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异喹啉生物碱对饲喂玉米-豆粕日粮幼猪的氨基酸、酸解醚提取物和淀粉的标准回肠消化率影响
文章来源:仹犇泰 作者: 更新时间:2022年11月17日

  Carly M. Rundle,1† Valeria Artuso-Ponte,‡ and Hans H. Stein†,2

  †美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校营养科学系,厄巴纳61801,伊利诺伊州;

  ‡德国仹犇泰公司, 65343 埃尔特维尔, 德国;

  摘要

    此研究目的是验证以下假设:从玉米-豆粕日粮中添加异喹啉生物碱(IQ)可提高幼猪体内氨基酸(氨基酸)、粗蛋白(蛋白质)、淀粉和酸水解醚(AEE)的标准回肠消化率(AID)。将32头幼猪进行回肠清空(初始体重= 12.19±1.38 kg)并分配到随机完全区组设计,每种日粮4头,8头重复猪。饲料中添加0、90、180或360mg / kg异喹啉类生物碱IQA和0.40%氧化铬。饲喂日粮27 d,在第13天和第14天(阶段1)以及第26天和第27天(阶段2)收集回肠消化物。使用多元方差分析异喹啉类生物碱IQA添加剂的影响,并使用单因素重复测量方差分析阶段之间的差异。在阶段1观察到苏氨酸苏氨酸Thr,色氨酸Trp,缬氨酸Val,脯氨酸脯氨酸Pro和酪氨酸Tyr的的标准回肠消化率 (AID)平方增加(P < 0.05),因为异喹啉类生物碱IQA添加在饲料中,蛋白质,精氨酸Arg,组氨酸His,异亮氨酸Ile,亮氨酸Leu,蛋氨酸Met,苯丙氨酸Phe,苏氨酸Thr,色氨酸Trp,缬氨酸Val,脯氨酸脯氨酸Pro和酪氨酸Tyr的的标准回肠消化率 (AID)在阶段2大于阶段1(P < 0.05)。在阶段1,随着饲料中异喹啉类生物碱IQA的增加,淀粉的的标准回肠消化率 (AID)呈平方增加(P < 0.05),但阶段2淀粉的的标准回肠消化率 (AID)比阶段1少(P < 0.05)。在酸水解醚(AEE)和标准回肠消化率 (AID) 的治疗或阶段之间没有观察到差异。结果表明,在断奶仔猪的日粮中加入约90mg / kg的异喹啉类生物碱IQA可能会增加淀粉和一些氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)。

  关键词 : 氨基酸, 回肠标准消化率, 粗蛋白, 异喹啉, 生物碱, 猪, 淀粉

  介绍

  断奶应激对仔猪形成较大挑战,因为断奶应激会导致生长性能下降和胃肠道健康不良(Lalles,2004)。因此,断奶后日粮中通常包括抗生素生长促进剂以低于治疗水平使用,从而控制腹泻并提高生长性能。最近,在喂养牲畜的日粮中使用抗生素作为生长促进剂已被停止或限制。人们越来越有兴趣使用饲料添加剂,如植物提取物,作为改善生长和肠道健康的替代策略(Gallois,2009年; de Lange,2010年;Thacker, 2013)。异喹啉生物碱(IQ)是从博落回植物Macleaya cordata中提取的生物碱。这些异喹啉类生物碱IQA具有抗炎(Agarwal,1991),免疫调节(Chaturvedi,1997)和抗菌作用(Walker,1990)。因此,已经表明,异喹啉类生物碱IQA作为仔猪日粮添加剂可减少肠道炎症并改善肠道屏障功能(Robbins,2013;Liu,2016b),从而可能减少必需营养物质的吸收。然而,关于异喹啉类生物碱IQA对猪营养物质消化率的影响,发表的数据有限(Goodarzi Boroojeni,2018)。因此,该实验的目的是测试以下假设:如果喂给生长中的幼猪,在玉米-豆粕日粮中加入异喹啉类生物碱IQA将增加淀粉、氨基酸 (氨基酸)、粗蛋白 (蛋白质) 酸水解醚 (AEE) 的标准回肠消化率 (AID)。

  方法与材料

  伊利诺伊大学机构动物护理和使用委员会审查并批准了该实验的方案。 实验中使用的仔猪是Camborough母猪交配的359系列公猪的后代(田纳西州亨德森维尔猪改良公司)。 实验日粮中蛋白质和氨基酸的主要来源是玉米,豆粕和鱼粉,这些来源是从伊利诺伊大学饲料厂(伊利诺伊州香槟)获得的,并且使用这些成分的相同批次用于生产所有四种日粮。伊利诺伊大学机构动物护理和使用委员会审查并批准了该实验的方案。 实验中使用的猪是与Camborough母猪交配359系列公猪的后代(田纳西州亨德森维尔猪育种改良公司)。 实验日粮中蛋白质和氨基酸的主要来源是玉米,豆粕和鱼粉,它们是从伊利诺伊大学饲料厂(伊利诺伊州香槟)获得的,并且使用这些成分配方的相同批次的饲料用于生产所有四种日粮。

