酶菌復(fù)合物對(duì)于幼齡動(dòng)物腸道調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展

李 波 ， 馬世宏， 王安如， 刁其玉

（1.北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司，飼用微生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100080；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081；3.內(nèi)蒙古烏蘭察布市獸藥監(jiān)察所，烏蘭察布，012000）

腸道不僅是動(dòng)物的消化器官，也是體內(nèi)最大的免疫器官，其在維持正常營(yíng)養(yǎng)代謝、免疫防御等方面發(fā)揮重要的作用，外源性酶制劑、微生態(tài)產(chǎn)品對(duì)腸道中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、腸道微生物等方面有著促進(jìn)作用。動(dòng)物腸道中共生著一個(gè)龐大而復(fù)雜的微生物群，主要是細(xì)菌，也包含真菌、酵母菌、病毒和古細(xì)菌，這些微生物群與宿主協(xié)同進(jìn)化、互相依存，正常成人腸道內(nèi)的微生物數(shù)量高達(dá)1014個(gè)，其中包括約4000株細(xì)菌構(gòu)成了腸道重要的微生物菌群（Atarshi等，2011；Ley 等，2006）。

1 酶菌復(fù)合物對(duì)豬腸道的調(diào)節(jié)作用

在現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)中，仔豬腸道是機(jī)體內(nèi)最大的儲(chǔ)菌庫(kù)，腸道常駐菌群是一個(gè)相互依賴又相互作用的微生態(tài)系統(tǒng)，這種微生態(tài)平衡構(gòu)成了腸道生物屏障。仔豬早期斷奶是提高母豬年生產(chǎn)力和減少母仔豬疾病傳播的技術(shù)措施。早期斷奶在一定程度上會(huì)影響腸道菌群的正常發(fā)育，造成菌群失調(diào)，引起腸道疾病，通過(guò)酶菌復(fù)合物來(lái)實(shí)現(xiàn)腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控研究從而緩解腹瀉日益受到關(guān)注。

飼用酶制劑能降解構(gòu)成植物細(xì)胞壁的非淀粉多糖類物質(zhì)，作為外源酶方式破壞動(dòng)物食糜周圍的水化膜，從而影響食糜的物質(zhì)組成以及物理化學(xué)特性。以外源蛋白酶為例，其功能主要有以下幾方面：（1）直接酶解底物，提高飼料蛋白成分的消化率。外源蛋白酶能夠提高飼料豆粕中蛋白質(zhì)的溶解度，改善氨基酸代謝率 （Xu等，2012；Awawdeh等，2011）。（2）提高動(dòng)物機(jī)體內(nèi)源酶的活性。有研究表明，斷奶仔豬日糧中添加外源蛋白酶，腸道內(nèi)胃蛋白酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶三個(gè)酶活顯著提高（Zuo 等，2015）。 （3）通過(guò)降解病原菌與腸道絨毛結(jié)合蛋白受體，有效預(yù)防仔豬腹瀉，增強(qiáng)機(jī)體免疫力（李諾等，2004）。非淀粉多糖酶包括木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶以及β-甘露聚糖酶等，其可將高黏度的可溶性非淀粉多糖（NSP）降解成多糖片段或寡糖。研究發(fā)現(xiàn)NSP酶對(duì)胃腸道中益生菌有改善作用，而對(duì)有害菌具有抑制作用。在斷奶仔豬玉米－豆粕型日糧中添加β-甘露聚糖酶可以提高腸道內(nèi)乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量并降低大腸桿菌數(shù)量（李學(xué)儉，2008）。研究證明斷奶仔豬飼喂β－葡聚糖酶對(duì)糞便中乳酸桿菌的數(shù)量沒(méi)有影響，但是可以顯著減少大腸桿菌數(shù)量。在50%小麥斷奶仔豬日糧中添加1000 U/kg木聚糖酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)盲腸雙歧桿菌數(shù)量顯著增加了8.5%（葉楠等，2011）。酶菌復(fù)合物酶可有效調(diào)節(jié)腸道微生物群的狀態(tài)，其原因可能是酶菌復(fù)合物酶的添加一方面降低了腸道內(nèi)容物的黏度，增加了其蠕動(dòng)性，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可有序進(jìn)入腸上皮屏障，而大分子抗原物質(zhì)、病原微生物、腸道內(nèi)細(xì)菌及其毒素等被阻止（BrOER，2008），另一方面其可將可溶性酶菌復(fù)合物酶降解為一系列功能性寡糖，刺激有益菌產(chǎn)生的β－糖苷酶選擇性地分解為丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸作為碳源，降低胃腸道的pH，抑制腸道中病原菌的定植，同時(shí)促進(jìn)有益菌迅速增殖（任文等，2017）。

