益生元在仔豬日糧中的研究進展

張 濤，譚 薇，姚 真，付光武，晨 光

（中國牧工商集團總公司研究院，北京 100095）

動物及人腸道內棲居著豐富的微生物菌群，在腸道內形成一個相對穩定和動態的平衡環境，對宿主的生長和健康起著重要作用。仔豬斷奶時要離開母體，從保育室轉移到仔培室，從吸允母乳到采食配合日糧，從接受母乳脂肪、乳糖和乳蛋白的營養為主向采食具有不同程度抗原特性的植物性蛋白質、分子結構迥異的植物性多糖、脂肪等一系列變化，容易引起斷奶應激[1]。仔豬斷奶期間日糧、環境的變化及仔豬應激反應等都將會引起仔豬腸道內的微生態環境發生變化，極易導致仔豬出現腹瀉、體重下降，甚至死亡。

研究表明，在動物日糧中，特別是在幼畜日糧中適量添加益生元，可以選擇性地刺激一種或幾種有益菌在宿主腸道內的生長，從而增進了宿主腸道微生態健康，促進動物生長，減少動物疾病。

1 益生元

1995年定義益生元是一種不被腸道酶消化的食物成分，其能夠選擇性刺激結腸中一種或一些特定細菌生長和（或）活性，從而對宿主產生有益的作用。2004年Gibson等對益生元的定義做了修改，定義益生元是一種選擇性的發酵營養物質，可以改變胃腸道中一些特定微生物的組成和活性，進而改善宿主的健康和福利[2]。

益生元的學名為功能性低聚糖。低聚糖是指由2～10個單糖通過糖苷鍵聚合在一起，形成低度聚合糖類的總稱。低聚糖分為營養型低聚糖和功能性低聚糖。營養型的低聚糖有普通的二糖、麥芽三糖、麥芽四糖等，可被機體消化吸收并產生能量，可作為甜味劑使用。功能性低聚糖通用技術規則行業標準（QB/T 2492-2000）中規定功能性低聚糖是由2～10個相同或不同的單糖，以糖苷鍵聚合而成；具有糖類某些共同的特性，作為甜食品配料，但不被人體消化酶和胃酸降解，不在（或難被）小腸吸收；具有促進人體雙歧桿菌的增殖等生理功能。

常見的益生元有低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚乳果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖、棉籽糖、低聚殼聚糖、低聚龍膽糖等。與益生菌相比，益生元具有耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長等優點。

2 仔豬的營養特點

仔豬的飼養管理是整個養豬生產中最關鍵的環節之一。初生仔豬消化道及其消化酶系尚未完全建立，胃腸黏膜結構不健全，免疫體系發育不完善，對病原微生物及其毒素的易感性強，易患各種胃腸道疾病，導致生產性能降低。在現代養豬生產中，為提高經濟效益，普遍實行仔豬早期斷奶技術，但常常造成以仔豬斷奶后生長緩慢和腹瀉為主要特征的早期斷奶應激綜合征。仔豬斷奶后，因母乳保護因子喪失、飼料消化負擔增加和生活環境改變等的影響，使仔豬抗病力減弱而易感染病原微生物；同時由于斷奶后消化酶活力下降、胃酸分泌不足及胃腸道上皮組織萎縮，導致仔豬消化道微生物區系發生紊亂，極易發生腹瀉等疾病。

仔豬斷奶后到正常菌群建立前，大腸桿菌和腸球菌等兼性厭氧或需氧菌占優勢，隨著腸道發育成熟，以厭氧菌占優勢的正常菌群逐步建立，早期斷奶在一定程度上影響腸道菌群的正常過程，造成菌群失調（包括小腸菌群過度生長及向大腸菌群轉化、大腸細菌減弱及菌群飄移），引起腸道疾病。對28日齡前后斷奶仔豬消化道微生物區系的改變進行研究時發現，斷奶后仔豬消化道內容物中大腸桿菌總數及溶血性大腸桿菌含量上升，乳酸桿菌和揮發性脂肪酸含量下降，這說明仔豬消化道固有的微生物區系已發生衰退。有報道表明，仔豬從斷奶到轉入育肥舍期間死亡率為2.4%，死亡仔豬中約70%是由于大腸桿菌的作用致死。

