蛋白原料资源短缺的压力是当前亟须解决的问题. 构树(Broussonetia papyrifera)是一种桑科落叶多年生植物,广泛分布于中国、日本等亚洲国家,其蛋白质质量分数高(约为20%)、富含植物活性成分,如类黄酮、多糖和萜类化合物,具有抗菌、抗炎和抗氧化的特性[1-2]. 构树还具有生长快、产量高、品质好、多割、多抗等特点,是一种潜在的新型蛋白原料候选物[3-4]. 新鲜构树含有的单宁、生物碱等成分,会与饲料中的蛋白质、多糖等营养物质结合产生沉淀,降低动物对营养物质的消化率[5],因此,要先对构树进行发酵处理,消除其不利成分,并将难以消化的物质转化为易消化的物质,同时降低有害微生物,提升风味和香味,延长保存期等[6]. 鹅是一种重要的经济水禽,在中国存栏量占世界总存栏量的94%,为人类提供了营养丰富的肉、蛋、肝脏,以及生产被褥和衣物的羽毛等[7-8]. 目前,构树发酵饲料因其营养特点在畜禽生产上得到了广泛的应用. Zhu等[9]研究显示,发酵构树饲料可改善蛋鸡肠道菌群,增加放线菌门和弯曲杆菌属的丰度,以促进营养物质的吸收. Niu等[10]研究指出,发酵杂交构树可改善蛋鸡采食量、蛋黄颜色和脂质代谢. Zhao等[11]研究也指出,发酵杂交构树可提高奶山羊乳中不饱和脂肪酸含量和乳腺上皮细胞活力,促进细胞内甘油三酯的积累和脂滴的形成,并显著上调乳脂合成相关基因的表达,能提高奶山羊的产乳质量. 综合来看,构树发酵的应用更多集中于反刍动物,而单胃动物的应用相对较少,这可能与单胃动物的消化道不能很好利用发酵杂交构树有关. 鹅有发达的盲肠,含有丰富的微生物菌群,具有与反刍动物瘤胃相似的功能,推测鹅能有效利用发酵杂交构树以替代一定比例的传统蛋白原料. 本试验以四川白鹅为研究对象,研究发酵杂交构树对其生产性能、血清生化指标、肉品质及消化器官的影响,旨在为肉鹅非常规蛋白原料的开发提供理论依据.
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选用健康、体质量相近的28日龄四川白鹅240只,随机分为4组,每组6个重复,每个重复10只,分别在饲粮中添加0(对照),5%,10%和15%的发酵杂交构树,发酵杂交构树为全株发酵,营养成分见表 1. 基础饲粮参照NRC(1994)鹅的营养需要配制,其组成及营养水平见表 2. 饲养方式采用地面平养,常规免疫程序,自由采食饮水,每日饲喂4次(07:30,12:30,17:00,21:00),为期42 d. 试验期环境温度为32.09±6.29 ℃,湿度为82.5%±3.89%.
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记录试验初始、结束质量和采食量,计算平均日增质量(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料肉比(F/G),并参照NY/T 823—2020《家禽生产性能名词术语和度量统计方法》对体尺进行测定,包括:体斜长、胸宽、胸深、胸骨长、胫长、胫围、髋宽、胸角和颈长.
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70日龄时禁食8 h,每个重复随机选取6只四川白鹅称质量、屠宰,使用抗凝血真空采血管,采集颈静脉血液10 mL,4 ℃低温放置24 h后,以4 000 r/min离心15 min,收集上清液,用全自动血液生化分析仪测定谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLO)、尿素(UA)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)和乳酸脱氢酶(LDH). 溶菌酶活性采用比浊法测定,以溶菌酶细胞为底物;免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)的活性采用单克隆抗体免疫比浊法测定.
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屠宰后,取左侧胸肌,剔除筋膜和脂肪组织,分为两部分:一部分测定物理指标,另一部分剪碎后用以测定化学组成.
水分测定参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》,直接干燥法;粗脂肪测定参照GB 5009.6—2016《食品中粗脂肪的测定》,索式抽提法;灰分测定参照GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》,灼烧法;粗蛋白测定参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》,凯氏定氮法;pH值测定参照NY/T 1333—2007《畜禽肉质的测定》,pH酸度计测定;肉色于宰后45 min,分别在室内自然光下采用色差仪检测左侧胸肌深层肌肉的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值,随机选取3个不同位置检测;滴水损失率测定参照NY/T 1333—2007《畜禽肉质的测定》.
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屠宰后立即分离出消化器官(肝脏、脾脏、腺胃、肌胃、胰腺、十二指肠、空肠以及回肠),除去表面黏膜及内容物,用生理盐水反复洗涤干净并称质量,计算消化器官指数(I):
式中:W器官为各器官质量;W活体为宰前活体质量.
