改善仔豬腸道健康的思路和替抗產(chǎn)品的作用機制

摘要：斷奶是生豬養殖的關(guān)鍵階段?？股睾透邼舛妊趸\可以有效減少仔豬斷奶后腹瀉，但過(guò)度使用抗生素會(huì )導致細菌產(chǎn)生耐藥性。腸道健康對減少仔豬腹瀉、改善生長(cháng)性能具有重要作用。文章綜述替抗產(chǎn)品（益生菌、益生元、有機酸、精油、抗菌肽等）在改善仔豬腸道健康和生長(cháng)性能方面的研究進(jìn)展，為替抗產(chǎn)品的選擇提供參考。

　　在養殖過(guò)程中，通常使用治療劑量的抗生素來(lái)預防和治療斷奶腹瀉（PWD）。PWD是豬的腸道疾病，在斷奶后2w內發(fā)生率高。PWD的普遍特點(diǎn)為腹瀉、脫水、死亡率高和存活豬體重低。PWD通常與仔豬健康狀況與環(huán)境管理有密切關(guān)系，與腸毒素性大腸桿菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）的增殖有關(guān)。集約化養殖下，改善動(dòng)物腸道對抵抗PWD具有積極作用。

　　腸道上皮細胞是動(dòng)物免疫系統中最大的器官之一，包含超過(guò)70%的免疫細胞。胃腸道微生物菌群隨時(shí)間不斷變化。早期腸道微生物的定植會(huì )對個(gè)體產(chǎn)生長(cháng)期的影響。以仔豬為例，在斷奶過(guò)程中，仔豬的食物由液態(tài)奶轉變?yōu)楣腆w飼料，腸道黏膜和生理結構產(chǎn)生應激，腸道微生物菌群隨之改變，導致仔豬疾病發(fā)生。在飼料無(wú)抗、養殖減抗條件下，益生菌、有機酸、植物提取物等替抗產(chǎn)品作為飼料添加劑廣泛應用于飼料配方中。文章綜述日糧對仔豬腹瀉的影響及常用的飼料添加劑在解決仔豬腸道健康與改善生產(chǎn)性能方面的研究進(jìn)展，為替抗產(chǎn)品的選擇提供參考。

　　1 日糧中蛋白含量對仔豬腹瀉的影響

　　斷奶后，日糧改變導致仔豬采食量（FI）下降，對仔豬腸道結構、刷狀緣酶活性和營(yíng)養的消化利用產(chǎn)生負面影響。后腸中未被消化的蛋白質(zhì)被腸道微生物發(fā)酵，產(chǎn)生氨、生物胺、吲哚等有毒物質(zhì)，從而引發(fā)斷奶仔豬腹瀉。降低日糧中的蛋白質(zhì)含量可以減少腸道中蛋白質(zhì)的微生物發(fā)酵。日糧中蛋白質(zhì)的水平影響大腸的代謝產(chǎn)物模式。與低蛋白水平組（150~180g/kg）相比，高蛋白水平組（200~260g/kg）的斷奶日糧會(huì )誘導結腸微生物組成和發(fā)酵產(chǎn)物（氨、組胺、亞精胺等）變化。增加膳食纖維（170~180g/kg與145g/kg相比）可以減少氨和腐胺生成。有研究評估日糧中纖維含量、腸道蛋白質(zhì)發(fā)酵和腸道菌種的相關(guān)性，試驗給仔豬飼喂兩種蛋白質(zhì)來(lái)源（酪蛋白或大豆）的粗蛋白質(zhì)（85~335g/kg），發(fā)現日糧蛋白水平影響回腸中乳酸菌的數量；高蛋白、低纖維日糧促進(jìn)仔豬大腸蛋白的發(fā)酵和有毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

　　根據蛋白質(zhì)的來(lái)源和消化率，在斷奶仔豬日糧中使用低水平（160~180 g/kg）優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，適量補充氨基酸，可以改善腸道健康，且對仔豬的生長(cháng)性能無(wú)影響。

