飼糧中添加肉桂醛對羔羊生長性能、消化代謝以及微生物蛋白合成的影響

崔 喬 郝小燕 張宏祥 陳彥華 項斌偉 張文佳 張春香 張建新*

(1.山西農業大學動物科學學院，太谷030801；2.山西祥和嶺上農牧開發有限公司，右玉037200； 3.山西安弘檢測技術有限公司，太原030000；4.山西省右玉縣畜牧獸醫中心，右玉037200)

養羊業是我國畜牧產業的重要組成部分，近年來，我國人均羊肉消費量逐年增加，肉羊養殖規模逐漸增大，飼養方式也由傳統的放牧養殖轉變為舍飼養殖。舍飼條件下，由于飼養密度大、飼糧營養不均衡等因素，造成飼料利用率低，發病率高，生產成本增加。植物提取物是植物次生性代謝產物，具有抗菌、抗病毒的生物學特性，同時具有營養物質調控代謝作用，近年來逐漸受到研究者的關注[1]。肉桂醛(cinnamaldehyde，CA)也稱桂皮醛或苯丙烯醛，化學名稱為3-苯基-2-丙烯酸，是一種新型植物提取物，是肉桂中的主要活性成分[2]。CA具有抑菌、殺菌、抗病毒的作用，能有效抑制病原微生物的繁殖，促進動物健康生長。同時，CA還具有抗氧化的特點，能清除機體自由基，減少動物應激，提高動物的生產性能。張勇等[3]用大蒜油和肉桂醛的復合物飼喂荷斯坦奶牛，結果發現，奶牛對飼糧中的干物質(DM)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的消化率顯著升高；曹愛青[4]研究發現，每頭牛每天在飼糧中添加300、600、900 mg的CA(純度≥98%)能顯著提高肉牛的飼料轉化效率，并有效改善牛肉品質，但當添加1 200 mg CA時則會抑制瘤胃發酵；柴建亭等[5]研究表明，在飼糧中添加CA能顯著提高肉雞的體重以及對粗脂肪的消化率。目前，CA作為飼料添加劑在反芻動物生產中的應用研究較少，且集中于瘤胃發酵，而CA對羔羊生長性能的影響及其在羔羊生產中的適宜添加量未有明確定論。因此，本試驗擬在飼糧中添加不同水平的CA，研究其對羔羊生長性能、養分表觀消化率、能量和氮代謝及瘤胃中微生物蛋白(MCP)合成的影響，確定CA在羔羊飼糧中的最適添加量，以期為CA作為肉羊生產中新型、綠色、安全、高效飼料添加劑的應用提供依據和科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用CA為紅色粉末狀，購自西安某生物科技有限公司，純度為20%，其余為無功能肉桂殘渣。

1.2 試驗設計及飼糧

選用48只體況良好、體重為(26.5±1.5) kg的4月齡杜泊×小尾寒羊雜交公羔為試驗動物，隨機分為4組，每組12只。采用單因素隨機分組試驗設計，分別在每千克基礎飼糧中添加0(CON組，作為對照組)、200(200CA組)、300(300CA組)、400 mg(400CA組)的CA。整個試驗期為85 d，其中預試期15 d，正試期70 d。基礎飼糧根據NRC(2007)綿羊營養需要中體重為20 kg、日增重為300 g的營養需要量設計配方，其組成及營養水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(風干基礎)

1.3 飼養管理

本試驗于2019年在山西祥和嶺上農牧開發有限公司羊場進行。試驗前羊舍全面清掃、消毒，試驗羊進行編號、分組、驅蟲，試驗期間定期打掃羊舍，確保試驗環境干凈。試驗羊單欄(3.0 m×0.8 m)飼養。飼喂羔羊時，將CA先與0.3 kg顆粒飼料混合攪拌均勻并噴灑少量水固定，完全采食后再飼喂剩余顆粒飼料，試驗期間每天07:00和18:00各飼喂1次，確保試驗羊自由采食和飲水。

1.4 消化代謝試驗

正試期結束后，所有試驗羊進入羊專用代謝籠，采用全收糞收尿法進行消化代謝試驗，預試期7 d，正試期5 d。正試期每日晨飼前進行全收糞收尿，并記錄每日采食量、糞重及尿量。按每100 g糞樣中添加25 mL 10%的硫酸進行固氮處理，混勻后-20 ℃冷凍保存。按每100 mL尿樣中添加2 mL 10%的硫酸進行固氮處理后，放入-20 ℃冷凍保存。

