抗生素及其替代物在畜禽腸道內的作用及其對腸道微生物和形態結構的影響（續完）

摘 要：腸道健康是保證畜禽正常生長的關鍵，而腸道健康在很大程度上受腸道微生物菌群及其形態結構的影響，因此改善畜禽腸道內微生物菌群平衡及其形態結構在養殖生產過程中就顯得尤為重要。本文主要闡述了畜禽腸道微生物菌群平衡的重要性以及畜禽在不同生理狀態下腸道內微生物組成的變化情況；另結合當前國際無抗養殖的趨勢，抗生素作為生長促進劑的使用已受到越來越嚴格的限制，各種抗生素替代物不斷涌現，成了當前的研究熱點，重點闡述和比較了抗生素及其替代物在畜禽腸道內的作用機理以及其對腸道菌群和形態結構的影響。

關鍵詞：畜禽；抗生素；抗生素替代物；腸道微生物；腸道形態；作用

中圖分類號：S816.7 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0769（2017）02-0037-04

2.3 益生元

益生元是指不能被人和動物腸道吸收但能促進雙歧桿菌等有益菌增殖，有助于腸道健康的一類功能性物質，具有穩定、安全、無毒等理化特性，能夠提高營養物質的吸收率，促進生長，增強免疫力，包括低聚糖類、多糖類、一些天然植物提取物、蛋白質水解物、多元醇，目前研究主要集中在低聚糖，如低聚木糖、甘露寡糖、低聚異麥芽糖、大豆低聚糖。低聚半乳糖等[60]。益生元的標準是：①不被宿主胃腸道消化或吸收；②只能被一種或有限幾種腸道菌利用；③能改善腸道菌群組成，增進宿主健康；④誘導腸腔內系統性免疫，改善宿主體質。益生元在動物體內的作用主要表現為：1）可選擇性增殖雙歧桿菌，雙歧桿菌代謝后會產生醋酸、乳酸短鏈脂肪酸等酸性物質，使腸道呈酸性，抑制有害菌的增殖，促進腸道的蠕動，并對人體腸道內雙歧桿菌等有益菌具有較強的增殖作用；2）病原菌細胞表面的外源凝集素和腸道黏膜上皮細胞能夠結合，使病原菌在腸壁上定植和繁殖，導致機體發病。當腸道內存在一定量的低聚糖時，外源凝集素能與低聚糖結構的受體相結合，從而減少了與腸黏膜上皮細胞的結合機會，破壞細胞識別而不吸附到腸壁上，從而增強有益菌的競爭優勢[61]；3）還具有調節人體免疫力、降低血脂、降低血壓、抑制病原菌生長和腹瀉及防止便秘等多種重要生理功能[62，63]。