　　2 膳食纖維對仔豬健康的影響

　　日糧中的膳食纖維含量對腸道功能、食糜理化性質(zhì)的改變、胃腸道器官、腸道組織的發(fā)育及減少有毒胺類(lèi)的形成具有正向作用。在斷奶仔豬日糧中添加纖維的效果取決于纖維類(lèi)型。不溶性膳食纖維主要作用于大腸，可以增加糞便體積和排泄速度；可溶性纖維可以增加食糜黏度，降低營(yíng)養物質(zhì)的吸收速率。不溶性纖維會(huì )增加胃重，減少結腸食糜中的大腸桿菌數量；可溶性膳食纖維對腸道的影響與其化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。β-葡聚糖可以增加小腸的絨毛高度/隱窩深度值、蔗糖酶的活性，促進(jìn)與腸道屏障功能和營(yíng)養轉運相關(guān)的基因（SGLT1/GLUT2）表達。木聚糖可以增加基因的表達和消化率。飼喂富含阿拉伯木聚糖的日糧能夠改善斷奶仔豬的腸道屏障功能，降低盲腸中擬桿菌和腸桿菌科的菌數，增加乳酸桿菌和雙歧桿菌的豐度。高膳食纖維對仔豬腹瀉率無(wú)影響。小麥麩皮的不同加工方式對其性能無(wú)明顯影響。日糧中添加天然或膨化麥麩可以增加仔豬回腸杯狀細胞的數量，降低結腸食糜中大腸桿菌的數量；改良麥麩會(huì )減少仔豬結腸中短鏈脂肪酸（SCFA）和甲胺的產(chǎn)生。腸道微生物菌群與腸道相關(guān)免疫系統相互作用，膳食纖維可以在斷奶豬中發(fā)揮益生元效果，提高腸道健康度，減少 PWD 的發(fā)生。纖維的作用效果主要依賴(lài)纖維特性、添加量和日糧中粗蛋白的含量。

　　3 飼料添加劑在替抗中的作用機制

　　3.1 益生菌

　　腸道中有益微生物菌群的建立對機體的健康起關(guān)鍵作用。替抗環(huán)境下，調節腸道微生態(tài)是在集約化生產(chǎn)中改善動(dòng)物生長(cháng)性能、對抗動(dòng)物疾病的策略之一。益生菌功能的發(fā)揮與產(chǎn)品中的菌株有關(guān)。目前使用的益生菌多為芽孢桿菌屬、雙歧桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、乳桿菌腸球菌屬、釀酒酵母等，主要通過(guò)提高體重（FBW）、平均日采食量（ADI）以及降低料重比等生產(chǎn)指標評價(jià)產(chǎn)品的有效性。益生菌在抗氧化、緩解動(dòng)物應激、減少甲烷排放等方面也有很好的效果。

　　正常的腸道微生物菌群是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，益生菌通過(guò)提高營(yíng)養素的利用率、增強免疫調節能力、調節腸道微生物菌群發(fā)揮作用。益生菌可以產(chǎn)生SCFA等腸道代謝物，從日糧中釋放磷、鈣等必需礦物質(zhì)，提高干物質(zhì)、有機物、蛋白質(zhì)和纖維等物質(zhì)的消化率。一些益生菌菌株能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)水解酶以及其他具有活性的酶類(lèi)（淀粉酶、纖維素酶、植酸酶），提高日糧營(yíng)養物質(zhì)消化率。益生菌可以促進(jìn)腸絨毛修復，提高絨隱比，影響豬腸道營(yíng)養的吸收和黏液的分泌。也有研究表明，益生菌在動(dòng)物體內合成維生素類(lèi)，如乳酸菌產(chǎn)生B族維生素。

　　益生菌在調節宿主免疫應答方面具有顯著(zhù)作用。特異性菌株可以調節先天免疫 （選擇性屏障、黏液層、免疫激活和耐受）和獲得性免疫。通過(guò)增強細胞架構、促進(jìn)緊密連接蛋白的磷酸化來(lái)加強腸道黏膜的完整性，減少病原體誘導的黏蛋白分泌，同時(shí)通過(guò)誘導抗炎反應、抑制腸細胞和免疫細胞的促炎細胞因子，為宿主細胞提供免疫防御。益生菌可以增強免疫應答反應中的T、B淋巴細胞的分化和成熟，增強獲得性免疫應答。益生菌和宿主腸道微生物之間的相互作用非常重要。益生菌可以與病原體競爭營(yíng)養、氧氣或黏附位點(diǎn)，拮抗病原微生物。有研究表明，屎腸球菌、嗜酸莢膜球菌和釀酒酵母可以抑制大腸桿菌在仔豬小腸上皮細胞的黏附。通過(guò)與有益菌共生，促進(jìn)腸道中共生菌的增殖，改善腸道健康。動(dòng)物微生物菌群的早期定植對動(dòng)物腸道菌群的多樣性、結構和演替以及動(dòng)物的健康具有重要作用。因此，在動(dòng)物免疫窗口期添加同源性益生菌類(lèi)產(chǎn)品對改善動(dòng)物的生長(cháng)性能有正向幫助。

