益生元在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力

孫小玲

(濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濮陽 457000)

隨著人們生活水平和質(zhì)量的提高，對高品質(zhì)的畜產(chǎn)品需求也在不斷增加，如有機和自由放養(yǎng)或以天然牧草為飼料的家禽，但這些飼養(yǎng)方式在管理方面具有很大挑戰(zhàn)。自然飼養(yǎng)的家禽無論是牧場飼養(yǎng)還是自由放養(yǎng)，雖然沒有有機飼養(yǎng)體系那么嚴格，但仍然面臨限抗養(yǎng)殖的挑戰(zhàn)。因此，這不僅限制了營養(yǎng)和生長性能，而且增加了在這些條件下飼養(yǎng)的家禽出現(xiàn)相關(guān)健康問題的風(fēng)險，進而可能導(dǎo)致死亡率增加。由于改善上述問題的環(huán)境、管理等措施有限，人們對使用生物制劑或營養(yǎng)調(diào)控的興趣增強，因為這些生物制劑或營養(yǎng)調(diào)控被認為是可以接受的（李紹鈺，2013）。

1 益生元的分類

Patterson和Burkholder（2003）對 益 生 元的定義是：它是一種不可消化的食物成分，通過選擇性地刺激結(jié)腸內(nèi)細菌的生長或有限數(shù)量的細菌，對宿主有益，從而改善宿主健康。目前，已報道的益生元包括許多相對難以消化的低聚糖，其中包括低聚果糖、反式半乳糖低聚糖、麥芽低聚糖、低聚木糖，酵母細胞壁低聚糖等（Yang等，2009）。但這些化合物中仍然有一部分是作為益生元產(chǎn)品的候選品，需要進行深入的臨床試驗和評估。盡管允許益生元用于有機和天然家禽生產(chǎn)體系，但在非常規(guī)家禽生產(chǎn)中所做的工作卻很少。因此，本綜述基于人、動物和傳統(tǒng)家禽的研究，探索益生元在非常規(guī)家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力。

2 果寡糖和聚糖對家禽胃腸道菌群的影響

菊糖及其水解產(chǎn)物和常見于多種植物中的低聚果糖是益生元的典型例子，已被用于各種試驗研究，其來源包括從植物中提取、微生物合成和酶解多糖。低聚果糖由短鏈1-2連接的果糖聚合物組成，可通過菊糖水解、蔗糖、乳糖的酶促反應(yīng)生成（Rossi等，2005）。菊糖和果寡糖被認為是可選擇的，因為它們是由一定的乳酸菌和雙歧桿菌發(fā)酵的，而這又被認為是對宿主有益的潛在益生菌。Kaplan和Hutkins（2000）對乳酸菌和雙歧桿菌發(fā)酵果寡糖的能力進行了篩選，結(jié)果表明，16個乳酸菌菌株中有12個能發(fā)酵果寡糖，8個雙歧桿菌中有7個能發(fā)酵果寡糖，因此，輻射標記代謝跟蹤和轉(zhuǎn)錄分析揭示了在特定種類乳酸菌中參與利用果寡糖的途徑。

然而，低聚糖的降解能力可能存在物種差異。Rossi等（2005）檢測了55株雙歧桿菌發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)雙歧桿菌能發(fā)酵果寡糖，但只有8株菌株能以菊粉為碳源生長，同時與菊粉孵育的混合培養(yǎng)物中，丁酸鹽的增加及在有果寡糖存在的培養(yǎng)物中觀察到的醋酸和乳酸的增加都支持了這一點。在具有不同碳水化合物聚合物和單體降解能力的混合菌群之間選擇一種特殊的代謝性交叉飼養(yǎng)關(guān)系，從而產(chǎn)生可識別的發(fā)酵特性，這些水解/代謝交叉的相互作用在胃腸道生態(tài)系統(tǒng)中很常見，并且在胃腸道微生物個體和復(fù)雜的微生物群中有廣泛的特征，如在瘤胃中發(fā)生纖維素和其他復(fù)雜聚合物的降解。

3 益生元對胃腸道菌群的作用機制

Lee和O'Sullivan（2010）列出胃腸道中雙歧桿菌的幾個健康屬性，包括預(yù)防腹瀉、增強結(jié)腸規(guī)律性、建立幼兒健康微生物群、限制乳糖不耐癥、降低膽固醇、預(yù)防癌癥和刺激免疫等。但雙歧桿菌菌株的差異和宿主的差異，這些健康屬性也存在差異。一般情況下，雙歧桿菌和乳酸菌發(fā)酵果寡糖的最終產(chǎn)物乳酸和短鏈脂肪酸濃度的增加是抑制病原體進入胃腸道的原因，這些有機酸對沙門氏菌和大腸桿菌等病原體的拮抗性質(zhì)已被充分證明（Ricke，2003）。

