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豬禽腸道微生物調(diào)控的研究

 
    自19世紀(jì)法國微生物學(xué)家巴斯德提出正常菌群對宿主是有益的學(xué)說以來,人們對畜禽胃腸道正常微生物群的組成、定植規(guī)律及其與宿主關(guān)系有了越來越多的了解。畜禽腸道微牛物群組成雖然很穩(wěn)定,但是也受飼料和環(huán)境等因素的影響而發(fā)生變化。動物消化道內(nèi)微生物區(qū)系的理論平衡是宿主動物保持良好的健康狀況和發(fā)揮正常生產(chǎn)性能所必需的條件。調(diào)控消化道微生物區(qū)系對提高生產(chǎn)性能,改善飼料利用率和減少病原菌在腸道內(nèi)的定植有著巨大的潛力。目前可采取的方法有在飼料中添加抗生素、益生素、益生元、合生元、有機(jī)酸、銅。氧化鋅以及改變?nèi)占Z組成和飼喂方式等。
  1  胃腸道微生物的定植規(guī)律
    大量研究表明,動物出生前是無菌的,但是出生后幾小時就可在其腸道中發(fā)現(xiàn)微生物,且其定植順序是先需氧菌或兼性厭氧菌,隨后才是厭氧菌。厭氧菌雖然后定植,在數(shù)量上卻占99%以上,為優(yōu)勢菌并保持一定的生態(tài)平衡,剩余的不到1%為兼性厭氧菌和需氧菌。
  2  胃腸道微生物群與宿主的關(guān)系
  2.l  生物拮抗  正常微生物群對病原微生物有明顯的抑制作用,其作用機(jī)理為:專性厭氧菌在代謝過程中可產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸和乳酸,降低胃腸道pH和氧化還原電勢(Eh),從而抑制外源菌的生長和繁殖;同時產(chǎn)生大量酸使腸內(nèi)容物變酸,促進(jìn)腸蠕動,從而使外源菌未與粘膜表面接觸。粘附就被排出體外。占優(yōu)勢的厭氧菌還通過與粘膜上皮細(xì)胞緊密結(jié)合形成一層生物膜,起到了對宿主細(xì)胞占位性保護(hù)作用。此外,厭氧菌還通過對有限營養(yǎng)的競爭優(yōu)勢而抑制外源曲或病原菌的生長與繁殖。
  2.2  提高免疫力  正常菌群中的益生菌(即有益菌)具有免疫刺激因子的作用,通過刺激免疫器官發(fā)育、促進(jìn)紅細(xì)胞免疫功能、作為免疫性劑以及提高粘膜免疫和疫苗抗體水平,進(jìn)而使動物的體液免疫水平和細(xì)胞免疫水平提高,增強(qiáng)機(jī)體抗病力;此外,益生菌從未消化的物質(zhì)中獲取能量以及抑制腸道腐敗物質(zhì)和毒素的產(chǎn)生,提高免疫力。
  2.3  營養(yǎng)  單胃動物盲腸和反芻動物瘤胃中的正常菌群通過發(fā)酵產(chǎn)生大量的有機(jī)酸,這不僅為動物直接提供了營養(yǎng),而且間接地激活酸性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酸和纖維素酶,從而提高蛋白質(zhì)和能量利用率(林云,2001),同時可產(chǎn)生維生素、氨基酸和未知生長因子,促進(jìn)動物生長;此外,微生物的代謝產(chǎn)物如過氧化氫、細(xì)菌素等可抑制和殺滅胃腸道病原菌。
  2.4  改善畜產(chǎn)品品質(zhì)  畜禽胴體和蛋品質(zhì)極易受病原菌加沙門氏菌和大腸桿菌污染??梢酝ㄟ^改善畜禽胃腸道微生物群,以抑制病原菌從而達(dá)到改善畜產(chǎn)品的目的。
  3  胃腸道微生物群的調(diào)控因子及其機(jī)理探討
  3.l  抗生素(Antibiotics)  抗生素是在動物飼料中添加的,用以改善動物營養(yǎng)狀況和促生長的具有抗菌活性的微生物代謝產(chǎn)物??股鼐哂幸种朴泻ξ⑸锷L,提高營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用率,促進(jìn)動物生長等作用。但由于抗生素在實際應(yīng)用中帶來的一系列問題,如殘留、耐藥性、二重感染和降低機(jī)體免疫力等,其應(yīng)用受到了很大的限制,研制安全性高的抗生素和抗生素的替代品已成為研究熱點。
