开食料中性洗涤纤维与淀粉不同比例对羔羊消化道发育的影响

刘国华，赵海碧，汪晓娟，庞 鑫，吕 凤

（甘肃农业大学动物科学技术学院, 甘肃 兰州 730070）

早期补饲开食料能够满足幼龄反刍动物快速生长的需求[1-2]，为后期生长发育奠定基础，且开食料中适宜的粗纤维含量有利于瘤胃组织形态以及微生物区系的建立[3]。碳水化合物是反刍动物主要能量来源，由结构性碳水化合物(structural carbohydrates,SC)和非结构性碳水化合物(non-structure carbohydrate,NSC)组成，瘤胃对SC 和NSC 降解的速率存在较大差异[4]。中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和淀粉分别是SC 和NSC 的主要组成部分，NDF 和淀粉比例更能反映日粮在瘤胃中的易发酵程度[5]。赵国琦等[6]研究发现，当NDF/NSC 为1.25 时更有利于徐淮白山羊瘤胃内环境和微生物的发酵。非纤维性碳水化合物(non-fibrous carbohydrate, NFC)/NDF为1.37 时，会对绵羊营养物质表观消化率及瘤胃发酵产生积极影响[7]。NFC/NDF为0.92 的日粮对藏羊复胃形态发育优于NFC/NDF为2.2 和1.39 的日粮[8]。也有研究发现，随着羔羊饲粮中NFC/NDF 变小，瘤胃肌肉层会增厚，并抑制瘤胃乳头角质化及瘤胃乳头凝集[9]。日粮中易消化的碳水化合物占比升高，有利于瘤胃发育和建立稳定的瘤胃内环境，而饲粮中NFC 水平过高易造成瘤胃酸中毒，但NDF 水平过高会造成动物采食量下降和养分利用率的降低[10]。因此，合理的碳水化合物组成是瘤胃健康发育的重要保障，而关于开食料中NDF 与淀粉比例对羔羊消化道发育影响的研究甚少。鉴于此，本研究拟通过分析NDF 与淀粉不同比例的开食料对羔羊消化道发育的影响，探索羔羊开食料中适宜的NDF 与淀粉比例，以期为羔羊的早期补饲提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用羔羊均是选自兰州天欣养殖有限公司的湖羊公羔，饲养试验于2020 年8 月 - 9 月在甘肃省民勤县勤峰滩教学科研基地进行。

1.2 试验设计

选取初生重[(3.14 ± 0.05) kg]接近、健康体况良好的10 日龄湖羊公羔60 只，随机分为3 组(Ⅰ组、Ⅱ组和Ⅲ组)，每组20 只羊。于10 日龄断母乳开始饲喂代乳粉，同时补饲NDF 与淀粉比例分别为0.50、0.70 和1.00 的开食料。35 日龄断代乳粉。开食料饲喂至56 日龄时，各组随机选择6 只羔羊屠宰。

1.3 试验开食料

开食料的组成和营养水平如表1 所列，开食料是颗粒饲料，制粒机环模的直径为2.5 mm，压缩比为1 ∶ 6。开食料配方参照《中华人民共和国农业行业标准：肉羊饲养标准》[11]，粗蛋白(crude protein, CP)、干物质(dry matter, DM)和NDF 含量的测定方法参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[12]。消化能(digestible energy, DE)的计算公式为：DE= 4.184 ×(140.61 ×LBW0.75+ 2.21 ×ADG+ 210.3) / 1 000，式中：DE为消化能(MJ·d-1)；LBW(live body weight)为活体重(kg)；ADG(average daily gain)为平均日增重(g·d-1)。

表1 开食料组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of starters (air-dry basis)

1.4 饲养管理

试验前对饲养场地及代谢笼进行彻底消毒。试验期每隔3 d 用消毒灵对饲养场地进行消毒。试验羊为单栏圈养。代乳粉由北京精准动物营养研究中心生产，含23%蛋白质和12%脂肪。代乳粉饲喂量按照羔羊体重的1%，每天08:00、14:00 和20:00 分3次进行人工饲喂，饲喂代乳粉前对奶瓶煮沸消毒。代乳粉饲喂至35 日龄，开食料饲喂至56 日龄。所有羔羊均自由采食开食料，自由饮水。

