植物精油制剂对断奶仔猪生长性能及舍内空气中微生物、氨气浓度的影响

摘要: 本试验旨在研究植物精油制剂对断奶仔猪生长性能及舍内空气中微生物气溶胶、氨气（NH3）浓度的影响。试验选择淮安市某集约化猪场3栋结构相似的猪舍作为试验猪舍，选择660头体重（10.84±0.28）kg的28日龄健康"杜×长×大"仔猪，随机分到3个猪舍内，每个舍有20个重复，每个重复11头仔猪。对照组饲喂基础饲粮，试验组1（EO1组）饲喂基础饲粮+100 mg/kg植物精油制剂，试验组2（EO2组）饲喂基础饲粮+200 mg/kg植物精油制剂。预试期3 d，正试期7 d。结果表明：1）与对照组相比，EO2组的末重提高了1.15%（P< 0.05），EO2和EO1组的平均日增重（ADG）分别提高了4.19%（P < 0.05）和2.79%（P < 0.05）。2）EO2组舍内空气中气载需氧菌浓度显著低于EO1组和对照组（P < 0.05），EO1组舍内空气中真菌浓度显著低于EO2组和对照组（P < 0.05）。EO2组和EO1组在Ⅰ、Ⅱ级层上微生物气溶胶浓度分别比对照组下降了16.60%、27.07%和10.34%、18.04%。3）不同猪舍之间，对照组舍内不同时间的NH3浓度均极显著高于EO2组和EO1组（P < 0.01），EO1组舍内NH3极显著高于EO2组（P < 0.01）；EO2组舍内不同位置的平均NH3浓度极显著低于EO1组和对照组（P < 0.01），EO1组极显著低于对照组（P < 0.01）。由此可见，仔猪饲粮中添加植物精油制剂能够提高仔猪生长性能，降低仔猪舍内微生物气溶胶和NH3浓度，有效减少空气中有害物质对动物和人类的危害。
关键词: 植物精油制剂、断奶仔猪、生长性能、微生物气溶胶、氨气 
作者：吴胜 , 彭艳
转自：动物营养学报   

近年来，我国现代化集约化养殖模式的快速发展极大地提高了生产效益。然而，在这种高密度饲养条件下，猪舍内空气流动性差，粪尿不能及时排出，导致舍内空气中充斥着大量的细菌、真菌、病毒、有害气体及粉尘颗粒等，极易形成微生物气溶胶(microbial aerosol)。猪舍内的微生物气溶胶主要来源于动物自身、飞溅的粪尿、饲料、垫料等[1]，它们能够独立悬浮于空气中，也可依附在空气中的饲料、粪尿及粉尘等颗粒表面，损害动物的免疫系统，增加动物的易感性[2]；甚至随风长距离传播，严重影响人类健康及周边的大气环境[3]。而猪舍内的氨气(ammonia，NH3)主要来源于排泄物中含氮物质和尿素的分解，具有强烈的刺激性气味，高浓度的NH3能够直接损伤猪群的气管、眼黏膜及肺组织等，引起咳嗽，黏膜充血、肿胀，支气管炎和肺炎等，严重影响猪机体的抵抗力和生长性能[4-5]。同时，畜禽舍内颗粒粉尘中会吸附大量的微生物及NH3等，形成一种更加有害的微生物气溶胶和有害气体的胶质颗粒，微生物气溶胶和有害气体之间具有协同效应，让这种胶质颗粒对动物的伤害成倍增加[6]。

植物精油(plant essential oil)是一类通过蒸馏、压榨等工艺从植物中提取的特有芳香物质，成分复杂，具有广泛的抗菌、抗炎、抗氧化等生物活性[7]。在畜牧养殖业中主要作为替代抗生素的绿色饲料添加剂，用于提高动物的免疫力和生长性能[8-10]。吕敏芝等[11]研究发现，植物精油能够替代抗生素，提高仔猪的生长性能，改善血液生化指标。张玲玲等[12]研究结果显示，植物精油制剂能够改善仔猪肠道菌群和粪便中氨逸失。总结前人研究结果发现，植物精油制剂能够抑制致病菌的生长和繁殖，调节仔猪肠道菌群平衡，减少粪便中NH3的逸散，但是植物精油对逸散至舍内空气中微生物气溶胶和NH3浓度的影响却鲜有报道。因此，本试验旨在研究植物精油制剂对断奶仔猪生长性能及仔猪舍内空气中微生物气溶胶、NH3浓度的影响，以期为植物精油在生产实践中应用提供理论参考。