测量十二指肠、空肠以及回肠的长度. 肠道形态采用经典苏木精&伊红染色法进行测定:用Tris缓冲盐水冲洗采集的肠段,4%多聚甲醛固定,石蜡包埋,切成5μm厚的切片,染色后在22倍放大镜下拍照,采用Image Pro Plus 6.0对绒毛高度、隐窝深度和黏膜厚度进行测量,并计算绒隐比.
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使用SPSS 27.0进行数据的单因素方差(ANOVA)及多重比较分析,并利用线性(L)和二次(Q)回归方程拟合发酵杂交构树添加量的影响,p<0.05表示差异有统计学意义.
1.1. 试验材料
1.2. 测定指标及方法
1.2.1. 生产性能
1.2.2. 血清生化指标和免疫性能
1.2.3. 肉品质
1.2.4. 消化器官
1.3. 统计分析
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由表 3可知,15%添加组平均日增质量显著高于对照组及其他添加组(p<0.05),而料肉比显著低于对照组(p<0.05).
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由表 4可知,与对照组相比,5%添加组显著增加了体斜长和胸骨长(p<0.05);10%添加组显著增加了体斜长(p<0.05),显著降低了胸宽(p<0.05);15%添加组显著降低了胸角(p<0.05). 此外,随着添加量的增加,髋宽呈现显著的二次回归响应(p=0.03),其中5%水平最低.
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由表 5可知,与对照组相比,5%添加组总蛋白、球蛋白、甘油三酯和高密度脂蛋白显著升高(p<0.05),15%添加组球蛋白也显著升高(p<0.05). 此外,5%添加组碱性磷酸酶(ALP)浓度显著高于15%添加组.
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由表 6可知,与对照组相比,5%添加组能够显著升高免疫球蛋白M(IgM)、溶菌酶和脾脏指数(p<0.05).
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由表 7可知,与对照组相比,添加组显著降低了肌肉滴水损失率(p<0.05),且5%添加组显著升高了粗脂肪质量分数(p<0.05).
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由表 8可知,与对照组相比,添加组显著增加了回肠长度,同时5%添加组显著升高了胰腺、十二指肠、回肠和空肠指数(p<0.05),15%添加组显著升高了肌胃和空肠指数(p<0.05).
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由表 9可知,与对照组相比,添加组显著增加了绒毛高度(十二指肠)和绒隐比(十二指肠和空肠)(p<0.05),5%添加组显著增加了回肠黏膜厚度(p<0.05),而10%和15%添加组显著降低了十二指肠隐窝深度(p<0.05),以及5%添加组显著降低了空肠隐窝深度(p<0.05). 此外,随着添加量的增加,空肠绒隐比和回肠隐窝深度呈现显著的二次回归关系(p<0.05),分别以10%和5%添加量为优.
2.1. 发酵杂交构树对四川白鹅生长性能和体尺的影响
2.1.1. 对生长性能的影响
2.1.2. 对体尺的影响
2.2. 发酵杂交构树对四川白鹅血清生化指标和免疫性能的影响
2.2.1. 对血清生化指标的影响
2.2.2. 对免疫性能的影响
2.3. 发酵杂交构树对四川白鹅肉品质的影响
2.4. 发酵杂交构树对四川白鹅消化器官的影响
2.4.1. 对消化器官指数及肠道长度的影响
2.4.2. 对肠道形态的影响
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生长性能和体尺是反映动物生长发育的重要参数,体尺可直接或间接影响生长性能[12]. 本研究中,15%添加组可显著增加平均日增质量并降低料肉比,这与构树具有较高的粗蛋白质量分数、容易被消化吸收的特性相关,且构树所具有的高质量蛋白质是提升饲料转化率的关键. 构树富含的维生素、氨基酸和矿物质是体内多种消化酶的辅因子,可促进消化酶的产生[13-14]. 此外,构树含有的黄酮类化合物可刺激肠道激素的分泌以促进肠道的消化吸收,同时还可调节脂类和碳水化合物代谢相关酶的活性[15-16]. Widodo等[17]研究指出,黄酮类化合物对肉鸡饲料转化率和体质量有积极的影响. 本研究结果表明发酵杂交构树提高四川白鹅的体斜长、胸骨长,这主要得益于构树富含Ca,P等矿物质,能够改善肠道对Ca,P的吸收,进而促进骨骼的生长发育[18]. 构树提取物芦丁和达普诺瑞汀可增强MC3T3-E1细胞向成骨细胞分化,并抑制RANKL诱导的RAW264.7细胞的分化,进而促进骨骼的形成[19]. 综合来看,5%添加组对体尺改善效果好于10%和15%添加组,说明构树适宜添加剂量可改善四川白鹅的体尺性状. Chen等[20]的研究指出,构树所含芦丁摄入过多会影响Ca,P等矿物质的消化吸收. 芦丁在肠道中不能直接被消化吸收,需要较强的肠道消化能力将芦丁分解成槲皮素发挥其功能,这与本研究5%添加组具有更长回肠长度的结果一致.
