猪禽肠道微生物调控的研究

    自19世纪法国微生物学家巴斯德提出正常菌群对宿主是有益的学说以来，人们对畜禽胃肠道正常微生物群的组成、定植规律及其与宿主关系有了越来越多的了解。畜禽肠道微牛物群组成虽然很稳定，但是也受饲料和环境等因素的影响而发生变化。动物消化道内微生物区系的理论平衡是宿主动物保持良好的健康状况和发挥正常生产性能所必需的条件。调控消化道微生物区系对提高生产性能，改善饲料利用率和减少病原菌在肠道内的定植有着巨大的潜力。目前可采取的方法有在饲料中添加抗生素、益生素、益生元、合生元、有机酸、铜。氧化锌以及改变日粮组成和饲喂方式等。

　　1  胃肠道微生物的定植规律

    大量研究表明，动物出生前是无菌的，但是出生后几小时就可在其肠道中发现微生物，且其定植顺序是先需氧菌或兼性厌氧菌，随后才是厌氧菌。厌氧菌虽然后定植，在数量上却占99％以上，为优势菌并保持一定的生态平衡，剩余的不到1％为兼性厌氧菌和需氧菌。

　　2  胃肠道微生物群与宿主的关系

　　2．l  生物拮抗  正常微生物群对病原微生物有明显的抑制作用，其作用机理为：专性厌氧菌在代谢过程中可产生挥发性脂肪酸和乳酸，降低胃肠道pH和氧化还原电势（Eh），从而抑制外源菌的生长和繁殖；同时产生大量酸使肠内容物变酸，促进肠蠕动，从而使外源菌未与粘膜表面接触。粘附就被排出体外。占优势的厌氧菌还通过与粘膜上皮细胞紧密结合形成一层生物膜，起到了对宿主细胞占位性保护作用。此外，厌氧菌还通过对有限营养的竞争优势而抑制外源曲或病原菌的生长与繁殖。

　　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，通过刺激免疫器官发育、促进红细胞免疫功能、作为免疫性剂以及提高粘膜免疫和疫苗抗体水平，进而使动物的体液免疫水平和细胞免疫水平提高，增强机体抗病力；此外，益生菌从未消化的物质中获取能量以及抑制肠道腐败物质和毒素的产生，提高免疫力。

　　2．3  营养  单胃动物盲肠和反刍动物瘤胃中的正常菌群通过发酵产生大量的有机酸，这不仅为动物直接提供了营养，而且间接地激活酸性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酸和纤维素酶，从而提高蛋白质和能量利用率（林云，2001），同时可产生维生素、氨基酸和未知生长因子，促进动物生长；此外，微生物的代谢产物如过氧化氢、细菌素等可抑制和杀灭胃肠道病原菌。

　　2．4  改善畜产品品质  畜禽胴体和蛋品质极易受病原菌加沙门氏菌和大肠杆菌污染。可以通过改善畜禽胃肠道微生物群，以抑制病原菌从而达到改善畜产品的目的。

　　3  胃肠道微生物群的调控因子及其机理探讨

　　3．l  抗生素（Antibiotics）  抗生素是在动物饲料中添加的，用以改善动物营养状况和促生长的具有抗菌活性的微生物代谢产物。抗生素具有抑制有害微生物生长，提高营养物质吸收利用率，促进动物生长等作用。但由于抗生素在实际应用中带来的一系列问题，如残留、耐药性、二重感染和降低机体免疫力等，其应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为研究热点。

　　3．2  益生素（Probiotics）  益生素主要是指通过改善肠道微生态平衡而对畜禽施加有利影响的活的微生物制剂，目前益生素主要的菌种类型有3类：乳酸菌类、芽孢杆菌类、酵母菌类。由于益生素使胃肠道内有益菌如乳酸杆菌和链球菌的数量增多，这些菌会产生大量的有机酸使肠道内pH下降，从而抑制胃肠道内病原菌的繁殖。此外，益生素代谢产生的过氧化氢和细菌素等也可抑制潜在的病原菌。

    益生素制剂由于具有菌种组成的不确定性和在肠道内外环境的不稳定性等缺点，使其推广应用受到一定的限制。

　　3．3  益生元（Prebiotics） 狭义来讲益生元主要是指寡糖类产品，如果寡糖（FOS）、甘露寡糖（MOS）、异麦芽寡糖（a－GOS或IMO）等。由于寡糖可选择性地促进肠道有益菌的生长、繁殖，而不被有害菌利用，从而维持了肠道菌群的平衡，促进了动物的健康。此外，有些寡糖如甘露寡糖可竞争性地与病原菌结合以防止病原菌在肠道上皮细胞的结合与定植；同时还可使已结合到上皮细胞上的有害菌脱落下来随粪便排出体外。益生元由于具有低热、稳定、无残留和耐药性等优点，被看作是一种很有开发潜力的绿色饲料添加剂。

