腸道微生物與腸道健康的生態(tài)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控策略

朱偉云 （南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 教授）

腸道微生物與腸道健康的生態(tài)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控策略

朱偉云 （南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 教授）

目前，我國(guó)的養(yǎng)豬業(yè)面臨著很大的挑戰(zhàn)，尤其是一些疾病的威脅，常見(jiàn)病不斷復(fù)發(fā)如仔豬腹瀉，新病層出不窮，如高致性病藍(lán)耳病。這不僅影響了養(yǎng)豬者的信心，也造成了消費(fèi)者的擔(dān)心。引起疾病的原因眾多，主要包括病原菌的感染、飼料霉菌毒素及多種毒素的混合、環(huán)境應(yīng)激、日糧變更等。其中日糧應(yīng)激對(duì)仔豬影響很大，直接關(guān)系到仔豬的胃腸道健康。

1 為什么關(guān)注腸道健康和腸道微生物

健康養(yǎng)殖是一個(gè)整體的概念，指一個(gè)群體的豬的健康。只有每一個(gè)個(gè)體健康，每一個(gè)個(gè)體的胃腸道健康，才有健康養(yǎng)殖。

在腸道中，從胃到直腸的各個(gè)部位都有微生物。胃中雖然有胃酸，但仍存在少量微生物，小腸、十二指腸、空腸、回腸的微生物數(shù)量相對(duì)較大，結(jié)腸、盲腸中的微生物數(shù)量最大。整個(gè)消化道中，微生物的數(shù)量可以達(dá)到1×1014，是人類機(jī)體細(xì)胞的10倍。龐大的微生物菌群可以保障宿主的健康，與宿主的生長(zhǎng)，尤其與養(yǎng)分的消化吸收、腸道免疫、腸道的生理功能密切相關(guān)。但微生物不是孤立的，所謂的微生態(tài)不是指微生物本身的生態(tài)，而是指腸道里整個(gè)微環(huán)境的生態(tài)，是微生物、日糧、宿主三者的生態(tài)。動(dòng)物飼喂日糧后，微生物和宿主能同時(shí)利用營(yíng)養(yǎng)素。而微生物還可以轉(zhuǎn)化一些營(yíng)養(yǎng)素，產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，起到免疫應(yīng)答的作用。另外，還可以產(chǎn)生維生素和短鏈脂肪酸，尤其是丁酸，而丁酸是腸道發(fā)育健康的首選能量來(lái)源。

2 腸道微生物對(duì)腸道健康的影響

仔豬斷奶后由于日糧和飼養(yǎng)環(huán)境發(fā)生了變化，可造成仔豬胃酸屏障功能減弱、腸道致病菌增多、胃腸道發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)、腸道發(fā)生異常發(fā)酵進(jìn)而引發(fā)斷奶應(yīng)激，產(chǎn)生腹瀉、生長(zhǎng)緩慢、腸道功能紊亂等現(xiàn)象。

2.1 腸道微生物對(duì)胃酸屏障功能

仔豬斷奶后胃的屏障功能減弱，主要體現(xiàn)在胃酸的pH值升高，斷奶前胃腸道的優(yōu)勢(shì)菌群乳酸菌被潛在病原菌替代。斷奶前胃酸的pH值近似為3，斷奶后pH值增加至5（圖1）。由于胃酸pH升高，不僅對(duì)病原菌的抑制作用消失，而且病原菌還能夠利用胃中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖。pH值的升高表明了胃內(nèi)酸性屏障的減弱。斷奶前胃中的微生物種類較少，主要為乳酸桿菌。斷奶后，仔豬胃中的微生物種類增多，且斷奶后3天，有3種潛在的致病病原菌Escherichia fergusonii、Escherichia coli和Streptococcus gordonii出現(xiàn)，并成為優(yōu)勢(shì)菌。前兩種屬于大腸桿菌屬，第三種屬于鏈球菌屬。大腸桿菌是引發(fā)斷奶仔豬腹瀉的主要病原菌，主要通過(guò)附著在腸微絨毛對(duì)其產(chǎn)生破壞作用，引起微絨毛脫掉，降低仔豬腸道的吸收能力，從而加重腹瀉。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)健康豬的胃腸道也存在大量的豬鏈球菌，雖然沒(méi)有引發(fā)疾病，但由于鏈球菌為人畜共患病病原，曾引起人的發(fā)病和死亡。因此，應(yīng)考慮采取新型微生態(tài)制劑合理控制豬鏈球菌。

2.2 腸道微生物與腸道過(guò)敏反應(yīng)

