飼料酶對仔豬腸道健康的影響

■ 喬 偉

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所，北京100081；2.北京盛拓達生物技術有限公司，北京 100085）

仔豬由于消化生理功能發(fā)育不完善，且易受到體內(nèi)外多種應激因素的影響，內(nèi)源酶的分泌減少，對養(yǎng)分的消化吸收能力較弱，腸道健康受到極大挑戰(zhàn)；而外源酶的添加，可以幫助仔豬提高養(yǎng)分的消化能力，減少抗營養(yǎng)因子的負面作用，調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)平衡，促進動物腸道健康和生長性能的正常發(fā)揮。文章綜述了外源添加的飼料酶對早期動物腸道健康的影響。

1 對抗營養(yǎng)因子的降解

抗營養(yǎng)因子如非淀粉多糖（NSP）和抗原蛋白等，是飼料中影響動物腸道健康非常重要的組分。NSP是植物性飼料原料中最常見的抗營養(yǎng)因子，是細胞壁的組成成分，營養(yǎng)成分被包裹在細胞壁內(nèi)，單胃動物消化系統(tǒng)不分泌非淀粉多糖酶，日糧中的可溶性非淀粉多糖吸水力強，在腸道前端不被消化，造成食糜黏度增加，降低養(yǎng)分的消化吸收，并會導致進入腸道后段的營養(yǎng)增加，不利腸道菌群平衡。通過添加相應的NSP酶，如纖維素酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶等，可以降解NSP，釋放細胞壁中的養(yǎng)分，促進養(yǎng)分吸收；并可以減少NSP的吸水性，降低食糜黏度，改善腸道健康。

2 對腸道消化酶活性的影響

酶的活性受底物濃度影響，對應的底物濃度越高，酶的活性越高。外源添加的酶可以釋放細胞內(nèi)的養(yǎng)分，提高可被內(nèi)源酶消化的底物濃度，從而提高內(nèi)源酶的活性和作用效果。王振來（1997）報道，在仔豬日糧中添加以β-葡聚糖酶為主的復合酶，提高了小腸內(nèi)容物中總蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活力。Jesen等（1997）報道，大麥型日糧中添加β-葡聚糖酶對6周齡斷奶仔豬24 h胰液的分泌量無影響，但使糜蛋白酶的單位活力和總活力分別提高75.2%、47.7%。沈水寶（2002）研究發(fā)現(xiàn)，聚糖酶對仔豬胰臟胰淀粉酶、蛋白酶、空腸各段胰蛋白酶及胃內(nèi)容物總蛋白酶活性有所提高，而對空腸各段胰淀粉酶活性沒有影響；同時，聚糖酶可以顯著提高仔豬28日齡十二指腸和空腸黏膜蔗糖酶的活性；在仔豬玉米-豆粕型日糧中添加外源消化酶可顯著提高56日齡仔豬空腸黏膜蔗糖酶的活性，添加外源消化酶和聚糖酶對小腸黏膜麥芽糖酶活性的影響主要在56日齡，對乳糖酶活性沒有明顯影響。

3 對腸道形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響

飼料酶可以改善動物腸道形態(tài)和結(jié)構(gòu)。動物機體對養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運的主要部位是在小腸處，小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，特別是小腸絨毛高度、隱窩深度是衡量小腸消化吸收功能強弱的重要指標。絨毛的長短決定其含有成熟絨毛細胞的數(shù)量，從而決定其對養(yǎng)分的吸收能力。絨毛越長則含有的成熟絨毛細胞數(shù)量越多，吸收能力也越強。而日糧中不易消化的非淀粉多糖會通過微生物間接影響小腸壁的結(jié)構(gòu)形態(tài)。許梓榮等（1999）在仔豬小麥麩日糧中添加以木聚糖酶為主的NSP復合酶，可以顯著提高小腸絨毛的寬度和長度（P＜0.01）。Kim等（2001）在乳豬后期含豆粕日糧中添加含半乳糖苷酶的NSP復合酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，提高了仔豬小腸絨毛高度，尤其在小腸的末端，NSP復合酶顯著提高了黏膜的絨毛高度（P＜0.05）。沈水寶（2002）在斷奶仔豬小麥型日糧中添加聚糖酶（木聚糖酶、β-甘露聚糖酶+纖維素酶）的試驗發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶對十二指腸絨毛和空腸中段絨毛有改善作用，并且減少黏著物在腸絨毛上的附著。管武太（2005）在仔豬玉米-豆粕-麥麩型日糧中添加消化酶和NSP酶的復合酶制劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)十二指腸絨毛高度顯著提高（P＜0.05），空腸和回腸絨毛高度差異不顯著，但有改善的作用；十二指腸、空腸、回腸的絨毛高度/隱窩深度的比值都有所提高；鏡檢下，整個腸段絨毛整齊、完整，絨毛直徑都有所增加。

