益生元在仔豬日糧中的研究進(jìn)展

張 濤，譚 薇，姚 真，付光武，晨 光

（中國牧工商集團(tuán)總公司研究院，北京 100095）

動(dòng)物及人腸道內(nèi)棲居著豐富的微生物菌群，在腸道內(nèi)形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)的平衡環(huán)境，對(duì)宿主的生長(zhǎng)和健康起著重要作用。仔豬斷奶時(shí)要離開母體，從保育室轉(zhuǎn)移到仔培室，從吸允母乳到采食配合日糧，從接受母乳脂肪、乳糖和乳蛋白的營養(yǎng)為主向采食具有不同程度抗原特性的植物性蛋白質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)迥異的植物性多糖、脂肪等一系列變化，容易引起斷奶應(yīng)激[1]。仔豬斷奶期間日糧、環(huán)境的變化及仔豬應(yīng)激反應(yīng)等都將會(huì)引起仔豬腸道內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，極易導(dǎo)致仔豬出現(xiàn)腹瀉、體重下降，甚至死亡。

研究表明，在動(dòng)物日糧中，特別是在幼畜日糧中適量添加益生元，可以選擇性地刺激一種或幾種有益菌在宿主腸道內(nèi)的生長(zhǎng)，從而增進(jìn)了宿主腸道微生態(tài)健康，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，減少動(dòng)物疾病。

1 益生元

1995年定義益生元是一種不被腸道酶消化的食物成分，其能夠選擇性刺激結(jié)腸中一種或一些特定細(xì)菌生長(zhǎng)和（或）活性，從而對(duì)宿主產(chǎn)生有益的作用。2004年Gibson等對(duì)益生元的定義做了修改，定義益生元是一種選擇性的發(fā)酵營養(yǎng)物質(zhì)，可以改變胃腸道中一些特定微生物的組成和活性，進(jìn)而改善宿主的健康和福利[2]。

益生元的學(xué)名為功能性低聚糖。低聚糖是指由2～10個(gè)單糖通過糖苷鍵聚合在一起，形成低度聚合糖類的總稱。低聚糖分為營養(yǎng)型低聚糖和功能性低聚糖。營養(yǎng)型的低聚糖有普通的二糖、麥芽三糖、麥芽四糖等，可被機(jī)體消化吸收并產(chǎn)生能量，可作為甜味劑使用。功能性低聚糖通用技術(shù)規(guī)則行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB/T 2492-2000）中規(guī)定功能性低聚糖是由2～10個(gè)相同或不同的單糖，以糖苷鍵聚合而成；具有糖類某些共同的特性，作為甜食品配料，但不被人體消化酶和胃酸降解，不在（或難被）小腸吸收；具有促進(jìn)人體雙歧桿菌的增殖等生理功能。

常見的益生元有低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚乳果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖、棉籽糖、低聚殼聚糖、低聚龍膽糖等。與益生菌相比，益生元具有耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

2 仔豬的營養(yǎng)特點(diǎn)

仔豬的飼養(yǎng)管理是整個(gè)養(yǎng)豬生產(chǎn)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。初生仔豬消化道及其消化酶系尚未完全建立，胃腸黏膜結(jié)構(gòu)不健全，免疫體系發(fā)育不完善，對(duì)病原微生物及其毒素的易感性強(qiáng)，易患各種胃腸道疾病，導(dǎo)致生產(chǎn)性能降低。在現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中，為提高經(jīng)濟(jì)效益，普遍實(shí)行仔豬早期斷奶技術(shù)，但常常造成以仔豬斷奶后生長(zhǎng)緩慢和腹瀉為主要特征的早期斷奶應(yīng)激綜合征。仔豬斷奶后，因母乳保護(hù)因子喪失、飼料消化負(fù)擔(dān)增加和生活環(huán)境改變等的影響，使仔豬抗病力減弱而易感染病原微生物；同時(shí)由于斷奶后消化酶活力下降、胃酸分泌不足及胃腸道上皮組織萎縮，導(dǎo)致仔豬消化道微生物區(qū)系發(fā)生紊亂，極易發(fā)生腹瀉等疾病。