  饲料、动物和实验设计

  日粮配制使用含有玉米、豆粕、鱼粉和乳糖的基础配方(表1和表2),以满足11至25公斤猪的需求估计值(NRC,2012)。仹犇威处理组在基础饲料中分别添加 90mg/kg、180 mg/kg 或 360 mg/kg 的异喹啉类生物碱IQA来配制三种试验组日粮。因此,除了包含异喹啉类生物碱IQA外,所有饲料配方都是相同的,所以饲料中生物碱的浓度不同。维生素和矿物质满足提供或略微超过当前的营养需求估计(NRC,2012)。所有饲料还含有0.40%的氧化铬作为难以消化的标志物。

  32只年轻的生长栏(初始体重:12.19±1.38公斤)在回肠远端配备了T型套管(Stein,1998),并分配到随机完全区组设计,每种日粮有4头日粮和8头重复猪。在环境控制的房间里,将猪饲养在单独的猪栏(1.2×1.5米)中,这些猪的侧面光滑,三角地板完全板条。每个猪栏都安装了喂食器和饮水器。

  进料和样品采集

  所有猪都自由采食饲料,并且随时自由饮水。在实验开始时记录猪体重。

1. 试验饲料配方

  a 仹犇威系列博落回散,由仹犇泰Phytobiotics,德国埃尔特维尔提供。

  b 每公斤完整日粮提供下列数量的维生素和微量矿物质:维生素A作为视黄醇乙酸酯,11,128 IU;维生素D3作为胆钙化醇,2,204 IU;维生素E作为DL-α生育酚乙酸酯,66 IU;维生素K作为甲萘醌烟酰胺亚硫酸氢盐,1.42毫克;硫胺素作为一硝酸硫胺素,0.24毫克;核黄素,6.58毫克;吡哆醇作为盐酸吡哆醇,0.24mg;维生素B12,0.03毫克;D-泛酸作为D-泛酸钙,23.5毫克;烟酸作为烟酰胺和烟酸,44毫克;叶酸,1.58毫克;生物素,0.44毫克;铜,10毫克硫酸铜;铁,125毫克硫酸铁;I,1.26毫克碘酸钾;锰,60毫克硫酸锰;硒,0.3毫克亚硒酸钠;和锌,100毫克氧化锌。

   2.全价日粮的营养成分分析值(以饲料为基础)

ND, 未测出; SBM, 豆粕.

  实验的最初12天被认为是对饲料的适应期。在第13天和第14天,使用标准程序收集回肠消化物8小时(Stein,1998)。通过拉链将一个 225 mL 塑料袋连接到套管桶上,并收集流入袋子的消化物。每当袋子装满消化物或至少每30分钟更换一次并储存在-20°C以防止消化物中氨基酸的细菌降解。在第14天的收集期结束时,记录猪体重。从第15天到第25天没有收集样品,但在第26天和第27天再次收集回肠消化物。在第27天记录了最终重量。在动物工作结束时,将回肠消化样品解冻,在动物,饲料和收集期内混合,并收集子样品进行化学分析。在饲料混合时收集每种饲料的样本,以及玉米、鱼和豆粕的样本。

  分析化学

  消化样品在化学分析前进行冻干和精细研磨。玉米、豆粕、鱼粉以及所有消化物和日粮样品一式两份分析干物质(方法930.15;AOAC International,2007年)和使用凯氏定氮法(Kjeltec 8400;FOSS Inc.,明尼苏达州伊甸草原),通过量化氮并通过 6.25 的转换因子计算 蛋白质(方法 984.13;AOAC国际,2007年)。在氨基酸分析仪(型号L8800日立氨基酸分析仪,日立高技术美国公司,加利福尼亚州普莱森顿)上分析样品的氨基酸,使用茚三酮进行柱后衍生化,去甲亮氨酸作为内标。在氨基酸分析之前,将样品在110°C下用6N HCl水解24小时[方法982.30E(a);AOAC国际,2007年]。在水解前冷执行酸氧化过夜后,将蛋氨酸和胱氨酸Cys确定为蛋氨酸Met砜和半精酸[方法982.30 E(b);AOAC国际,2007年]。在110°C下NaOH水解22小时后测定色氨酸[方法982.30 E(c);AOAC国际,2007年]。使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(方法990.08;AOAC国际,2007年)。样品用硝酸-高氯酸[方法968.08 D(b);AOAC国际,2007年]。使用葡糖淀粉酶程序(方法979.10;AOAC International,2007 年),总酸水解醚 (AEE) 通过使用 3N HCl 进行酸水解分析(AnkomHCl,Ankom Technology,马其顿,纽约),然后使用石油醚提取粗脂肪(AnkomXT15,Ankom 技术,马其顿,纽约)。还分别使用Ankom技术方法12和13(Ankom 2000纤维分析仪,Ankom Technology,马其顿,纽约)分析了玉米,豆粕和日粮中的酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,并使用Ankom技术方法9分析了酸性洗涤剂木质素(Ankom DaisyII培养箱,Ankom Technology,马其顿,纽约)。此外,还分析了这些样品的干灰(方法942.05;AOAC国际,2007年)。还使用专有方法HPLC / LUFA SP 1012(仹犇泰Phytobiotics,德国埃尔特维尔)分析了日粮的血根碱浓度。

