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饲料中各种添加剂对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

2020-12-09 10:22:27      点击:

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日粮为动物提供生长发育所必需的营养物质,是影响其生产性能发挥的主要因素,同时,因动物肠道内的微生物与动物生长和健康息息相关,日粮也可通过影响动物肠道内微生物间接影响动物生长和健康,如日粮中的营养成分为动物肠道内微生物发酵提供优良底物。就日粮中营养成分及抗生素和酶制剂等对断奶仔猪肠道微生物区系的影响做一综述,以期为生产中通过日粮调控断奶仔猪肠道微生物菌群,进而促进仔猪健康生长提供理论依据。

1 断奶仔猪肠道微生物区系特点

由于仔猪断奶前采食的是易于消化吸收的液体母乳,而断奶后采食的是相对口感不佳也不易消化吸收的固体饲料,日粮成分的重要变化必然对动物产生巨大的应激反应,其一是肠道内微生物的数量及特定微生物的定植位点发生改变(哺乳期胃和小肠微生物主要为乳酸杆菌和链球菌,大肠以专性厌氧菌为主,断奶后所有细菌数量都暂时减少)。尤其是在断奶后2周,由于此时仔猪的肠道尚未发育完全,从母乳到饲料的转变,使得仔猪肠道内大肠杆菌和沙门菌等可产肠毒素的致病菌开始增殖和过度生长,导致肠道微生态失衡,引发严重的腹泻及生长减缓。因此,此时能否在仔猪肠道内构建起健康的微生态系统十分重要,其关键是肠道内各菌群的定植及比例关系,如肠道有益菌乳酸杆菌、双歧杆菌及芽孢杆菌在肠道内定植的数量多少及其在全部肠道细菌中所占比例是影响肠道微生态平衡的重要因素。因此,通过调节仔猪日粮营养成分的组成及比例不仅有助于其生长,同时也有利于动物肠道内健康微生态系统的构建。

2 日粮营养成分对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

当仔猪采食日粮后,首先在胃部储存并进行初步的消化,然后进入各肠段进行消化吸收,随着食糜在各肠段的流动,其对肠道微生物的影响程度也逐步增强。下面对日粮中主要的营养组分及铜和锌对仔猪肠道微生物区系的影响分开阐述。

2.1 蛋白质来源及其含量对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

许多研究表明,不同来源蛋白质组成的日粮对断奶仔猪肠道微生物的组成和数量产生不同影响。亓宏伟等( 2011)分别用大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、酪蛋白及复合蛋白(3种蛋白比例为65:25: 10)作为蛋白源配制的半纯合日粮及玉米豆粕型实用日粮和无氮日粮饲喂断奶仔猪2周,结果发现实用日粮组与酪蛋白组显著提高了各肠段总细菌及乳酸杆菌、双歧杆菌和芽孢杆菌等有益菌的数量和比例(P<0.05),显著降低了各肠段大肠杆菌的数量和比例(P<0.05);大豆分离蛋白组显著提高了后肠大肠杆菌的数量和比例(P<0. 05),玉米醇液蛋白组有益菌的数量和比例也较低,而大肠杆菌的数量和比例较高。其他研究也基本呈现动物性蛋白源比植物性蛋白源更有利于断奶仔猪肠道微生态健康的规律。其原因主要是动物性蛋白较植物性蛋白氨基酸更加平衡,也更容易消化吸收。日粮中的蛋白如未被充分消化吸收,进入后肠后会成为条件性致病菌的发酵底物,而植物性蛋白多含有大量抗营养因子,抑制了消化吸收。

然而,也有一些植物性蛋白源优于动物性蛋白源的报道。边连全( 2010)分别使用发酵豆粕和鱼粉作为蛋白源制作的日粮饲喂断奶仔猪,发现发酵豆粕组断奶仔猪的腹泻率显著低于鱼粉组(P< 0. 05),其原因可能是鱼粉中含有大肠杆菌等致病菌,而豆粕经过发酵后部分抗营养因子被消除,氨基酸组成也更加平衡。因此,植物性蛋白源,尤其是具有抗营养因子的植物性蛋白源,如若经过一定处理,包括物理、化学和生物学处理,或加入外源酶制剂等,同样有利于断奶仔猪肠道微生态健康。

2.2不同淀粉来源的日粮对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

淀粉是饲料重要的糖类来源,也是动物所需能量的重要来源。直链淀粉和支链淀粉是淀粉主要的两种存在形式,其在动物消化道中的分解产物不同,直链淀粉分解为麦芽糖和麦芽三糖,支链淀粉分解产物还包括a-糊精;其消化速率也不同,支链淀粉主要在小肠前段消化,直链淀粉主要在小肠后段消化,小肠淀粉消化率随饲料中支链淀粉含量的增加而提高,随直链淀粉含量的提高而降低(宾石玉等,2007)。因此,直链淀粉和支链淀粉的比例不同必然导致淀粉的营养价值不同。不同淀粉源的日粮对动物肠道微生物也有不同作用,如抗性淀粉、菊粉和纤维素等非消化性淀粉由于在小肠内可以抵抗消化酶的水解,在消化道后段刺激微生物发酵产生短链脂肪酸,可影响肠道微生物的分布、组成和数量。

