納米銀對斷奶仔豬生長性能、腸道絨毛形態及微生物菌群的影響

趙瑞媛，郭金蘭，孟艷琴，米曉民，柴 霞，韓潤清

（鄂爾多斯生態環境職業學院，內蒙古鄂爾多斯 017010）

在過去的20年中，有幾種添加劑被認為可以在豬生產中作為抗生素的替代品，如有機酸、低聚糖、植物提取物或益生菌（Gardiner等，2004；Franco等，2005）。然而，它們在預防斷奶時消化道疾病和提高生產性能方面的作用是不同的，而且在大多數情況下效果不如以前使用的抗生素。銀化合物目前被用作抗菌作用，包括導管涂層、假牙樹脂復合材料涂層、燒傷涂層，對人體的毒性風險極小（Lansdown，2006）。金屬銀納米粒子的粒徑小，在固態或膠體狀態下比銀鹽具有更高的微生物效應；此外，金屬銀的毒性較低，胃酸會以較慢的速度使其失活（Atiyeh等，2007）。納米銀可用作飼料營養添加劑，但其價格昂貴，無法與抗生素競爭。銀通過影響呼吸酶和微生物電子傳遞系統的組成部分而對微生物有毒性作用，還可以與細菌表面結合，改變細胞膜功能，并與DNA堿基結合，抑制DNA的復制（Wright等，1994）。在豬營養中用作生長促進劑的其他金屬化合物，如氧化鋅或硫酸銅也能調節腸道微生物群，減少斷奶后仔豬腹瀉，但它們對腸道微生物生態系統、胰腺酶活性或維持腸道形態的作用機理尚不清楚（Hojberg等，2005）。目前還沒有關于銀對豬在生產條件下產生負面影響的報道。銀的水平達到300 g/kg時會對雞、大鼠和小鼠有負面作用，在此基礎上，NRC將家禽和豬銀的最大耐受水平設置為 100 g/kg（Hedemann等，2006）。本研究探討了不同劑量納米銀對斷奶仔豬腸道微生物區系和腸道形態、生產性能的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 試驗1，收集8頭斷奶后7 d仔豬的回腸內容物，在體外37℃條件下分別添加0、20、40和 80 μg/kg納米銀，孵育 4 h。試驗 2分為3個組，每組10頭21 d斷奶的仔豬，日糧中分別添加0、20和40 mg/kg納米銀，試驗開展14 d。試驗3分為3組，每組選擇10頭21 d斷奶仔豬，日糧中分別添加0、20和40 mg/kg納米銀，試驗分為0～2 w和3～5 w兩個階段。各階段日糧原料組成及營養水平見表1。

表1 斷奶仔豬各階段原料組成及營養水平

1.2 樣品收集 試驗1：回腸內容物收集后立即轉移到1 mL無菌EP管中，加入pH為6.0的0.02 M PBS緩沖液3 mL，在體外37℃條件下分別添加0、20、40和 80 μg/kg納米銀，孵育 4 h。試驗 2：試驗第14天屠宰豬只，收集小腸各腸段，立即放入液氮中保存。試驗3：在試驗第35天屠宰試驗豬只，收集飼料和糞樣。統計試驗期間采食量，計算平均日采食量、平均日增重和料比。

1.3 樣品分析 回腸內容物微生物菌群的分析參考Vega和Poppi（1997）的研究方法。回腸片段制備成石蠟切片后，在顯微鏡下測定絨毛高度、隱窩深度，計算絨毛高度與隱窩深度比值。

1.4 數據分析 所有試驗數據均用SPSS單因素方差分析，每個試驗中組間的差異采用Ducan’s法進行多重比較，P＜0.05表示組間差異顯著，P＞0.05表示組間無顯著差異，0.05＜P＜0.1表示組間存在差異顯著的趨勢。

2 結果與分析

2.1 納米銀對斷奶仔豬回腸微生物組成的影響由表2可知，回腸大腸桿菌含量和比例及乳酸桿菌含量隨日糧納米銀添加水平的升高而顯著線性降低（P＜0.05），但日糧納米銀添加水平對回腸乳酸桿菌比例無顯著影響（P＞0.05）。

表2 納米銀對斷奶仔豬回腸微生物組成的影響

2.2 納米銀對斷奶仔豬生長性能和回腸內容物發酵的影響 由表3可知，1～7 d和8～14 d各組仔豬采食量分別是108、122和158 g/d，以及315、394和462 g/kg。日糧納米銀水平對1～7 d仔豬的日增重無顯著影響，但隨日糧納米銀添加水平的升高，8～14 d仔豬的日增重顯著線性升高（P＜0.05）。日糧添加納米銀有降低回腸內容物大腸桿菌的趨勢（P=0.07）。日糧納米銀添加水平對其他發酵指標無顯著影響（P＞0.05）。

表3 納米銀對斷奶仔豬生長性能和回腸內容物發酵的影響

2.3 納米銀對斷奶仔豬回腸內容物微生物菌群的影響 由表4可知，日糧添加20 mg/kg納米銀顯著降低了細菌總量（P＜0.05）。日糧納米銀添加水平對產氣莢膜桿菌與梭菌的比例表現為顯著二次曲線效應（P＜0.05），其中20 mg/kg納米銀組最低（P＜0.05）。隨著日糧納米銀添加水平的升高，奇異菌屬含量顯著降低（P＜0.05）。

