液體飼料對豬腸道健康和腸道菌群影響的研究進展

◆作者：從光雷 夏雙雙

◆單位：安佑生物科技集團股份有限公司

液體飼料（LF）是指固態(tài)飼料成分（能量、蛋白質(zhì)原料和含有維生素、礦物質(zhì)、合成氨基酸和其他飼料添加劑的預混合料）與水、液體食品工業(yè)副產(chǎn)品（如乳制品和酒廠副產(chǎn)品）或菌液按照一定比例進行混合的物質(zhì)。與傳統(tǒng)固態(tài)飼料相比，液體飼料有幾個潛在的優(yōu)勢。這包括改善腸道健康、利用廉價的工業(yè)副產(chǎn)品、靈活性和易于運輸，以及通過添加飼料添加劑優(yōu)化微生物和營養(yǎng)質(zhì)量的作用，從而提高豬的生長和飼料效率，降低飼養(yǎng)成本（Torres-Pitarch 等，2020a）。因此，本文主要從液體飼料對腸道健康以及對不同生長階段豬腸道菌群的影響這一方面進行綜述，旨在為液體飼料在豬生產(chǎn)上應用提供一定理論基礎(chǔ)。

1 LF 對豬腸道健康的影響

仔豬斷奶會導致仔豬應激，造成腸道形態(tài)和功能受損，另一方面應激降低采食量，使得仔豬抵抗力降低易受病菌影響，造成仔豬腹瀉，從而使仔豬斷奶后一星期左右生長幾乎停滯。再者斷奶后仔豬腸道pH 值的升高也是影響其消化吸的重要因素之一，使得病原菌繁殖不受限制，以致毒素的分泌增加，增加了營養(yǎng)物質(zhì)的消耗量。而LF 在制備過程中將飼料和水（菌液）混合，可促進飼料原料中乳酸菌和酵母的增殖。Nuria 等（2012）表示 LF 的發(fā)酵階段很重要，在發(fā)酵初始階段，條件有利于大腸菌群和其他潛在病原體的快速激增。Knudsen 等（2015）當乳酸菌和乳酸水平較高、酵母水平適中、pH 值較低、腸桿菌數(shù)量較少時，在第二階段結(jié)束并進入第三階段，發(fā)酵達到穩(wěn)定狀態(tài)，即達到最佳條件。在這個階段，由優(yōu)勢菌群產(chǎn)生的乳酸、乙酸和乙醇降低了LF 的pH 值，從而阻止大腸桿菌和沙門氏菌等病原體的增殖（Missotten 等，2015）。但在第三階段，酵母可以繼續(xù)在LF 中增殖（Missotten 等，2010）。Canibe等（2003）研究表明，低 pH 的 LF可增加豬胃內(nèi)乳酸濃度，降低胃的pH 值，減少胃腸道內(nèi)腸桿菌數(shù)量。Brooks 等（2003）也表明，飼喂豬LF 能夠減少沙門氏菌流行率、腹瀉發(fā)病率和耐抗生素大腸桿菌含量。綜上所述，飼喂液體飼料能夠抑制腸道致病菌，從而促進仔豬腸道健康。

2 LF 對豬腸道菌群和生長性能的影響

近年來，關(guān)于豬腸道微生物組、生長性能和飼料效率之間聯(lián)系的研究一直在增加，一些證據(jù)表明乳酸桿菌和瘤胃球菌在內(nèi)的分類群與生長性能、飼糧效率之間存在關(guān)聯(lián)。但也有相互矛盾的研究結(jié)果，很難確定之間的因果 關(guān)系 （Si 等 ，2020；Hui 等，2017）。但LF 可能是特定提升有益微生物的有效手段。從腸道微生物生態(tài)學而言，已知豬飼喂發(fā)酵液體飼料（FLF）的主要好處之一是減少胃腸道的病原體數(shù)量，但前提是LF 中的pH 值和乳酸濃度為所需的水平（Missotten等，2015；Winsen 等，2001）。目前LF 對豬胃腸道影響的研究主要是通過傳統(tǒng)培養(yǎng)和分子方法集中在關(guān)鍵微生物群上來進行檢測和對比。而近期一些研究使用高通量測序數(shù)據(jù)評價LF 對腸道菌群的影響，這能更加精準地檢測LF 對豬胃腸道穩(wěn)態(tài)和腸道菌群的影響，更有利于推進LF 在豬生產(chǎn)上的應用。