  计算和统计分析

  所有饲料中氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)值使用以下公式计算(Stein,2007):

  其中的标准回肠消化率 (AID)氨基酸是氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)(%),氨基酸digesta是回肠消化物中氨基酸的浓度(g / kg干物质),氨基酸饲料是饲料中氨基酸的氨基酸浓度(g / kg干物质),Crdiet是饲料中的铬浓度(g / kg干物质),Crdigesta是回肠消化中的铬浓度(g / kg干物质)。蛋白质、淀粉和 酸水解醚 (AEE) 的 的标准回肠消化率 (AID) 也使用此公式计算。

  使用统计分析系统(SAS)(SAS研究所公司,北卡罗来纳州卡里)的Proc MIXED 程序分析数据。固定效应为饲料,随机变量为阶段。对比语句与使用 SAS 中的 Proc 交互式矩阵语言语句生成的不等间距处理的系数一起使用,以确定 IQ 在每个收集期内对 蛋白质、氨基酸、酸水解醚 (AEE) 和淀粉的辅助的线性和平方效应。还使用重复测量分析将收集期1获得的结果与收集期2的结果进行比较。结果在P ≤ 0.05时被认为显着,在0.05 < P ≤ 0.10时呈趋势。猪是作为所有分析的实验单位。

  结果

  饲料或饲喂阶段对酸水解醚 (AEE) 的 的标准回肠消化率 (AID) 没有影响(表 3)。在阶段1,淀粉的的标准回肠消化率 (AID)与异喹啉类生物碱IQA被添加量成正相关,然后下降,在添加90mg / kg异喹啉类生物碱IQA时观察到最大的影响(平方,P<0.05)。在阶段2,淀粉倾向于显示增量平方效应(P < 0.10),在异喹啉类生物碱为90 mg / kg时也最大响应。此外,阶段1所有日粮的淀粉的标准回肠消化率 (AID)均高于阶段2(P < 0.05)。在阶段1观察到苏氨酸Thr,色氨酸Trp,缬氨酸Val,脯氨酸脯氨酸Pro和酪氨酸Tyr的的标准回肠消化率 (AID)的平方增加(P < 0.05),通常在含有90mg / kg异喹啉类生物碱IQA的饲料中观察到最大值。随着异喹啉类生物碱IQA被添加到饲料中,异亮氨酸Ile和蛋氨酸Met的的标准回肠消化率 (AID)也有增加的趋势(线性和平方,P < 0.10)。蛋白质和除赖氨酸Lys以外的所有必需氨基酸均观察到阶段差异效应(P < 0.05),阶段2的的标准回肠消化率 (AID)值大于阶段1。相比之下,胱氨酸Cys的的标准回肠消化率 (AID)在阶段1大于阶段2(P <0.05)。还观察到所有氨基酸的阶段影响(P < 0.05),阶段2的平均值大于阶段1。

  讨论

  成分和饲料的营养特征

  玉米的营养成分与预期值一致(NRC,2012;Rojas和Stein,2013)和豆粕的蛋白质、氨基酸、酸水解醚 (AEE)和灰分值与预期值一致(Cervantes-Pahm和Stein,2010年; Goebel 和 Stein,2011年;NRC,2012 年)。鱼粉中蛋白质、氨基酸和灰分的浓度如报告所示(NRC,2012年;Sulabo ,2013 年),但干物质和酸水解醚 (AEE) 的值低于 NRC (2012 年)报告的值。鱼粉中 酸水解醚 (AEE) 的浓度也较低,灰质的浓度也高于 Rojas 和 Stein (2013) 的研究报告。