3 益生元的作用機理及其在仔豬日糧中的應用

3.1 促進腸道有益菌增殖，改善微生物組成

動物腸道微生物與動物機體及環境在進化過程中形成了相互依賴、相互制約的微生態系統，在微生態平衡狀態下，動物腸道中的正常微生物群對腸道的結構和功能以及增強機體免疫能力、抵抗疾病有重要作用。腸道菌群對生長性能和疾病抵抗力具有顯著影響，腸道中乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌的增殖，大腸桿菌等有害菌的減少可以維持腸道菌群平衡，促進動物的健康生長。而大腸桿菌等有害菌為優勢菌群時，可能導致仔豬腹瀉或水腫。

益生元不僅能夠使雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌增殖，同時還可以抑制病原菌在腸道的定植，促使其排出體外。低聚果糖可有效促進雙歧桿菌繁殖，雙歧桿菌不但不會產生有害物質，而且其代謝后產生的醋酸、乳酸等有機酸，可降低腸道pH，提高內源性溶菌酶活性，起到抑制大腸桿菌及梭狀菌等致病菌或腐敗菌繁殖的作用。許多病原微生物（如沙門氏菌、大腸桿菌等）表面含有外源凝集素，能與腸上皮寡糖結構中的受體特異結合，使細菌黏附在腸壁上增殖，引起組織病變。飼料中添加寡糖可與病原菌的外源凝集素特異結合，使病原菌不能在腸壁黏附，而是隨寡糖通過消化道排出體外。當有甘露寡糖存在時，具有甘露寡糖特異外源凝集素的大腸桿菌不附著哺乳動物腸道上皮細胞；體外試驗表明，已經黏附在腸道組織上的大腸桿菌接觸甘露寡糖后可在30 min內脫落下來。這表明益生元不但可防止病原菌在腸道附著，而且能洗脫已附著的病原菌。

杭蘇琴等報道，將杜×長×大哺乳仔豬34頭隨機地分為兩組，于25 d仔豬斷奶后分別飼喂基礎日糧或基礎日糧+甘露寡糖，利用PCR-DGGE技術對糞樣細菌16SrDNA的V6-V8可變區進行了分析，結果表明，斷奶前同窩仔豬帶譜相似性較高（81%～88%），但存在個體差異；斷奶后同窩仔豬的相似性下降（61%～70%）；斷奶后7、14、21和28 d相鄰時間段之間，基礎日糧組仔豬菌群相似性約維持在61%，甘露寡糖組菌群相似性在斷奶第1周下降后，逐漸增加至70%，說明斷奶可引起腸道菌群發生變化，而甘露寡糖具有使仔豬后消化道菌群快速穩定的作用[3]。岳文斌等研究了甘露寡糖（MOS）對斷奶仔豬腸道內主要菌群的影響，結果表明，MOS可顯著降低盲腸和結腸的大腸桿菌濃度（P＜0.05），同時顯著提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌濃度（P＜0.05），但對結腸乳酸桿菌和雙歧桿菌數影響不顯著（P＞0.05）[4]。侯振平等選取體重約6 kg的健康斷奶杜×長×大雜交仔豬（16～19日齡）124頭，采用PCR-DGGE方法，研究添加林肯霉素0.25%及半乳甘露寡糖0.1%、0.2%和0.3%對斷奶仔豬腸道微生物多樣性的影響，結果表明，結腸微生物DNA電泳條帶的數量顯著多于回腸中的數量；斷奶后0 d的回腸條帶數量多于斷奶后14 d的數量，但兩者間結腸微生物種類差異不大[5]。唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌和大腸桿菌為仔豬回腸共有菌；而金色葡萄球菌、唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌、枯草芽孢桿菌和產氣莢膜梭狀芽孢桿菌是結腸的共有菌。飼喂不同濃度半乳甘露寡糖，降低了斷奶仔豬回腸微生物種群數量，抑制了金色葡萄球菌、產氣莢膜等有害菌，促進部分乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的繁殖。在結腸中，降低大腸桿菌數，提高結腸中乳酸桿菌和雙歧桿菌數。相比較而言，回腸段的微生物種類和數量穩定性低于結腸，半乳甘露寡糖對乳酸桿菌的增殖作用在不同腸段表現存在差異。在早期斷奶仔豬基礎日糧中添加異麥芽低聚糖0.5%，盲腸、結腸大腸桿菌濃度顯著低于對照組（P＜0.05），而乳酸桿菌濃度顯著高于對照組和抗生素組（P＜0.05），雙歧桿菌濃度高于對照組，42 d時，添加異麥芽低聚糖組盲腸乙酸、丁酸及總揮發性脂肪酸濃度，結腸乙酸濃度均顯著或極顯著高于對照組；異麥芽低聚糖對腸道黏膜形態影響的觀察發現，添加異麥芽低聚糖組結腸絨毛高度均顯著高于對照組（P＜0.05）；添加異麥芽低聚糖0.5%組腹瀉頻率在第2、3周及整個試驗期比對照組分別下降15.2%、14.7%和10.8%[1]。研究認為飼料應激尤其是飼料抗原是引起腸道黏膜上皮發生變化的主要原因，但是斷奶后微生物區系的改變也是重要的原因之一。仔豬斷奶后腸道黏膜萎縮、腸道黏膜上皮絨毛變短、隱窩變深。大腸桿菌分泌的熱不穩定腸素（LT）可刺激分泌、抑制吸收進而引起分泌性腹瀉。大腸桿菌熱穩定腸素（ST）不僅促進分泌，而且還引起腸黏膜結構變化，表現為絨毛吸收細胞脫落和絨毛部分萎縮。異麥芽低聚糖可以抑制大腸桿菌的生長繁殖，促進小腸絨毛生長，保護小腸組織結構的完整，促進氨基酸等營養物質吸收以改善腸道菌群，使腸絨毛和隱窩得到改善。