仔豬斷奶后到正常菌群建立前，大腸桿菌和腸球菌等兼性厭氧或需氧菌占優(yōu)勢(shì)，隨著腸道發(fā)育成熟，以厭氧菌占優(yōu)勢(shì)的正常菌群逐步建立，早期斷奶在一定程度上影響腸道菌群的正常過程，造成菌群失調(diào)（包括小腸菌群過度生長(zhǎng)及向大腸菌群轉(zhuǎn)化、大腸細(xì)菌減弱及菌群飄移），引起腸道疾病。對(duì)28日齡前后斷奶仔豬消化道微生物區(qū)系的改變進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，斷奶后仔豬消化道內(nèi)容物中大腸桿菌總數(shù)及溶血性大腸桿菌含量上升，乳酸桿菌和揮發(fā)性脂肪酸含量下降，這說明仔豬消化道固有的微生物區(qū)系已發(fā)生衰退。有報(bào)道表明，仔豬從斷奶到轉(zhuǎn)入育肥舍期間死亡率為2.4%，死亡仔豬中約70%是由于大腸桿菌的作用致死。

3 益生元的作用機(jī)理及其在仔豬日糧中的應(yīng)用

3.1 促進(jìn)腸道有益菌增殖，改善微生物組成

動(dòng)物腸道微生物與動(dòng)物機(jī)體及環(huán)境在進(jìn)化過程中形成了相互依賴、相互制約的微生態(tài)系統(tǒng)，在微生態(tài)平衡狀態(tài)下，動(dòng)物腸道中的正常微生物群對(duì)腸道的結(jié)構(gòu)和功能以及增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、抵抗疾病有重要作用。腸道菌群對(duì)生長(zhǎng)性能和疾病抵抗力具有顯著影響，腸道中乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌的增殖，大腸桿菌等有害菌的減少可以維持腸道菌群平衡，促進(jìn)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。而大腸桿菌等有害菌為優(yōu)勢(shì)菌群時(shí)，可能導(dǎo)致仔豬腹瀉或水腫。

益生元不僅能夠使雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌增殖，同時(shí)還可以抑制病原菌在腸道的定植，促使其排出體外。低聚果糖可有效促進(jìn)雙歧桿菌繁殖，雙歧桿菌不但不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且其代謝后產(chǎn)生的醋酸、乳酸等有機(jī)酸，可降低腸道pH，提高內(nèi)源性溶菌酶活性，起到抑制大腸桿菌及梭狀菌等致病菌或腐敗菌繁殖的作用。許多病原微生物（如沙門氏菌、大腸桿菌等）表面含有外源凝集素，能與腸上皮寡糖結(jié)構(gòu)中的受體特異結(jié)合，使細(xì)菌黏附在腸壁上增殖，引起組織病變。飼料中添加寡糖可與病原菌的外源凝集素特異結(jié)合，使病原菌不能在腸壁黏附，而是隨寡糖通過消化道排出體外。當(dāng)有甘露寡糖存在時(shí)，具有甘露寡糖特異外源凝集素的大腸桿菌不附著哺乳動(dòng)物腸道上皮細(xì)胞；體外試驗(yàn)表明，已經(jīng)黏附在腸道組織上的大腸桿菌接觸甘露寡糖后可在30 min內(nèi)脫落下來。這表明益生元不但可防止病原菌在腸道附著，而且能洗脫已附著的病原菌。

