斷奶仔豬腸道健康及功能：使用營養策略而非抗菌化合物控制斷奶后仔豬腹瀉（綜述）（續完）

中圖分類號：S815 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2017）10-0088-06

5 日糧蛋白水平對斷奶仔豬胃腸道微生物分布的影響

胃腸道的微生態是影響仔豬營養和健康的最重要因素之一（Hao和Lee，2004；O’Sulllivan等，2005）。豬腸道微生物的活性和多樣性是十分復雜的，并且對其的研究相對較少，特別是剛剛斷奶仔豬的腸道（Pluske等，1997，2007；Halas等，2007）。

不易消化的飼料成分（如未消化的日糧蛋白和日糧纖維）和來自小腸的內源性底物會進入大腸，并在此在內源或外源微生物的作用下發酵，這通常會引起豬后腸微生物種群和多樣性的改變（Hogberg等，2004；Castillo等，2007；Jeaurond等，2008；Metzler等，2009）。然而，與碳水化合物發酵不同的是，蛋白質底物在大腸中的發酵可能會產生有毒成分，如氨和胺類，它們會誘發斷奶后腹瀉（Post Weaning Diarrhea，PWD）（Ball和Aherne，1987；Buddle和Bolton，1992）。就這一點而言，飼喂低蛋白日糧的仔豬，其大腸中的蛋白發酵指標（如PUN和NH3-N）較低（Nyachoti等，2006；Heo等，2008，2009；Opapeju等，2008），進而PWD的發病率下降（Heo等，2008，2009；Kim等，2008）。然而，有關日糧蛋白水平是否會影響大腸中微生物種群和多樣性的資料相對匱乏。僅少數研究利用培養技術（Bikker等，2006，2007；Nyachoti等，2006；Wellock等，2006a；Jeaurond等，2008）和分子技術（Bhandari等，2008；Opapeju等，2009）評估了日糧蛋白水平對保育豬腸道微生物組成的影響。

最近，Heo（2010）在一項試驗中研究了日糧蛋白水平、產毒素性大腸桿菌（Enterotoxigenic E. coli，ETEC）感染和斷奶后的喂料時間對斷奶仔豬胃腸道微生物組成的影響。末端限制性片段長度多態性（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism，T- RFLP）技術曾用于檢測未消化食糜樣本中微生物的組成。降低日糧蛋白水平并不會影響大腸中特定微生物菌株的豐度和頻率（表6；P>0.05）。同樣的，檢測到的峰值的總數并未隨日糧蛋白水平的改變而產生變化（表7；P>0.05）。這些結果與先前的研究結果相一致，即日糧蛋白水平（150 g/kg～ 170 g/kg對220 g/kg～230 g/kg）對胃腸道中被檢測的微生物種群沒有影響（Bikker等，2006，2007；Nyachoti等，2006；Opapeju等，2008）。與此相反，Wellock等（2006a）和Jeaurond等（2008）報道，當日糧蛋白含量從230 g/kg降至130 g/kg時，結腸中乳酸桿菌對大腸桿菌的比值提高；提高豬日糧中可發酵蛋白水平（家禽粉），結腸中梭狀芽孢桿菌數量有增加的趨勢。另外， Opapeju等（2009）最近利用分子技術檢測發現，與日糧中230 g/kg粗蛋白含量相比，180 g/kg的日糧粗蛋白含量有降低結腸中蛋白質利用菌（梭狀芽孢桿菌）含量的趨勢。眾所周知，梭狀芽孢桿菌是胃腸道中可與大腸桿菌和變形桿菌共同代謝未消化日糧蛋白的細菌（Nollet等，1999）。然而，日糧對腸道微生物種群的作用機理是一個很復雜的領域，需要密切關注日糧纖維和蛋白的含量和來源（如其可發酵性）。例如，Jeaurond等（2008）發現，當可消化蛋白質的攝入量受到限制時，可發酵碳水化合物的攝入量將會增多，這會減慢梭狀芽孢桿菌的增殖。另外，許多研究發現，飼喂可發酵碳水化合物能夠改變腸道細菌種群及其活性（Bauer等，2001；Hogberg等，2004；Metzler等，2009）。因此，試驗結果的不同最可能是由所用試驗日糧中可發酵纖維和蛋白質的含量和來源不同所致。Heo（2010）在試驗中使用的日糧含有不同水平的中性洗滌纖維（Neutral Detergent Fiber，NDF）和不同的NDF∶ADF（酸性洗滌纖維，Acid Detergent Fiber）比率（即133 g/kg∶ 65 g/kg對120 g/kg∶59 g/kg），這是為了保持高蛋白日糧和低蛋白日糧中日糧纖維和蛋白總量和來源的一致性。因此，在本試驗中，可發酵纖維對腸道微生物種群的影響在高蛋白日糧和低蛋白日糧之間應該是最小的。如上文所述，降低日糧蛋白水平同時保持日糧纖維含量不會顯著影響大腸微生物種群組成是有可能的。