  3.2  益生素(Probiotics)  益生素主要是指通過改善腸道微生態(tài)平衡而對畜禽施加有利影響的活的微生物制劑,目前益生素主要的菌種類型有3類:乳酸菌類、芽孢桿菌類、酵母菌類。由于益生素使胃腸道內(nèi)有益菌如乳酸桿菌和鏈球菌的數(shù)量增多,這些菌會產(chǎn)生大量的有機(jī)酸使腸道內(nèi)pH下降,從而抑制胃腸道內(nèi)病原菌的繁殖。此外,益生素代謝產(chǎn)生的過氧化氫和細(xì)菌素等也可抑制潛在的病原菌。
    益生素制劑由于具有菌種組成的不確定性和在腸道內(nèi)外環(huán)境的不穩(wěn)定性等缺點,使其推廣應(yīng)用受到一定的限制。
  3.3  益生元(Prebiotics) 狹義來講益生元主要是指寡糖類產(chǎn)品,如果寡糖(FOS)、甘露寡糖(MOS)、異麥芽寡糖(a-GOS或IMO)等。由于寡糖可選擇性地促進(jìn)腸道有益菌的生長、繁殖,而不被有害菌利用,從而維持了腸道菌群的平衡,促進(jìn)了動物的健康。此外,有些寡糖如甘露寡糖可競爭性地與病原菌結(jié)合以防止病原菌在腸道上皮細(xì)胞的結(jié)合與定植;同時還可使已結(jié)合到上皮細(xì)胞上的有害菌脫落下來隨糞便排出體外。益生元由于具有低熱、穩(wěn)定、無殘留和耐藥性等優(yōu)點,被看作是一種很有開發(fā)潛力的綠色飼料添加劑。
  3.4  合生元(Synhiotics)  合生元主要是指益生元利益生菌結(jié)合的生物制劑。Ziminer(2001)研究發(fā)現(xiàn),非消化性寡糖(NDOs)和能降解NDOs的益生菌配合使用,能很好地控制腸道微生態(tài)系統(tǒng),由于這些益生菌與腸道固有菌產(chǎn)生競爭性的酵解作用,從而使益生菌在通過十段腸道時存活率得到改善,結(jié)腸微生物的定植率提高,增強(qiáng)了NDOs對內(nèi)源和外源菌生長及活性的刺激作用。Nemcoba等(1999)報道,副酪蛋白乳桿菌(L.paracasein)和FOS(3g/頭·d)混合飼喂斷奶仔豬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者顯著增加了糞便中乳酸桿菌、雙歧桿菌和總的厭氧菌數(shù),表明L.paracasein和FOS具有協(xié)同作用。
    盡管對合生元的研究剛剛起步,但是由于其具備益生元和益生菌雙重作用,所以這種制劑的研究和應(yīng)用有日漸增多的趨勢。
  3.5 發(fā)酵液態(tài)飼料(Fermented Liquid Feed,F(xiàn)LF)
  Mikkelsen等(2000)研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)LF通過降低胃內(nèi)pH值,減少胃腸道內(nèi)包括大腸桿菌在內(nèi)的腸細(xì)菌,增加酵母細(xì)胞數(shù),進(jìn)而改善了豬胃腸道微生物活性。Hansen等(2000)也有類似的報道。Asa.hara(2001)研究報道,發(fā)酵乳通過調(diào)整胃腸道內(nèi)環(huán)境而抑制大腸桿菌增殖,進(jìn)而防止了病原性大腸桿菌的侵染。
  3.6 酸化劑(Acidic Agents) 由于畜禽胃腸道內(nèi)乳酸桿菌等有益菌適宜在酸性環(huán)境中繁殖,而病原菌生長的適宜pH值大多呈中性或偏堿性,因此酸化劑主要是通過降低胃腸道pH值,從而抑制有害微生物繁殖,減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和抗生長毒素的產(chǎn)生,同時促進(jìn)有益菌的增殖。
    Qverland等(2000)研究結(jié)果表明,二甲酸鉀(k-diformate)顯著地減少了生長育肥豬十二指腸(p<0.03=、空腸(p<0.02=和直腸(p<0.01=中大腸桿菌的數(shù)量。王冉等(2001)研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加0.125%富馬酸,21日齡肉仔雞空腸和盲腸內(nèi)大腸桿菌數(shù)分別比對照組降低10.03%和4.14%( p< 0.05=,而乳酸桿菌則比對照組增加了19.3%(p<0.05=和1.25%(p>0.05);由此可見,無論從對肉仔雞腸道有害菌群的抑制,還是對有益菌群的增殖作用來看,酸化劑均有較明顯的功效。另外,電有報道,有機(jī)酸對35日齡仔豬各段消化道內(nèi)大腸桿菌和乳酸桿菌無影響,這可能與35日齡仔豬胃腸道pH趨于相對穩(wěn)定和試驗日糧組成有關(guān)。