周景欣等體外研究表明，低聚果糖、水蘇糖、低聚木糖、低聚異麥芽糖各試驗組腸道菌群與對照組相比，乳桿菌、雙歧桿菌、腸球菌、腸桿菌均增多，但乳桿菌和雙歧桿菌增加顯著，其4個試驗組腸道的pH明顯低于對照組，有利于腸道中有益菌的生長，有利于穩定腸道的微生態平衡[64]。段序東[65]研究發現在仔豬日糧添加甘露寡糖有降低空腸（P=0.06）和盲腸（P=0.08）食糜大腸桿菌數量及增加空腸食糜乳酸桿菌數量的趨勢（P=0.07），并顯著提高回腸食糜乳酸桿菌數量（P<0.01）。有研究顯示寡糖可促進仔豬腸道內多種乳酸菌和雙歧桿菌的生長，減少腸道內梭菌和潛在致病菌的數量[66]。Konstantinov等研究表明，飼喂寡糖可以促進斷乳仔豬回腸和結腸內特異性乳酸菌群的生長，有利于腸道乳酸菌群的多樣性[67]。薩立富等[68]研究不同劑量（1 g/kg、2 g/kg和4 g/kg） 甘露寡糖對28日齡斷奶仔豬腸道微生物的影響，結果指出：甘露寡糖顯著降低了仔豬全腸道（前腸段與后腸段）大腸桿菌的濃度，2 g/kg和4 g/kg的甘露寡糖顯著增加了全腸道中雙歧桿菌濃度；而1 g/kg的甘露寡糖增加了結腸中雙歧桿菌濃度與直腸中乳酸桿菌濃度。溫若竹[4]在肉雞日糧中添加甘露寡糖，試驗結果表明，整個飼養期甘露寡糖組十二指腸絨毛高度呈增加趨勢，空腸絨毛高度在后期也有增高的趨勢，回腸絨毛高度在21和42日齡時顯著高于對照組；此外，與對照組相比，甘露寡糖組顯著減低了肉雞前期十二指腸、空腸和回腸的隱窩深度，而后期甘露寡糖組十二指腸的隱窩深度有降低趨勢，且甘露寡糖顯著增高了十二指腸絨毛長度/隱窩深度（Villus Height/Crypt Depth，V/C）的比值，空腸和回腸的V/C比值也基本呈升高趨勢。王新峰等[69]研究表明，健康3月齡奶羔羊日糧中添加4.5 g果寡糖35 d之后，羔羊的十二指腸、空腸和回腸的絨毛顯著增高（P<0.05），隱窩深度顯著下降（P<0.05）。田娟等[70]在水產上也有同樣的發現，在吉富羅非魚基礎日糧中分別添加0.1%、0.3%、0.5%和0.7%殼聚糖，與對照組相比，8周后添加0.3%和0.5%殼聚糖組的幼魚前腸絨毛腸道顯著增加了18.02%和23.21%，寬度顯著增加了45.21%和54.06%，密度顯著增加了15.18%和19.37%。

總體而言，益生元能被益生菌利用，給益生菌提供營養，從而促進益生菌繁殖，達到抑制有害菌的目的，更有利于恢復和維持腸道微生態平衡，進而保證了動物腸道的健康發育。從某種意義而言，益生元實質上是為益生菌提供“食物”，以便使其能夠更好地生長繁殖，從而達到類似于添加益生菌的效果。

2.4 酸化劑

飼用酸化劑是一種可降低飼料在消化道中的pH，為動物提供最適消化道環境的新型添加劑，有單一型和復合型。酸成分有無機酸和有機酸兩種，常用的無機酸有鹽酸和磷酸，常用有機酸有檸檬酸、延胡索酸、乳酸、丙酸、蘋果酸、山梨酸、甲酸、乙酸等。酸化劑在動物體內的作用機理如下：1）降低胃腸道pH，而病原菌如大腸桿菌、葡萄球菌、梭狀芽孢桿菌的最適pH在6.0～8.0，pH小于4.0時則大量失活，但酸性條件有利于乳酸桿菌等有益菌的生長繁殖，因此酸化劑在改變有害菌的適宜生產環境或直接抑制殺死病原菌的同時也促進乳酸菌等有益菌的增殖[71]；2）直接刺激口腔的味蕾細胞，使唾液分泌增多，促進食欲，提高蛋白質的消化率和蛋白質的沉積，有利于微量元素的吸收，增強抵御疾病的能力；3）可抑制或防止腸道中大腸桿菌和其他有害微生物的寄居和繁殖，預防腸道疾病的發生，還可提高畜禽抗應激的能力[72]；4）可激活胃腸道中一些重要的消化酶，有利于營養物質的消化[73]。