2.1 哺乳和斷奶仔豬

飼喂豬LF 的研究主要集中在哺乳和斷奶這兩個階段。Jiang等（2019）表明斷奶仔豬飼喂LF能夠提高其采食量，減輕斷奶應激引起的生長滯后現(xiàn)象，有利于仔豬由母乳向固體飼料過渡。另外，在斷奶期間，仔豬胃的功能發(fā)育還未完全，其產(chǎn)胃酸的能力還較弱，更多依賴于乳糖到乳酸的發(fā)酵，來維持胃中較低的pH值（Lawlor 等，2020）。并且胃是抵御病原體的第一道防線。因此，提供低pH 的液體飼料會增強腸道屏障作用。這就是為什么與育肥豬相比，LF 在哺乳和斷奶仔豬中效果更加明顯（Missotten 等，2010）。但與固態(tài)飼料相比，LF 往往飼料效率較低，這可能會增加固體在飼料槽中的沉降導致飼料浪費（Plumed-ferrer等，2010；Russell 等，2015。而這也可通過改進飼料槽來降低飼料浪費，提高飼料效率。

表1 總結(jié)LF 對哺乳和斷奶仔豬生長性能及腸道菌群的影響相關(guān)研究結(jié)果。Mikkelsen 等（1998）把自然發(fā)酵的FLF 和新鮮LF 飼喂斷奶仔豬4 周，發(fā)現(xiàn)兩組之間的生長和飼料效率無顯著差異，盡管新鮮LF 的平均日增重 (ADG)和飼料效率略有改善。但飼喂FLF 的豬胃pH 值和整個胃腸道的大腸菌群較低，而酵母菌數(shù)較高。Lawlor 等（2002）在豬斷奶到屠宰階段，對新鮮LF、乳酸-LF、乳酸乳球菌-LF 和干顆粒飼料飼喂27 d 后的生長性能進行比較，后續(xù)豬喂食干顆粒至35kg 和育肥飼料。也有發(fā)現(xiàn)新鮮LF 對豬在斷奶至斷奶后27 d 期間的平均日增重無顯著差異（Jiang 等，2019）。

飼喂FLF（乳酸菌發(fā)酵）的豬ADG 最高，而飼喂干顆粒的豬飼料效率最好。其認為在斷奶后的前27 d 飼喂FLF 可能是有益的（Tajima 等，2010）。雖然飼喂FLF 可提高豬的生產(chǎn)性能，但料肉比通常不如固態(tài)飼料。但Missotten 等（2015）通過將海泡石添加到FLF 中，防止了固體沉降，從而提高了飼料效率。此外，L"Anson 等（2013）發(fā)現(xiàn)，與固態(tài)飼料飼喂斷奶仔豬相比，浸泡飼料（即在飼喂前將固態(tài)飼料與水混合并浸泡1 小時）可提高采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）和飼料利用率（FCR）。

Van Winsen 等（2001）研究在沙門氏菌攻毒下仔豬飼喂FLF（乳桿菌發(fā)酵）對仔豬腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)FLF 降低了整個胃腸道腸桿菌科的數(shù)量，降低pH 值，增加胃中的乳酸桿菌數(shù)量。Demecková 等（2002）的結(jié)果與之類似，其在母豬分娩前2 周和分娩后3 周分別飼喂FLF（乳桿菌發(fā)酵）、新鮮LF 和固態(tài)飼料，發(fā)現(xiàn)飼喂FLF 的母豬糞便中的大腸菌群數(shù)量較低，乳酸菌數(shù)量較高。并且飼喂FLF 的母豬產(chǎn)的仔豬糞便中大腸菌群也較低，而飼喂任何一種液體飼料與飼喂固態(tài)飼料的母豬相比，乳酸菌計數(shù)均較高。母豬飼糧、腸道菌群和環(huán)境中存在的微生物（包括母豬糞便）是影響仔豬胃腸道菌群定植的關(guān)鍵因素（Guevarra 等，2019）。因此，母豬在分娩前飼喂具有特定微生物質(zhì)量的液體飼料可能是促進后代腸道健康的有效手段。Tajima 等（2010）飼喂斷奶仔豬FLF（乳桿菌發(fā)酵），發(fā)現(xiàn)盲腸中乳酸菌豐度下降至30%，并且在厚壁菌門中，許多產(chǎn)丁酸的有益的菌屬（球菌、玫瑰球菌和糞桿菌）大量增加，因此改善了盲腸菌群的多樣性。