斷奶仔豬腸道調(diào)節(jié)除了通過(guò)外源性添加飼料酶制劑起到改善作用外，通過(guò)添加益生菌也可起到相似效果。常用益生菌主要有屎腸球菌、芽孢桿菌、植物乳桿菌、乳球菌、酵母菌等。飼糧中添加屎腸球菌可增加斷奶仔豬后腸乳酸菌數(shù)量，降低大腸桿菌數(shù)量，起到增強(qiáng)小腸吸收、分泌及腸道屏障完整性作用（Bianca等，2014）。在剛剛斷奶仔豬日糧中添加 2 g/kg（含量：2×106cfu/g）布拉酵母菌制劑，發(fā)現(xiàn)仔豬體重、日增重得到顯著提高，仔豬腸道黏膜層顯著增厚，上皮細(xì)胞數(shù)量和黏膜層內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著增加（Bontempo等，2006）。斷奶仔豬飼糧中添加臘樣芽孢桿菌，可降低腸道pH，進(jìn)而促進(jìn)小腸形態(tài)發(fā)育（辛娜等，2012），其抗鼠傷寒沙門氏菌感染力得到提升，腸道上皮CD8+降低（Scharek-Tedin等，2013）。日糧中添加布拉酵母飼喂大腸桿菌感染斷奶仔豬，能顯著提高仔豬日增重，顯著降低循環(huán)皮質(zhì)醇濃度，顯著減少白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）含量，顯著增加白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量，顯著刺激腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和干擾素-γ分泌，降低仔豬死亡率（Collier，2011）。如果斷奶仔豬日糧中同時(shí)添加酵母菌和乳球菌，其腸道內(nèi)大腸桿菌數(shù)量可顯著降低（Bon等，2010）。通過(guò)灌服方式，效果更直接同時(shí)能避免飼料制粒過(guò)程中耐熱性問(wèn)題。Guerraordaz等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬斷奶時(shí)灌服植物乳桿菌，可提高仔豬腸道菌群的多樣性指數(shù)和相似性指數(shù)，降低結(jié)腸中大腸桿菌與乳酸菌之比，增加大腸桿菌攻毒后仔豬結(jié)腸中乳酸菌數(shù)量。

綜上所述，豬的幼齡階段問(wèn)題主要出現(xiàn)在斷奶前后，斷奶應(yīng)激往往引起腹瀉，從而影響后期生長(zhǎng)，通過(guò)多種酶制劑及有效的益生菌組合會(huì)起到不錯(cuò)的效果。

2 酶菌復(fù)合物對(duì)家禽腸道的調(diào)節(jié)作用

家禽腸道的微生物種類和數(shù)量，幼齡階段相對(duì)缺乏，機(jī)體可以迅速在腸道中定植的微生物可以制造出一種代謝環(huán)境來(lái)建立起更復(fù)雜和更穩(wěn)定的微生態(tài)群，但隨著其生長(zhǎng)發(fā)育微生態(tài)群會(huì)更加豐富與復(fù)雜，往往也會(huì)引起各種腸道問(wèn)題，生產(chǎn)上以產(chǎn)氣莢膜桿菌、艾美球蟲以及腸炎沙門氏菌等病原菌感染引起腸道菌群失衡，出現(xiàn)壞死性腸炎為特征的細(xì)菌性腸炎最為顯著，從而導(dǎo)致家禽死亡。通過(guò)補(bǔ)給外源酶制劑及微生態(tài)制劑方式，能有效緩解腸道菌群失衡，利于腸道改善與調(diào)節(jié)。

