玉米小曲酒糟发酵饲料对育肥猪肠道菌群的研究表明能改善肠道,改良肉质
摘要:
本试验旨在研究玉米小曲酒糟全价发酵饲料对育肥猪肠道菌群的影响。以常规饲料为对照,比较发酵饲料对育肥猪增重,以及肠道菌群多样性、种属构成及功能的影响。饲喂 47d后,发酵饲料对育肥猪增重及猪肉水分含量、肌内脂肪、pH无显著影响(P>0.05)。从育肥猪肠道菌群看,小肠中的伯克氏菌属在群体中的丰度从2.6%增加至50.0%,罗尔斯通氏菌属、草螺菌、乳杆菌属、链球菌属的丰度等也有明显增加,而布劳特氏菌属、双歧杆菌属、嗜冷杆菌属、芽殖菌属、梭菌属、巨型球菌属丰度明显下降。KEGG分析发现,发酵饲料对育肥猪肠道菌群生态系统功能的影响主要在于物质代谢的相对增强及细菌增殖的相对减少,促进小肠内物质转化。本研究为玉米小曲酒糟全价发酵饲料的在生猪养殖中的推广应用提供了科学依据。
引言:
作为我国重要的生猪养殖基地,西南地区特别是四川盆周山区广泛种植玉米,其主要用途是直接用作猪饲料,同时也催生了在县乡一级大量分布的以玉米为原料的小曲酒生产作坊。这些作坊一般以整粒玉米蒸煮后加入根霉、酵母,按照川法小曲酒工艺固态发酵7-10 d后蒸馏,出酒率在50%左右(折合53%vol白酒计),仅相当于玉米理论出酒率的一半左右。因此小曲发酵后的玉米酒糟与生产食用酒精后的玉米酒糟有很大差异,小曲酒糟玉米粒形态较为完整,且富含淀粉、玉米胚芽蛋白、微生物菌体蛋白、微生物活性代谢产物等,具有较高饲用价值,可直接用于生猪养殖。这些作坊一方面以15000-18000元 /吨为当地中低端白酒市场提供“包谷酒”,另一方面以700-800元/吨为当地养殖业提供玉米酒糟饲料,基本实现了零固废排放。但玉米小曲酒糟经过蒸馏后活菌均已死亡,不能起到补充肠道益生菌的作用,且营养不够均衡,还需要添加其他饲料才能满足生猪营养需求,增加了养殖过程中的繁琐程度及劳动力投入。因此,在玉米小曲酒糟中添加粮食及其他辅料,通过复合菌剂发酵生产全价育肥猪饲料成为当前乡村劳动力缺乏情况下的较优选择。
目前,无抗益生菌发酵饲料是我国饲料产业的主要发展方向,已有菜籽粕、构树、秸秆、酒糟等多种原料用于发酵饲料的生产,其发酵方式以固态发酵为主。与普通饲料相比,发酵饲料除提供必要的大量或微量营养物质外,其最大的特色在于通过添加益生菌发酵产生多肽、多糖等多种活性成分以改善动物健康状况,促进增重,改善肉质。目前,猪发酵饲料的研究主要包括新发酵原料的应用、中草药及饲料酸化剂等辅料的添加,发酵菌种选育、益生菌及其活性产物作用机制等方面的研究,但多数研究成果由于应用效果不稳定、经济性较差、工艺复杂等原因未能转化应用。
在前期研究中,本课题组开发了一种玉米小曲酒糟全价饲料发酵技术,用于育肥猪饲养效果较好,因此,本研究通过探讨该全价发酵饲料对育肥猪肠道微生物的影响,初步揭示其影响育肥猪生长的主要机制,为该技术在生猪养殖中的进一步完善和推广应用提供科学依据。
试验材料
玉米小曲酒糟全价发酵饲料(以下简称发酵饲料):1658kg玉米小曲酒糟,添加玉米粉1720kg、豆粕560kg、其他辅料56kg及由干酪乳酸菌、酿酒酵母、黑曲霉、枯草芽孢杆菌组成的复合菌剂2kg,混匀后按照40kg /袋装入呼吸袋,常温发酵5d后备用。育肥猪:36头平均体重(116±2)kg的外三元育肥猪,由本地养猪场提供。
试验设计