然而，令人驚訝的是，減少斷奶仔豬食糜中可發酵蛋白質的含量，會提高大腸中蛋白質的發酵程度，但大腸中微生物組成并未受日糧蛋白水平的影響（Jeaurond等，2008）。其原因尚不明確，且憑借目前細菌基因庫中有限的數據無法進行證實。然而，某些菌株能夠同時利用蛋白質和碳水化合物（糖-蛋白水解細菌）生成能量的事實，意味著它們的多樣性可通過改變腸道微生物種群得到維持，即使在食糜中可利用N含量提高的情況下也是如此。例如，當回腸食糜中蛋白質/碳水化合物比值降低時，糖-蛋白水解細菌主要從發酵碳水化合物上獲得能量；但是，當可發酵蛋白質含量增加時，它們也會增殖并通過發酵蛋白獲得能量（Weijers和van de Kamer，1965；Abe等，1981；Nollet等，1999）。這些菌群包括大腸桿菌、變形桿菌和梭狀芽孢桿菌（Nollet等，1999）。因此，可發酵碳水化合物而不是可發酵蛋白質對腸道微生物的多樣性和種群組成影響更大（Bauer等，2001；Hogberg等，2004；Metzler等，2009）。進一步的研究主要調查了可發酵蛋白質/可發酵碳水化合物比率對腸道微生物特性的影響，以便更好地了解會對斷奶仔豬胃腸道微生態產生什么影響。

6 日糧蛋白和PWD

眾所周知，日糧蛋白的來源和含量均會影響仔豬的腸道健康（Pluske等，2002）。本小節將回顧日糧蛋白來源和含量對仔豬生長性能和胃腸道健康的影響。

6.1 日糧蛋白來源與PWD間的關系

某些日糧組分，如豆類植物蛋白[如豆粕（Soybean Meal，SMB）和豌豆]，會對剛剛斷奶的仔豬生長性能和健康造成不利的影響。與酪蛋白型日糧相比，豆類蛋白型日糧[SMB、豌豆、蠶豆或藍羽扇豆（Lupinus angustifolius）]會降低十二指腸中大部分酶的活性以及能量和N的全腸道消化率（Salgado等，2002）。與干燥脫脂乳粉不同，SBM會造成早期斷奶仔豬短暫的過敏（Li等，1990）。在該研究中，喂給SBM日糧的豬增重較慢，腸道絨毛更短，抗SBM的免疫球蛋白水平更高，這說明SBM具有抗原特性。其他研究發現，與脫脂奶粉相比，SBM可降低仔豬空腸食糜中蛋白酶的活性（Makkink等，1994），提高腹瀉的發病率，促進ETEC的產生（Shimizu和Terashima，1982）。與之相反，其他作者認為飼喂SBM型日糧的仔豬和飼喂脫脂乳粉的仔豬在ETEC排出和腸道健康的其他指標（如乳酸菌/大腸菌比率、小腸結構）方面均沒有差異（Pouteaux等，1982；Wellock等，2008a）。

研究表明，植物蛋白的加工可提高其在仔豬營養上的價值。例如，與傳統的大豆相比，加工的大豆產品（如微生物發酵SBM）可提高斷奶仔豬的生產性能、增加腸道乳酸桿菌數量、降低腸道腸桿菌數量、提高絨毛長度和絨毛長度/隱窩深度比率。在其他研究中，相較于生豌豆，膨化豌豆可提高仔豬胰腺組織中淀粉酶、糜蛋白酶和羥肽酶A的活性，并且可提高N和淀粉的表觀回腸消化率（Freire等，1991）。其他的大豆產品，如大豆蛋白濃縮料、大豆蛋白分離物和濕法擠壓大豆蛋白濃縮料，可以降低與傳統SBM相關的抗原效應（Li等，1991）。深加工，如微粒化和細粉碎并不會提高SBM在仔豬營養上的價值（Valencia等，2008）；不過Owusu-Asiedu等（2002a）認為，相比于生豌豆，微粒化的豌豆在添加了淀粉酶和木聚糖酶后會使它們的氨基酸消化率和飼料利用效率得到提高。