霍文穎等（2013）在斷奶仔豬上的研究表明，在玉米-豆粕型日糧和小麥-豆粕型日糧中添加NSP酶，不同程度的降低腸道食糜黏度，增加回腸、盲腸揮發(fā)性脂肪酸（VFA）濃度并改善腸道形態(tài)。劉利等（2015），在斷奶仔豬日糧添加復合酶結(jié)果顯示，復合酶能提高十二指腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度比值。

4 對腸道微生物菌群的影響

腸道微生物菌群是動物消化系統(tǒng)的一個組成部分，它們都是有生命的生物體，需要營養(yǎng)和生存空間，這表明消化系統(tǒng)對養(yǎng)分的消化和吸收的能力，部分依賴于不同微生物菌群的分布及其總量。飼料酶可以提高飼料養(yǎng)分的消化利用率，促進養(yǎng)分在消化道前段被消化吸收，減少進入后腸段的養(yǎng)分，降低有害菌繁殖；同時降解產(chǎn)生的某些產(chǎn)物是有益微生物可以利用的，從而增加有益菌的增殖，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡。

研究表明，不同微生物菌群的分布決定消化代謝過程的范圍，微生物菌群的總量決定了對底物消化代謝的程度。微生物菌群自身非常依賴于作為代謝最終底物來源的日糧。因此，日糧的組成和營養(yǎng)濃度的變化能顯著影響腸道各種微生物菌群的數(shù)量，從而相應地影響動物消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。非淀粉多糖，特別是可溶性非淀粉多糖，導致食糜黏度升高，食糜通過消化道的速度降低，菌群的移動受阻，為細菌尤其是致病菌的生長提供了一個穩(wěn)定的環(huán)境，使細菌得以在小腸中大量定植。細菌的大量繁殖會刺激腸道，增厚腸道黏膜層，損壞微絨毛，并且加劇宿主和細菌間為獲取養(yǎng)分的競爭等（王永花等，2006）。飼料中非淀粉多糖等抗營養(yǎng)因子的存在，給病原菌微生物在腸道內(nèi)增生繁殖提供了條件，并且破壞腸道微生態(tài)平衡和腸道正常的生理功能，釋放毒素等危害腸道健康。飼料中添加外源酶制劑可破壞這些病原菌賴以生存的條件，切斷這些病原菌的食物，限制其生長，維持正常的腸道生態(tài)環(huán)境。

揮發(fā)性脂肪酸主要是由厭氧微生物利用可溶性的碳水化合物發(fā)酵而產(chǎn)生，其在腸道中的數(shù)量與微生物的數(shù)量及活動呈正相關。Debold等（2004）研究表明，在小麥日糧中添加木聚糖酶，仔豬回腸乙酸和丙酸的含量增加。Duesl等（1997）研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬高黏度的日糧中添加木聚糖酶和蛋白酶組成的復合酶，可以明顯減少豬胃、十二指腸、空腸和回腸的細菌總數(shù)，但對盲腸中的細菌總數(shù)影響不明顯。許梓榮等（1999）研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬日糧中添加復合酶制劑可以明顯減少仔豬糞便中的細菌總數(shù)和減少腹瀉的發(fā)生率。