大量研究表明，在飼料中添加酸化劑可以保護動物胃腸道黏膜健康、促進胃腸道有益菌生長、抑制有害微生物繁殖，從而提高動物生產性能、改善飼料利用率。陳代文等研究結果表明，斷奶仔豬日糧中添加酸化劑可降低糞便中大腸桿菌的數量，極顯著提高糞便中乳酸桿菌和雙歧桿菌[74]。汪海峰等[72]通過體外抑菌試驗，由乳酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸和磷酸構成的3種復合酸化劑A、B和C以1.0%和0.25%的水溶液濃度對大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌均有抑菌作用，此外，通過斷奶仔豬的飼養試驗后檢查腸道微生物區系，結果發現，A、B、C組豬的微生物多樣性指數分別為1.50、1.49和1.56，均高于對照組1.48。林映才等[75]發現，仔豬日糧中添加復合酸化劑可有效提高斷奶仔豬血液的酸堿平衡能力、降低胃內容物的pH、提高小腸中乳酸桿菌的比例、降低了大腸桿菌比例，并使斷奶仔豬小腸隱窩深度變淺、后期小腸絨毛高度升高，仔豬也相應地表現出腹瀉減少、生長加快和飼料轉化率改善。李鵬等[76]在仔豬日糧的基礎上分別添加0.1%磷酸型酸化劑（1）0.3%磷酸型酸化劑A（2）、0.1%乳酸型酸化劑B（3）和0.3%乳酸型酸化劑B（4），試驗結果表明與對照組相比，試驗組仔豬盲腸內大腸桿菌的數量分別降低了9.24%、8.49%、4.17%和4.62%；處理2、3、4組仔豬盲腸沙門氏菌數量分別降低了8.02%、3.03%和4.08%，盲腸乳酸菌數量分別提高了2.74%、2.62%和3.11%；處理2、3組仔豬盲腸雙歧桿菌分別提高了2.59%和3.08%；此外，添加酸化劑的處理組相較對照組仔豬的小腸絨毛高度顯著增加，其中添加乳酸型酸化劑B的2組比添加磷酸型酸化劑A的2組仔豬絨毛高度又顯著增加。

總之，酸化劑在改善腸道微生物方面主要表現為能夠給腸道微生物創造一個酸性環境，從而有利于腸道內如乳酸菌等有益菌的生長，同時抑制了一些偏堿性微生物的生長，最終也將起到類似于添加乳酸菌的效果。

2.5 植物提取物

廣義的植物提取物定義是指：以物理、化學或生物學手段（如沉淀、蒸餾、萃取）分離、提純天然植物性原料（種子、花、葉、根蓮等）中的有效成分，形成以生物小分子集團或高分子為主要成分的植物性產品，通常又被叫作中草藥、藥用植物或陽生素；狹義的植物提取物，指從植物中獲取能夠添加到日糧中，促進畜禽生長，增強畜禽免疫力安全無污染的綠色添加劑[77]。

從所含化學成分來考慮，因為植物本身多種多樣，組成也非常復雜，植物的提取物成分也就是其次級代謝產物類型也非常多，主要包括黃酮類、生物堿類、糖苷類、醌類、苯丙素類、鞣質類、脂質類、揮發性油類等多種類型。其在動物體內的作用主要表現為：1）具有抗菌、殺菌活性，但因活性成分不同，抗菌機制有多種，主要包括破壞/降解細胞壁、破壞細胞質膜、破壞細胞膜蛋白質結果、使細胞內容物泄露、使細胞質凝聚、減弱質子運動力，這些作用機制不是獨立的，而是相互影響，相互作用[78]；2）具有抗氧化活性：主要表現在兩方面，一是直接清除自由基、過氧化產物； 二是通過影響機體氧化還原酶類的活性發揮作用；3）調節機體免疫，很多研究表明其可能與刺激巨噬細胞作用有很大關系[79]；4）改善動物生長性能：植物提取物富含多種營養元素和有效活性成分，適口性好，能夠刺激動物消化道，提高食欲，從而增加采食量；植物提取物一般都具有一定刺激性，可以提高動物胃腸道興奮度，使動物消化腺消化液的分泌增多，從而提高消化吸收功能；另外，植物提取物可以抑制腸道有害微生物繁殖，穩定消化道內微生態環境的平衡[80]。