1 材料与方法
1.1 试验材料
植物精油制剂由上海X公司提供，采用自乳化分散缓释工艺，缓慢在肠道内大量释放。
试验主要仪器包括INNOVA1412红外光声谱气体检测仪(北京君创弘业科技有限公司)、Andersen 6级撞击式空气采样器(气流速度：28.3 L/min；共分6级，采集范围分别为Ⅰ级：＞8.2 μm，Ⅱ级：6.0~8.2 μm，Ⅲ级：3.0~6.0 μm，Ⅳ级：2.0~3.0 μm，Ⅴ级：1.0~2.0 μm，Ⅵ级：＜0.65 μm)(北京恒奥德仪器仪表有限公司)。5%公绵羊血-琼脂培养基(气载需氧菌)、马丁培养基(真菌)、麦康凯3号培养基(大肠杆菌)均购自青岛海博生物试剂有限公司。

1.2 猪场概述
本试验选取江苏省淮安市某猪场，该场采用现代化、规模集约化生产方式，选择3栋猪舍，同期按照体重相近的原则分别转进223、233和227头28日龄健康“杜×长×大”断奶仔猪，均取220头仔猪作为试验仔猪；3栋猪舍结构、大小相同，东西走向且距离临近，分别编号A、B、C，试验猪舍平面示意图见图 1。本次试验猪舍为半封闭式猪舍，均为双坡式结构；舍檐高3.0 m，舍脊高3.5 m，舍长50.0 m，宽10.0 m；长轴为东西走向；两侧墙分别有6面通风窗；南面终墙设有4个嵌入墙内的风机(试验期间未开启)；只有1个转轴式前门，自然通风状态下，常处于开启状态，机械通风时及夜间关闭。
1.3 试验设计与饲养管理
试验选择660头体重(10.84±0.28) kg的28日龄健康“杜×长×大”仔猪，随机分到3栋猪舍内，每1栏作为1个重复，每个舍有20个重复，每个重复11头仔猪。试验将A舍作为对照组猪舍，饲喂基础饲粮；B舍和C舍分别为试验组1(EO1组)、试验组2(EO2组)猪舍，分别饲喂基础饲粮+100 mg/kg植物精油制剂和基础饲粮+200 mg/kg植物精油制剂。基础饲粮参照NRC(1998)猪的营养需要配制，基础饲粮组成及营养水平见表 1。试验周期为12 d，仔猪转入已经消毒处理的舍内，经2 d的过渡期和3 d的预试期，5 d后进入正试期，正试期为7 d，正试期开始，每天监测3个猪舍内的NH3和微生物气溶胶浓度。
3栋猪舍均采用相同管理模式，试验仔猪自由采食和饮水，均采用人工饲喂的方式，每天07:00和15:00各喂料1次；全天不定时进行开窗通风换气；试验期间按猪场正常程序注射疫苗、驱虫。

