饲粮蛋白质水平对冬毛期水貂胃肠道消化酶活性以及空肠形态结构的影响

张铁涛崔 虎岳志刚杨 颖高秀华*杨福合邢秀梅

(1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081;2.特种经济动物分子生物学国家重点实验室，吉林 132109;3.中国农业科学院特产研究所，吉林 132109)

小肠是营养物质消化吸收的主要场所，肠道中消化酶活性和组成影响肠道上皮细胞对营养物质的消化吸收［1-2］。已有研究表明，小肠不同部位消化酶的活性不同，小肠近心端和中部的消化酶活性高于远心端，营养物质的消化吸收主要是在小肠的中前部［3］。顾宪红［4］研究发现，饲粮蛋白质水平对仔猪的消化器官结构和功能具有一定的调节作用，适宜的蛋白质水平能够提高肠道消化酶活性，促进肠道更好地吸收营养物质。此外，饲粮蛋白质水平对小肠形态结构也有一定的影响。研究发现，犊牛空肠前端的绒毛高度有随饲粮蛋白质水平的升高而降低的趋势，并且肠壁厚度在饲粮蛋白质水平最高时为最薄［5］。目前，有关胃肠道消化酶活性的研究大多集中于杂食性或草食性动物，而肉食性动物在消化道解剖学结构、饲粮组成及食物排空速度等方面与杂食性和草食性动物均有所不同［6］。水貂是严格的肉食性动物，其消化生理特性与杂食性和草食性动物有很大的差异。水貂的胃肠道容积较小，其消化液中蛋白酶与脂肪酶较多，对含有大量蛋白质和一定数量脂肪的动物性饲料的消化能力强。水貂的胃肠道结构与功能只有发生相应的改变，如肠道内源消化酶活性增加、肠道吸收面积增大，才能消化多种数量的植物性饲料［7］。本试验采用干粉配合料作为试验饲粮，拟研究饲粮蛋白质水平对冬毛期水貂胃肠道消化酶活性以及空肠形态结构的影响，旨在为进一步研究饲粮类型与水貂胃肠道发育之间的关系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验饲粮

设计6种试验饲粮，其蛋白质水平分别为28%、30%、32%、34%、36%和38%。试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(air-dry basis) %

1.2 试验动物与饲养管理

选择90日龄、平均体重为(1.13±0.14)kg的健康公貂60只，随机分为6组(每组10个重复，每个重复1只)，分别饲喂蛋白质水平为28%(Ⅰ组)、30%(Ⅱ组)、32%(Ⅲ组)、34%(Ⅳ组)、36%(Ⅴ组)和38%(Ⅵ组)的试验饲粮。水貂单笼饲养，各组间初始体重差异不显著(P＞0.05)。试验开始前，对水貂进行常规免疫接种。试验期间每天08：00和15：00各饲喂1次，自由饮水。预试期7 d，正试期115 d。

1.3 样品采集与处理

饲养试验结束后进行屠宰。水貂在喂食2 h后进行屠宰，对胃、十二指肠、空肠和回肠采取分段结扎，迅速取各段内容物后冰浴。将各段内容物用生理盐水4倍稀释，匀浆后3 500 r/min离心10 min制备上清液。将上清液分装于1.5 mL Eppendorf管中，于-80℃超低温冰箱中保存备用。

将空肠对折后在其中央位置取1块2 cm×2 cm大小的组织块，生理盐水冲洗后放入10%甲醛溶液中进行固定，用于制备空肠组织切片。

1.4 测定指标与方法

测定胃内容物中胃蛋白酶活性，十二指肠、空肠和回肠内容物中胰蛋白酶、胰脂肪酶和胰淀粉酶活性。胃蛋白酶活性的测定采用佛氏指示剂法，胰蛋白酶活性的测定采用苯甲酰-DL-精氨酸-对硝基苯胺(BAPNA)法，胰淀粉酶活性的测定采用碘结合法，胰脂肪酶活性的测定采用比浊法。

空肠组织经24 h固定后进行脱水、包埋、切片、染色、封片处理，于显微镜下放大40倍观察空肠形态结构，测定各组水貂空肠的绒毛高度、隐窝深度、黏膜厚度和肠壁厚度，计算绒毛高度与隐窝深度比值。