隨著對這些相互作用的不斷了解，雙歧桿菌等生物產(chǎn)生發(fā)酵酸的機制會比以前認為的更具體。如Fukuda等（2011）證明了一種保護性雙歧桿菌產(chǎn)生醋酸鹽與預(yù)防感染腸出血性大腸桿菌O157：H7的小鼠死亡之間存在直接聯(lián)系。當(dāng)醋酸鹽以乙酰化淀粉的形式與無保護的雙歧桿菌一起混合飼喂小鼠時，可以提高小鼠的存活率，這一點得到證實。當(dāng)他們使用13C標記果糖和葡萄糖時發(fā)現(xiàn)，與非保護性雙歧桿菌相比，保護性雙歧桿菌的果糖消耗率更高，同時乙酸產(chǎn)量也更高。這說明雙歧桿菌的種類、各自的碳底物及由此產(chǎn)生的發(fā)酵產(chǎn)物都是影響宿主對感染性病原體反應(yīng)和抵抗能力的因素。

4 益生元在家禽生產(chǎn)體系中的應(yīng)用

果寡糖益生元在家禽中的研究，在很大程度上產(chǎn)生了不一致的結(jié)果（Hajati和Rezaei，2010）。早期體外研究表明，作為單獨碳水化合物來源的純果寡糖不能使沙門氏菌血清生長，當(dāng)Bailey等（1991）以3.75或7.5 g/kg的果寡糖飼料飼喂雛雞時，同時在第7天接種鼠傷寒沙門氏菌后，只有接受競爭性排斥培養(yǎng)和7.5 g/kg 果寡糖組合的雛雞會減少鼠傷寒菌的定殖。此外，果寡糖的補充水平也是一個影響因素，因為只觀察到反應(yīng)時安全系數(shù)是7.5 g/kg級別的補充水平，同時上述研究也沒有檢測生長性能、胴體特征等方面的差異。Biggs等（2007）研究日糧添加4 g/kg菊糖、果寡糖或短鏈果寡糖對雛雞生長性能影響時注意到當(dāng)以8 g/kg水平補充這些物質(zhì)時，會對氨基酸消化率和表觀代謝能產(chǎn)生負面影響。Xu等（2003）還指出，以8 g/kg水平添加果寡糖時，對肉雞生長性能有負面影響，但盲腸微生物群沒有變化，而果寡糖添加水平在4 g/kg時確實可以改善生長性能，同時盲腸乳酸菌和雙歧桿菌數(shù)量也有所增加。

此外，果寡糖的來源和純度也很重要，Chambers等（1997）發(fā)現(xiàn)，在食用從耶路撒冷洋薊中提取的果寡糖6周后，肉雞中恢復(fù)的鼠傷寒桿菌有所增加。這些結(jié)果與Oyarzabal和Conner（1995）的結(jié)果一致，即沙門氏菌血清能在含有其他糖的果寡糖混合物中生長，而純化的果寡糖則沒有。果寡糖的純度和來源差異也可以解釋家禽表現(xiàn)發(fā)差異。例如，當(dāng)Catala-Gregori等（2008）發(fā)現(xiàn)，甜菜短鏈果寡糖對肉雞生長性能和腸道生理的影響極小。雖然Yusrizal和Chen（2003）觀察到飼喂果寡糖的42日齡肉雞大腸中彎曲桿菌水平下降，乳酸菌水平上升，但這種情況只在部分試驗中出現(xiàn)，而在其他試驗中沒有出現(xiàn)。家禽胃腸道微生物群對果寡糖的適應(yīng)時間長度和暴露時間也可能導(dǎo)致其效果差異。Choi等（1994）還注意到，在飼喂果寡糖18d后，應(yīng)激肉雞盲腸中斑蝥素的數(shù)量有所下降。在有果寡糖存在的盲腸培養(yǎng)系統(tǒng)中，經(jīng)過24 h潛伏期后，也觀察到更高濃度的短鏈脂肪酸和乳酸（Donalson等，2008）。即使長時間的生長和攝食也可能影響胃腸的組織學(xué)特征，如最近研究表明，飼喂8周果寡糖可以增加腸絨毛長度和腸隱窩深度（Hanning等，2002）。

5 結(jié)論

目前關(guān)于果寡糖利用雙歧桿菌和乳酸菌的具體途徑有了更多的了解。今后應(yīng)加大對日糧成分與果寡糖的相互作用、添加果寡糖前存在的胃腸道生物體類型，以及果寡糖在胃腸道中的通過率和隨后停留時間等方面的研究。更重要的是要考慮宿主的反應(yīng)類型，如感染的免疫反應(yīng)與生長性能之間不一定是正相關(guān)的。果寡糖在替代藥物促生長劑和非常規(guī)生產(chǎn)體系中確實有前景和優(yōu)勢，但需要解決以下問題：首先，生產(chǎn)果寡糖的來源必須符合自然或有機法規(guī)要求，無論它們來自植物還是其他來源。其次，還有一些潛在的方法可以進一步修改候選益生菌化合物，使用的加工方法將滿足這些監(jiān)管要求。