Canibe 等（2007）給 28 d 斷奶仔豬飼喂FLF 和FLC（僅發(fā)酵谷物部分的LF），發(fā)現(xiàn)飼喂FLC的仔豬在不同處理間采食量和飼料效率無差異，但斷奶后第2和第6 周的平均日增重有所提高。飼喂FLC 的豬胃腸道內(nèi)的酵母菌數(shù)始終高于FLF。此外，對食糜樣品的末端限制性片段長度多態(tài)性（TRFLP）分析發(fā)現(xiàn)，最可能代表發(fā)酵乳桿菌的片段在飼喂FLF 的豬腸道中占主導地位。同樣的片段也經(jīng)常在LF 中被檢測到，因此它可能起源于FLF。 與 此 類 似 ，Pedersen 等（2005）發(fā)現(xiàn)，與固態(tài)飼料相比，飼喂新鮮LF 的仔豬糞便中異發(fā)酵乳酸菌數(shù)量有所增加，這可能是因為這些菌株在濕飼小麥蒸餾酒糟中所占比例更高。Canibe等（2007）研究認為，固態(tài)飼料是自由采食，而FLF 為避免在槽中進一步發(fā)酵是嚴格發(fā)酵和按量飼喂，所以液體飼料可能限制仔豬的生長潛力。Pedersen 等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，與飼喂液體飼料的仔豬相比，飼喂干顆粒飼糧的仔豬斷奶后5 周生長和FE 得到改善，而飼喂?jié)裥←溇圃鉒F與飼喂固態(tài)飼料和新鮮LF 的仔豬相比，在同一時期腹瀉減少。

Cruz- Ramos 等（2000）經(jīng)鑒定，乳酸、乙酸和2,3- 丁二醇是枯草芽孢桿菌發(fā)酵的主要產(chǎn)物。此外，枯草芽孢桿菌還能分泌一系列胞外糖酶和蛋白酶，釋放單糖、有機酸和氨基酸（He 等，2016）。通過 16S rRNA 基因測序分析，飼喂FLF（枯草芽孢桿菌）的豬胃腸道細菌多樣性較低，但真菌多樣性較高。前者可能是乳酸菌進入飼喂枯草芽孢桿菌FLF 的豬胃腸道的結(jié)果，而后者可能是引入LF 相關(guān)真菌類群的結(jié)果，通常在胃腸道中不具有耐藥性。這些真菌是寄生在腸道中，還是只是暫時存在，這還有待研究。He 等（2017）研究表明，仔豬在哺乳和斷奶后早期，F(xiàn)LF（枯草芽孢桿菌）能夠促進乳酸菌的生長，但這一組的腹瀉發(fā)病率較高，這可能是由于細菌多樣性的減少，也可能與飼喂環(huán)節(jié)差異有關(guān)。在飼喂FLF（枯草芽孢桿菌）的豬的空腸中，鏈球菌、狹義梭菌、擬桿菌和黃桿菌的相對豐度降低，而在結(jié)腸中，假丁酸弧菌、毛螺菌科、丹毒科、瘤胃球菌和梭菌的相對豐度高于飼喂干顆粒飼料。在飼喂FLF（枯草芽孢桿菌）的豬結(jié)腸中也發(fā)現(xiàn)初級和次級膽汁酸水平升高，這表明這是由于膽汁酸代謝細菌增加的結(jié)果，其中包括毛螺菌科的一些成員、丹毒科、瘤胃球菌和梭狀芽孢桿菌屬在結(jié)腸中發(fā)現(xiàn)（He 等 ，2017；Farrugia 等 ，2021）。已知膽汁酸對脂質(zhì)的溶解和促進其消化吸收具有重要作用（Burrin 等，2013）。這些結(jié)果表明，需要進一步研究以更好地了解LF 對腸道菌群組成的影響及其潛在對健康和生產(chǎn)的影響。

2.2 育肥豬

表2 總結(jié)LF 對生長育肥豬生長性能及腸道菌群的影響的相關(guān)研究結(jié)果。盡管與液體喂養(yǎng)的仔豬相比，可用的數(shù)據(jù)更多，但基于DNA 序列的關(guān)于液體喂養(yǎng)生長育肥豬胃腸道微生物譜的信息仍然相當有限。O' Meara等（2020a）研究了育肥母豬的最佳飼料飼喂方式和最佳飼料形式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與干和濕拌料相比，LF 增加了仔豬末重和ADG，但使飼料效率降低。與固態(tài)飼料和濕拌料相比，飼喂LF 豬也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。此外，發(fā)現(xiàn)LF飼料與固態(tài)飼料相比飼料效率低，這可能是由于飼料浪費所致（Russell 等 ，2015；L"Anson 等 ，2012；Thacker 等，2006）。而 Zoric等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，飼喂新鮮LF 與固態(tài)飼料的育肥豬ADG、飼料效率和胴體重無顯著差異。