1.5 数据处理

结果以平均值±标准差表示，试验数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析(One-way ANOVA)进行差异显著性检验，其中P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 胃与十二指肠消化酶活性

从表2可以看出，Ⅴ组水貂的胃蛋白酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组(P＜0.01)，与Ⅳ和Ⅵ组差异不显著(P＞0.05);Ⅳ组水貂的十二指肠胰淀粉酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ组(P＜0.01)，其他各组间差异不显著(P ＞0.05);Ⅵ组水貂的十二指肠胰脂肪酶活性极显著高于Ⅱ组(P ＜0.01)，显著高于Ⅳ和Ⅴ组(P ＜0.05)，与Ⅰ和Ⅲ组差异不显著(P＞0.05);Ⅳ组水貂的十二指肠胰蛋白酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ组(P＜0.01)，与Ⅲ组差异不显著(P ＞0.05)。

表2 胃与十二指肠消化酶活性Table 2 Digestive enzyme activity of stomach and duodenum U/g

2.2 空肠消化酶活性

从表3可以看出，Ⅳ组水貂的空肠胰淀粉酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ组(P＜0.01)，Ⅰ和Ⅲ组显著或极显著高于Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ组(P＜0.05或P＜0.01);Ⅵ组水貂的空肠胰脂肪酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组(P＜0.01)，显著高于Ⅴ组(P＜0.05);Ⅳ组水貂的空肠胰蛋白酶活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ组(P ＜0.01)，Ⅰ、Ⅱ和Ⅵ组显著高于Ⅲ组(P＜0.05)。

表3 空肠消化酶活性Table 3 Digestive enzyme activity of jejunum U/g

2.3 回肠消化酶活性

从表4可以看出，Ⅳ和Ⅴ组水貂的回肠胰淀粉酶活性极显著高于Ⅰ组(P＜0.01)，显著高于Ⅱ组(P＜0.05)，与Ⅲ和Ⅵ组差异不显著(P＞0.05);Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ组水貂的回肠胰脂肪酶活性极显著高于Ⅱ和Ⅵ组(P＜0.01)，与Ⅳ组差异不显著(P＞0.05);Ⅲ组水貂的回肠胰蛋白酶活性显著高于Ⅵ组(P＜0.05)，与其他各组差异不显著(P＞0.05)。

表4 回肠消化酶活性Table 4 Digestive enzyme activity of ileum U/g

2.4 空肠形态结构

各组水貂的空肠形态结构见表5。水貂的空肠绒毛高度，Ⅰ和Ⅴ组极显著高于其他4组(P＜0.01)，Ⅳ组极显著高于Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ组(P ＜0.01)，Ⅲ和Ⅵ组显著高于Ⅱ组(P＜0.05);水貂的空肠隐窝深度，Ⅴ组极显著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ组(P＜0.01)，Ⅱ组显著高于Ⅲ和Ⅳ组(P＜0.05);水貂的空肠绒毛高度与隐窝深度比值，Ⅳ和Ⅵ组极显著高于Ⅱ组(P＜0.01)，Ⅲ和Ⅴ组显著高于Ⅱ组(P＜0.05);水貂的空肠肠壁厚度，Ⅰ和Ⅴ组极显著高于其他各组(P＜0.01)，Ⅴ组极显著高于Ⅱ和Ⅲ组(P＜0.01)，Ⅲ组极显著低于其他各组(P＜0.01);水貂的空肠黏膜厚度，Ⅴ组极显著高于其他各组(P＜0.01)，Ⅰ和Ⅱ组显著或极显著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ组(P ＜0.05或 P ＜0.01)，Ⅵ组显著高于Ⅲ和Ⅳ组(P ＜0.05)。