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血清生化指标反映了动物的生理健康状态,比如ALT,AST和ALP与肝脏健康密切相关,肝细胞受损时释放进入血液导致其浓度升高[21]. LDH为糖酵解途径的关键酶,若发生细胞膜通透性改变、细胞坏死、代谢加速等情况就会引起血清LDH活性的升高[22]. 本研究中,发酵杂交构树对血清ALT,AST,ALP和LDH浓度影响不明显,表明发酵杂交构树不会对四川白鹅肝脏等器官组织造成伤害. 张生伟等[23]研究也指出,青贮杂交构树对杜湖杂交肉羊ALT和AST无影响. 血清TP水平反映了肝脏合成蛋白质的能力. 本研究中,5%添加组提高了血清TP水平,而对血清UA浓度无影响,可能与构树发酵后其蛋白质更易被消化吸收有关,进而促进了蛋白质的合成. Tao等[24]和范玥等[25]研究指出,饲粮中发酵构树的添加对肉牛和湖羊血液TP水平无影响,这可能是物种差异所致. TG和HDL反映了机体能量和脂质代谢的合成能力,其中TG主要储存在脂肪组织中,为细胞代谢提供能量,以及固定并保护内脏;HDL可将周围组织的胆固醇运载到肝脏进行代谢,从而维持细胞内胆固醇浓度的相对稳定[26]. 本研究中,5%添加组显著提高了血清TG和HDL水平,表明发酵杂交构树在一定程度上可促进脂质的生成和积累. Niu等[10]研究也显示,发酵杂交构树可提高蛋鸡血清HDL浓度.
免疫性能反映了机体对疾病抵抗能力的强弱,比如GLO是动物体液免疫的主要成分,其水平是评估机体免疫力高低的主要指标,通过测定血清中IgA,IgM和IgG来衡量. 本研究中,5%添加组显著提高了血清中IgM水平. 构树富含的黄酮、总酚和抗氧化活性等成分可有效提高机体的免疫力[27]. 5%添加组还可显著提高血清溶菌酶和脾脏指数. 溶菌酶是先天免疫系统的重要防御物质,可通过稳定肠道微生物平衡和增强抗氧化能力来促进机体的健康和生长[28]. 脾脏是最大且高效的免疫器官,含有大量的免疫活性细胞及其所介导的免疫因子,在体液和细胞免疫中均能发挥重要作用[29-30]. Si等[31]研究指出青贮构树显著提高了奶牛血清的免疫球蛋白浓度. 构树含有较高的硒元素,硒是抗氧化剂谷胱甘肽的主要成分,有利于疾病的预防[32-33]. Shojadoost等[34]研究显示,饲料中添加硒可增强禽类免疫系统抵抗疾病的能力. 此外,构树多糖可提高肠道微生物的多样性,进而促进肠道黏膜免疫的发展[35],构树根部的代谢产物还具有抗炎的作用[36].
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肉品质反映了肉品的消费性能和潜在价值,与肉品内在质量密切相关,是肉品物理和化学特性的综合体现. 比如肌肉pH值是影响肉品质的重要因素,反映了屠宰后肌糖元的酵解强度和速度[37]. 肉色是肌肉内部状态的综合表现,是消费者对肉品质进行评价的主要依据. 水分的多少影响肉的组织状态以及后续的加工质量和贮藏特性,而粗蛋白则直接决定肉的营养价值. 本研究中,发酵杂交构树对肌肉pH值、肉色L*,a*,b*,水分、灰分和粗蛋白影响不明显,说明发酵杂交构树基本不会对四川白鹅肉品质造成负面影响. 此外,发酵杂交构树显著降低了滴水损失率,且5%添加组显著提高了粗脂肪量,说明发酵杂交构树对四川白鹅肉品质有一定的积极作用. 肌肉保水能力与滴水损失率相关,滴水损失率越小,水分保持能力越强,熟肉率越高[38]. 构树中黄酮类、多糖类和生物碱类物质的抗氧化功能与滴水损失率的降低有关,研究发现抗氧化剂可保护膜免受磷脂酶的作用,减少因磷脂酶活性降低而引起的水分损失[39-41]. 脂肪不仅具有较高的营养价值,也是肉风味的前体物质,具有改善肉品质及风味的作用[42]. 构树本身含有的及发酵产生的有机酸、酶和多糖等生物活性成分能有效调节机体脂质代谢相关因子. 张生伟等[23]研究显示,饲粮中添加构树青贮能够提高杜湖杂交肉羊肌肉粗脂肪量,提高营养价值. Yang等[43]研究指出,发酵饲料能提高背最长肌脂质生成相关基因FASN,PPARγ,DGAT2和HNF-4α的表达量,同时降低脂质分解相关基因IL-15的表达量.
