飼料添加劑的腸道健康作用對(duì)豬和禽采食量的影響

王少群，李小娜

（海南省動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所，海南?？?570203）

1 前言

在過去幾十年里，飼料添加劑受到飼料工業(yè)的廣泛關(guān)注，特別是在2006 年歐洲禁止飼用抗生素之后，刺激抗生素替代品的研究，重點(diǎn)在仔豬和肉雞等動(dòng)物飼料上。初始，這項(xiàng)研究重點(diǎn)是其他的抗菌作用，但隨著時(shí)間的推移，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家也認(rèn)識(shí)到這些飼料抗生素的其他作用，如改善腸道完整性和抗炎反應(yīng)。但在豬和家禽中大多數(shù)試驗(yàn)都是關(guān)于生長(zhǎng)性能的，為了評(píng)估營(yíng)養(yǎng)調(diào)控作用，對(duì)添加劑進(jìn)行了非補(bǔ)充對(duì)照的評(píng)估。在某些情況下，飼料添加劑在改善飼料轉(zhuǎn)化率方面有較好效果，但關(guān)于生理、免疫和微生物作用模式的信息有限。飼料添加劑對(duì)生產(chǎn)性能的積極反應(yīng)往往與飼料采食量的提高有關(guān)，而飼料采食量的提高反過來又會(huì)提高動(dòng)物生產(chǎn)性能。但在其他情況下，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的提高或微生物生長(zhǎng)的減少也可以在不增加采食量的情況下提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能。影響腸道健康的因素很多，如管理和微氣候、致病性應(yīng)激和飼料組成等（王晶等，2019）。飼料添加劑對(duì)胃腸道健康的影響是一個(gè)共同的問題。本文就胃腸健康降低采食量的機(jī)制及不同添加劑對(duì)腸道健康的改善作用進(jìn)行綜述，以減輕其對(duì)采食量的負(fù)面影響。

2 腸道健康與采食量

飼料添加劑主要添加在易應(yīng)激的動(dòng)物飼料中，這些應(yīng)激可以來源于環(huán)境、管理、感染和營(yíng)養(yǎng)，其通過一系列反應(yīng)影響腸道健康，最終降低采食量。腸壁消化能力的降低、緊密連接的破壞是導(dǎo)致采食量減少的主要原因。通過斷奶、運(yùn)輸或與其他動(dòng)物混合等方式暴露于應(yīng)激狀態(tài)下的動(dòng)物可能出現(xiàn)腸道缺血和氧化應(yīng)激，導(dǎo)致上皮細(xì)胞炎癥，腸道完整性降低，病毒、細(xì)菌或寄生蟲的暴露危害腸道健康，往往是引發(fā)胃腸道問題的誘發(fā)因素（王雪潔和馮京海，2018）。雖然不同病原體的作用方式不同，但其負(fù)作用通過病變或絨毛與隱窩比值的降低導(dǎo)致腸道功能降低，導(dǎo)致回腸消化率降低，微生物菌群底物增多。斷奶后第一天不進(jìn)食仔豬的絨毛與隱窩比率低于進(jìn)食的仔豬，這表明營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)期會(huì)降低腸細(xì)胞發(fā)育和腸道的完整性。抗?fàn)I養(yǎng)因子可能使腸黏膜層的蛋白變性，導(dǎo)致黏膜屏障破壞。植酸作為抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)增加內(nèi)源性蛋白損失也有類似的負(fù)作用。Goossens 等（2012）在體外研究中發(fā)現(xiàn)，豬上皮細(xì)胞易受霉菌毒素，尤其是T-2 毒素的攻擊，嘔吐毒素和T-2 毒素均以時(shí)間和濃度依賴的方式降低上皮電阻，并增加了細(xì)胞通透性。所有上述因素的共同之處是刷狀緣及其相關(guān)酶的產(chǎn)生受到阻礙，這些酶如蔗糖酶、異麥芽糖酶、乳糖酶、腸激酶和不同的脂肪酶，是消化所必需的，其中腸激酶是蛋白質(zhì)消化的重要酶。腸激酶將胰蛋白酶原轉(zhuǎn)化為胰蛋白酶，而胰蛋白酶又反過來水解飼料蛋白，并激活胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶。在腸激酶產(chǎn)量有限的情況下，蛋白質(zhì)的消化減少，導(dǎo)致更多的日糧蛋白作為底物，促進(jìn)微生物菌群的生長(zhǎng)，促進(jìn)蛋白水解菌的生長(zhǎng)。