1.5 指標測定

正試期每天準確稱量每只試驗羊的飼喂量以及剩料量，計算其平均日采食量(ADFI)。正試期第1、35、75天晨飼前試驗羊稱重，于正試期結束后計算平均日增重(ADG)，再根據平均日采食量和平均日增重計算料重比(F/G)。

將5 d收集的糞樣按樣重比例均勻混合，放入65 ℃烘箱中烘48 h，室溫下回潮24 h稱重，計算其初水分。再將糞樣粉碎，過40目篩。參考AOAC(2000)[6]方法測定飼糧及糞樣中DM、有機物(OM)等養分的含量，參考Van Soest等[7]的方法測定飼糧及糞樣中NDF和ADF含量。飼糧、糞樣和尿樣總能用微機自動量熱儀(TJHY-5000，鶴壁市天健電子科技有限公司)測定，粗蛋白質(CP)及氮含量使用全自動凱氏定氮儀(K9860)測定。尿囊素含量用分光光度計(UV1100天美科學儀器有限公司，上海)測定，尿酸含量根據試劑盒說明書(南京建成生物工程研究所)進行測定。瘤胃MCP合成量參考Chen等[8]方法間接估算得出。

1.6 計算公式

某養分表觀消化率(%)=[(食入該養分質量- 糞中該養分質量)/食入該養分質量]× 100。

氮表觀消化率(%)=[(攝入氮- 糞氮)/攝入氮]×100;

沉積氮(g/d)=攝入氮-糞氮-尿氮; 氮沉積率(%)=(沉積氮/攝入氮)×100;

消化能(MJ/d)=總能-糞能; 總能表觀消化率(%)=(消化能/總能)×100;

嘌呤衍生物(PD)排泄量(mmol/d)=尿酸 排泄量+尿囊素排泄量+黃嘌呤排泄量+ 次黃嘌呤排泄量；

嘌呤衍生物排泄量(mmol/d)= 0.84X+0.150W0.75×e-0.25X； MCP合成量(g/d)=X×70×6.25/(0.116×0.83×1 000)[8]。

式中:X為嘌呤吸收量(mmol/d)；W0.75為試驗羊的代謝體重(kg)。

1.7 數據處理與統計分析

試驗數據采用Excel 2010進行初步整理，然后采用SPSS 23.0統計軟件的ANOVA程序進行單因素方差分析，差異顯著時用Duncan氏法進行多重比較，并采用線性和二次回歸分析飼糧中CA添加量的影響。以P<0.05作為差異顯著性的判斷標準，以0.05≤P<0.10作為有變化趨勢的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 飼糧中添加CA對羔羊生長性能的影響

由表2可知，各組之間初始體重和平均日采食量均無顯著差異(P>0.05)，300CA組與400CA組的終末體重較對照組有升高的趨勢(P=0.058)，300CA組的平均日增重顯著高于對照組(P<0.05)，200CA組與300CA組的料重比顯著低于對照組(P<0.05)。

表2 飼糧中添加CA對羔羊生長性能的影響

2.2 飼糧中添加CA對羔羊養分表觀消化率的影響

由表3可知，飼糧中添加CA后，DM和OM表觀消化率呈二次效應(P=0.018、P=0.035)，300CA組的DM和OM表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)，200CA組、400CA組則與對照組差異不顯著(P>0.05)。3個CA添加組的NDF和ADF表觀消化率均顯著高于對照組(P<0.05)。

表3 飼糧中添加CA對羔羊養分表觀消化率的影響

2.3 飼糧中添加CA對羔羊能量代謝的影響

由表4可知，各組之間攝入總能無顯著差異(P>0.05)。300CA組、400CA組的糞能顯著低于對照組(P<0.05)。尿能隨飼糧中CA添加量的增加線性降低(P=0.014)。200CA組、300CA組、400CA組的消化能和總能表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)。

表4 飼糧中添加CA對羔羊能量代謝的影響

2.4 飼糧中添加CA對羔羊氮代謝的影響

由表5可知，各組之間攝入總氮與尿氮無顯著差異(P>0.05)。隨著飼糧中CA添加量的增加，糞氮呈線性(P=0.020)和二次降低(P=0.031)。可消化氮隨飼糧中CA添加量的增加有線性增加趨勢(P=0.074)。300CA組的氮表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)。300CA組、400CA組的沉積氮和氮沉積率均顯著高于對照組(P<0.05)。

表5 飼糧中添加CA對羔羊氮代謝的影響

2.5 飼糧中添加CA對羔羊尿嘌呤衍生物排泄及瘤胃MCP合成的影響

由表6可知，3個CA添加組的尿酸排泄量均顯著高于對照組(P<0.05)。300CA組的尿囊素排泄量與對照組相比有升高的趨勢(P=0.051)。300CA組的黃嘌呤+次黃嘌呤和總嘌呤衍生物排泄量顯著高于對照組(P<0.05)，200CA組、300CA組的瘤胃MCP合成量顯著高于對照組(P<0.05)。