通常，當飼喂斷奶仔豬時，動物蛋白似乎要比植物蛋白的飼用價值更高，這部分是由于植物來源的蛋白質消化率低于動物蛋白（Yu等，2002）。這主要取決于蛋白質和（或）碳水化合物的結構特性以及植物蛋白中是否存在抗營養物質（Makkink等，1994；Salgado等，2002）。與SBM、發酵大豆蛋白和大米濃縮蛋白相比，動物蛋白（乳清蛋白濃縮物、魚粉）能使仔豬獲得更高的生長性能和營養物質利用率以及更好的腸道形態（Yun等，2005）。

當用不同來源的動物蛋白飼喂仔豬時，營養價值上的差異并不罕見。Vente-Spreeuwenberg等（2004）報道，飼喂脫脂奶粉型日糧的仔豬比采食水解羽毛粉型日糧的仔豬可獲得更好的生長性能、更長的腸道絨毛長度，這可能是由于后者的營養物質消化率更低。在另一項研究中，斷奶后飼喂魚粉型和乳糖型日糧的仔豬，比飼喂乳清粉型日糧的仔豬有更佳的生長性能（Lopes等，2004）。與魚蛋白相比，噴霧干燥血漿可提高受ETEC K88攻毒的仔豬的生長性能，降低腸道腫瘤壞死因子（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）和白介素-8的表達、防止空腸潰瘍和水腫的發生（Bosi等，2004）。該作者認為，噴霧干燥血漿可防止出現大腸桿菌誘導型炎癥，要歸功于其中所含有的免疫球蛋白和糖蛋白。的確，Owusu-Asiedu等（2002b）證實了動物的噴霧干燥血漿產品含有抗ETEC的抗體。

日糧蛋白源對豬生長性能和腸道健康的影響已得到了廣泛的研究，但是有關日糧蛋白源對腸道微生物菌群組成影響的資料仍很缺乏。此外，可用數據是使用培養技術獲得的（Wellock等，2008a）。利用分子技術評估日糧蛋白源對腸道微生物學的調節作用將會加快對不能利用培養技術測定的不可培養的重要細菌的研究，這是由于不可培養的細菌無法使用培養技術進行檢測。考慮到腸道微生物菌群在維持腸道健康上的重要作用，有關日糧蛋白源對腸道微生物菌群組成及其多樣性影響的數據，將有助于更好地管理斷奶仔豬的營養，特別是在飼料不添加抗生素的情況下。

6.2 日糧蛋白水平與PWD間的關系

其中會影響腸道微生物增殖的一個重要因素是細菌增殖所需底物的供應情況（Wellock等，2006b）。大多數致病菌（如ETEC）會偏向利用發酵蛋白為其增殖的底物，因此調控日糧粗蛋白水平被認為是減少斷奶仔豬腹瀉發病率的一個重要的營養策略（Macfarlane，1995；Stein和Kil，2006）。斷奶仔豬典型的日糧含有高水平的粗蛋白，通常達到210 g/kg～250 g/kg，并且含有亞治療劑量的抗生素（Pluske等，2002；Stein和Kil，2006）。然而，有證據表明斷奶后立即飼喂含高水平蛋白的日糧會引起仔豬對蛋白質的消化不良，這是因為斷奶仔豬的消化系統尚未發育成熟，不能完全消化和吸收日糧中的蛋白質（Cranwell，1995）。因此，大量未被消化的粗蛋白質會進入大腸，而被身居其中的微生物所發酵，并可能會促進利用N的微生物的生長（Piva等，1996；Reid和Hillman，1999）。這種情況會導致大腸中蛋白水解微生物（消化蛋白質的微生物）和糖水解微生物（消化糖的微生物）的不平衡生長（Piva等，1996）。就這一點而言，未消化的日糧蛋白在大腸中被微生物發酵會誘發PWD，這是由于腸道中有毒副產物大量增加，如直鏈脂肪酸、吲哚、酚類、氨和生物胺（Bolduan等，1988；Aumaitre等，1995；Pluske等，2002）。在這方面，Pluske等（2002）和Halas等（2007）在其撰寫的多篇該研究領域最新綜述中進行了闡述，Heo等（2008，2009）的部分試驗數據均對此進行了驗證。