  所有日粮的营养成分均与配方值一致。猪在整个实验过程中很容易食用他们提供的饲料,表明日粮的适口性没有问题;然而,在消化物样品收集之前,由于与实验无关的健康并发症原因,有一头360毫克/千克日粮组的猪被排除在研究之外。本实验中使用的异喹啉生物碱制剂,其中血根碱是主要成分,来源于博落回植物,一种原产于中国和日本的草本多年生植物,也生长在北美和欧洲。实验日粮中异喹啉生物碱的浓度符合预期(表2)。

  淀粉的回肠消化率

  两个阶段淀粉的标准回肠消化率 (AID)的平方增加表明,在本实验条件下,90 mg/kg 异喹啉类生物碱是最大化淀粉消化的最佳选择。据我们所知,以前没有关于异喹啉类生物碱IQA对猪淀粉辅助的影响的数据;但是,喂养转向的饲料的异喹啉类生物碱IQA补充剂对淀粉的标准总消化率没有影响(Aguilar-Hernandez,2016)。然而,未在瘤胃中发酵或在小肠中消化的淀粉很可能在大肠中发酵,从而防止淀粉的小肠消化可能存在的差异被识别。因为没有测量α-淀粉酶活性

  在这个实验中,不知道异喹啉类生物碱IQA是否发生了变化这种酶的活性。

  酸水解醚 (AEE) 的回肠消化率

  与本研究的观察结果类似,当从切除的回肠死后收集消化物时,观察到异喹啉类生物碱IQA柔软对断奶后猪饲喂日粮中乙醚提取物的回肠消化率没有影响(Goodarzi Boroojeni,2018)。血根碱和白屈黄碱,以及其他生物碱,可能抑制念珠菌鲁戈萨脂肪酶(Grippa,1999),血根碱具有最强的作用,白屈黄素的抑制明显较少。然而,异喹啉类生物碱IQA对 酸水解醚 (AEE) 的 的标准回肠消化率 (AID) 缺乏影响表明,需要比本实验中使用的更高的异喹啉类生物碱IQA浓度才能在猪中表现出这种效应。

3.异喹啉生物碱对断奶仔猪日粮中酸水解醚、粗蛋白、淀粉和氨基酸的标准回肠消化率的影响

  蛋白质和氨基酸的回肠消化率

  氨基酸的平方增加关系表明,在本实验条件下,90 mg/kg是异喹啉类生物碱IQA的最佳剂量。观察到阶段2不可或缺的氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)高于阶段1(P < 0.05),这可能表明长时间接触异喹啉类生物碱补充剂会增加氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)。然而,对照日粮中一些氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)似乎也略有增加,这可能是猪随着年龄的增长而增加氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)的结果(Pedersen,2016)。因此,从阶段1到阶段2氨基酸的的标准回肠消化率 (AID)增加可能部分是由于随着猪年龄的增长,的标准回肠消化率 (AID)的正常增加,同时伴随部分由于异喹啉类生物碱IQA效应导致的增加。

  氨基酸和氮的消化率增加以及血清氨基酸水平升高可能是由于异喹啉类生物碱IQA的抗炎特性。潜在的作用机制包括抑制中性粒细胞吞噬和脱颗粒(Agarwal,1991),抑制B细胞Nf-kappa 轻链的活化(Chaturvedi,1997),肿瘤坏死因子α和一氧化氮的产生,以及抑制腹膜巨噬菌体中的蛋白激酶和细胞外信号调节激酶/2磷酸化的激活(Niu,2012)。异喹啉生物碱也增加紧密连接蛋白的表达(Robbins,2013;Liu,2016b),从而增强了肠道屏障功能,这可能有助于改善本实验中观察到的营养吸收。然而,目前的实验并不是为了确定异喹啉类生物碱IQA对猪免疫反应的影响,因此需要进一步的研究来验证这一假设。

  结论

  结果表明,在本实验使用的添加率中,饲喂玉米-豆粕日粮中90 mg/kg异喹啉类生物碱能够在幼猪中体现最大化淀粉和氨基酸吸收和的最佳的标准空肠消化率AID,长期添加异喹啉类生物碱IQ会增加蛋白CP和氨基酸AA的标准回肠消化率 (AID)。然而,需要进行进一步的研究来证明其他量的异喹啉类生物碱是否会体现与90mg / kg类似或更好的效果。然而,异喹啉类生物碱可以作为植物类添加剂替代品来提升断奶仔猪的营养消化率,但需要进一步的研究来确定异喹啉类生物碱对生长性能参数和异喹啉类生物碱可能的免疫保护特性的影响。异喹啉类生物碱IQ类添加剂对淀粉的消化率影响有待进一步研究实证。

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