3.2 增強免疫力

益生元調節機體免疫系統主要是通過充當免疫刺激的輔助因子來發揮作用，提高抗體免疫應答能力，從而增加動物體液及細胞免疫能力。益生元也具有抗原特性，能產生特異性免疫應答。雙歧桿菌在腸道內大量繁殖能夠起抗癌作用，這種抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細胞、細胞壁成分和胞外分泌物使機體的免疫力提高。飼喂定殖雙歧桿菌單因子的無菌小鼠比未處理的無菌小鼠壽命長。低聚果糖具有整腸通便的功能，其能使腸道腐敗菌受到抑制，腐敗產物顯著減少并及時排出（P＜0.05），因而可減少大腸癌的發生。陳代文等研究表明，單獨添加益生素顯著提高長白×長白×太湖三元雜交斷奶仔豬血液IgG水平10.40%（P＜0.05），極顯著提高淋巴細胞轉化率6.61%（P＜0.01）；添加寡糖極顯著提高血液IgG水平19.23%（P＜0.01）和淋巴細胞轉化率11.76%（P＜0.01）；益生素與寡糖聯合使用顯著提高血液IgG水平和淋巴細胞轉化率（P＜0.05），對血液IgM水平沒有顯著影響（P＞0.05），降低大腸桿菌數量，降低淋巴細胞轉化率，但差異不顯著（P＞0.05）[6]。

Davis等研究結果表明，甘露聚糖對無菌豬和一般豬均有增強免疫球蛋白的作用，一般情況下，仔豬飼喂甘露聚糖可增加小腸免疫球蛋白含量和增強腸管內白血球巨噬細胞的吞噬作用，飼喂甘露聚糖能顯著提高無菌仔豬的血清和腸黏膜IgA、IgG和IgM含量（P＜0.05），增強T淋巴細胞功能和小腸原始淋巴細胞活性，增強小腸內白細胞吞噬能力，從而提高機體特異性免疫應答水平（P＜0.05）[7]。黃俊文等在杜×長×大的（18±2）日齡斷奶仔豬日糧中分別添加金霉素150mg·kg-1、納豆芽孢桿菌0.1%、甘露寡糖0.2%和同時添加的甘露寡糖0.1%和納豆芽孢桿菌0.05%，研究其對早期斷奶仔豬生產性能、細胞免疫和抗氧化機能的影響，結果表明，納豆芽孢桿菌和甘露寡糖對仔豬日增重的影響與金霉素組間沒有顯著性差異（P＞0.05），納豆芽孢桿菌能顯著降低仔豬前期腹瀉率（P＜0.05），飼料轉化率顯著優于金霉素組（P＜0.05）。納豆芽孢桿菌與甘露寡糖對改善仔豬生產性能具有較好的協同作用，納豆芽孢桿菌與甘露寡糖低劑量合用時，試驗前期仔豬日增重顯著高于對照組和甘露寡組（P＜0.05），仔豬腹瀉率顯著低于對照組與甘露寡糖組（P＜0.05）；仔豬血清中的CD3+，CD4+水平顯著高于對照組（P＜0.05），且丙二醛含量顯著降低（P＜0.05），谷胱甘肽過氧化物酶活性增加，顯著高于甘露寡糖組（P＜0.05），對仔豬的免疫和抗氧化機能有改善作用[8]。