表2 液體飼糧對生長育肥豬生長性能及腸道菌群的影響

表1-1 液體飼料對哺乳和斷奶仔豬生長性能及腸道菌群的影響

表1-2 液體飼料對哺乳和斷奶仔豬生長性能及腸道菌群的影響

Canibe 等（2003）研究表明，生長豬飼喂新鮮LF 能使其采食量和ADG 高于自然發(fā)酵的FLF和固態(tài)飼料。但與仔豬飼喂FLF的情況類似，生長豬胃液pH 值和胃腸道腸桿菌水平低于飼喂新鮮LF，而乳酸濃度更高。Brooks 等 （2005） 將新鮮 LF 與FLF（唾液乳桿菌）、FLF（乳酸片球菌）和混合菌液（植物乳桿菌、乳酸片球菌、戊糖乳桿菌和乳酸乳桿菌）發(fā)酵的FLF 用于育肥豬。不同組之間的ADG 和飼料效率無差異，但飼喂FLF（唾液乳桿菌）的豬糞便中大腸菌群數(shù)量低于新鮮LF 組。此外，盡管不同處理之間的乳酸菌含量無差異，但與新鮮 LF 相比，F(xiàn)LF（唾液乳桿菌）和FLF（混合菌液）中乳酸菌：大腸菌群的比例更高。

Hurst 等（2008）與固態(tài)飼料相比，采用限制采食和自由采食在不同水料比下飼喂生長育肥豬新鮮LF 和FLF（乳酸菌）。發(fā)現(xiàn)自由采食新鮮LF（水料比為3∶1）較自由采食固態(tài)飼料可提高ADG 和瘦肉率。與限制飼喂固態(tài)飼料相比，限制飼喂新鮮LF和FLF（乳酸菌）均可提高ADG，降低采食量，從而提高飼料效率。也有研究表明飼喂水料比為2.5∶1 的新鮮LF 但的能使生長豬的飼料效率和 ADG 改善（Averós 等，2012）。苯甲酸也被研究作為一種改善液體飼喂的生長肥育豬生長性能的方法。雖然1%苯甲酸可以控制自發(fā)發(fā)酵并最大限度地減少LF 中的合成氨基酸損失，但也發(fā)現(xiàn)添加苯甲酸對生長性能、飼料效率和胴體品質(zhì)無顯著影響（O'Meara 等，2020b）。但與其他研究相比，液體飼喂系統(tǒng)的管理非常合理，即使自由飼喂，飼料浪費也很小，因此在所有處理中都具有非常高的生長性能和飼料效率。這可能使得在添加苯甲酸的試驗中很難觀察到這些參數(shù)的顯著改善（O'Meara 等，2020a）。

O’Meara 等（2020c）在育肥豬中比較了新鮮 LF、FLF、FLC和濕拌料。第一個試驗，發(fā)現(xiàn)飼喂FLF（植物乳桿菌和乳酸桿菌）的豬具有較低的ADG 和飼料效率，并且在屠宰時比其他組的豬肉品質(zhì)更差，而飼喂FLF 的豬的采食量更高。第二個試驗中，喂食FLC 的豬比FLF 和濕拌料的豬更重，與新鮮LF 的體重相似，而濕拌料飼喂的豬飼料效率優(yōu)于FLF。綜上所述，F(xiàn)LF 導致育肥豬生長性能和飼料效率下降，這可能是由于飼糧能量損失和氨基酸脫羧帶來的影響。Torres-Pitarch 等（2020b）研究了飼喂新鮮 LF、FLF、FLC 和浸泡，以及添加酶對腸道微生物群以及生長育成豬的生長性能的影響。發(fā)現(xiàn)FLF 提高了育肥豬ADG 和全腸道養(yǎng)分消化率，添加木聚糖酶和β- 葡聚糖酶復合物提高了鐵、回腸和全腸道養(yǎng)分消化率。飼喂這些飼糧的豬腸道菌群組成為這些改善可能發(fā)生的原因提供了一種見解。與促進生長相關(guān)的有益細菌，包括基松乳桿菌和糞薔薇菌，在添加酶的豬回腸和盲腸中更豐富，而FLC 成分降低了腸道細菌的豐度（大球藻和鏈球菌）。這與較差的增長有關(guān)?？紤]到接種菌株不占飼料的主導地位，在豬的腸道中無發(fā)現(xiàn)較為正常。但在未添加酶的FLC飼糧中小片球菌在回腸食糜中更為豐富。