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消化器官是动物实现新陈代谢功能的重要场所,与生长速度密切相关[44]. 本研究中,构树添加显著增加了回肠长度,且5%添加组显著升高了胰腺、十二指肠、回肠和空肠指数,15%添加组显著升高了肌胃和空肠指数,表明发酵杂交构树可刺激消化器官,尤其是肠道的生长发育. 肠道是营养吸收的主要部位,具有调节免疫、营养物质消化和吸收的功能,其长度和质量反映了动物对营养物质的吸收能力,长度越长,质量越大,对营养的吸收能力越强[45]. 构树在发酵过程中产生糖类物质,进而增加饲料在肠道内的黏度. Annison[46]研究指出,消化器官的相对质量与肠道食糜黏度存在正相关. 此外,发酵构树会降低胃液的pH值,刺激胃功能引起肌胃质量的增加.
肠道形态可揭示动物肠道的健康状况,其中肠道绒毛高度和隐窝深度反映了肠上皮细胞的消化吸收能力. 绒毛高度增加表明肠道与食糜接触的表面积大,能充分吸收营养物质;隐窝深度与肠上皮细胞增殖率成反比,其降低表明肠黏膜上皮绒毛吸收能力增强[47]. 绒隐比反映了肠黏膜的发育情况,绒隐比高表明发育好,结构完善,杯状细胞数量多,可分泌更多黏蛋白,提高黏膜的免疫保护能力. 黏膜厚度升高代表抵御外界病原体的屏障能力强[48]. 本研究中,发酵杂交构树可不同程度地增加绒毛高度、绒隐比和黏膜厚度,并降低隐窝深度,说明发酵杂交构树对改善四川白鹅肠道形态具有积极的作用. 这可能与构树富含多糖类成分能增强肠道免疫力有关,并且还能提高肠道菌群的多样性,调节优势菌群及其代谢产物的相对丰度,以此改善肠道形态[1]. Liao等[49]研究指出,黄芪多糖可改善因感染番鸭呼肠孤病毒引起的雏鸭肠道形态的损伤. 此外,构树含有丰富的维生素与肠道菌群具有很强关联性,可保护肠上皮屏障的完整性并抑制致病菌的扩张[50].
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本研究中,发酵杂交构树的添加对空肠绒隐比和回肠隐窝深度呈现二次回归关系,以10%或5%水平更优,更高的添加量仅对平均日增质量更有效. 发酵杂交构树蛋白质质量分数较高,随着添加量的增加导致饲粮中蛋白质质量分数升高,对四川白鹅的体质量增长具有正面效应. 发酵杂交构树从整体上来看缺少微量元素,高水平的添加量则会影响肠道形态的发育. 另外,杂交构树发酵后仍然含有低水平的单宁、生物碱等有害成分,添加量的增加则会引起有害成分在饲粮中相应升高,进而影响肠道的健康. 陶振阳等[51]研究指出,1.5%和3%的发酵构树对蛋鸡产蛋量无影响,而4.5%添加量显著降低了平均日产蛋量. Niu等[10]研究指出,1%发酵杂交构树可改善产蛋鸡采食量、蛋黄颜色和脂质代谢,而5%添加量则导致蛋壳质量下降. 其他动物的研究也显示出类似结果,如添加100%青贮杂交构树显著降低了山羊瘤胃液乙酸的产生量,而50%添加量则无不利影响[52]. 对湘沙猪的研究显示,与添加30%发酵杂交构树相比,20%添加量更能提高脂肪酸酶活性[53]. 综上所述,合理控制发酵杂交构树的添加量十分必要,适量添加可使畜禽保持健康状态并促进生长,提高产品品质.
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饲粮中添加5%~15%的发酵杂交构树可不同程度地改善四川白鹅各方面的性能,不同添加量的影响存在一定的差异. 5%添加量能改善血清生化指标、肉品质和免疫性能,15%添加量能改善生长性能,5%~10%添加量能改善体尺性状,5%~15%添加量均能改善消化性能,说明发酵杂交构树部分替代四川白鹅常规饲料原料是可行的.