1.4 指标测定
1.4.1 生长性能指标
记录正试期内3个舍内仔猪每天的采食量，计算平均日采食量(ADFI)；正试期开始和结束时，07:00空腹称重，计算仔猪的平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。
1.4.2 舍内NH3浓度
试验中NH3浓度监测时间段为07:00—19:00，分别检测猪舍内东、南、西、北和中间5个位置，每10 min仪器记录1次数据，全天记录72次左右，连续监测7 d。
1.4.3 舍内、外微生物气溶胶浓度
试验期内微生物气溶胶浓度的检测时间点为09:00和16:00，每个时间点在各舍内中间位置和舍外5 m处空旷位置离地面70 cm高处连续采集6 min，每天采集2次，每次更换3种不同的采样介质，连续采集7 d，收集培养皿，带回实验室进行培养、计数、分离鉴定，统计菌落数。空气中微生物浓度计算公式：
采样器不同层级(即不同粒径)上微生物气溶胶浓度计算公式：
2 结果
2.1 植物精油制剂对仔猪生长性能的影响
由表 2可知，与对照组相比，EO2组的末重提高了1.15%(P < 0.05)，EO2组和EO1组的ADG分别提高了4.19%(P < 0.05)和2.79%(P < 0.05)。EO2组的ADFI显著高于对照组和EO1组(P < 0.05)。各组间料重比差异不显著(P＞0.05)。
2.2 植物精油制剂对仔猪舍内、外空气中微生物气溶胶浓度的影响
由表 3可知，EO2组舍内空气中气载需氧菌浓度显著低于EO1组和对照组(P < 0.05)，与舍外的气载需氧菌浓度差异不显著(P＞0.05)。EO1组舍内空气中真菌浓度显著低于EO2组和对照组(P < 0.05)，与舍外的真菌浓度差异不显著(P＞0.05)。EO2组舍内空气中大肠杆菌浓度低于EO1组和对照组，差异不显著(P＞0.05)；相比较于舍外，EO2组舍内空气中大肠杆菌的浓度也有所降低(P＞0.05)。
由表 4可知，试验组和对照组仔猪舍内微生物气溶胶(综合3种所测微生物)粒径主要分布在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级层上(粒径≥3 μm)，浓度占比大于60%，最高和最低浓度均在Ⅰ、Ⅵ级层上；EO2组和EO1组在Ⅰ、Ⅱ级层上微生物气溶胶浓度分别比对照组下降了16.60%、27.07%和10.34%、18.04%。
2.3 植物精油制剂对仔猪舍内NH3浓度的影响
由表 5可知，不同时间段(07:00—19:00)，3个舍内NH3浓度均呈早晚高、午间低的趋势。不同猪舍之间，不同时间段对照组舍内NH3浓度均极显著高于EO2组和EO1组(P < 0.01)，EO1组舍内NH3极显著高于EO2组(P < 0.01)。
由表 6可知，EO2组舍内NH3浓度在西部、南部、北部和中部极显著低于对照组(P < 0.01)，在东部显著低于对照组(P < 0.05)。EO1组舍内NH3浓度在南部极显著低于对照组(P < 0.01)，在西部、北部和中部显著低于对照组(P < 0.05)。EO2组舍内NH3浓度在南部极显著低于EO1组(P < 0.01)，在东部、西部、北部和中部显著低于EO1组(P < 0.05)。EO2组舍内不同位置的平均NH3浓度极显著低于EO1组和对照组(P < 0.01)，EO1组极显著低于对照组(P < 0.01)。
3 讨论
3.1 植物精油制剂对仔猪生长性能的影响
植物精油中多含有醛类、酚类和芳香烃类等物质，具有较好的芳香气味，少量添加具有一定的诱食效果。此外，酚类、醛类物质能够有效抑制致病菌的繁殖；调控细胞因子的信号转导，进而抑制促炎因子的基因表达；直接清除自由基，维护细胞结构完整；促进唾液及胃液的分泌，提高消化酶的活性，帮助仔猪提高消化吸收功能[13]。陶新等[14]研究植物提取物替代饲用抗生素对断奶仔猪生长性能和血清指标的影响时发现，添加1 000 mg/kg植物提取物组仔猪平均日增重和血清抗氧化指标显著高于抗生素组和基础饲粮组。郑梓等[15]在育肥猪基础饲粮中添加了5 g/kg的药食同源植物提取物，结果发现，与对照组相比，育肥猪的末重、平均日采食量和平均日增重显著提高，背膘厚、失水率、剪切力显著降低，肉品质明显改善。本试验使用的植物精油制剂中有效成分醛类、酚类含量高，采用先进的自乳化分散缓释技术，从而保证更多的有效成分在肠道内持续释放。试验结果显示，添加200 mg/kg植物精油制剂组仔猪平均日采食量、末重和平均日增重显著提高，生长性能明显改善。

