納米銀對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、腸道絨毛形態(tài)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(rùn)清

（鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017010）

在過(guò)去的20年中，有幾種添加劑被認(rèn)為可以在豬生產(chǎn)中作為抗生素的替代品，如有機(jī)酸、低聚糖、植物提取物或益生菌（Gardiner等，2004；Franco等，2005）。然而，它們?cè)陬A(yù)防斷奶時(shí)消化道疾病和提高生產(chǎn)性能方面的作用是不同的，而且在大多數(shù)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(dǎo)管涂層、假牙樹脂復(fù)合材料涂層、燒傷涂層，對(duì)人體的毒性風(fēng)險(xiǎn)極小（Lansdown，2006）。金屬銀納米粒子的粒徑小，在固態(tài)或膠體狀態(tài)下比銀鹽具有更高的微生物效應(yīng)；此外，金屬銀的毒性較低，胃酸會(huì)以較慢的速度使其失活（Atiyeh等，2007）。納米銀可用作飼料營(yíng)養(yǎng)添加劑，但其價(jià)格昂貴，無(wú)法與抗生素競(jìng)爭(zhēng)。銀通過(guò)影響呼吸酶和微生物電子傳遞系統(tǒng)的組成部分而對(duì)微生物有毒性作用，還可以與細(xì)菌表面結(jié)合，改變細(xì)胞膜功能，并與DNA堿基結(jié)合，抑制DNA的復(fù)制（Wright等，1994）。在豬營(yíng)養(yǎng)中用作生長(zhǎng)促進(jìn)劑的其他金屬化合物，如氧化鋅或硫酸銅也能調(diào)節(jié)腸道微生物群，減少斷奶后仔豬腹瀉，但它們對(duì)腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)、胰腺酶活性或維持腸道形態(tài)的作用機(jī)理尚不清楚（Hojberg等，2005）。目前還沒有關(guān)于銀對(duì)豬在生產(chǎn)條件下產(chǎn)生負(fù)面影響的報(bào)道。銀的水平達(dá)到300 g/kg時(shí)會(huì)對(duì)雞、大鼠和小鼠有負(fù)面作用，在此基礎(chǔ)上，NRC將家禽和豬銀的最大耐受水平設(shè)置為 100 g/kg（Hedemann等，2006）。本研究探討了不同劑量納米銀對(duì)斷奶仔豬腸道微生物區(qū)系和腸道形態(tài)、生產(chǎn)性能的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)1，收集8頭斷奶后7 d仔豬的回腸內(nèi)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(yàn) 2分為3個(gè)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(yàn)開展14 d。試驗(yàn)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(yàn)分為0～2 w和3～5 w兩個(gè)階段。各階段日糧原料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 斷奶仔豬各階段原料組成及營(yíng)養(yǎng)水平

1.2 樣品收集 試驗(yàn)1：回腸內(nèi)容物收集后立即轉(zhuǎn)移到1 mL無(wú)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(yàn) 2：試驗(yàn)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(yàn)3：在試驗(yàn)第35天屠宰試驗(yàn)豬只，收集飼料和糞樣。統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)期間采食量，計(jì)算平均日采食量、平均日增重和料比。

1.3 樣品分析 回腸內(nèi)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(cè)定絨毛高度、隱窩深度，計(jì)算絨毛高度與隱窩深度比值。

1.4 數(shù)據(jù)分析 所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用SPSS單因素方差分析，每個(gè)試驗(yàn)中組間的差異采用Ducan’s法進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示組間差異顯著，P＞0.05表示組間無(wú)顯著差異，0.05＜P＜0.1表示組間存在差異顯著的趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米銀對(duì)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(duì)回腸乳酸桿菌比例無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

表2 納米銀對(duì)斷奶仔豬回腸微生物組成的影響

2.2 納米銀對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和回腸內(nèi)容物發(fā)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(duì)1～7 d仔豬的日增重?zé)o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(nèi)容物大腸桿菌的趨勢(shì)（P=0.07）。日糧納米銀添加水平對(duì)其他發(fā)酵指標(biāo)無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

表3 納米銀對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和回腸內(nèi)容物發(fā)酵的影響

2.3 納米銀對(duì)斷奶仔豬回腸內(nèi)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(xì)菌總量（P＜0.05）。日糧納米銀添加水平對(duì)產(chǎn)氣莢膜桿菌與梭菌的比例表現(xiàn)為顯著二次曲線效應(yīng)（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(duì)斷奶仔豬回腸內(nèi)容物微生物 菌群的影響 lg cfu/mL