杭蘇琴等報(bào)道，將杜×長(zhǎng)×大哺乳仔豬34頭隨機(jī)地分為兩組，于25 d仔豬斷奶后分別飼喂基礎(chǔ)日糧或基礎(chǔ)日糧+甘露寡糖，利用PCR-DGGE技術(shù)對(duì)糞樣細(xì)菌16SrDNA的V6-V8可變區(qū)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，斷奶前同窩仔豬帶譜相似性較高（81%～88%），但存在個(gè)體差異；斷奶后同窩仔豬的相似性下降（61%～70%）；斷奶后7、14、21和28 d相鄰時(shí)間段之間，基礎(chǔ)日糧組仔豬菌群相似性約維持在61%，甘露寡糖組菌群相似性在斷奶第1周下降后，逐漸增加至70%，說明斷奶可引起腸道菌群發(fā)生變化，而甘露寡糖具有使仔豬后消化道菌群快速穩(wěn)定的作用[3]。岳文斌等研究了甘露寡糖（MOS）對(duì)斷奶仔豬腸道內(nèi)主要菌群的影響，結(jié)果表明，MOS可顯著降低盲腸和結(jié)腸的大腸桿菌濃度（P＜0.05），同時(shí)顯著提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌濃度（P＜0.05），但對(duì)結(jié)腸乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)影響不顯著（P＞0.05）[4]。侯振平等選取體重約6 kg的健康斷奶杜×長(zhǎng)×大雜交仔豬（16～19日齡）124頭，采用PCR-DGGE方法，研究添加林肯霉素0.25%及半乳甘露寡糖0.1%、0.2%和0.3%對(duì)斷奶仔豬腸道微生物多樣性的影響，結(jié)果表明，結(jié)腸微生物DNA電泳條帶的數(shù)量顯著多于回腸中的數(shù)量；斷奶后0 d的回腸條帶數(shù)量多于斷奶后14 d的數(shù)量，但兩者間結(jié)腸微生物種類差異不大[5]。唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌和大腸桿菌為仔豬回腸共有菌；而金色葡萄球菌、唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌、枯草芽孢桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌是結(jié)腸的共有菌。飼喂不同濃度半乳甘露寡糖，降低了斷奶仔豬回腸微生物種群數(shù)量，抑制了金色葡萄球菌、產(chǎn)氣莢膜等有害菌，促進(jìn)部分乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的繁殖。在結(jié)腸中，降低大腸桿菌數(shù)，提高結(jié)腸中乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)。相比較而言，回腸段的微生物種類和數(shù)量穩(wěn)定性低于結(jié)腸，半乳甘露寡糖對(duì)乳酸桿菌的增殖作用在不同腸段表現(xiàn)存在差異。在早期斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加異麥芽低聚糖0.5%，盲腸、結(jié)腸大腸桿菌濃度顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），而乳酸桿菌濃度顯著高于對(duì)照組和抗生素組（P＜0.05），雙歧桿菌濃度高于對(duì)照組，42 d時(shí)，添加異麥芽低聚糖組盲腸乙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸濃度，結(jié)腸乙酸濃度均顯著或極顯著高于對(duì)照組；異麥芽低聚糖對(duì)腸道黏膜形態(tài)影響的觀察發(fā)現(xiàn)，添加異麥芽低聚糖組結(jié)腸絨毛高度均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；添加異麥芽低聚糖0.5%組腹瀉頻率在第2、3周及整個(gè)試驗(yàn)期比對(duì)照組分別下降15.2%、14.7%和10.8%[1]。研究認(rèn)為飼料應(yīng)激尤其是飼料抗原是引起腸道黏膜上皮發(fā)生變化的主要原因，但是斷奶后微生物區(qū)系的改變也是重要的原因之一。仔豬斷奶后腸道黏膜萎縮、腸道黏膜上皮絨毛變短、隱窩變深。大腸桿菌分泌的熱不穩(wěn)定腸素（LT）可刺激分泌、抑制吸收進(jìn)而引起分泌性腹瀉。大腸桿菌熱穩(wěn)定腸素（ST）不僅促進(jìn)分泌，而且還引起腸黏膜結(jié)構(gòu)變化，表現(xiàn)為絨毛吸收細(xì)胞脫落和絨毛部分萎縮。異麥芽低聚糖可以抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)繁殖，促進(jìn)小腸絨毛生長(zhǎng)，保護(hù)小腸組織結(jié)構(gòu)的完整，促進(jìn)氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)吸收以改善腸道菌群，使腸絨毛和隱窩得到改善。