另外，酶具有能把碳水化合物降解更小的、更易發(fā)酵產(chǎn)物的能力，木聚糖酶和纖維素酶降解木聚糖和纖維素的最終產(chǎn)物分別是木糖和葡萄糖、木聚寡糖。日糧添加高水平的以木聚糖酶為主的酶制劑，動物小腸內(nèi)容物中表觀分子量小于或等于40 000 Da的碳水化合物含量幾乎增加了2倍。當然也存在一些分子量更小的產(chǎn)物（Apajalahti等，1999）。酶的作用是顯著增加所有木聚寡糖的濃度，尤其是明顯增加了少于10個木糖長度的寡聚體的含量。這些寡聚體由于其本身特性，不能被宿主消化和吸收，保留在腸道食糜的液態(tài)階段。雖然宿主的酶不能降解這些寡聚體，但是盲腸中的細菌酶卻可將其降解為微生物可利用的組分，被盲腸中定植的微生物利用。木聚糖酶可以降解飼料中的木聚糖產(chǎn)生寡糖類作為雙歧桿菌和養(yǎng)分促進其繁殖。而雙歧桿菌是許多動物中的優(yōu)勢厭氧菌之一，在機體腸道內(nèi)發(fā)揮很重要的生態(tài)學和營養(yǎng)學作用。

李學儉等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，添加甘露聚糖酶能調(diào)節(jié)斷奶仔豬腸道菌群結(jié)構(gòu)。斷奶仔豬日糧中添加復合酶能促進腸道有益微生物的增殖，減少有害微生物的數(shù)量，改善腸道健康（周華杰，2010）。

5 葡萄糖氧化酶對腸道健康的影響

葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，GO）是第三代酶（馮定遠等，2015），作為替代抗生素的新型飼料酶制劑，已被開始應用于飼料行業(yè)。葡萄糖氧化酶是一種需氧脫氫酶，能專一地氧化β-D-葡萄糖，生成葡萄糖酸和過氧化氫。葡萄糖氧化酶廣泛分布于動植物和微生物體內(nèi)，微生物是其主要來源，主要生產(chǎn)菌株為黑曲霉和青霉（韓建春等，2011）。葡萄糖氧化酶的催化反應如下（見圖1）：

葡萄糖C6H12O6+O2→葡萄糖酸C6H12O7+雙氧水H2O2

圖1 葡萄糖氧化酶催化的反應

葡萄糖氧化酶作為替代抗生素的第三代飼料酶制劑，具有保護動物腸道，促進消化吸收，提高機體免疫力等多種功能（吳曉娟等，2014）。葡萄糖氧化酶——夠美是由北京盛拓達生物技術有限公司研發(fā)生產(chǎn)，并擁有菌種專利的第三代高科技生物酶制品，其作用效果已得到廣大飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場的認可，它可以從以下5個方面改善腸道健康。

①產(chǎn)生酸化劑和螯合劑：產(chǎn)生葡萄糖酸，降低腸道pH值，起到酸化劑效果（見圖2）；并能作為有機酸螯合劑促進元素吸收（如葡萄糖酸鋅等）；

圖2 葡萄糖氧化酶降低pH值的作用

②廣譜殺菌：產(chǎn)生的雙氧水有廣譜殺菌的作用，抑菌環(huán)試驗效果明顯（見圖3）；

圖3 葡萄糖氧化酶的殺菌作用

③耗氧抑菌：形成厭氧環(huán)境，抑制有害菌，促進有益菌，優(yōu)化腸道微生態(tài)環(huán)境；

④保鮮防霉：氧化葡萄糖，防止和減少飼料霉變，提升飼料品質(zhì)；

⑤抗氧化：消耗氧氣，減少脂肪等營養(yǎng)成分與氧氣接觸的機會，在體外和腸道內(nèi)起抗氧化作用，減少自由基的產(chǎn)生，減少腸道氧化應激，改善腸道健康。

6 小結(jié)

飼料中添加合適的酶制劑，能降解飼料中的抗營養(yǎng)因子，提高腸道內(nèi)源消化酶的活性，促進飼料養(yǎng)分的消化吸收，改善仔豬腸道的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，抑制有害菌的生長，促進有益菌的繁殖，從而達到對腸道健康的改善作用。而以葡萄糖氧化酶為代表的第三代酶的添加，可以減少抗生素的用量，通過非藥物性機制和途徑殺菌抑菌，改善腸道結(jié)構(gòu)和功能，調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)菌群結(jié)構(gòu)與平衡，從而促進仔豬的腸道健康。