1.5 样品采集与指标测定

1.5.1 消化道重量测定

羔羊屠宰剥皮后打开腹腔，迅速分离消化道各段，去除肠系膜和小肠外脂肪，清除胃肠道内容物后，用生理盐水清洗胃肠道，分别称取各胃室及各肠段重量。

1.5.2 瘤胃和小肠组织形态观察

分别在瘤胃腹囊、网胃底、瓣胃和皱胃的胃底腺区取1 cm2组织样品，在十二指肠、空肠和回肠中段取1 cm 的肠段，用生理盐水冲洗干净，置于10%的中性甲醛溶液中固定，采用伊红-美蓝染色制片，在4 × 10 倍光镜(Motic BA200)下观测瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃以及小肠各段的组织形态结构，并利用Ⅰmage-pro plus 6.0 软件测量瘤胃乳头高度、乳头宽度、肌层厚度和网胃初级皱裂高度、皱裂宽度、肌层厚度以及瓣胃瓣叶长度、瓣叶宽度与皱胃粘膜层厚度，并观察小肠各段绒毛长度、隐窝深度和肌层厚度。每个样品观察2 个非连续切片，每张切片选择4 个视野，每个视野分别测定3 组数据。

1.6 数据处理

使用Excel 2019 处理数据，使用SPSS 25.0 进行单因子方差分析，用最小显著性差异(LSD)法进行多重比较。P＜ 0.01 为差异极显著，P＜ 0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊消化道重量的影响

Ⅰ组的瘤胃重极显著高于Ⅱ、Ⅲ组(P＜ 0.01)，同时，Ⅰ组的回肠重量也显著高于Ⅲ组(P＜ 0.05)，Ⅰ组的网胃和十二指肠重也有高于Ⅲ组的趋势(0.05 ＜P＜ 0.10) (表2)。开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊消化道相对质量无显著影响(P＞ 0.05) (表3)。

表2 开食料中性洗涤纤维与淀粉不同比例对羔羊消化道绝对质量(g)的影响Table 2 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on absolute weight (g)in alimentary canal of lambs

表3 开食料中性洗涤纤维与淀粉不同比例对羔羊消化道相对质量(%)的影响Table 3 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on relative weight (%)in alimentary canal of lambs

2.2 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊各胃室组织形态的影响

Ⅱ组的瘤胃乳头高度极显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P＜0.01)，Ⅲ组的瘤胃乳头高度又极显著高于Ⅰ组(P＜0.01)，各组的瘤胃乳头宽度和肌层厚度差异不显著(P＞ 0.05)；Ⅱ组的网胃初级皱裂高度、初级皱裂宽度和肌层厚度均显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.05)；Ⅱ组的瓣胃瓣叶长度显著高于Ⅰ组(P＜ 0.05) (表4)。

表4 开食料中性洗涤纤维与淀粉不同比例对羔羊各胃室组织形态的影响Table 4 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on tissue morphology in each stomach of lambs

2.3 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊小肠组织形态的影响

Ⅱ组的十二指肠隐窝深度极显著低于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.01)，且Ⅲ组的十二指肠隐窝深度极显著低于Ⅰ组(P＜ 0.01)，Ⅱ组的十二指肠肌层厚度显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.05)，Ⅱ组的十二指肠绒毛长度有显著高于Ⅰ、Ⅲ组的趋势(0.05 ＜P＜ 0.10)；Ⅱ组的空肠绒毛长度和肌层厚度均极显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.01)，Ⅱ、Ⅲ组的空肠隐窝深度极显著低于Ⅰ组(P＜ 0.01)；Ⅱ组的回肠隐窝深度极显著低于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.01)，肌层厚度显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P＜ 0.05) (表5)。