3.2 增強(qiáng)免疫力

益生元調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)主要是通過充當(dāng)免疫刺激的輔助因子來發(fā)揮作用，提高抗體免疫應(yīng)答能力，從而增加動(dòng)物體液及細(xì)胞免疫能力。益生元也具有抗原特性，能產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。雙歧桿菌在腸道內(nèi)大量繁殖能夠起抗癌作用，這種抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細(xì)胞、細(xì)胞壁成分和胞外分泌物使機(jī)體的免疫力提高。飼喂定殖雙歧桿菌單因子的無菌小鼠比未處理的無菌小鼠壽命長(zhǎng)。低聚果糖具有整腸通便的功能，其能使腸道腐敗菌受到抑制，腐敗產(chǎn)物顯著減少并及時(shí)排出（P＜0.05），因而可減少大腸癌的發(fā)生。陳代文等研究表明，單獨(dú)添加益生素顯著提高長(zhǎng)白×長(zhǎng)白×太湖三元雜交斷奶仔豬血液IgG水平10.40%（P＜0.05），極顯著提高淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率6.61%（P＜0.01）；添加寡糖極顯著提高血液IgG水平19.23%（P＜0.01）和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率11.76%（P＜0.01）；益生素與寡糖聯(lián)合使用顯著提高血液IgG水平和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率（P＜0.05），對(duì)血液IgM水平?jīng)]有顯著影響（P＞0.05），降低大腸桿菌數(shù)量，降低淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，但差異不顯著（P＞0.05）[6]。

Davis等研究結(jié)果表明，甘露聚糖對(duì)無菌豬和一般豬均有增強(qiáng)免疫球蛋白的作用，一般情況下，仔豬飼喂甘露聚糖可增加小腸免疫球蛋白含量和增強(qiáng)腸管內(nèi)白血球巨噬細(xì)胞的吞噬作用，飼喂甘露聚糖能顯著提高無菌仔豬的血清和腸黏膜IgA、IgG和IgM含量（P＜0.05），增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞功能和小腸原始淋巴細(xì)胞活性，增強(qiáng)小腸內(nèi)白細(xì)胞吞噬能力，從而提高機(jī)體特異性免疫應(yīng)答水平（P＜0.05）[7]。黃俊文等在杜×長(zhǎng)×大的（18±2）日齡斷奶仔豬日糧中分別添加金霉素150mg·kg-1、納豆芽孢桿菌0.1%、甘露寡糖0.2%和同時(shí)添加的甘露寡糖0.1%和納豆芽孢桿菌0.05%，研究其對(duì)早期斷奶仔豬生產(chǎn)性能、細(xì)胞免疫和抗氧化機(jī)能的影響，結(jié)果表明，納豆芽孢桿菌和甘露寡糖對(duì)仔豬日增重的影響與金霉素組間沒有顯著性差異（P＞0.05），納豆芽孢桿菌能顯著降低仔豬前期腹瀉率（P＜0.05），飼料轉(zhuǎn)化率顯著優(yōu)于金霉素組（P＜0.05）。納豆芽孢桿菌與甘露寡糖對(duì)改善仔豬生產(chǎn)性能具有較好的協(xié)同作用，納豆芽孢桿菌與甘露寡糖低劑量合用時(shí)，試驗(yàn)前期仔豬日增重顯著高于對(duì)照組和甘露寡組（P＜0.05），仔豬腹瀉率顯著低于對(duì)照組與甘露寡糖組（P＜0.05）；仔豬血清中的CD3+，CD4+水平顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），且丙二醛含量顯著降低（P＜0.05），谷胱甘肽過氧化物酶活性增加，顯著高于甘露寡糖組（P＜0.05），對(duì)仔豬的免疫和抗氧化機(jī)能有改善作用[8]。