飼用抗生素的替代策略主要目的是盡量減少由腸道致病菌誘發的腸道功能紊亂。然而，與此同時這些替代策略不應該抑制仔豬的生長潛力。迄今為止，已有的證據表明，在斷奶后給仔豬飼喂低蛋白日糧（<180 g/kg）可減少胃腸道內蛋白質的發酵（Nyachoti等，2006；Htoo等，2007），提高糞便的黏稠度（Nyachoti，2006；Wellock等，2006a，2008b；Yue和Qiao，2008）。另外，研究表明低蛋白日糧（170 g/kg粗蛋白）可減少仔豬小腸和大腸中的炎癥反應和ETEC數量（Opapeju等，2009）。然而，盡管低蛋白日糧具有一定的保護作用，但擔心仍然存在，因為相比飼喂高蛋白日糧的仔豬，采食低蛋白日糧的仔豬生長速度偏慢（Nyachoti等，2006；Wellock等，2006a，2008b；Yue和Qiao，2008）。與此相反，其他研究小組證明，在低蛋白日糧中添加必需氨基酸以保持日糧的理想氨基酸組成，可以預防仔豬出現PWD的臨床癥狀，同時還能夠達到與采食高蛋白日糧的仔豬相同的生長性能。例如，Figueroa等（2002）發現，當日糧蛋白含量出現四個百分點的差異時，如180 g/kg對140 g/kg，纈氨酸和（或）異亮氨酸會限制仔豬的生長。該作者在此試驗中發現，與飼喂粗蛋白含量為160 g/kg的仔豬相比，飼喂日糧粗蛋白含量為120 g/kg或110 g/kg的豬平均日增重下降。隨后的研究在低蛋白日糧中添加晶體氨基酸（包括纈氨酸和異亮氨酸）以保持理想氨基酸組成（Chung和Baker，1992），結果發現，低至170 g/kg的日糧粗蛋白水平并不會降低仔豬的生長性能，同樣也不會影響上述的腸道健康指標（Heo等，2008，2009；Lordelo等，2008；N?rgaard和Fernández，2009）。

這些試驗結果表明，如果斷奶仔豬喂給相同數量的可消化能和充足數量的必需氨基酸（即賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、蘇氨酸）以及纈氨酸和異亮氨酸，低蛋白日糧并不會阻礙仔豬的生長（Heo等，2008，2009；Lordelo等，2008；N?rgaard和Fernández，2009）。Opapeju等（2009）最近的研究結果與上述研究結果相一致，即低蛋白日糧不會對空腸刷狀緣酶的分泌產生不利的影響。低蛋白日糧還可與其他營養調控手段協同作用來提高仔豬的生長性能。Bhandari等（2010）在最近的一項研究中發現，與飼用抗生素相比，低蛋白日糧與益生菌的協同作用可促進仔豬生長，達到與使用飼用抗生素后相同的水平。然而，Opapeju等（2008）發現，飼喂低蛋白（粗蛋白質水平從210 g/kg降至170 g/kg）日糧的仔豬會降低生長性能，盡管低蛋白日糧在斷奶后3周中添加了必需氨基酸以及纈氨酸和異亮氨酸。該作者聲稱，用低蛋白日糧飼喂早期斷奶的仔豬，由于此日糧缺乏不可缺少的氨基酸，結果會導致仔豬出現較差的生長性能。

7 結論

生長受阻和發生腸道疾病（如PWD）是仔豬剛剛斷奶時的主要問題，并且這也是造成生豬產業收益減少的主要原因。同時，越來越多地擔憂抗生素耐藥菌株的出現與畜禽飼料中低劑量使用抗生素之間的相關性，導致了歐盟全面禁止飼用抗生素的使用，并對世界其他地區施壓要求禁止類似的使用。為了盡量減小因禁止在豬飼料中添加飼用抗生素后帶來的不良的生產和經濟后果，尋找有效的抗生素替代品/替代物顯得十分必要。大量營養策略已經被用作提高斷奶仔豬生產性能、控制PWD發病率的替代方法，而在剛剛斷奶時給仔豬飼喂低蛋白日糧就是這些策略中的一種。的確，添加了氨基酸的低蛋白日糧可以提高仔豬的腸道健康。然而，日糧粗蛋白質水平對仔豬生長性能的影響機理尚未定論。因此，需要進一步研究添加了氨基酸的低蛋白日糧對采用與商業生產環境相同條件飼養的仔豬生長性能和健康的影響。盡管ZnO可大幅提高生長性能指標，降低PWD發病率，但添加高劑量ZnO仍存在環境污染的問題，因此應慎重使用。同樣，益生菌和益生元似乎可以改善仔豬的生長性能和腸道健康，不過其作用機制尚未完全清楚，另外該試驗結果也模棱兩可。研究發現，有機酸可以促進仔豬的生長性能和健康。然而，同時具有酸的效力和酸的結合力是很困難的。進一步的研究將有助于確定在低蛋白日糧中添加氨基酸、益生菌、益生元和有機酸對提高仔豬腸道健康的新的潛在機制。□□

原題名：Gastrointestinal health and function in weaned pigs： a review of feeding strategies to control post-weaning diarrhoea without using in-feed antimicrobial compounds（英文）

原作者：J. M. Heo等