表5 开食料中性洗涤纤维与淀粉不同比例对羔羊小肠组织形态的影响Table 5 Effects of different ratios of neutral detergent fiber to starch in starters on tissue morphology in small intestine of lambs

3 讨论与结论

3.1 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊消化道重量的影响

随着动物年龄的增长和饲料类型的改变，消化道重量和容积增大，结构性碳水化合物的物理刺激和降解产物的化学刺激可以促进瘤胃的发育[13]，同时粗饲料的物理形态会引起瘤胃容积的变化。有研究表明，17.01% NDF 水平的开食料可以增大羔羊瘤网胃容积和重量，但是开食料纤维含量过高会对羔羊瘤胃早期的发育产生不利影响[14]。同时，琚思思等[15]研究发现，饲喂12% NDF 水平开食料的羔羊瘤胃、十二指肠重量及占宰前活重比例比饲喂16%、20%和24% NDF 水平开食料的羔羊高。本研究中，Ⅰ组羔羊的瘤胃重量极显著高于Ⅱ、Ⅲ组，与上述研究结果一致。这可能是反刍动物日粮中含有较高水平的精料时，瘤胃内易发酵碳水化合物含量提高，发酵产生大量丁酸和丙酸，而丁酸含量的增加，会使瘤胃上皮异常增殖，导致瘤胃乳头结块和角化不全，从而造成消化道重量的异常增加[16]。有研究也发现，饲喂NDF 水平为15%的开食料时羔羊瘤胃容积显著高于其他组，但NDF 水平对羔羊瘤胃相对质量无显著影响[17]，本研究结果与上述研究结果一致。已有研究发现，具有较高淀粉或精料比例的饲粮可以增加动物肠道长度，提高肠道各段重量[18]。本研究中，Ⅰ组的回肠重显著高于Ⅲ组。但是有研究发现，日粮中淀粉含量过高导致瘤胃内产生大量的挥发性脂肪酸(volatile fatty acid, VFA)，发生亚急性瘤胃酸中毒(subacute ruminal acidosis, SARA)等营养代谢性疾病的几率也会提高[19]。随着日粮中精料添加量的提高，藏羊全胃占活体质量的百分比和全胃占胃肠道总质量的比例呈下降趋势[20]。所以，单纯提高开食料中淀粉含量或NDF 水平均不能使羔羊消化道重量正常发育，适宜的NDF 与淀粉比例才是促进消化道重量增加的关键，日粮中适宜的精粗比例可以有效提高反刍动物各胃室的重量[21-22]。