仔豬斷奶前，以采食母乳為主，母乳蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易被消化和利用。而斷奶后，日糧中的蛋白源以大豆蛋白為主。大豆蛋白的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜（圖2），含有很多抗?fàn)I養(yǎng)因子，易造成仔豬腸道過(guò)敏，影響仔豬腸道的健康。利用成年豬和仔豬的糞樣進(jìn)行體外發(fā)酵試驗(yàn)，比較其對(duì)大豆蛋白的降解能力，發(fā)現(xiàn)仔豬不能完全降解飼喂的大豆蛋白，而成年豬能完全降解大豆蛋白，說(shuō)明成年豬的腸道微生物具有較快、大幅降解大豆蛋白的能力。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用微生物處理發(fā)酵豆粕，利用微生物降解作用以減少抗原蛋白的數(shù)量，避免胃腸道過(guò)敏。但是不同微生物產(chǎn)品的效果不同，有的不僅不如未發(fā)酵豆粕，甚至加大了腹瀉率。因此，應(yīng)考慮日糧中哪些抗?fàn)I養(yǎng)因子可以被降解或轉(zhuǎn)化，哪些微生物起降解作用，可利用哪些微生物降解大豆蛋白，這些微生物在腸道什么部位起降解作用。

2.3 腸道微生物與腸道異常發(fā)酵

腸道異常發(fā)酵是指由于仔豬不易消化結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大豆蛋白，沒(méi)有消化完全的食物進(jìn)入大腸內(nèi)會(huì)充分發(fā)酵，產(chǎn)生大量氣體，因飽脹引起胃腸不適，進(jìn)而引發(fā)腹瀉。在豬場(chǎng)中，由于蛋白質(zhì)消化不良而引發(fā)的仔豬腹瀉很常見(jiàn)。

3 腸道健康的生態(tài)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

3.1 腸道微生物可轉(zhuǎn)化植物活性物質(zhì)

植物異黃酮類物質(zhì)具有弱雌激素樣生理作用，對(duì)人體健康和動(dòng)物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。而腸道微生物可以轉(zhuǎn)化植物異黃酮類物質(zhì)，生成具有更強(qiáng)雌激素作用的代謝產(chǎn)物—雌馬酚。大豆黃酮經(jīng)過(guò)微生物的轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生雌馬酚被胃黏膜吸收，調(diào)節(jié)生理功能，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。市場(chǎng)銷售的一些人用的黃酮類保健藥在雞和豬的生產(chǎn)試驗(yàn)中也取得了顯著效果，但其效果與腸道微生物有關(guān)。人們認(rèn)為大豆黃酮的臨床功能可能取決于其能否被轉(zhuǎn)化成具有更強(qiáng)雌激素活性的異黃酮物質(zhì)—雌馬酚。而雌馬酚只能由腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，人、小鼠等本身不能產(chǎn)生，如嬰兒腸道的微生物菌群還未健全，產(chǎn)生的雌馬酚就非常少，在無(wú)菌鼠體內(nèi)，大豆黃酮也不能被降解。人類也只有三分之一能產(chǎn)生雌馬酚，沒(méi)有將大豆黃酮轉(zhuǎn)化成雌馬酚的微生物菌群的人群不產(chǎn)雌馬酚，所以植物異黃酮類的保健品不是對(duì)所有人都有效。在豬上的研究也表明不是所有的豬都能產(chǎn)生雌馬酚。而且還發(fā)現(xiàn)我國(guó)的地方豬種具有更好的產(chǎn)生雌馬酚的能力，而引進(jìn)豬種相對(duì)較弱。

3.2益生菌可提高仔豬體重整齊度

乳酸桿菌是腸道固有菌。因?yàn)槠湔掣皆谀c壁上，且數(shù)量巨大，所以對(duì)腸道的吸收功能、腸黏膜的免疫屏障和物理屏障功能都有較大的影響。將從仔豬腸道中分離得到的乳酸桿菌，經(jīng)體外優(yōu)化和加工制得活菌制劑S1，跟蹤觀察其菌株在腸道的定植部位，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)菌種廣泛存在于腸道中。另外，體外飼喂試驗(yàn)證明飼喂此菌后，仔豬腸道內(nèi)的乳酸桿菌數(shù)量增加，豬鏈球菌數(shù)量降低，豬鏈球菌不再成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢(shì)菌群。在浙江、山東、江蘇、上海不同的豬場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，將活菌制劑S1添加到仔豬的日糧中，發(fā)現(xiàn)此活菌制劑并沒(méi)有起到明顯的增重作用，而是提高了仔豬體重的整齊度 （圖3）。主要是由于飼喂后，生長(zhǎng)狀態(tài)較好的豬維持原有的狀態(tài)，生長(zhǎng)狀態(tài)較差的豬減少了腹瀉次數(shù)。

圖3 活菌制劑對(duì)仔豬體重整齊度的作用