LPS（脂多糖）誘導(dǎo)的細(xì)胞因子對(duì)采食量也有間接影響。LPS 還可能引起上皮組織的膿毒癥，導(dǎo)致鈉、葡萄糖、氯化物和水的吸收減少，常伴有腹瀉（Guttman 和Finlay，2009），這些病原體將蛋白質(zhì)直接排入宿主細(xì)胞，破壞細(xì)胞間緊密連接。另一種破壞緊密連接的途徑是氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的高表達(dá)。促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，導(dǎo)致嗜睡和直接減少采食量。在動(dòng)物暴露于不同應(yīng)激的時(shí)期，豬和家禽飼料中添加飼料添加劑可能會(huì)改善腸道健康，從而減少不同應(yīng)激帶來的生理負(fù)面影響。

3 不同添加劑對(duì)腸道健康的影響

3.1 益生菌大多數(shù)益生菌的健康益處與調(diào)節(jié)胃腸道健康或細(xì)菌因子有關(guān)。在對(duì)豬和家禽進(jìn)行大量研究中，益生菌的使用與改善動(dòng)物健康、增強(qiáng)抗病性、提高繁殖性能、促進(jìn)生長(zhǎng)和提高產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)（Simon 等，2001）。益生菌處理的最大響應(yīng)與改善日增重相關(guān)，在77% 的試驗(yàn)中，益生菌處理對(duì)采食量和免疫系統(tǒng)的影響未見報(bào)道。對(duì)這些結(jié)果的一種解釋可能是大多數(shù)試驗(yàn)是為了商品注冊(cè)進(jìn)行的，因此，對(duì)日增重的影響是最有趣的參數(shù)。但這一結(jié)果也表明，在商業(yè)條件下，豬和家禽的益生菌處理和采食量刺激之間可能沒有直接聯(lián)系。Simon 等（2001）報(bào)告說，無論感染球蟲病、微生物（產(chǎn)氣莢膜桿菌、大腸桿菌、沙門氏菌）或簡(jiǎn)單的LPS 誘導(dǎo)，在攻毒條件下，益生菌處理后家禽和豬的生長(zhǎng)性能改善的一致性比較高。在應(yīng)激條件下，腸道菌群失衡，機(jī)體防御機(jī)制下降，通過補(bǔ)充益生菌，這些問題將被最小化，這證明了生長(zhǎng)性能結(jié)果的差異（Ducatelle 等，2015）。在熱應(yīng)激肉雞和豬中，更多的能量被用于適應(yīng)應(yīng)激條件，因此，用于生長(zhǎng)的能量減少，導(dǎo)致生長(zhǎng)性能下降。此外，熱應(yīng)激肉雞和豬的生長(zhǎng)性能惡化可能是由于食欲不振和采食量減少，這是一種降低機(jī)體熱增量的防御機(jī)制。我們認(rèn)為，益生菌在提高熱應(yīng)激肉雞和豬的采食量方面有兩種可能的積極作用：（1）預(yù)防腸道內(nèi)致病菌的過度生長(zhǎng)，維持腸道黏膜完整，并在熱應(yīng)激時(shí)阻斷致病菌從腸道進(jìn)入血液；（2）盡量減少與熱應(yīng)激有關(guān)的問題。