Hao等在仔豬飼料中添加100 mg/kg的連翹提取物，可降低腸道中大腸桿菌數量，提高乳酸菌和雙歧桿菌數量，減輕大豆β-伴球蛋白引起的過敏性腹瀉[81]；Ouwehand等研究發現肉桂醛等一些植物提取物均能較好地抑制腸道一些有害菌的繁殖，如對大腸桿菌的抑制能力，但是其對腸道組織中的有益菌不會起到抑制作用，如乳酸桿菌，因此肉桂醛等物質對腸道微生物菌群的組成不僅起到優化作用，還能提高腸道組織的消化吸收能力，為免疫器官的生長發育提供了充足的營養物質[82]。劉容珍等[83]的研究表明，在仔豬日糧中添加0.35%植物提取物，可使仔豬盲腸內的雙歧桿菌、乳酸桿菌數分別增加69.65%和29.69%，而大腸桿菌和梭菌數則分別下降了84.38%和58.07%。趙興鑫等[84]在Ross 308肉雞基礎日糧中分別添加0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的中草藥，試驗結果顯示42d時各試驗組與對照組相比，盲腸大腸桿菌菌數分別下降了4.64%、6.52%、6.90%和9.16%；總需氧菌數分別下降了4.55%、6.32%、6.20%和7.59%；乳桿菌數分別提高了7.18%、9.36%、11.41%和12.95%；雙歧桿菌數分別提高了6.94%、8.76%、10.92%和12.06%；此外，其對腸道結構影響主要表現為，各試驗組42 d十二指腸絨毛高度較對照組分別提高了10.05%、16.91%、19.84%和20.20%；隱窩深度分別降低了2.96%、5.92%、7.14%和9.76%；V/C比值分別提高了13.65%、24.44%、29.33%和33.60%。劉洋[85]研究發現，日糧中添加100 mg/kg、200 mg/kg肉桂醛能增加42 d 肉雞十二指腸和空腸的高度、V/C分別增加13.48%（P<0.01）、12.62%（P<0.01）、19.25%（P<0.01）、15.77%（P<0.01）和 6.04%（P<0.05）、5.71%（P<0.05）、12.33%（P<0.01）、8.17%（P<0.05）；100 mg/kg添加組能使42 d 肉雞十二指腸、空腸的隱窩深度分別降低4.74%（P<0.05）、5.75%（P<0.05）。

綜上可知，大部分植物提取物能夠增加腸道中乳桿菌、雙歧桿菌等乳酸菌數量，同時降低大腸桿菌、梭菌等的數量，改善畜禽腸道微生物菌群平衡，從而促進腸道的健康發育。主要原因是大部分植物提取物中的主要活性成分是酚類物質，能夠導致細菌細胞膜活性提高，此外，它還有其他一些活性物質，它們共同作用于細菌。但關于植物提取物具體的抑菌機制則不是很明確，因為其主要活性成分繁多，可能存在不同的抑菌機制，這有待于進一步研究。

2.6 酶制劑

酶是機體內新陳代謝過程中各種化學反應的催化劑，具有專一性和高效性。飼料中添加的酶制劑是通過各種微生物發酵生產的有生物活性的產品。酶制劑主要有消化酶，如蛋白酶類、淀粉酶類和纖維素粉劑酶；還有改善飼料品質的酶，如木聚糖酶、戌聚糖酶、果膠酶和植酸酶。酶制劑有單一酶制劑和復合酶制劑之分，現在市場上多為復合酶制劑。酶制劑在動物體內的作用機理有以下幾點：1）補充內源酶的不足，提高養分消化利用率：飼用復合酶中含有的蛋白分解酶、淀粉酶、脂肪酶等，可補充內源酶分泌的不足，提高養分消化利用率[86]；2）破壞植物細胞壁、消除抗營養因子，可降解不可消化的植物細胞壁及釋放被“包裹”的養分，為消化酶所消化，同時還產生大量寡糖類物質，因而具有調節腸道微生物區系的作用；3）降解腸道食糜黏度、提高養分消化率，減少了后腸道有害菌發酵所需的底物，從而減少了腸道有害菌數量[87]。

