改善家禽腸道內的菌群組成

在人、動物和家禽體內，種類繁多的微生物菌群生活在一個競爭激烈的環境——腸道中。真菌、原蟲和病毒是腸道微生物生態系統的重要組成成員，但是細菌是構成該生態體系中最大且最為人熟知的部分。

中圖分類號：S816 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2017）09-0058-02

動物的胃腸道是已知的微生物種類最多且最密集的環境之一。腸道中已知的微生物超過10 000種。這些微生物菌落與宿主以共棲（互利共生）關系生存，這是經過數百萬年的進化形成的，對宿主和微生物菌群均有益。這意味著腸道中典型的微生物菌群構成不是為了確保生產效率、動物健康或食品安全最大化而“譜寫”的。比如，家禽所用的能量約有 10%來自腸道細菌對飼料的發酵。這種發酵過程在能量利用上與生俱來效率低下，因為它是在無氧環境下進行的，但是腸道的厭氧環境使得細菌能夠分解多種日糧。

近些年，有關于腸道微生物菌群的研究信息已經有很多，許多研究都集中在“微生物菌群（Microbiome）”的作用上。跨物種研究已發現，改變腸道微生物生態系統的組成可以顯著改變宿主動物的生理，例如宿主的肥胖程度。小鼠腸道中微生物門（大種群）中的硬壁菌門菌/擬桿菌門菌的比率與肥胖的形成有關。其他研究人員已經發現，“無菌（Germ-free）”飼養的小鼠可以比常規小鼠多喂30%的能量而不會發生肥胖；但是如果給無菌小鼠的腸道接種微生物菌群，它們則會發生肥胖。對人類的研究已經表明，一些特定微生物群（包括羅斯伯里氏菌屬菌和真桿菌屬菌）與肥胖癥增多有關，從而可提高“飼料利用率”。雖然不同宿主動物的一些數據有差異或者相悖，但總體來說，與真桿菌屬菌相關的羅斯伯里氏菌屬匱乏越多與肥胖增多或飼料利用率提高相關。這些數據共同說明了“我們是否能夠使腸道微生物平衡恰到好處”的良機，這樣我們就可以提高食品動物的生長性能和生產效率。

1 改變家禽的微生物組成

家禽業在雛雞生長開始時就為其提供了改變其腸道微生物組成的機遇。隨著家禽的成長并成熟，它們腸道中的微生物菌群會發生巨大的變化。在出雛時，雛雞的腸道本來是無菌的，但是很快會被來自母雞、蛋殼和/或出雛環境中的細菌定植。腸道微生物菌群的密集度和菌種的多樣性迅速增加，菌群轉變為產乳酸更多的細菌（典型的是硬壁菌門菌），這些細菌可快速發酵家禽日糧中的組分。其他研究已經表明，腸道細菌多樣性和密度的增加使得家禽對隨后會影響消費者的動物病原和食源性致病菌（如沙門氏菌）的定植有更強的抵抗力。

為了增強微生物菌群的威力，我們一直致力于采用無抗手段提高動物的生長性能、健康水平和食品安全性。其中采用的一種最常用的方法是替代日糧。

日糧可以簡單地通過給細菌提供不同的發酵底物（如淀粉和纖維）來方便地改變腸道菌群組成，這些底物能夠改變某些腸道菌群的選擇優勢。最常見的發酵終產物是揮發性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFA），被宿主吸收并為宿主的生長提供能量。VFA還為腸細胞的生長提供能量，這會增強腸道的營養吸收能力。腸道VFA水平的提高可以使得宿主的能量平衡上移，繼而在能量超出動物需要的情況下增加脂肪儲備。不幸的是，日糧變化是一種調節微生物菌群的粗糙方法，不能對特定細菌進行定向調節或增加，因此需要目標更明確且更特異的方法。

2 當前的益生菌研究重點

近來益生菌法（包括競爭排他法、益生菌產品和益生元產品）已再次受到重視。用于動物的益生菌被稱為直接飼喂型微生物（Direct-fed Microbials，DFM），通常是細菌或真菌培養物，可以是活菌也可以是滅活培養物，可能包含發酵終產物。使用益生菌的目的是提供可以提高生長效率或動物健康水平的微生物菌群。給新出殼雛雞使用益生菌的方法被稱為“競爭排他”法，它通常被用來提高雛雞出雛后的增重和能量儲備情況。它還用于阻止病原菌在腸道的定植。

現已表明，該方法能通過促進細菌菌群傳代，從而更快地形成能夠多樣且密集的腸道細菌生態系統，有效地減少病原微生物的負荷，進而提高家禽的生長性能。益生元是一種引人注目的既屬于日糧干預法又屬于益生菌法的特殊方法。益生元是宿主不能消化但是腸道細菌可以發酵的底物，如寡糖。這些組分被細菌菌群的特定成員發酵，能夠向這些菌群提供可以提高其在激烈競爭腸道中的優勢的所需“零食”。

最新研究進展已經使得有關腸道細菌組分以及它們對家禽健康和生產性能影響的信息爆炸式涌現，簡直是一個奇跡。開發產品速度之快令人瞠目，在我們看來，我們以前絕不會認識到腸道菌群的重要性以及對宿主動物福利和生產性能的影響會有多深遠。事實是，腸道微生物群落和宿主的生長和能量狀況極為息息相關，表明通過日糧和益生菌法改變腸道微生物菌群從而提高家禽生長效率具有光明的前途。通過運用我們從更大環境的生態學上所學到的知識，我們可以操控這些微生物菌群，以積極改善它們的生活環境（即家禽體），從而提高家禽的生產效率。□□

原題名：Enhancing the microbial population with poultry（英文）

原作者：Todd R. Callaway（調查微生物學家，美國農業部農業研究服務中心食品和飼料安全研究部）