3 讨论

3.1 饲粮蛋白质水平对冬毛期水貂胃肠道消化酶活性的影响

本试验中，适宜的饲粮蛋白质水平能够提高水貂的胃蛋白酶活性，而过高的饲粮蛋白质水平并没有使胃蛋白酶活性产生显著变化。黄峰等［8］研究发现，饲粮蛋白质水平影响南方鲇胃肠道蛋白酶和淀粉酶的活性、合成和分泌。侯水生等［9］以全植物性蛋白质饲粮饲喂仔猪，其胃内蛋白酶和脂肪酶活性显著降低;饲粮中增加动物性蛋白质饲料能够有效地提高胃内蛋白酶和脂肪酶活性。本试验中各组水貂的空肠消化酶活性要高于十二指肠和回肠消化酶活性，说明空肠是营养物质消化的主要场所。胃肠道消化酶活性与饲粮类型及品质相关，消化酶活性的改变一般集中在空肠，营养物质主要是在空肠被消化和吸收。本研究发现，水貂的空肠胰蛋白酶活性整体上随饲粮蛋白质水平的升高呈现先降低后升高的趋势，但胰脂肪酶活性却与饲粮蛋白质水平呈现正相关关系，说明适宜的饲粮蛋白质水平能够提高水貂的空肠胰蛋白酶活性，而较高的饲粮蛋白质水平能够提高水貂的空肠胰脂肪酶活性。作者前期在研究水貂对饲粮营养物质的消化率时发现，水貂对蛋白质的消化率随着饲粮营养水平的升高先升高后降低，而较高的饲粮蛋白质水平能够提高脂肪的消化率［10］。这一研究结果与本试验得出的空肠胰蛋白酶、胰脂肪酶活性变化规律相一致。

表5 空肠形态结构Table 5 Morphology of jejunum μm

通常认为，水貂等肉食性动物对植物性来源的碳水化合物消化率较低。植物性饲料中的淀粉及一些其他营养成分通过膨化等物理方法进行处理后能够提高水貂对其的消化率［11］。本试验中，水貂十二指肠、空肠和回肠中的胰淀粉酶活性均保持在较高的水平，说明水貂对饲粮中的植物性碳水化合物能够进行很好的消化。胰淀粉酶在空肠中的活性最高，回肠中的胰淀粉酶活性明显降低。饲粮蛋白质水平在34%时水貂的胰淀粉酶活性在小肠的各肠段均处于较高水平，而饲粮蛋白质水平高于34%时水貂的胰淀粉酶活性反而呈现降低的趋势，说明适宜的饲粮蛋白质水平能够提高水貂小肠各肠段的胰淀粉酶活性。

3.2 饲粮蛋白质水平对冬毛期水貂空肠形态结构的影响

小肠的绒毛高度、隐窝深度、黏膜厚度及绒毛表面积等是衡量小肠消化吸收功能的重要指标［12］。小肠绒毛上的微绒毛与营养物质消化吸收有关，微绒毛能够增加小肠的吸收面积，提高营养物质的消化利用率［13］;当绒毛萎缩时，绒毛的形状也会发生相应的变化，由正常的指状变成扁平状、棒状，甚至是互相粘连，进而影响绒毛的消化吸收面积和单位面积的细胞数，降低吸收功能，最终使动物生长速度降低［14-15］。小肠黏膜结构的正常是营养物质消化吸收和动物正常生长的生理基础，绒毛高度及绒毛高度与隐窝深度比值等代表了肠道的功能状况［16］。此外，小肠黏膜不仅能吸收营养物质，还具有免疫保护和非免疫保护的防御作用［17］。小肠肠壁是天然的物理屏障，其厚度增加能够对肠道起到保护作用，并能降低动物体的发病几率。研究发现，饲粮蛋白质类型能够显著影响小肠的形态结构，小肠的绒毛高度、隐窝深度以及绒毛高度与隐窝深度比值等均发生改变［18］。本试验以空肠作为小肠形态结构的研究对象，结果发现，饲粮蛋白质水平为36%时，水貂空肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度与隐窝深度比值、黏膜厚度以及肠壁厚度均处在较高水平。这说明饲粮蛋白质水平能够调节水貂的空肠形态结构，适宜的饲粮蛋白质水平奠定了空肠良好吸收营养物质的生理基础。

4 结论

①饲粮蛋白质水平可影响水貂的胃肠道消化酶活性。饲粮蛋白质水平为34%时，水貂具有较高的胃蛋白酶、胰淀粉酶和胰蛋白酶活性;饲粮蛋白质水平为38%时，水貂具有较高的胰脂肪酶活性。

②饲粮蛋白质水平可调节水貂的空肠形态结构。饲粮蛋白质水平为36%时，水貂的空肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度与隐窝深度比值、黏膜厚度以及肠壁厚度均处在较高水平。

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