表4 納米銀對斷奶仔豬回腸內容物微生物 菌群的影響 lg cfu/mL

2.4 納米銀對斷奶仔豬回腸絨毛形態的的影響由表5可知，日糧納米銀添加水平對斷奶后前兩周仔豬的絨毛高度、隱窩深度以及絨毛高度和隱窩深度比值無顯著影響（P＞0.05），但隨著納米銀添加水平的升高，隱窩深度有顯著降低趨勢（P=0.08）。

表5 納米銀對斷奶仔豬回腸絨毛形態的影響

2.5 納米銀對斷奶仔豬養分消化率和生長性能的影響 由表6可知，試驗期間未發現試驗豬只有顯著的腹瀉癥狀。20 mg/kg納米銀組仔豬在斷奶前兩周采食量最高（P＜0.05），之后隨著納米銀添加水平的升高，在3～5周表現為顯著降低（P＜0.05），料比顯著升高（P＜0.05）。各組對斷奶仔豬0～2 w和3～5 w有機物和干物質表觀消化率均無顯著影響（P＞0.05）。

3 討論

目前，關于納米銀作為飼料添加劑在斷奶仔豬上的應用研究較少。銀的抗菌活性阻斷了電子傳遞系統，改變細菌膜的功能，抑制DNA復制（Percival等，2005）。盡管這些效應已經在試驗中被證明對大腸桿菌無效，本試驗主要關注銀是否會影響腸道其他潛在的有益微生物，如乳酸菌。鋅、銅等其他金屬的抗菌效果得到廣泛應用，它們對豬的生長和腸道菌群的作用在一定程度上類似（Smith等，1997），因此，本試驗重點探討銀的抗菌效果，以及其在仔豬日糧中的適宜添加水平。試驗1的結果顯示，回腸大腸桿菌含量和比例及乳酸桿菌含量隨日糧納米銀添加水平的升高而顯著線性降低。然而，當考慮到斷奶后仔豬腹瀉這一影響因素，也并非是多有大腸桿菌菌種/菌株對宿主都是有害的，大腸桿菌的非致病性菌株對受體位點的競爭性抑制可以降低病原體的粘附性，因此，對宿主的影響主要是大腸菌群內多樣性高，而不是其濃度。此外，腸道菌群的多樣性不僅保證了乳酸菌和大腸菌群分別對豬的健康狀況有潛在的好處和壞處。

表6 納米銀對斷奶仔豬養分消化率和生長 性能的影響

Castillo等（2007）研究發現，日糧銀添加水平對腸道有益菌群無顯著影響。本試驗結果顯示，日糧添加20 mg/kg納米銀顯著降低了細菌總量，納米銀添加水平對產氣莢膜桿菌與梭菌的比例有顯著二次曲線效應，其中在20 mg/kg納米銀組最低，且隨著日糧納米銀添加水平的升高，奇異菌屬含量顯著降低。Harmsen等（2000）發現，日糧添加20 mg/kg銀提高了球菌與真菌比值，這對仔豬具有益處，因為其比例的升高可以提高短鏈脂肪酸的生成量。嬰兒腸道奇異菌屬具有較高的含量，之后隨著年齡的增長而降低，但目前這種代謝機理還尚不清楚（Harmsen等，2000）。

試驗1體外研究表明，納米銀濃度對回腸內容物大腸桿菌含量無顯著影響，試驗2的飼養試驗也發現類似結果。鋅在斷奶仔豬方面的抗菌作用已得到較多報道，其可以降低斷奶仔豬腹瀉，但鋅的添加量至少要達到2500～3100 mg/kg才具有抗腹瀉效果（Broom 等，2006；Li等，2001），但Hojberg等（2005）研究表明，日糧添加2500 mg/kg鋅降低了腸道乳酸桿菌含量，提高了大腸桿菌含量。上述研究報道表明，腸道共生菌的數量減少會抑制營養物質的發酵，從而為宿主提高更多可利用的能量，本試驗結果也顯示回腸總細菌濃度降低，而日糧銀水平對體外微生物淀粉和木聚糖發酵程度無顯著影響。無論如何，腸道有害菌與宿主競爭營養物質對腸道生態系統有潛在的負面影響。梭狀芽孢桿菌群含量低表明小腸遠端營養物質利用率較低，這些結果提示銀納米顆粒對腸道菌群無明顯影響。

本研究中的試驗1和試驗2很難解釋納米銀對腸道微生物菌群的影響，其中一種可能是金屬銀粒子在胃中轉化為氯化銀，降低了抗菌性能（Atiyeh等，2007）。此外，日糧納米銀添加水平對腸道絨毛形態無顯著影響，但在鋅上的研究結果顯示提高了絨毛高度（Li等，2001）。仔豬斷奶后，腸道絨毛形態發生改變，需要相應的腸道功能性添加劑來保護，特別是在斷奶后的第一周（Smith等，1997）。試驗3的結果顯示，日糧添加20 mg/kg納米銀顯著提高了斷奶仔豬前兩周的采食量及增重耗料比，但納米銀對干物質和有機物消化率無顯著影響，這與Blasco等（2005）研究結果一致。

4 結論

日糧添加低劑量的納米銀可以改善斷奶仔豬的采食量和日增重，其中適宜的添加水平為20～40 mg/kg。銀對仔豬生長的影響與其抗菌作用有關，可以作用于某些細菌群，或通過降低小腸的微生物負荷。