家禽日糧原料中含有大量的非淀粉多糖，腸道內(nèi)缺乏相對(duì)應(yīng)消化酶進(jìn)行處理，導(dǎo)致非淀粉多糖不能被有效降解而導(dǎo)致食糜黏度增加，是引起肉雞飼料利用率降低最重要的原因 （Adeola等，2011）。家禽腸道內(nèi)食糜黏度加大，會(huì)引起食物蠕動(dòng)性變慢，其排空速度也隨之減緩，伴隨著消化道微生物進(jìn)一步發(fā)酵與繁殖，隨之代謝產(chǎn)生出大量有害菌，從而影響腸道功能和機(jī)體健康。在家禽飼糧中添加非淀粉多糖酶（如葡聚糖酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶等）會(huì)通過(guò)部分或完全降解可溶性非淀粉多糖來(lái)降低食糜黏度，改善腸道內(nèi)微生物菌群的組成以及代謝狀況（Torok等，2008）。莊志偉等（2011）研究表明，肉雞日糧中添加外源性蛋白酶能顯著提高日增重以及飼料轉(zhuǎn)化率，提高生長(zhǎng)性能，在肉雞玉米－豆粕型基礎(chǔ)日糧中添加低溫堿性蛋白酶（來(lái)源于海洋細(xì)菌），可顯著增強(qiáng)機(jī)體免疫力與抵抗力，能適當(dāng)提高雞腸道內(nèi)乳酸桿菌的數(shù)量且抑制大腸桿菌的數(shù)量，使腸道內(nèi)菌群平衡。水稻纖維含量高，很少用作飼料，在肉鴨日糧中添加木聚糖酶、β-葡聚糖酶和纖維素酶復(fù)合酶研究其對(duì)生產(chǎn)性能和養(yǎng)分消化率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種酶組合的復(fù)合酶在玉米-稻谷-大豆日糧中的應(yīng)用，可提高肉鴨的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)消化率（kang等，2013）。外源蛋白酶除了對(duì)玉米－豆粕型飼糧有作用效果外，對(duì)飼喂其他類型飼糧動(dòng)物的生長(zhǎng)性能也有改善作用。有研究在家禽加工副產(chǎn)物型飼糧中添加200 mg/kg組合蛋白酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加外源蛋白酶可提高肉仔雞的胴體產(chǎn)量和養(yǎng)分消化率（Mahmood等，2017），肉雞 1 ～ 21日齡平均日采食量（ADFI）和日增重（ADG）顯著增加，胴體率也顯著提高。

腸道菌群的調(diào)節(jié)是益生菌潛在的有益健康的效應(yīng)之一。為了降低腸道傳染病發(fā)病率，益生菌常被用于家禽生產(chǎn)（Choct，2009）。肉雛雞生產(chǎn)中使用酵母菌制劑可以顯著提高法氏囊和胸腺指數(shù)，顯著增加肉雞體重，顯著增加腸絨毛的高度、寬度和杯狀細(xì)胞數(shù)量；顯著提高閉合蛋白、緊密連接蛋白2和緊密連接蛋白3的mRNA表達(dá)水平，改善腸道超微結(jié)構(gòu)；顯著增加空腸內(nèi)分泌IgA的細(xì)胞數(shù)量；顯著提高腸內(nèi)細(xì)胞因子IgA、IL-6、IL-10、TNF-α 和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β 含量 （Rajput等，2013）。同時(shí)，對(duì)感染鼠傷寒沙門氏菌的肉雞，布拉酵母菌制劑可顯著減少雞體內(nèi)鼠傷寒沙門氏菌數(shù)量（Line等，1998），另外，酵母菌還可以顯著提高感染腸炎沙門氏菌肉雞的飼料利用率。在基礎(chǔ)飼糧中添加地衣芽孢桿菌、屎腸球菌顯著改善了肉仔雞飼料轉(zhuǎn)化率，而添加丁酸梭菌則無(wú)顯著影響。飼糧中添加地衣芽孢桿菌，其在肉雞腸道內(nèi)成功定植后，可以產(chǎn)生多種維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分，也可以提高動(dòng)物對(duì)鈣、磷、鐵等的吸收和利用，還可以增加小腸的吸收面積，加強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體對(duì)糖原的利用，提高多糖的代謝水平，并可促進(jìn)RNA、DNA及蛋白質(zhì)的合成（Azarin等，2015）。

酶制劑（蛋白酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶）、益生菌（乳酸桿菌，雙歧桿菌、地衣芽孢桿菌、酵母菌等）等營(yíng)養(yǎng)添加劑可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道微生物菌群，增加有益菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌）的定植，促進(jìn)腸絨毛生長(zhǎng)，降低病原菌在腸上皮表面細(xì)胞的定植，提高機(jī)體免疫能力，改善家禽的腸道健康。

3 酶菌復(fù)合物對(duì)反芻動(dòng)物腸道的調(diào)節(jié)作用

目前應(yīng)用在反芻動(dòng)物上的外源酶制劑主要包括蛋白質(zhì)水解酶、碳水化合物分解酶兩大類。研究表明，外源酶制劑可以與飼料預(yù)作用、瘤胃中微生物的協(xié)作以及瘤胃后作用方式，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的效果。也有研究表明，反芻動(dòng)物具有龐大的瘤胃微生物區(qū)系，微生物種類和數(shù)量巨多，日糧中添加微生物制劑作用會(huì)不明顯，但通過(guò)優(yōu)化瘤胃內(nèi)的主導(dǎo)菌群結(jié)構(gòu)，補(bǔ)充缺少的微生物，可以對(duì)瘤胃內(nèi)環(huán)境起到積極作用。外源酶制劑、微生態(tài)制劑在反芻動(dòng)物應(yīng)用上的效果可能與酶譜、微生態(tài)菌種、添加水平、添加方式、底物類型以及宿主的生產(chǎn)水平等有關(guān)。