表6 飼糧中添加CA對羔羊尿嘌呤衍生物排泄及瘤胃MCP合成的影響

3 討 論

3.1 飼糧中添加CA對羔羊生長性能的影響

CA是植物肉桂的提取物，可以抑制動物腸道有害細菌的增殖，提高動物對養分的消化吸收，進而促進動物生長[9]。Yang等[10]在肉牛飼糧中添加不同劑量的CA，結果表明肉牛的日增重較對照組提高了4%；楊云燕[11]研究表明，在犢牛飼糧中添加CA后，試驗組的日增重較對照組提高了5.96%；吳東等[12]在肥育豬飼糧中分別添加CA和抗生素，結果表明CA能提高肥育豬的日增重，降低料重比，促進肥育豬的生長，且比抗生素的效果好；Alcicek等[13]研究顯示，在肉雞飼糧中添加肉桂精油能夠明顯提高肉雞的日增重和飼料報酬。本試驗結果表明，300CA組羔羊平均日增重顯著高于對照組，且在羔羊飼糧中添加CA后降低了料重比，表明在羔羊飼糧中添加CA能夠提高飼料報酬，促進羔羊生長。這可能是由于CA能夠刺激消化道分泌消化液[14]，從而改善動物的消化能力；CA是一種活性成分，能夠促進機體新陳代謝，提高機體免疫力[15]，進而促進動物生長；同時，CA是一種醛類有機化合物，具有芳香性氣味，能夠誘導動物采食，進而提高動物的采食量[16]。有研究報道CA能夠提高動物的采食量，但其效果與添加量有關，若飼糧中過量添加CA，則有可能導致飼糧適口性變差，動物采食量降低，生長受到抑制[17]。曹愛青[4]研究也發現，每頭牛每天在飼糧中添加1 200 mg的CA(純度≥98%)時，肉牛的干物質采食量極顯著降低，飼料轉化效率也呈明顯下降的趨勢。但在本試驗中，各組羔羊的平均日采食量無顯著差異，可能是由于CA的飼喂方式不同，在本試驗中，為保證羔羊完全采食CA，先將CA與0.3 kg飼糧混合飼喂，再飼喂剩余飼糧，因此CA未起到誘食作用。

3.2 飼糧中添加CA對羔羊養分表觀消化率的影響

Tiihonen等[18]研究發現，適量的CA具有抗菌活性，能夠改善肉雞腸道的微生態結構，從而提高機體對營養物質的消化吸收。張勇等[3]采用大蒜素及肉桂醛的復合物飼喂荷斯坦奶牛，結果發現，試驗組奶牛的DM、NDF和ADF消化率顯著升高。劉洋等[15]研究表明，在肉雞飼糧中添加100 mg/kg的CA能夠提高CP的表觀消化率。張成喜等[19]在肉牛飼糧中添加不同劑量的CA后，肉牛的DM、CP及ADF表觀消化率顯著提高。本試驗結果與上述前人的研究結果基本一致，在每千克飼糧中添加300 mg的CA能夠顯著提高羔羊對飼糧中養分的表觀消化率。適量CA提高飼糧中養分表觀消化率可能有以下幾個原因：1)CA具有潛在的瘤胃保護功能，適量的CA能夠促進瘤胃發酵[20]。Yang等[10]研究表明，飼糧中添加CA可提高營養物質在瘤胃中的降解率。Tekippe等[21]在奶牛飼糧中添加CA后顯著提高了飼糧中NDF的消化率。2)CA可以改善動物腸道菌群結構，促進腸道健康發育，從而提高營養物質的消化吸收[22]。研究表明，在湖羊飼糧中添加CA后可提高其后段消化道的消化能力[23]。3)CA具有抗氧化功能，可以改善機體的抗氧化能力，保護腸道絨毛。施立光等[24]研究表明，不同的飼糧精粗比會影響海南黑山羊的抗氧化能力，當飼糧精粗比為60∶40時，試驗羊的抗氧化能力最高，隨著飼糧精粗比的升高，試驗羊的抗氧化能力降低。本試驗中所用飼糧的精粗比為70∶30，羔羊長期采食高精料會降低機體的抗氧化能力。Castillo等[25]研究證實，CA能夠清除機體自由基，使腸道絨毛免受自由基的侵害，增加絨毛高度。因此，本試驗中CA可能提高了羔羊腸道的抗氧化能力，促進了腸道對營養物質的消化吸收，但是關于CA對羔羊養分表觀消化率影響的具體原因還需要進一步研究。