3.3 促進養分吸收，提高生產性能

益生元可促進養分吸收，提高生產性能，其作用機理是日糧加入益生元后，腸道微生物發酵產生丁酸與丙酸的量上升，丙酸通過門靜脈到達肝臟后，對膽固醇的合成進行調控，從而改善了脂質代謝；益生元能使有益菌增殖，從而使得腸道有益微生物利用吲哚、氨、苯酚，對甲酚合成菌體蛋白的能力大幅增強；益生元發酵產生有機酸可溶解腸腔內容物中的不溶性鈣鹽等，并通過旁細胞途徑促進鈣、鎂、磷的沉積。低聚果糖具有截留礦物質元素（如Ca、Mg、Fe、Zn）的能力。低聚果糖不能被消化酶分解，在到達大腸后，隨著低聚果糖被雙歧桿菌發酵分解，釋放出礦物質離子。消化道的后半部分如盲腸、結腸等是礦物質元素被吸收的重要場所。另外，低聚果糖經雙歧桿菌等發酵，產生的短鏈脂肪酸降低了腸道pH，在酸性環境中，許多礦物質溶解速度增加，因而有利于其吸收。由于短鏈脂肪酸能刺激結腸膜細胞生長，因而提高了對礦物質的吸收能力。王龍昌等選用三元雜交斷奶仔豬108頭，隨機分為3組，試驗組在基礎日糧中添加合生素0.05%和0.10%，試驗結果表明，與對照組相比，添加合生素0.05%使仔豬平均日增重提高17.2%，料重比降低36.2%，死淘率降低42.9%；添加合生素0.10%使平均日增重提高27.3%，料重比降低28.3%，死淘率降低100%，但差異不顯著（P＞0.05）；添加合生素0.05%和0.10%，仔豬血清中ALT分別提高28.6%（P＞0.05）和63.3%（P＜0.01），對仔豬血清中AST、ALP、TP、ALB、GLB、GLU無顯著影響（P＞0.05），對仔豬血清TC、TG、HDL-C和LDL-C水平均有不同程度的提高作用，對仔豬血清中IgG、IgA、IgM、淋巴細胞均無顯著影響（P＞0.05）[9]。戴兆來等試驗結果表明，添加乳酸菌、化學益生素或合生元均可降低哺乳期、斷奶期仔豬腹瀉率，增加斷奶后仔豬平均日增重，降低料重比，其中合生元作用效果最優，其次為混合化學益生素，最后為乳酸菌，且混合乳酸菌組優于單獨乳酸菌使用，結果提示，混合乳酸菌與果寡糖+菊粉組合以及與果寡糖+低聚木糖組合具有減少腹瀉、提高生長性能的作用，可用于斷奶期仔豬飼料[10]。

4 小結

益生元具有無污染、無殘留、耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長等優點，具有改善腸道菌群結構、提高動物免疫力、增加動物對疾病抵抗力、提高動物生產性能等作用。益生元對生產無公害畜產品具有重要的價值，是具有廣闊發展前景的飼料添加劑。應著重研究益生元組成、結構及用量等與功能表現的關系；益生元的作用機理，在不同消化道部位的作用效果、差異及原因；不同益生元與不同益生菌的作用效果及機理研究，適宜添加比例以及應用環境和對象等；益生元與其他飼料添加劑的協同或頡頏作用，提高益生元利用率的措施。

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