3.2 植物精油制剂对仔猪舍内、外空气中微生物气溶胶浓度的影响
仔猪舍内空气中微生物气溶胶浓度的高低侧面反映了粪便中菌群的变化，进而可推测仔猪消化道中微生物区系的平衡情况[16]；致病菌大量繁殖，仔猪肠道菌群紊乱，是诱导仔猪腹泻的重要因素之一[17]。Li等[18]在28日龄断奶仔猪基础饲粮中添加150 mg/kg活性成分为肉桂醛和百里香酚的植物精油制剂，35日龄时，检测仔猪粪便中大肠杆菌和乳酸菌的含量，结果显示，饲喂植物精油制剂组仔猪粪便中大肠杆菌的数量显著低于饲喂基础饲粮的对照组，且淋巴细胞转化率、白细胞吞噬率及血液中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、补体3(C3)、补体4(C4)含量显著提高，仔猪腹泻率显著下降；试验结果表明，植物精油制剂能够调节仔猪的肠道菌群，抑制致病菌的繁殖，维护肠道的健康，提高仔猪抗病力。本试验结果显示，EO2组舍内的气载需氧菌浓度显著低于对照组，且EO2组舍内大肠杆菌浓度还低于舍外。本试验结果验证了前人的结论，舍内空气中微生物气溶胶主要来源于粪尿飞溅及发酵产生[19]，正常饲养管理条件下，粪便中微生物数量的减少，空气中微生物气溶胶浓度必然会相应减少，仔猪会更加健康。添加植物精油制剂能够降低仔猪粪便中微生物的含量，进而降低舍内空气中微生物气溶胶浓度，减少仔猪疾病的发生。
不同粒径大小的微生物气溶胶和NH3会在仔猪舍内形成交叉感染，传播疾病，造成仔猪咳嗽、黏膜红肿和呼吸道炎症等疾病，严重影响仔猪的健康[20]。微生物气溶胶空气动力学直径的大小，决定着他们在舍内空气中停留的时间，同时也决定着到达动物呼吸道的深浅。在Ⅰ、Ⅱ级层上的气溶胶颗粒粒径≥6 μm，这部分气溶胶颗粒只能进入动物的鼻腔和气管，刺激和感染黏膜，但是由于重力作用，会快速沉降，对动物造成的伤害有限；而后Ⅳ级层上的颗粒粒径＜6 μm，他们在气流的作用下，能够在空气中做布朗运动[21]，长时间悬浮在空气中进行繁殖和传播疾病，直达动物的支气管、细支气管甚至肺泡，对动物和人类的健康造成极大的威胁。黄藏宇等[22]研究发现，猪舍环境中约44.00%的气载需氧菌和45.91%的大肠杆菌粒径＞5 μm，可进入人和猪的上呼吸道；19.79%的气载需氧菌和22.65%的大肠杆菌粒径＜2 μm，可直接侵入肺泡，危害动物和饲养员的健康。本试验中，添加植物精油制剂组的猪舍微生物气溶胶浓度远低于对照组，且在Ⅰ、Ⅱ级层上的微生物气溶胶占比下降，这部分气溶胶主要来源于饲料灰尘颗粒和粪尿悬浮颗粒等，主要原因可能是因为排出的粪尿中微生物数量减少，粪尿飞溅进入空气中的微生物气溶胶浓度更少，较少的微生物在空气中繁殖、传播，导致试验组舍内微生物气溶胶浓度在Ⅰ、Ⅱ级层上的占比显著下降。

3.3 植物精油制剂对仔猪舍内NH3浓度的影响
集约化生产管理造成粪尿大量富集，在各种微生物和酶的作用下被迅速分解，产生大量的有害气体(如NH3、硫化氢等)，严重危害动物和人类的健康。而脲酶(又称尿素酰胺水解酶)作为加速粪尿分解的关键酶之一，其催化尿素分解产生NH3的速度是自然状态下的1014倍[23]，广泛存在于各种细菌、真菌和植物中，而猪的消化道中存在多种产脲酶菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)，这些脲酶菌随粪便排出体外，在适宜的温湿度环境中，迅速催化分解尿素产生大量NH3。植物精油制剂中的有效成分肉桂醛已经被证实是一种有效脲酶抑制剂，其可直接抑制脲酶的活性，或通过抑制产脲酶菌的作用来达到减少脲酶的目的。周延州[24]研究了微囊化植物提取物对仔猪脲酶活性的影响时发现，添加250 mg/kg的微囊肉桂醛显著降低仔猪粪便中的脲酶活性，粪尿混合物中的尿素分解速度显著减缓，尿素浓度维持在较高的水平，总氮保持率显著提高。徐剑波等[25]在断奶仔猪基础饲粮中加入0.1%的植物精油，相比于添加抗生素组，显著降低了粪便中NH3浓度，且酸和精油的复配制剂抑制粪便中NH3逸散的效果更好。本试验植物精油制剂中肉桂醛含量较高，添加植物精油制剂的试验组猪舍内，在不同时间和不同位置监测到的NH3浓度除东部外均显著或极显著低于对照组，试验期间，由于仔猪舍早晚关闭门窗，午间会不定时进行通风换气，大门处于开放状态，东部位置的NH3逸散至舍外，所以监测到的NH3浓度会有所下降，EO1组和对照组猪舍东部NH3浓度差异不显著。植物精油制剂能够降低仔猪舍内空气中NH3浓度，减少NH3对动物和人类健康的危害，这对我国畜牧业的健康发展具有重要意义。

4 结论
仔猪饲粮中添加植物精油制剂能够提高仔猪生长性能，降低仔猪舍内微生物气溶胶和NH3浓度，有效减少空气中有害物质对动物和人类的危害。