3.3 促進(jìn)養(yǎng)分吸收，提高生產(chǎn)性能

益生元可促進(jìn)養(yǎng)分吸收，提高生產(chǎn)性能，其作用機(jī)理是日糧加入益生元后，腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生丁酸與丙酸的量上升，丙酸通過門靜脈到達(dá)肝臟后，對(duì)膽固醇的合成進(jìn)行調(diào)控，從而改善了脂質(zhì)代謝；益生元能使有益菌增殖，從而使得腸道有益微生物利用吲哚、氨、苯酚，對(duì)甲酚合成菌體蛋白的能力大幅增強(qiáng)；益生元發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸可溶解腸腔內(nèi)容物中的不溶性鈣鹽等，并通過旁細(xì)胞途徑促進(jìn)鈣、鎂、磷的沉積。低聚果糖具有截留礦物質(zhì)元素（如Ca、Mg、Fe、Zn）的能力。低聚果糖不能被消化酶分解，在到達(dá)大腸后，隨著低聚果糖被雙歧桿菌發(fā)酵分解，釋放出礦物質(zhì)離子。消化道的后半部分如盲腸、結(jié)腸等是礦物質(zhì)元素被吸收的重要場(chǎng)所。另外，低聚果糖經(jīng)雙歧桿菌等發(fā)酵，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸降低了腸道pH，在酸性環(huán)境中，許多礦物質(zhì)溶解速度增加，因而有利于其吸收。由于短鏈脂肪酸能刺激結(jié)腸膜細(xì)胞生長(zhǎng)，因而提高了對(duì)礦物質(zhì)的吸收能力。王龍昌等選用三元雜交斷奶仔豬108頭，隨機(jī)分為3組，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加合生素0.05%和0.10%，試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，添加合生素0.05%使仔豬平均日增重提高17.2%，料重比降低36.2%，死淘率降低42.9%；添加合生素0.10%使平均日增重提高27.3%，料重比降低28.3%，死淘率降低100%，但差異不顯著（P＞0.05）；添加合生素0.05%和0.10%，仔豬血清中ALT分別提高28.6%（P＞0.05）和63.3%（P＜0.01），對(duì)仔豬血清中AST、ALP、TP、ALB、GLB、GLU無顯著影響（P＞0.05），對(duì)仔豬血清TC、TG、HDL-C和LDL-C水平均有不同程度的提高作用，對(duì)仔豬血清中IgG、IgA、IgM、淋巴細(xì)胞均無顯著影響（P＞0.05）[9]。戴兆來等試驗(yàn)結(jié)果表明，添加乳酸菌、化學(xué)益生素或合生元均可降低哺乳期、斷奶期仔豬腹瀉率，增加斷奶后仔豬平均日增重，降低料重比，其中合生元作用效果最優(yōu)，其次為混合化學(xué)益生素，最后為乳酸菌，且混合乳酸菌組優(yōu)于單獨(dú)乳酸菌使用，結(jié)果提示，混合乳酸菌與果寡糖+菊粉組合以及與果寡糖+低聚木糖組合具有減少腹瀉、提高生長(zhǎng)性能的作用，可用于斷奶期仔豬飼料[10]。

4 小結(jié)

益生元具有無污染、無殘留、耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、提高動(dòng)物免疫力、增加動(dòng)物對(duì)疾病抵抗力、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能等作用。益生元對(duì)生產(chǎn)無公害畜產(chǎn)品具有重要的價(jià)值，是具有廣闊發(fā)展前景的飼料添加劑。應(yīng)著重研究益生元組成、結(jié)構(gòu)及用量等與功能表現(xiàn)的關(guān)系；益生元的作用機(jī)理，在不同消化道部位的作用效果、差異及原因；不同益生元與不同益生菌的作用效果及機(jī)理研究，適宜添加比例以及應(yīng)用環(huán)境和對(duì)象等；益生元與其他飼料添加劑的協(xié)同或頡頏作用，提高益生元利用率的措施。

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