膨脹制粒對肉兔胃腸道發育和腸道生理機能的影響

蔡景義 廖闊遙 田 剛 賈 剛 趙 華

(四川農業大學動物營養研究所，動物抗病營養教育部重點實驗室，成都611130)

肉兔是典型的食草性單胃動物，對顆粒料具有偏好性。在自由選擇粉料和顆粒料條件下，肉兔對顆粒料的采食量約占95%[1]。生產上飼料制粒前通常進行蒸汽調質，但也存在不經過水熱處理的干壓制粒和經過高溫高壓處理的膨化或膨脹制粒，不同制粒方式對顆粒料加工質量和營養質量以及動物的生長性能和消化生理都有著重要影響。Booth等[2]研究發現，與干壓制粒相比，蒸汽調質和擠壓膨化制粒使得銀鱸具有更好的生長速度，同時擠壓膨化比蒸汽調質制粒提高了干物質和能量消化率，改善了飼料利用效率。在豬、禽上的研究均表明膨脹制粒比蒸汽調質制粒更能提高顆粒料的質量，改善乳仔豬、育肥豬和肉雞的生產性能[3-7]。膨脹是介于蒸汽調質和膨化之間的對飼料濕熱壓處理的方式，可有效提高飼料淀粉糊化率和淀粉消化率[8-9]，也可促進纖維降解，提高纖維消化率[10]。肉兔飼糧有別于豬、禽飼糧，具有高纖維低淀粉的特點，膨脹或膨化處理的高溫高濕高壓對纖維和淀粉都有良好的作用效果。目前有關膨脹制粒工藝在兔料加工中的研究及應用報道極少。因此，本試驗在同一飼糧配方下，比較研究干壓、蒸汽調質和膨脹3種制粒工藝對肉兔胃腸道發育和腸道生理機能的影響，為兔料生產中選擇合適的制粒工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與試驗動物

采用單因子試驗設計，選擇72只30日齡、體重(918.85±5.71) g的斷奶健康伊高樂商品代肉兔，預飼7 d后按體重相近原則隨機分配到3個組，每組6個重復，每個重復4只兔(公母各占1/2)。3組試驗兔分別飼喂同一飼糧配方下采用干壓、蒸汽調質和膨脹制粒工藝生產的顆粒料，試驗期35 d。參考NRC(1977)[11]家兔營養需要以及De Blas等[12]的肉兔營養需要推薦量設計基礎飼糧(表1)，原料中玉米、豆粕、菜籽粕、小麥麩、苜蓿草粉和花生殼粉按配方比例采用2.5 mm篩粉碎后均勻混合，按試驗設計分別選擇制粒工藝。干壓制粒為不進行水熱處理，直接制粒(飼糧實測營養水平：粗蛋白質，16.21%；粗纖維，14.78%；中性洗滌纖維，30.55%；酸性洗滌纖維，18.89%)；膨脹條件為套筒溫度為125 ℃，物料含水率為16%，喂料速度為9 Hz(飼糧實測營養水平：粗蛋白質，15.82%；粗纖維，13.41%；中性洗滌纖維，26.27%；酸性洗滌纖維，18.08%)；蒸汽調質參數為壓力0.46～0.50 MPa，調質溫度85 ℃，調質時間10～15 s(飼糧實測營養水平：粗蛋白質，16.13%；粗纖維，14.44%；中性洗滌纖維，27.91%；酸性洗滌纖維，18.62%)。飼糧均制成直徑為2.5 mm的顆粒料。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(風干基礎)

1.2 飼養管理

肉兔每2只(公母各1只)飼養于35 cm×45 cm×45 cm的金屬籠內，上層和中層2籠兔合并為1個重復。舍內溫度(26.34±2.26) ℃，相對濕度(65.54±4.18)%。每日飼喂2次(08:00和17:00)，自由采食和飲水，32日齡注射瘟巴二聯苗，采用常規飼養管理。

1.3 指標檢測和方法

試驗結束當天07:30逐只稱重，分別從每個重復中選1只與該組平均體重接近且未出現腹瀉史的試驗兔屠宰，快速分離腸段，采集十二指腸食糜2 mL、盲腸食糜10 mL于滅菌EP管中，液氮冷凍保存待測。取出十二指腸、空腸和回腸組織，用生理鹽水沖洗干凈，分別剪取2～3 cm的中段組織樣放入4%多聚甲醛溶液中浸泡保存。

1.3.1 胃腸道發育指標

取胃、小腸和盲腸，稱重后計算胃、小腸和盲腸比重。

消化器官比重(%)=(消化器官重量/
活體重)×100。

1.3.2 小腸黏膜形態結構

十二指腸、空腸和回腸組織樣品在4%多聚甲醛溶液中固定24 h，然后經脫水、浸臘、包埋、切片等處理，制成石蠟切片，再以蘇木精-伊紅染色，封片后在光學顯微鏡下進行觀察，測量十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度和隱窩深度，并計算絨隱比(V/C)。