Beauchemin等（1995）研究發(fā)現(xiàn)，閹割牛飼喂苜蓿干草或者梯牧草干草時(shí)添加木聚糖酶和纖維素酶其日增重分別提高30%和36%，但當(dāng)飼喂大麥青貯時(shí)，添加酶制劑改善增重效果不明顯。因此外源酶制劑的效果是酶、劑量以及底物相互作用的結(jié)果。Beauchemin等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，給奶牛添加β－葡聚糖酶、木聚糖酶以及內(nèi)切葡聚糖酶的復(fù)合酶可以提高奶牛2%的乳蛋白含量；Eun等（2005）報(bào)道，添加外源復(fù)合酶能夠提高牛奶中的乳蛋白或者乳脂的含量。在羊上添加外源酶制劑應(yīng)用效果不是很明顯，向美利奴羔羊瘺管中直接添加外源纖維素酶，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有影響飼糧的消化率（Giraldo 等，2008）。 Rojo 等（2005）飼喂來(lái)源于芽孢桿菌屬和米曲霉的淀粉酶，發(fā)現(xiàn)其對(duì)薩?？烁嵫虻纳a(chǎn)性能沒(méi)有顯著影響；也有研究表明，復(fù)合酶制劑 [4 g/（頭·d）] 對(duì)羔羊的干物質(zhì)、ADF、NDF以及氮的消化率沒(méi)有顯著影響 （Reddish等，2007），其原因可能是添加酶制劑底物少，酶和飼料相互作用時(shí)間不充分，從而影響了效果發(fā)揮。

Signorini等 （2012）和 Frizzo 等 （2011）采 用Meta分析法統(tǒng)計(jì)了66篇關(guān)于飼喂代乳品或牛奶的未斷奶幼齡動(dòng)物的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼喂微生物制劑（乳酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌、屎腸球菌）提高了飼喂代乳粉犢牛的飼料轉(zhuǎn)化率和生長(zhǎng)率，因此微生物制劑可作為抗生素的替代品用于促進(jìn)犢牛生長(zhǎng)。牛羊等反芻動(dòng)物出生時(shí)消化系統(tǒng)類似于單胃動(dòng)物，幾天之后瘤胃內(nèi)就有微生物活動(dòng)，幾周后動(dòng)物就有反芻行為，幾個(gè)月后就具有利用粗飼料的能力。瘤胃是一個(gè)復(fù)雜的微生態(tài)環(huán)境，不僅有細(xì)菌，還有真菌和原蟲等，而且這些微生物之間是相互作用的，將構(gòu)成一個(gè)完整的微生物區(qū)系，這個(gè)區(qū)系直接關(guān)系到動(dòng)物的健康和生產(chǎn)性能 （刁其玉，2014）。 賈鵬等（2018、2017）研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合生物制劑組平均日增重、屠宰率顯著高于對(duì)照組；地衣芽孢桿菌組和復(fù)合生物制劑組料重比顯著低于對(duì)照組；從作為飼料添加劑對(duì)肉羊生產(chǎn)性能作用效果、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化利用、能量代謝和氮代謝的作用效果分析，地衣芽孢桿菌、釀酒酵母菌、復(fù)合生物制劑可以替代莫能菌素，地衣芽孢桿菌好于釀酒酵母菌，復(fù)合生物制劑效果最佳。

綜上，外源酶制劑能夠在一定程度上提高飼料消化率，改善生產(chǎn)性能，但也有自身的局限性，如果再輔助一些反芻動(dòng)物用其他添加劑，如微生態(tài)、維生素制劑協(xié)同發(fā)揮作用，能夠進(jìn)一步改善動(dòng)物機(jī)體健康，提高飼料利用率，從而能夠達(dá)到更加理想的生產(chǎn)應(yīng)用效果。

4 小結(jié)與展望

幼齡階段是動(dòng)物一個(gè)重要的生理時(shí)期，這個(gè)階段的生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)系到其一生中的健康與生產(chǎn)性能，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，逐漸意識(shí)到腸道菌群作為復(fù)雜的微生物群體在宿主健康和疾病方面起著重要調(diào)節(jié)作用，另外初生動(dòng)物的消化道基本是微生物的空白，引入微生物制劑促進(jìn)幼齡動(dòng)物消化系統(tǒng)發(fā)育和機(jī)體健康，其機(jī)理及對(duì)于后期動(dòng)物生長(zhǎng)值得下一步深入研究。