大量研究表明，動物日糧中添加酶制劑可以改善動物對養分的消化吸收，提高動物的生產性能，同時還能改善腸道菌群，促進腸道的健康發育。Hock等[88]采用小麥為基礎日糧，研究酶制劑對小腸內微生物的影響，結果表明，酶制劑的添加降低了食糜粘度，減少了小腸菌群的數量。胡向東等[89]在生長豬小麥為基礎的日糧中添加木聚糖酶的研究表明，與對照組相比，木聚糖酶組具有明顯的益生作用，刺激腸道有益菌增殖并抑制有害菌，減少氮排放。湯海鷗[90]研究常規劑量和高劑量添加NSP復合酶對肉雞各性能的影響，結果發現，高劑量加酶組相對黏度顯著低于負對照組（P<0.05）；兩個加酶組乳桿菌數顯著高于兩個對照組（P<0.05）。葉楠等研究發現，在斷奶仔豬日糧中添加木聚糖酶可降低盲腸內容物氨含量，增加盲腸內容物雙歧桿菌的數量，顯著提高仔豬平均日增重[91]。丁雪梅和張克英[92]在小麥-豆粕型日糧中分別添加0、1 224 IU/kg、 2 449 IU/kg和3 673 IU/kg的木聚糖酶，結果表明，木聚糖酶增加了44日齡肉雞十二指腸、空腸和回腸中乳桿菌數量，提高了44日齡肉雞十二指腸、空腸和回腸絨毛長度和V/C比值。蔣桂韜等發現，在黃羽肉雞飼料中添加木聚糖酶可顯著提高十二指腸絨毛高度，降低十二指腸、空腸和回腸的隱窩深度，抑制腸黏膜生長抑素mRNA的表達[93]。林謙等[94]也有同樣的報道，即日糧中添加酶制劑能夠促進黃羽肉雞十二指腸、空腸和回腸絨毛形態結構的發育。

酶制劑對畜禽腸道微生物的調節一方面是其可降解細胞壁釋放寡糖類物質，起到了類似益生元的作用；另一方面，酶制劑可充分消化腸道營養物質從而減少后腸道食糜，減少了該部位有害菌的營養供給，從而抑制其生長。

3 小結

總體而言，腸道健康是動物健康生長的關鍵，而腸道菌群平衡又是腸道健康的保障。隨著抗生素在全球養殖領域內的禁用，各種抗生素替代物成了人們研究的熱點。從以上各種抗生素替代物的作用機理可以看出，它們在改善腸道方面最終均表現為在一定程度上抑制腸道大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌生長繁殖，同時促進乳桿菌、雙歧桿菌等有益菌的增殖，維持腸道菌群平衡，從而減少有害菌對腸上皮和黏膜的危害，保證腸道完整性，有利于其對營養物質的消化吸收，而維護動物健康成長。與其他抗生素替代物相比，乳酸菌類益生菌可直接增加腸道乳桿菌、雙歧桿菌等乳酸菌數量，抑制有害菌數量，起到改善腸道菌群平衡的作用，避免了間接促進乳酸菌等有益菌生長的能量轉化和以及轉化時間的延后性；此外，適量添加乳酸菌類益生菌能夠增加乳酸菌用以繁殖的基數，能夠更快地達到機體所需乳酸菌數量；最后，復合型乳酸菌較單一型乳酸菌效果更佳，各乳酸菌之間可相互協作，從而快速有效地地改善腸道各菌群平衡。因此，在選擇抗生素替代物產品時，強烈推薦使用復合型乳酸菌類益生菌。

致謝：感謝浙江大學動物科學學院占秀安教授對文稿所提的寶貴意見。

參考文獻：（94篇，略）