1.3.3 腸道消化酶活性

十二指腸食糜的淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活性采用南京建成生物工程研究所生產的試劑盒進行測定，按照試劑盒說明書嚴格操作。盲腸食糜的纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶活性采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定。

1.3.4 盲腸pH、微生物數量及其代謝產物

盲腸食糜在取出后立即用pH-3B型酸度計測定pH；揮發性脂肪酸含量采用CP-3800型氣相色譜儀(美國瓦里安)測定；氨態氮含量采用比色法測定。盲腸食糜總菌、大腸桿菌、乳酸桿菌及雙歧桿菌的16S rRNA基因的拷貝數采用實時熒光定量PCR分析儀測定。

1.4 數據統計與分析

試驗數據采用SPSS 20.0統計軟件進行單因素方差分析和Duncan氏法多重比較。結果以平均值±標準差表示，P>0.05表示差異不顯著，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 飼料膨脹制粒對肉兔胃腸道發育的影響

由表2可以看出，與干壓和蒸汽調質制粒相比，膨脹制粒顯著降低胃重和胃比重(P<0.05)，顯著提高小腸重和小腸比重(P<0.05)，對盲腸重和盲腸比重無顯著影響(P>0.05)。

表2 膨脹制粒對肉兔胃腸道發育的影響

2.2 膨脹制粒對肉兔小腸黏膜形態結構的影響

由表3可知，膨脹制粒比蒸汽調質制粒顯著提高了十二指腸絨毛高度(P<0.05)，比干壓制粒顯著降低了十二指腸隱窩深度(P<0.05)，比蒸汽調質和干壓制粒顯著提高了十二指腸絨隱比(P<0.05)?？漳c和回腸絨毛高度、隱窩深度、絨隱比不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。

2.3 膨脹制粒對肉兔腸道消化酶活性的影響

由表4可知，膨脹制粒比干壓制粒顯著提高了十二指腸脂肪酶活性(P<0.05)，比干壓和蒸汽調質制粒顯著提高了淀粉酶活性(P<0.05)，十二指腸胰蛋白酶活性不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。膨脹制粒比干壓制粒顯著降低了盲腸纖維素酶活性(P<0.05)，比干壓和蒸汽調質制粒顯著提高了盲腸半纖維素酶活性(P<0.05)，比干壓制粒顯著提高了盲腸果膠酶活性(P<0.05)。

表3 膨脹制粒對肉兔小腸黏膜形態結構的影響

表4 膨脹制粒對肉兔腸道消化酶活性的影響

2.4 膨脹制粒對肉兔盲腸pH、微生物數量及其代謝產物的影響

由表5可知，膨脹制粒比干壓和蒸汽調質制粒顯著降低了盲腸氨態氮含量(P<0.05)，盲腸pH、總揮發性脂肪酸含量及各揮發性脂肪酸比例不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)。盲腸總菌數量和大腸桿菌數量不同制粒工藝間無顯著差異(P>0.05)，但膨化制粒比干壓和蒸汽調質制粒顯著提高了盲腸雙歧桿菌數量(P<0.05)，比干壓制粒顯著提高了盲腸乳酸桿菌數量(P<0.05)。

3 討 論

3.1 膨脹制粒對肉兔胃腸道發育和腸道黏膜形態的影響

家兔消化系統一般占體重的10%～20%，消化道正常發育在養分消化吸收和腸道健康方面發揮重要作用。García等[13]認為胃腸道重量和指數可以用于評估家兔消化道發育，一定程度反映消化道代謝與功能。有關膨脹或膨化制粒工藝對動物消化道發育的影響結果不盡一致。Boroojeni等[14]研究表明，與蒸汽調質制粒組相比，膨脹制粒組肉雞胃、十二指腸、回腸、盲腸重量和相對重量沒有差異，但膨脹制?？娠@著提高空腸和小腸的相對重量。但González-Alvarado等[15-16]認為膨化制粒對肉仔雞消化器官比重沒有顯著影響。本研究發現，膨脹制粒促進了小腸發育，對盲腸發育無顯著影響。這可能是由于膨脹制粒改善了飼糧的消化特性，更有利于小腸的消化吸收，促進小腸比重的增加。肉兔盲腸重受飼糧木質素含量影響最大[17]，本課題組前期的研究發現膨脹制粒不會顯著降低飼糧酸性洗滌纖維含量[18]，本次試驗測得飼糧酸性洗滌纖維含量也變化不大(干壓、蒸汽調質和膨脹制粒飼糧酸性洗滌纖維含量分別為18.89%、18.62%和18.08%)，故對盲腸重及比重未造成顯著影響。