相振田等( 2011)分别用玉米淀粉(支链淀粉和直链淀粉含量分别为70. 72%和14. 51%)、木薯淀粉(支链淀粉和直链淀粉含量分别为76. 59%和8.91%)、小麦淀粉(支链淀粉和直链淀粉含量分别为68.91%和16. 24%)和豌豆淀粉(支链淀粉和直链淀粉含量分别为59. 04%和28. 57U/o)作为淀粉源制作饲料饲喂断奶仔猪,结果表明,与其他3种淀粉日粮相比,豌豆淀粉源日粮组(高直链淀粉比例)断奶仔猪盲肠及结肠的食糜总细菌数显著降低(P<0.05),但十二指肠、空肠、回肠、盲肠及结肠中的乳酸杆菌、双歧杆菌及芽孢杆菌数显著增加(P<0.05),大肠杆菌数显著降低(P<0.05),而木薯淀粉源(高支链淀粉比例)作用相反。

2.3 不同脂肪来源的日粮对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

许多试验表明,不同脂肪源组成的日粮可影响动物肠道微生物的数量,其作用机制可能是短链脂肪酸( SCFA)和中链脂肪酸(MCFA)的抑菌作用。有研究表明脂肪中的游离脂肪酸可以穿透微生物的细胞膜,或是改变细胞膜的流动性,或破坏掉细胞膜。杨金堂等( 2009)认为MCFA有特殊的化学结构,可以进入细胞膜的脂质层,从而破坏细胞膜结构,进入细胞后又能够降低细胞内的pH,而细胞为了维持正常的pH环境进行代谢需要消耗大量能量,直至能量衰竭。刘忠臣( 2011)研究了椰子油、鱼油和猪油对动物盲肠微生物数量的影响,发现椰子油和鱼油可降低盲肠内容物中大肠杆菌的数量,提高双歧杆菌和乳酸杆菌的数量,而椰子油组效果优于鱼油组。椰子油是一种由MCFA组成的油脂,其作用机制可能就是MCFA的抗菌作用。

2.4 日粮中高铜和高锌对仔猪肠道微生物区系的影响

传统观点认为,日粮中高剂量铜能抑制肠道不良微生物菌群的生长,添加氧化锌也有助于维持断奶仔猪肠道正常微生态。Jensen等发现,断奶仔猪日粮中高含量的锌,可导致回肠食糜中的厌氧菌和乳酸杆菌的数量下降,而使大肠杆菌的种群数量上升。高锌日粮还会抑制仔猪整个消化道,特别是胃肠道前段中的乳酸菌的种群数量,而提高肠球菌和大肠杆菌的数量(HOjberg,2005)。

等认为,高锌日粮对断奶仔猪肠道中不同种属微生物产生的不同反应,究其原因可能是这些微生物对锌的细胞转运效率不同。转运效率高,微生物对锌的耐受性相对较强,反之亦然,最终导致肠道微生物区系发生改变。另外的研究表明,部分肠杆菌的特异性质粒中含有锌抗性基因,这可能是该类微生物能够耐受高含量锌的原因之一。此外,还有研究表明,高铜日粮可以诱导屎肠球菌和粪肠球菌等的质粒上编码对铜离子具有抗性的基因的表达,如transferable copper resistance(tcrB)基因。Amachawadi等发现,仔猪摄食高铜日粮后,其肠道中含tcrB抗性的肠球菌的种群数量明显要高于对照组。另外,大肠杆菌含有的一种多铜氧化酶( Cue0)也是大肠杆菌对高铜具有抗性作用的原因。

3抗生素和酶制剂等对断奶仔猪肠道微生物区系的影响

众所周知,抗生素在杀灭有害菌的同时也将肠道内的有益微生物杀灭,对断奶仔猪肠道原籍菌群产生不可逆的破坏作用。而酶制剂对营养物质消化利用,也会间接地导致肠道微生物菌群发生变化。一般而言,相对较难消化的日粮更有利于肠道微生物的繁殖。日粮中添加相应的酶制剂,提高了饲料中营养物质的消化利用率,能明显降低肠道微生物的数量。如日粮中添加木聚糖酶减少了肠道中利用淀粉和蛋白质的微生物数量,同时提高了利用木糖的微生物数量,说明外源酶分解所产生的糖对肠道原有的微生物发挥显著的选择压力。

4小结

总之,仔猪肠道微生物区系的建立与改变是营养与环境等多因素综合作用的结果。其中各因素不是独立发挥作用,而是相互影响的。如许多细菌可以通过代谢蛋白质和来产生挥发性脂肪酸。挥发性脂肪酸的增加又可以降低肠道内pH,更有利于乳酸杆菌等有益菌的繁殖。在生产中可以通过综合调控各种营养素的比例来调节断奶仔猪微生物区系的平衡,保证动物生产性能的充分发挥。

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