随机选择36头体重接近的育肥猪,分成两组,分置于两个面积50m2左右的圈舍, 其中18头采用养殖场自配的玉米-豆粕型日粮(以下简称常规饲料),另外18头饲喂发酵饲料,自由采食,连续饲喂47d,期间观察猪皮肤、毛色、神态等外观形态以及粪便颜色、气味。
数据处理与统计分析生长性能和理化数据结果采用SPSS 22.0软件包中的One-way ANOVA程序进行单因素方差分析,采用Duncan氏法进行多重比较,以P<0.05为差异显著性标准。
试验结果
1、发酵饲料微生物数量分析
发酵饲料中微生物计数结果表明(图1),发酵饲料菌落总数、乳酸菌数、酵母菌数均显著(P
2、发酵饲料对育肥猪增重及肉质的影响
使用常规饲料和发酵饲料饲喂的36头育肥猪增重情况,如表2所示,统计分析表明二者平均日增重、平均日采食量均没有显著差异(P>0.05),但发酵饲 料组料重比显著低于对照组(P>0.05),降低了4.01%。同时,在日常观察发现,饲喂发酵饲料的育肥猪皮 肤色泽更红润有光泽,圈舍内臭味明显少于对照。比较宰杀后的生猪肉(表2),发现两个组的猪肉水分含量、肌内脂肪及pH均无显著差异(P>0.05),但取样现场我们发现发酵饲料组育肥猪肝脏色泽红润均匀,而对照组颜色偏暗、偏紫。
3、发酵饲料对猪肠道细菌多样性的影响
从表2可以看出,与常规饲料组相比,发酵饲 料组猪小肠和结肠中检测到的细菌序列条数和OTU数量均有所增加,特别是小肠增加幅度明显,其检测到的序列条数增加了 165.6%,OTU数量增加79.7%,在一定程度上表明饲喂发酵饲料可增加肠道细菌的细胞数量和种属数量,且小肠比结肠的增加更加明显;另一方面,不管是常规饲料组还是发酵饲料组,结肠内的细菌OTU数量均低于小肠,可能是由于一些在小肠细菌群体中丰度较低的 OTU进入结肠后逐渐衰亡所致。从小肠和结肠内的细菌α-多样性来看,不管是饲料类型,还是取样部位,对细菌菌群多样性均没有显著差异(P>0.05),但饲喂发酵饲料后小肠的指数和指数均小于结肠,也小于常规饲料组的小肠,与序列条数和 OTUs结果相反。
进一步对各组各部位OUT数量分析发现(图1),有16个OTU在发酵饲料组和常规饲料组的结肠和小肠中均有出现,可能这16个OTU是猪肠道中的 核心菌群。发酵饲料组结肠(Coltmt)和常规饲料组结肠(Colctl)共有74个OTU,发酵饲料组小肠(Intmt)和常规饲料组小肠(Intctl)共有98个OTU。与之相反,Coltmt和Intmt仅共有28个OTU,Colctl和Intctl仅共有48个OUT。
采用Bray Curtis距离、Unweighted Unifrac 距离和Weighted Unifrac 距离均可用于比较不同样品间的微生物群落构成(β多样性),其中Bray Curtis 距离和Weighted Unifrac 距离是结合OTU的丰度信息和系统进化关系获得的样本间距离,对丰度较高 的物种更加敏感,Unweighted Unifrac距离主要考虑 物种的有无,对稀有物种比较敏感,其值越小均表 示两组样品在物种多样性方面存在的差异越小。从图2可以看出,饲料种类和取样部位均可影响到 育肥猪肠道细菌的β多样性。当饲料种类相同(发 酵饲料),小肠(Intmt)和结肠(Coltmt)细菌区系分别以Bray Curtis距离、Unweighted Unifrac 距离、Weighted Unifrac 距离计算的相似性指数为0.929、0.034、0.910;而当取样部位均为小肠时,则发酵饲料组(Intmt)和常规饲料组(Intctl)的细菌区系三大相似性指数分别为0.854、0.093、0.785,取样部位均为结肠时,则分别为0.429、0.075、0.624。该结果表明,饲喂发酵饲料后,相对丰度高的种属表 现出更大的差异性,且对育肥猪小肠细菌区系的影响大于结肠。