　　氧化應激會(huì )導致氧化損傷和免疫功能下降。益生菌和腸道細胞產(chǎn)生的代謝物刺激分泌化學(xué)信號，下調甚至抑制病原體的感染和毒力因子編碼基因的表達，從而降低致病性。但是，效果因菌株不同而異，需要進(jìn)一步對其作用機制和作用條件進(jìn)行研究。

　　3.2 益生元

　　益生元是宿主不可消化、被微生物選擇性利用、對宿主健康有利的一類(lèi)物質(zhì)。益生元需要耐受宿主的胃酸和消化酶環(huán)境，可以被腸道微生物菌群發(fā)酵利用，選擇性地促進(jìn)腸道有益微生物菌群生長(cháng)，增加腸道SCFA的產(chǎn)量，降低食糜pH值，拮抗致病菌，從而對腸道健康和宿主機體的整體健康產(chǎn)生積極影響。常用的益生元包括乳糖、甘露寡糖（MOS）、半乳甘露寡糖（GMOS）、低聚果糖（FOS）、低聚異麥糖（IMO）、殼寡糖（CHOS）、抗性淀粉和膳食纖維。乳糖作為保育豬的常用益生元，可以調節腸道微生物菌群。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸可以降低腸道pH值，拮抗病原體。乳糖還可以增加短鏈脂肪酸（SCFA）的產(chǎn)生。SCFA（乳酸、丙酸、乙酸、丁酸）是結腸細胞的重要能量來(lái)源，但腸道中的SCFA很難通過(guò)體內測量進(jìn)行評價(jià)。隨時(shí)間延長(cháng)，SCFA濃度增加，各脂肪酸比例也會(huì )發(fā)生變化。

　　益生元可以影響腸道結構。有研究表明，添加低聚異麥芽糖后，仔豬絨毛高度增加。絨毛高度與腸上皮細胞數量的增加可以促進(jìn)腸道對營(yíng)養物質(zhì)的吸收。Tian等給1~7日齡仔豬口服甘露寡糖，發(fā)現產(chǎn)生的SCFA會(huì )降低pH值，影響哺乳仔豬空腸功能的發(fā)育。有研究對11種產(chǎn)品進(jìn)行評估，只有3個(gè)試驗報告顯示產(chǎn)品對動(dòng)物的生產(chǎn)性能（FBW、ADI、FGR）具有改善作用。有研究比較益生元與抗生素對仔豬腸道健康的影響，益生元包括殼聚糖、轉基因大豆黃酮和桑葉多糖，評估表明，益生元組和抗生素組無(wú)顯著(zhù)差異。上述研究結果表明，益生元具有替代抗生素的潛力。接下來(lái)需要進(jìn)一步研究益生元在動(dòng)物胃腸道中的作用機理，確定其發(fā)揮功能的成分及機體代謝與益生元、代謝物和腸道微生物菌群的關(guān)系。

　　3.3 有機酸

　　有機酸是動(dòng)物日糧中能量的主要來(lái)源之一，由一系列化合物組成（如乙酸、乳酸、檸檬酸、苯甲酸），其分子式中含有特定的羧基，存在于脂肪和油中，主要用于仔豬日糧。SCFA主要作為能量來(lái)源；中鏈脂肪酸（MCFA）在細胞中起到調節信號的功能，在線(xiàn)粒體中起到調節代謝的功能。中鏈甘油三酯的性質(zhì)與MCFA相似，具有促進(jìn)消化吸收、改善腸道菌群和組織形態(tài)、具備抗菌活性、降低胃內容物pH值、利于蛋白質(zhì)消化、促進(jìn)酶產(chǎn)生、降低胃排空速度、利于黏膜完整性等功能。中鏈甘油三酯主要通過(guò)促進(jìn)蛋白質(zhì)消化，增加腸道有益菌群的含量和抑制腸道中有害菌的生長(cháng)發(fā)揮作用。

　　有機酸可以改善小腸結構和絨毛微結構，降低腹瀉和糞便成形等情況。1g/kg飼料的酸化劑對仔豬的生長(cháng)和腸道健康具有促進(jìn)作用，可以預防PWD 或PWD 后恢復動(dòng)物生理功能。