3.2 益生元益生元的有益作用被認(rèn)為主要是通過選擇性刺激產(chǎn)生短鏈脂肪酸的非致病菌如雙歧桿菌、乳酸菌和真細(xì)菌的增殖。因此，一個(gè)給定的益生元最可能的影響往往與其發(fā)酵能力成正比。Molist 等（2009）發(fā)現(xiàn)，早期斷奶仔豬的發(fā)酵能力從斷奶后第10 ～15 天顯著增加。腸道有益菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可以改善肉雞和豬的生長(zhǎng)性能和腸道健康。腸道菌群多樣性的增加和腸道短鏈脂肪酸濃度的升高（特別是丁酸的產(chǎn)生）是益生元對(duì)豬和肉雞的主要積極影響（Roberfroid 等，2010）。益生元的發(fā)酵會(huì)導(dǎo)致pH 大幅降低，滲透作用增強(qiáng)，質(zhì)子交換刺激，丁酸水平增加及結(jié)腸表面積擴(kuò)大，這些都可能是改善腸道健康的良好選擇。丁酸鹽不進(jìn)入血液，但它被結(jié)腸腺細(xì)胞直接代謝，以維持代謝活動(dòng)并刺激大腸的生長(zhǎng)。

3.3 中鏈脂肪酸中鏈脂肪酸是飽和的、不具分支的、含有6 ～12 個(gè)碳的脂肪酸，它們自然地以中鏈甘油三酯的形式出現(xiàn)在乳脂肪和各種飼料原料中，如椰子油和棕櫚仁油。這個(gè)基團(tuán)由己酸（C6 ：0）、辛 酸（C8 ：0）和 癸 酸（C10 ：0）組成。含有12 個(gè)碳原子的月桂酸也常被歸為中鏈脂肪酸。與長(zhǎng)鏈脂肪酸相比，中鏈脂肪酸具有較低的熔點(diǎn)和較高的水溶性。在中性pH 下，中鏈脂肪酸大多是游離的，其水解從口腔和舌側(cè)脂肪酶開始，在胃中繼續(xù)進(jìn)行，胃中的脂肪酶最初對(duì)中鏈甘油三酯起作用，在釋放到十二指腸前產(chǎn)生大量中鏈脂肪酸和單甘油酸，同時(shí)它可以被腸上皮細(xì)胞直接利用產(chǎn)生能量，從而保持肉雞和仔豬腸組織的完整性（Guillot 等，1993）。此外，中鏈脂肪酸對(duì)革蘭氏陽性菌有較強(qiáng)的抗菌作用，通過將中鏈脂肪酸結(jié)合到細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜中，以及抑制細(xì)菌脂肪酶，可能是其作用最相關(guān)的機(jī)制（Bergsson 等，2002）。但中鏈脂肪酸的抗菌作用取決于解離程度，其抗菌作用一般局限于胃和小腸近端（十二指腸），因?yàn)橹墟溨舅峥梢员谎杆傥?，并且只?huì)在中性pH 下以較不活躍的解離形式存在。但中鏈脂肪酸由于氣味原因會(huì)影響動(dòng)物的采食量，因此，通過包被可以解決這種負(fù)面效應(yīng)，并可增加其到達(dá)小腸的生物利用度，從而發(fā)揮其抗菌性能。

3.4 霉菌吸附劑由于胃腸道上皮是真菌毒素?cái)z入后第一個(gè)與之接觸的屏障，已有多項(xiàng)研究探討了真菌毒素對(duì)腸道完整性的影響。大多數(shù)研究是針對(duì)人類腸上皮細(xì)胞Caco-2 和豬上皮細(xì)胞系IPEC1 和 j2 進(jìn)行的。關(guān)于霉菌毒素的研究都是用黃曲霉毒素或鐮刀菌毒素進(jìn)行的，如嘔吐毒素或T-2 毒素、玉米赤霉烯酮和黃曲霉毒素B1。Pinton 等（2010）研究表明，嘔吐毒素直接影響IPEC1 和Caco-2 細(xì)胞系中緊密連接蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致代謝產(chǎn)物從管腔中通過的增加，他們還證明了伏馬毒素B1影響IPEC1 細(xì)胞的細(xì)胞膜，導(dǎo)致該毒素在細(xì)胞內(nèi)大量通過。Goossens 等（2012）研究了鐮孢菌毒素對(duì)上皮細(xì)胞的影響，觀察鐮孢菌毒素對(duì)細(xì)胞活力、凋亡和壞死的劑量相關(guān)效應(yīng)。T-2 毒素導(dǎo)致細(xì)胞壞死最多，被認(rèn)為毒性最大，而嘔吐毒素和T-2 毒素都降低了上皮電阻，增加了細(xì)胞通透性。