2.4 納米銀對(duì)斷奶仔豬回腸絨毛形態(tài)的的影響由表5可知，日糧納米銀添加水平對(duì)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(wú)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(shì)（P=0.08）。

表5 納米銀對(duì)斷奶仔豬回腸絨毛形態(tài)的影響

2.5 納米銀對(duì)斷奶仔豬養(yǎng)分消化率和生長(zhǎng)性能的影響 由表6可知，試驗(yàn)期間未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)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(xiàn)為顯著降低（P＜0.05），料比顯著升高（P＜0.05）。各組對(duì)斷奶仔豬0～2 w和3～5 w有機(jī)物和干物質(zhì)表觀消化率均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

3 討論

目前，關(guān)于納米銀作為飼料添加劑在斷奶仔豬上的應(yīng)用研究較少。銀的抗菌活性阻斷了電子傳遞系統(tǒng)，改變細(xì)菌膜的功能，抑制DNA復(fù)制（Percival等，2005）。盡管這些效應(yīng)已經(jīng)在試驗(yàn)中被證明對(duì)大腸桿菌無(wú)效，本試驗(yàn)主要關(guān)注銀是否會(huì)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(yīng)用，它們對(duì)豬的生長(zhǎng)和腸道菌群的作用在一定程度上類似（Smith等，1997），因此，本試驗(yàn)重點(diǎn)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(yàn)1的結(jié)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(dāng)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(duì)宿主都是有害的，大腸桿菌的非致病性菌株對(duì)受體位點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)性抑制可以降低病原體的粘附性，因此，對(duì)宿主的影響主要是大腸菌群內(nèi)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(duì)豬的健康狀況有潛在的好處和壞處。

表6 納米銀對(duì)斷奶仔豬養(yǎng)分消化率和生長(zhǎng) 性能的影響

Castillo等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，日糧銀添加水平對(duì)腸道有益菌群無(wú)顯著影響。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，日糧添加20 mg/kg納米銀顯著降低了細(xì)菌總量，納米銀添加水平對(duì)產(chǎn)氣莢膜桿菌與梭菌的比例有顯著二次曲線效應(yīng)，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(fā)現(xiàn)，日糧添加20 mg/kg銀提高了球菌與真菌比值，這對(duì)仔豬具有益處，因?yàn)槠浔壤纳呖梢蕴岣叨替溨舅岬纳闪俊雰耗c道奇異菌屬具有較高的含量，之后隨著年齡的增長(zhǎng)而降低，但目前這種代謝機(jī)理還尚不清楚（Harmsen等，2000）。

試驗(yàn)1體外研究表明，納米銀濃度對(duì)回腸內(nèi)容物大腸桿菌含量無(wú)顯著影響，試驗(yàn)2的飼養(yǎng)試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。鋅在斷奶仔豬方面的抗菌作用已得到較多報(bào)道，其可以降低斷奶仔豬腹瀉，但鋅的添加量至少要達(dá)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(bào)道表明，腸道共生菌的數(shù)量減少會(huì)抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)酵，從而為宿主提高更多可利用的能量，本試驗(yàn)結(jié)果也顯示回腸總細(xì)菌濃度降低，而日糧銀水平對(duì)體外微生物淀粉和木聚糖發(fā)酵程度無(wú)顯著影響。無(wú)論如何，腸道有害菌與宿主競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)腸道生態(tài)系統(tǒng)有潛在的負(fù)面影響。梭狀芽孢桿菌群含量低表明小腸遠(yuǎn)端營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率較低，這些結(jié)果提示銀納米顆粒對(duì)腸道菌群無(wú)明顯影響。

本研究中的試驗(yàn)1和試驗(yàn)2很難解釋納米銀對(duì)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(zhuǎn)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(duì)腸道絨毛形態(tài)無(wú)顯著影響，但在鋅上的研究結(jié)果顯示提高了絨毛高度（Li等，2001）。仔豬斷奶后，腸道絨毛形態(tài)發(fā)生改變，需要相應(yīng)的腸道功能性添加劑來(lái)保護(hù)，特別是在斷奶后的第一周（Smith等，1997）。試驗(yàn)3的結(jié)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(duì)干物質(zhì)和有機(jī)物消化率無(wú)顯著影響，這與Blasco等（2005）研究結(jié)果一致。

4 結(jié)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(duì)仔豬生長(zhǎng)的影響與其抗菌作用有關(guān)，可以作用于某些細(xì)菌群，或通過(guò)降低小腸的微生物負(fù)荷。