　　3.4 植物精油

　　世界上約有3000種精油，精油一般從芳香植物中提取，通常為次生植物代謝物的混合物，含有酚類(lèi)化合物（即百里香酚、丁香酚、香芹醛）、萜烯類(lèi)（菠蘿提取物、檸檬酸）、生物堿（辣椒素）、凝集素、醛類(lèi)（肉桂醛）、多肽或聚乙炔。其中，肉桂醛、香芹醛、丁香酚和百里香酚具有抗菌特性。精油的作用方式尚未完全闡明，但表現出一定程度的選擇性，對革蘭氏陰性沙門(mén)氏菌、大腸桿菌、乳酸菌和雙歧桿菌具有拮抗作用。此外，精油具有獨特的氣味或風(fēng)味，可以通過(guò)增加飼料的適口性改善動(dòng)物的生長(cháng)性能。精油的活性物質(zhì)包括黃酮類(lèi)化合物、酚類(lèi)化合物、生物堿、單寧、萜烯和紅松皂苷的混合物。有研究表明，精油（百里香酚和肉桂醛）與酶（木聚糖酶和β-葡聚糖酶）的混合物對斷奶仔豬的腸道結構和腸道微生物具有益影響，但對其生長(cháng)性能、營(yíng)養物質(zhì)消化率及糞便性狀無(wú)影響。多酚補充劑可以抑制豬十二指腸黏膜NF-κB的活性，可能是抑制豬腸道炎癥的有效策略。由單一植物成分混合物組成的飼料添加劑對腸道豬上皮細胞（IPEC-J2）的作用模式表明，該添加劑成分具備抗氧化和抗炎特性，可以通過(guò)炎性細胞因子的表達起到調節免疫系統的功能。但由于提取物的組成復雜，起作用的主要成分和作用機制仍有待深入研究，替抗作用和效果還沒(méi)有明確的結論。

　　3.5 核苷酸

　　核苷酸通常由生物體合成，在特定情況下（如早期斷奶），能量和谷氨酰胺的不足會(huì )限制核苷酸的合成。核苷酸除作為 DNA 和 RNA 的組成單位外，還可以作為能量來(lái)源、氧化還原反應的輔助因子、活性中間體和?；d體，與動(dòng)物機體免疫系統的發(fā)育、腸道微生物菌群和小腸的完整性相關(guān)聯(lián)。核苷酸在飼料中通常以酵母提取物的形式添加。有研究表明，與抗生素對照組相比，核苷酸在改善仔豬生長(cháng)性能方面具有較好效果。核苷酸可以通過(guò)降低皮質(zhì)醇水平調節仔豬的斷奶應激。但核苷酸對腸道結構和免疫系統調控、營(yíng)養物質(zhì)消化率和腹瀉情況無(wú)顯著(zhù)效果。

　　3.6 抗菌肽

　　抗菌肽（antimicrobial peptide，AMPs）為具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)，多數具有強堿性、熱穩定性以及廣譜抗菌等優(yōu)點(diǎn)，可以特異性拮抗病原微生物如革蘭氏陰性或革蘭氏陽(yáng)性菌、病毒、真菌、寄生蟲(chóng)等。其抗菌機制為針對病原體的特定分子受體，穿透細胞膜、與細胞內靶分子的相互作用，可以作為動(dòng)物的免疫調節劑提高免疫力。研究表明，抗菌肽對仔豬的生長(cháng)性能、營(yíng)養物質(zhì)消化率、腸道形態(tài)以及腸道和糞便微生物菌群方面表現出正向效果?？咕淖鳛槊庖叻肿涌梢詼p少炎癥反應，降低斷奶仔豬的腹瀉率。但是，抗菌肽與抗生素作用機制相近，需要更深入的研究抗菌肽產(chǎn)品的合法性和安全性以及對腸道屏障功能、腸道微生物菌群組成的影響。

　　4 結論

　　日糧是改善斷奶仔豬腸道健康和動(dòng)物技術(shù)參數的關(guān)鍵因素。原料的品質(zhì)和控制在保證飼料產(chǎn)品的穩定性和有效性方面發(fā)揮重要作用。由于蛋白原料緊缺和腸道微生物菌群后腸發(fā)酵的影響，降低日糧中的蛋白質(zhì)含量、使用高可消化的蛋白質(zhì)降低后腸蛋白質(zhì)的發(fā)酵、優(yōu)化不同類(lèi)型碳水化合物的攝入對改善動(dòng)物生長(cháng)性能有促進(jìn)作用。

　　飼料添加劑包括益生菌、益生元、氨基酸、酶、有機酸、植物提取物、核苷酸和抗菌肽，可以對腸道健康和生長(cháng)性能顯示出積極作用。未來(lái)需要對飼料添加劑促進(jìn)生長(cháng)的機制、對腸道穩態(tài)起關(guān)鍵作用的物質(zhì)、添加劑的有效劑量以及與飼料成分和添加劑的相互作用等方面做進(jìn)一步的研究，為飼料廠(chǎng)替抗產(chǎn)品的選擇提供參考。