黃曲霉毒素可能是研究最多的霉菌毒素之一，這種霉菌毒素主要對(duì)肝臟代謝有負(fù)面影響。但黃曲霉毒素也通過抑制腸上皮細(xì)胞蛋白質(zhì)合成直接影響上皮的完整性。Smith 等（2012）對(duì)霉菌毒素如何影響腸道完整性進(jìn)行了概念性概述，并對(duì)豬和家禽的營(yíng)養(yǎng)攝入和生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。作者指出，許多物質(zhì)都有與霉菌毒素結(jié)合的能力。最常用的是鋁硅酸鹽、黏土和沸石。這些是天然吸附劑，包括水合鋁硅酸鈣鈣鈉、膨潤(rùn)土和沸石。這些產(chǎn)品大多是黃曲霉毒素的有效結(jié)合劑。

其他具有毒素結(jié)合能力的物質(zhì)包括酵母細(xì)胞壁成分。一些研究表明，酵母細(xì)胞壁中β- 葡聚糖可以有效結(jié)合廣泛的真菌毒素。與黏土不同的是，它們可以少量添加，并且是生物可降解的。但豬的研究證明了其在減輕真菌毒素影響方面的作用有限，并且已經(jīng)顯示出不一致的結(jié)果。Zhao 等（2010）在一項(xiàng)肉雞試驗(yàn)中得出結(jié)論，水合硅鋁酸鈣鈉產(chǎn)品可以有效改善黃曲霉毒素B1對(duì)生長(zhǎng)性能和肝臟損傷的負(fù)面影響，而酵母細(xì)胞壁產(chǎn)品的效果較差，尤其是在黃曲霉毒素B1濃度為0.002%時(shí)。

3.5 有機(jī)酸有機(jī)酸的使用通過競(jìng)爭(zhēng)性排斥，提高營(yíng)養(yǎng)利用、生長(zhǎng)及飼料轉(zhuǎn)化效率對(duì)家禽生產(chǎn)產(chǎn)生積極影響。非解離形式的有機(jī)酸能穿透細(xì)菌細(xì)胞壁，破壞某些細(xì)菌的正常生理機(jī)能。除具有抗菌活性外，還能降低消化液pH，增加胰液分泌，對(duì)胃黏膜有營(yíng)養(yǎng)作用。與家禽相比，豬的另一種作用方式是對(duì)胃排空的影響。大多數(shù)有機(jī)酸用于改善胃腸道健康，但也有一些具有其他特性，如減少霉菌生長(zhǎng)（丙酸）、降低尿液pH 和氨排放（苯甲酸）或促進(jìn)腸壁恢復(fù)（丁酸鹽）。對(duì)豬來說，一種重要的化學(xué)性質(zhì)是酸的PKa。為了降低胃部pH，PKa低于4.5 很重要。pH 較高的酸在pH 較低時(shí)起緩沖作用，可能對(duì)胃蛋白酶的激活產(chǎn)生負(fù)面影響。低PKa 的有機(jī)酸有甲酸、乳酸、富馬酸和檸檬酸，強(qiáng)有機(jī)酸降低了胃排空速度，這可能是由于從胰液中需要大量碳酸氫鹽來中和十二指腸的酸性。胃排空較慢，對(duì)腸道健康有積極影響，使食糜達(dá)到十二指腸的速度變慢，將為損失的上皮提高更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低酶的水解，從而供微生物的底物含量降低（張玲玲，2018）。

4 結(jié)論

飼料添加劑是一類具有多種作用方式的化合物。本文闡述了腸道健康在飼料采食量中的中心作用，以及各種添加劑對(duì)腸道健康和采食量的影響。大多數(shù)飼料添加劑的影響是通過改善腸道健康的間接影響而不是直接影響。由于飼料添加劑的作用方式多種多樣，可以改善腸道健康，也可以間接影響采食量，如通過預(yù)防腸道損傷，提高免疫反應(yīng)所需的額外營(yíng)養(yǎng)來改善腸道完整性，減少微生物菌群底物的數(shù)量或防止炎癥。由于添加劑可能對(duì)微生物活性的降低和腸上皮緊密連接都有影響，所以這些影響并不具有加性效應(yīng)。