Bunte 等（2020）在發(fā)酵飼糧中添加40%的非發(fā)酵粗谷物（稱為部分發(fā)酵LF，簡稱PFLF）。在一個試驗中將其與新鮮LF 進行比較，在另一個試驗中將新鮮LF與FLF 進行比較。部分和全部發(fā)酵飼糧對采食量、體重和飼料效率無顯著影響。盡管與新鮮LF相比，兩種發(fā)酵料都略微提高了采食量和飼料效率。FLF 降低了小腸pH 值和細菌α多樣性，但增加了糞便中的α多樣性。與新鮮 LF 相比，PFLF 對細菌α多樣性的影響相似（本試驗中兩種飼料都添加了植酸酶），即在小腸中α多樣性降低，而在胃腸道中增加。此外，在兩個試驗中，主坐標分析（PCoA）的布雷柯蒂斯距離表明，飼喂相同飼糧的豬糞便微生物群聚集在一起，并且與飼喂其他飼糧的豬具有更高差異性。這在布雷柯蒂斯距離方差分析中，發(fā)現(xiàn)23.7%的微生物組成變異歸因于飼料。在飼喂PFLF 的豬胃腸道中，乳酸桿菌和雙歧桿菌的相對豐度較高。其認為飼糧中添加未發(fā)酵的粗谷物（大顆粒）可能促進了這些細菌的增殖，因為大腸中存在可用于發(fā)酵的碳水化合物。

Torres-Pitarch 等（2020a）在試驗的第0 到21 d，飼喂加酶浸泡飼糧（浸泡3h）的仔豬的ADG高于飼喂加酶新鮮LF。添加酶可提高全腸道營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。但對生長性能和飼料效率均無明顯改善。與Torres-Pitarch 等（2020b）的發(fā)酵研究相比，谷物浸泡+酶似乎降低與生產(chǎn)性能參數(shù)呈正相關(guān)的菌群相對豐度，而與理想性狀和生理指標呈負相關(guān)的則更為豐富。這可能是飼喂這些飼糧的豬生長改善有限，飼料效率改善不足的原因。浸泡3h 是想通過增加谷物接觸酶復合物的時間來提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。但在浸泡期間，飼料可能已經(jīng)處于發(fā)酵的第一階段，并產(chǎn)生一些有害細菌，從而對腸道菌群有害，造成生長性能和飼料效率改善不顯著。但應謹慎解釋這些相關(guān)性，因為它們僅僅是分類群和生理數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。另外使用標記基因（16S rRNA 基因測序）最大缺點之一，是與改善生長和飼料效率相關(guān)的分類群以前可能沒有培養(yǎng)過，因此需要從豬腸道中分離出來，在進行驗證豬的生產(chǎn)性能改變與之相關(guān)特定菌株是否有直接或間接影響。同樣，盡管微生物群的組成研究提供了有用的信息，但可以使用宏基因組學和代謝組學來進一步深入研究微生物群的功能，這能夠提供更多關(guān)于LF 如何改變豬腸道菌群功能的見解，而不只是單單停留在識別主要分類群的變化（Gardiner 等，2020）。

3 小結(jié)

綜上所述，LF 對哺乳、保育仔豬和育肥豬生長性能和腸道菌群是有益的一面，并且能夠增加腸道有益菌，降低致病菌的相對豐度。但這種益處受限于LF的質(zhì)量、發(fā)酵添加的菌株、飼喂的設(shè)備和豬的不同生長階段?？梢奓F 對豬生產(chǎn)具有益處，但還需進一步改進生產(chǎn)工藝和飼喂設(shè)備。另外對腸道菌群的研究不能僅僅停留在平板法和16S rRNA 這兩種檢測方法，需要進一步使用代謝組和宏基因組等技術(shù)深挖主要改變了腸道具體的一些菌株，特別是LF 對真菌的影響進行探究，從而推進LF真正地在生產(chǎn)上能夠應用。

參考文獻：（略）