3.2 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊各胃室组织形态的影响

开食料类型是影响反刍动物瘤胃发育的重要因素[23]，通常可以通过观察瘤胃腹囊组织形态变化来评定瘤胃的发育情况[24]。瘤胃乳头长度和密度会受日粮精料比例和营养水平的影响，过高的精料比例会导致瘤胃乳头角质化不全和形态异常等问题[25]。适宜精粗比的开食料可以促进羔羊瘤胃上皮细胞增殖，抑制瘤胃上皮细胞凋亡[26]，同时，也可以对瘤胃黏膜健康、瘤胃的运动和瘤胃肌层发育产生有利的物理性刺激[27]。因此，日粮中适宜的精粗比例是反刍动物瘤胃容积增加和乳头正常发育的关键[28]。汪晓娟等[29]研究发现，15.13% NDF 水平的开食料显著提高了羔羊瘤胃乳头高度、乳头宽度、肌层厚度和网胃初级皱裂高度、皱裂宽度、肌层厚度以及瓣胃瓣叶长度、瓣叶宽度、肌层厚度与皱胃粘膜层厚度、肌层厚度。这与本研究中，Ⅱ组羔羊的瘤胃乳头高度极显著高于Ⅲ组，且Ⅲ组的瘤胃乳头高度又极显著高于Ⅰ组的结果一致。瘤胃上皮黏膜层包括基底层、棘状细胞层、颗粒细胞层和角质化细胞层等，基底层和棘状细胞层担负着瘤胃的主要代谢功能如生酮功能等[30]，因此瘤胃上皮黏膜的厚度决定了这两层细胞数量，进而影响瘤胃能量代谢功能。有研究报道，饲喂49.3% NDF 水平开食料的犊牛瘤胃上皮黏膜厚度低于饲喂9.4% NDF 水平开食料的犊牛[31]，说明日粮中NDF 水平过高会抑制反刍动物瘤胃黏膜发育。本研究中Ⅲ组羔羊的瘤胃乳头高度显著低于Ⅱ组，可能是由于NDF 与淀粉比例为1.00 的开食料中NDF 含量过高，对羔羊瘤胃乳头发育造成了不良影响。因此，本研究中NDF 与淀粉比例为0.70 的开食料可以促进羔羊瘤胃乳头发育，而比例为1.00 的开食料不利于瘤胃发育。网胃可以控制瘤胃内容物流出瘤胃的速度。本研究中，NDF 与淀粉比例为0.70 的开食料显著增加了羔羊的网胃初级皱裂高度、皱裂宽度和肌层厚度，因此日粮进入消化道后段的速度大大降低，为粗饲料在瘤胃中的降解提供了充足的时间。瓣胃能够对未能消化的纤维素及部分木质素进行揉搓、研磨和筛滤，对之后的消化道部分起到了保护作用[32]。本研究中，Ⅱ组羔羊的瓣胃瓣叶长度显著高于Ⅰ组，说明NDF 与淀粉比例为0.70 的开食料对羔羊瓣胃发育有所帮助。

3.3 开食料NDF 与淀粉不同比例对羔羊小肠组织形态的影响

动物小肠结构的正常与完整，为营养物质能够被动物体吸收和利用提供条件[33]。测定小肠绒毛长度、隐窝深度以及肌肉层厚度可以了解其发育状况。小肠绒毛的作用是增加小肠内壁的表面积，这样更有利于营养物质的快速吸收[34]。所以，小肠绒毛长度越长，说明其对营养物质的消化和吸收能力越强。小肠上皮在绒毛根部下陷至固有层而形成的管状腺被称为隐窝，它阻碍了小肠对营养物质的消化和吸收。因此，隐窝深度越浅，小肠消化与吸收能力越强。肌肉层厚度是小肠运动力强弱的表现，越高的肌层厚度更有助于提高小肠消化与吸收的能力[29]。有研究表明，适宜精粗比的日粮能够让犊牛小肠发育得更好[31]。本研究中，Ⅱ组羔羊的十二指肠、空肠和回肠隐窝深度均显著低于Ⅰ组，肌层厚度显著高于Ⅰ组，Ⅱ组的空肠绒毛长度显著高于Ⅰ组，Ⅱ组的十二指肠绒毛长度也有显著高于Ⅰ、Ⅲ组的趋势，说明Ⅱ组开食料对羔羊小肠发育有促进作用。然而也有研究表明，过早饲喂粗饲料会损伤幼龄反刍动物肠道，破坏肠道黏膜结构[35]。本研究也发现，Ⅲ组羔羊十二指肠、空肠和回肠的绒毛长度和肌层厚度均不同程度低于Ⅱ组，尤其是空肠绒毛长度，Ⅲ组极显著低于Ⅱ组。这可能是因为开食料中NDF 与淀粉比例过高，过多的纤维类物质进入小肠后，使小肠黏膜受到了物理损伤，降低了小肠绒毛长度和肌层厚度，对小肠组织形态发育造成不良影响。所以，羔羊开食料中适宜的NDF 与淀粉比例，才会对羔羊小肠发育有促进作用，本研究中NDF 与淀粉比例为0.70 的开食料对羔羊消化道发育影响最好。

综上所述，在本研究条件下，10 日龄羔羊补饲NDF 与淀粉比例为0.70 的开食料可以提高瘤胃乳头高度、网胃初级皱裂高度、初级皱裂宽度以及肌层厚度，并促进十二指肠和回肠的肌层发育，降低其隐窝深度，有利于营养物质的消化吸收。