4、发酵饲料对育肥猪肠道细菌种属构成的影响
从图3可以看出,发酵饲料对育肥猪肠道细菌种属区系构成有明显影响。对结肠细菌群落来说,常规饲料组和发酵饲料组的优势种属都是Unspeci-fied Clostridiaceae和乳杆菌属(Lactobacillus),分别为24.9%和29.0%、28.1%和13.7%。但与常规饲料组相比,发酵饲料组Unspecified_Lachnospiraceae、Unspecified_Clostridiales、密螺旋体菌属(Treponema)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、Unspecified_Rumino- coccaceae、Unspecified_S24_7的丰度明显增加,而梭菌属(Clostridium)、 链球菌属(Streptococcus)的丰度明显降低。
5、发酵饲料对育肥猪肠道细菌群落功能的影响
采用KEGG基于种属变化预测育肥猪肠道细菌功能,以初步评估发酵饲料导致的猪肠道菌群功能变化。从图5可以看出,两个组育肥猪结肠细菌菌群功能差异较小,但发酵饲料对育肥猪小肠细菌菌群功能影响较大。在L1级别上,发酵饲料组育肥猪小肠细菌群体代谢功能及细胞转化功能明显提升,在L3级别上,发酵饲料组育肥猪小肠内与细菌运动蛋白、物质跨膜运输、分泌系统、双组分系统等相关的代谢功能有所增强,而包括氨糖及核糖代谢,核糖体合成,DNA合成相关的嘌呤、嘧啶及DNA修复蛋白相关代谢等却相对减弱。
试验结论
本研究通过研究玉米小曲酒糟全价发酵饲料对育肥猪增重和肠道微生物的影响,发现发酵饲料 对育肥猪增重无显著影响,但对肠道菌群特别是小肠细菌区系有明显影响,饲喂发酵饲料后育肥猪小肠优势细菌从变成共存,主要体现为的增加以及的减少,功能预测发现肠道细菌群体的代谢功能相对增强,增殖功能相对减少。
米酒糟在养猪上的运用方法:
米酒糟像粥一样,较啤酒糟而言,能量更高一些,猪更加喜欢吃,但消化吸收率不高,我们很少用这种酒糟去发酵,因为米酒糟中含酒度高,再发酵会造成酒度的再一次提高,且发酵天数越长,酒度就越高。所以我们一般不建议发酵米酒糟(如需发酵饲喂时则需掌握好饲喂量),可以运用“新鲜酒糟直接养猪营养包”直接混合搅拌均匀后饲喂。
以饲养育肥猪为例,每200-300公斤新鲜米酒糟(建议一周内的,含水量80%以上的)使用本品1包(1000克),分散倒入米酒糟中简单混匀后直接饲喂,可以不需要饲喂其它饲料,但提高1-2倍使用量或者增加20-50公斤小猪全价饲料混合一起饲喂效果更好。
通过以上两种方法的处理,不管是啤酒糟还是米酒糟可以用来喂猪。运用后显著提高肉猪的生长速度和健康程度,养殖区域臭味和氨气大幅度降低,就连猪肉的品质也得到了极大的改善。
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