表5 飼料膨脹制粒對肉兔盲腸pH、微生物數量及其代謝產物含量的影響

小腸是養分消化吸收的主要場所，小腸黏膜形態影響動物腸道健康和養分消化吸收。本研究發現，膨脹制粒提高了十二指腸絨毛高度和絨隱比，對空腸和回腸黏膜形態無顯著影響。膨脹處理可以改變物料的物理化學特性和減少霉菌總數[19-20]，提高飼料的消化率[10,21]，增加肉兔腸道能量和其他養分的攝入量，減少飼糧中過硬的木質纖維素和霉菌毒素對小腸絨毛的損傷。章紅兵等[22]在斷奶仔豬飼糧中使用膨化玉米顯著提高了十二指腸的絨毛高度，降低了空腸中段的隱窩深度。但Yang等[23]發現對生長育肥豬飼糧采用膨脹處理并未改變腸道絨毛高度和隱窩深度。對不同飼糧類型進行膨脹處理對不同動物腸道黏膜的影響可能存在差異。研究發現，膨脹處理降低肉兔飼糧淀粉糊化度提高，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維消化率提高[18]，這可能與十二指腸黏膜形態改善有關。Chiou等[24]發現飼糧酸性洗滌纖維下降，中性洗滌纖維與淀粉比例適中提高了家兔十二指腸絨毛高度。

3.2 膨脹制粒對肉兔腸道消化酶活性和盲腸微生物代謝的影響

家兔作為草食性單胃動物，對飼料的消化主要依靠消化道分泌的酶如蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶進行化學性消化。家兔腸道本身不分泌纖維素酶，但可通過盲腸微生物發酵纖維類物質產生，以完成對纖維的分解。腸道食糜中淀粉酶活性可作為反映淀粉消化的較好指標。劉春生等[25]研究表明，膨化處理可提高飼糧的淀粉糊化度，提高斷奶仔豬腸道麥芽糖酶、糖化酶和淀粉酶活性。胡毅等[26]報道隨膨化飼料碳水化合物水平的增加，草魚腸道胰蛋白酶和淀粉酶活性先下降后升高。本研究表明，與干壓和蒸汽調質制粒相比，膨脹制粒提高了十二指腸脂肪酶和淀粉酶活性。這與Gao等[27]的研究結果基本一致，他們發現，與蒸汽調質制粒相比，膨脹制粒顯著提高鯉魚小腸胰蛋白酶、糜蛋白酶、淀粉酶活性。其原因可能在于膨脹的高溫高壓提高了淀粉的糊化度[18,28]和破壞了脂肪粒細胞，從而刺激腸道淀粉酶和脂肪酶的分泌。纖維在盲腸微生物作用下產生揮發性脂肪酸是肉兔能量來源之一，纖維結構影響盲腸微生物有關纖維素酶的產生。本研究還發現，膨脹制粒較干壓和蒸汽調質制粒提高了盲腸半纖維素酶和果膠酶活性，降低了纖維素酶活性，說明膨脹有助于可溶性纖維的分解利用。有研究表明，膨化處理的高溫高壓使小麥麩和黑麥麩高纖維飼糧中β-葡聚糖的分子質量下降[29]，纖維可溶性增加[30]，粗纖維消化率升高。

家兔盲腸微生物區系穩定在纖維的消化和腸道健康方面發揮重要作用。盲腸pH和揮發性脂肪酸含量可以用來估測盲腸微生物發酵活性。影響盲腸微生物發酵活性的主要因素是飼糧纖維水平、纖維攝入量和飼糧在盲腸中的停留時間[13,31]。本研究表明，膨脹制粒降低了盲腸氨態氮含量，但對盲腸pH、總揮發性脂肪酸含量及乙酸、丙酸、丁酸比例沒有顯著影響。本課題組前期的研究結果發現膨脹制粒不會明顯降低飼糧的粗纖維含量，對肉兔采食量也無顯著影響[18]，說明纖維攝入量穩定，維持了盲腸發酵模式的穩定。盲腸氨態氮含量的降低可能與膨脹制粒改善飼糧蛋白質質量，提高其消化率，降低進入盲腸的蛋白質的量有關。Durmic等[32]和Kim等[33]采用膨化小麥、高粱和大米飼喂豬后也發現顯著降低了腸道食糜氨態氮含量。家兔盲腸微生物數量和菌群結構與盲腸發酵活性關系密切。腸道菌群可分為益生菌和有害菌，其中雙歧桿菌和乳酸桿菌是腸道益生菌，具有抗感染，增強動物抵抗力和抑制有害菌群的功效[34]。本研究還發現，膨脹對盲腸總菌和大腸桿菌數量無顯著影響，但改變了菌群結構，提高了雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量，說明膨脹處理主要通過提升腸道有益菌來改善腸道健康，可能因為膨脹處理改變飼糧養分結構，特別是纖維結構，能提供更多益生菌繁殖生長的底物，更有利益生菌總量的增加。這與Kim等[35]的研究結果不一致，他們指出膨脹處理降低了肉雞肌胃乳酸桿菌屬數量，提高了梭菌屬數量。不一致的原因可能在于飼糧結構、動物種屬和菌群取樣部位不同。

4 結 論

本試驗條件下，膨脹制?？筛纳迫馔媚c道黏膜形態結構，增強腸道消化酶活性，促進小腸發育，并有利于盲腸益生菌的繁殖，提高腸道健康。推薦肉兔飼糧加工采用膨脹制粒工藝。