  3.7  日糧組成(Dietary Compollents)研究發(fā)現(xiàn),特定的日糧組成也會影響動物胃腸道微生物群。Zentek(2000)研究表明,飼喂高蛋白日糧會誘導(dǎo)狗腸道中產(chǎn)生大量的產(chǎn)氣梭菌;而飼喂發(fā)酵碳水化合物后,雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)增加;日糧對其他細(xì)菌的影響很小。日糧纖維素降低狗回腸沙門氏菌數(shù)(Howard等2000)。Hampson等(1999)試驗表明,含低水平可溶性非淀粉多糖和抗性淀粉的日糧能完全保護(hù)豬免受試驗性致病菌的浸染。關(guān)于日糧組成對胃腸道微生物群影響的機(jī)理還不清楚,有待進(jìn)一步探討。
  3.8  飼喂方式  沙門氏菌導(dǎo)致畜禽疾病,影響畜產(chǎn)品安全,由于腸道是沙門氏菌的主要定居點,所以    在進(jìn)行屠宰加工前應(yīng)設(shè)法減少豬胃腸道中沙門氏菌數(shù)。Anlderson等(2000)研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)口服一定濃度的氯酸鹽16h后,斷奶仔豬腸道抗新霉素沙門氏菌數(shù)(p<0.05)顯著減少。這意味著在屠宰前,及時用氯酸鹽處理可以減少豬肉產(chǎn)品中的病原微生物數(shù)。Grego葉等(2000)研究發(fā)現(xiàn),細(xì)菌的數(shù)量和種類受宰前飼喂方式的影響很大,在宰前 48h內(nèi)只飼喂干草和饑餓組牛相比,前者腸道腸球菌較多,而大腸桿菌較少;后者整段腸道中大腸桿菌和兼性厭氧菌數(shù)較多。此外Binck等(2000)研究給飼與禁食對剛出殼的肉仔雞胃腸道微生物群發(fā)育的影響,結(jié)果表明頭兩大二者差異不大,從第3天開始兩種飼喂方式出現(xiàn)了差異,給飼組雛雞盲腸細(xì)菌以乳酸桿菌、腸球菌為主,大腸桿菌從第 2天的約 107cfu/g降至第3天約 106cfu/g;而禁食組雛雞大腸桿菌則從大于107cfu/g增至大于108cfu/g。由此可說明,在出殼后兩天禁食,從第3天開始飼喂有利于肉仔雞胃腸道內(nèi)正常菌群的形成。綜合各試驗結(jié)果可以得出結(jié)論:合理的飼喂方式,可以預(yù)防病原菌的感染,減少疾病發(fā)生和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。
  3.9  高銅、氧化鋅  多數(shù)研究者認(rèn)為高銅有抗菌作用,可降低發(fā)病率。有研究表明,高銅能抗霉菌,降低肉仔雞消化道球蟲感染和減少動物糞便中細(xì)菌總數(shù)。Kaollli等(1999)試驗發(fā)現(xiàn),日糧中添加氧化鋅有助于維持?jǐn)嗄毯笞胸i腸道正常微生態(tài),但這種作用僅限于斷奶后前兩周。高銅、氧化鋅抑菌作用的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
   4  結(jié)語
    面對中國已加入世貿(mào)組織這一令人鼓舞的事實,欣喜之余我們應(yīng)有一種危機(jī)感。中國的畜牧養(yǎng)殖業(yè)要想在競爭激烈的國際市場占有一席之地,有兩個問題必須解決,一是降低成本,二是提高畜產(chǎn)品質(zhì)量。要達(dá)到這兩個目標(biāo),研究對畜禽胃腸道微生物進(jìn)行調(diào)控,不失為一種切實可行的辦法。今后應(yīng)在微生物學(xué)與動物營養(yǎng)學(xué)的基礎(chǔ)上,加大微生物調(diào)控的基礎(chǔ)理論研究,深入探討微生物群調(diào)控機(jī)理和各種調(diào)控因子間的協(xié)同作用,開發(fā)新的理想的調(diào)控劑,以便合理。有效地維持動物健康和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。 
 
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