3.3 飼糧中添加CA對羔羊能量代謝的影響

能量是動物機體參與代謝活動和生產活動的基礎，反芻動物飼糧能量來源于碳水化合物、脂肪和蛋白質，動物采食后，經過一系列的代謝途徑，產生大量的ATP，為機體供能[26]。糞能、尿能、甲烷能是衡量反芻動物能量利用的3個重要的指標。動物糞便中能夠產生能量的物質主要包括：未被消化吸收的飼料養分、消化道微生物及其代謝產物、消化道分泌物和經消化道排泄的代謝產物、消化道黏膜脫落細胞等。在本試驗中，羔羊飼糧中添加CA后，各種養分的表觀消化率均有提高，因此通過糞便損失的養分明顯降低。羔羊采食飼糧后，碳水化合物等營養物質在瘤胃微生物的作用下發酵產生揮發性脂肪酸(VFA)、二氧化碳(CO2)及甲烷(CH4)，同時在乙酸的生成中大量的氫離子被釋放，從而提高羔羊瘤胃中的CH4生成量，造成能量的浪費[27]。有研究發現，CA能抑制產甲烷菌的生長，降低瘤胃內CH4的生成量，提高總VFA的含量，從而提高能量的利用率[23,28]。Ye等[29]研究發現，飼糧中添加CA能夠提高NDF的消化率和異戊酸的產量，促進瘤胃發酵。有研究報道，在體外發酵中，300 mg/kg的CA和大蒜油的復合物能夠降低瘤胃CH4的生成量[30]。本試驗還進行了體外產氣試驗，結果表明，添加CA后，各CA添加組CH4生成量較對照組顯著降低(結果中未列出)。因此，本試驗中300CA組的消化能和總能表觀消化率顯著高于對照組，可能是在羔羊飼糧中添加CA后改善了羔羊的瘤胃內環境，通過抑制甲烷菌的生長降低了CH4的生成量，減少了能量的浪費，提高了羔羊對能量的利用。目前，關于CA對動物能量代謝影響的文章較少，其具體機制需要我們進一步探索。

3.4 飼糧中添加CA對羔羊氮代謝及MCP合成的影響

過瘤胃蛋白質、MCP以及腸黏膜細胞中的氮經過小腸中的胰蛋白酶和糜蛋白酶消化被吸收利用，多余的氮則通過肝臟代謝經尿液排出體外[31]。飼糧中的蛋白質進入瘤胃后，在瘤胃原蟲的脫氨基作用下降解為氨態氮(NH3-N)，一部分NH3-N被瘤胃微生物利用合成MCP，進而被動物消化吸收。因此，瘤胃中NH3-N的濃度與MCP合成量均可作為衡量氮代謝的重要指標。本試驗結果表明，在羔羊飼糧中加入CA后，各CA添加組的攝入氮與對照組無顯著差異，但尿氮及糞氮較對照組有降低趨勢，且沉積氮及氮表觀消化率顯著高于對照組。一方面可能是由于CA能調節羔羊瘤胃內環境，抑制瘤胃原蟲的脫氨基作用，降低瘤胃NH3-N濃度，增加過瘤胃蛋白質的含量，進而提高了小腸中代謝蛋白質的量。Fraser等[32]在體外發酵試驗中證明，加入500 mL/L的肉桂精油后NH3-N的濃度顯著低于對照組。Cardozo等[33]的體外發酵試驗表明，CA可以抑制瘤胃微生物的脫氨基作用，降低瘤胃中NH3-N的濃度。也有研究發現，CA能夠改善瘤胃微生物的生長，進而促進MCP的合成，并提高MCP的消化率[18]。金恩望[34]在奶牛瘤胃液中加入CA進行體外發酵試驗，72 h后，瘤胃液中MCP的含量顯著高于對照組。本試驗結果也表明，羔羊飼糧中添加300 mg/kg的CA能顯著提高瘤胃中MCP的合成量，與前人的研究結果一致。另一方面可能是CA能夠促進動物腸道蠕動，而且可以改善小腸結構，增加小腸絨毛高度，促進小腸胰蛋白酶和糜蛋白酶的分泌[25]，從而提高動物對氮的沉積和利用。

4 結 論

綜上所述，飼糧中添加適量的CA能夠提高羔羊的平均日增重，降低料重比，促進羔羊對飼糧中養分的消化吸收以及瘤胃中MCP的合成，進而提高羔羊對能量和氮的利用率。在本試驗條件下，CA在羔羊飼糧中的最適添加量為300 mg/kg。