　　3．4  合生元（Synhiotics）  合生元主要是指益生元利益生菌结合的生物制剂。Ziminer（2001）研究发现，非消化性寡糖（NDOs）和能降解NDOs的益生菌配合使用，能很好地控制肠道微生态系统，由于这些益生菌与肠道固有菌产生竞争性的酵解作用，从而使益生菌在通过十段肠道时存活率得到改善，结肠微生物的定植率提高，增强了NDOs对内源和外源菌生长及活性的刺激作用。Nemcoba等（1999）报道，副酪蛋白乳杆菌（L．paracasein）和FOS（3g／头·d）混合饲喂断奶仔猪，结果发现二者显著增加了粪便中乳酸杆菌、双歧杆菌和总的厌氧菌数，表明L．paracasein和FOS具有协同作用。

    尽管对合生元的研究刚刚起步，但是由于其具备益生元和益生菌双重作用，所以这种制剂的研究和应用有日渐增多的趋势。

　　3．5 发酵液态饲料（Fermented Liquid Feed，FLF）

  Mikkelsen等（2000）研究发现，FLF通过降低胃内pH值，减少胃肠道内包括大肠杆菌在内的肠细菌，增加酵母细胞数，进而改善了猪胃肠道微生物活性。Hansen等（2000）也有类似的报道。Asa．hara（2001）研究报道，发酵乳通过调整胃肠道内环境而抑制大肠杆菌增殖，进而防止了病原性大肠杆菌的侵染。

　　3．6 酸化剂（Acidic Agents） 由于畜禽胃肠道内乳酸杆菌等有益菌适宜在酸性环境中繁殖，而病原菌生长的适宜pH值大多呈中性或偏碱性，因此酸化剂主要是通过降低胃肠道pH值，从而抑制有害微生物繁殖，减少营养物质的消耗和抗生长毒素的产生，同时促进有益菌的增殖。
    Qverland等（2000）研究结果表明，二甲酸钾（k－diformate）显著地减少了生长育肥猪十二指肠（p＜0．03＝、空肠（p＜0．02＝和直肠（p＜0．01＝中大肠杆菌的数量。王冉等（2001）研究发现，日粮中添加0.125％富马酸，21日龄肉仔鸡空肠和盲肠内大肠杆菌数分别比对照组降低10．03％和4．14％（ p＜ 0.05＝，而乳酸杆菌则比对照组增加了19.3％（p＜0.05＝和1.25％（p＞0.05）；由此可见，无论从对肉仔鸡肠道有害菌群的抑制，还是对有益菌群的增殖作用来看，酸化剂均有较明显的功效。另外，电有报道，有机酸对35日龄仔猪各段消化道内大肠杆菌和乳酸杆菌无影响，这可能与35日龄仔猪胃肠道pH趋于相对稳定和试验日粮组成有关。

　　3．7  日粮组成（Dietary Compollents）研究发现，特定的日粮组成也会影响动物胃肠道微生物群。Zentek（2000）研究表明，饲喂高蛋白日粮会诱导狗肠道中产生大量的产气梭菌；而饲喂发酵碳水化合物后，双歧杆菌和乳酸杆菌数增加；日粮对其他细菌的影响很小。日粮纤维素降低狗回肠沙门氏菌数（Howard等2000）。Hampson等(1999)试验表明，含低水平可溶性非淀粉多糖和抗性淀粉的日粮能完全保护猪免受试验性致病菌的浸染。关于日粮组成对胃肠道微生物群影响的机理还不清楚，有待进一步探讨。

　　3．8  饲喂方式  沙门氏菌导致畜禽疾病，影响畜产品安全，由于肠道是沙门氏菌的主要定居点，所以在进行屠宰加工前应设法减少猪胃肠道中沙门氏菌数。Anlderson等（2000）研究发现，经口服一定浓度的氯酸盐16h后，断奶仔猪肠道抗新霉素沙门氏菌数（p＜0．05）显著减少。这意味着在屠宰前，及时用氯酸盐处理可以减少猪肉产品中的病原微生物数。Grego叶等（2000）研究发现，细菌的数量和种类受宰前饲喂方式的影响很大，在宰前 48h内只饲喂干草和饥饿组牛相比，前者肠道肠球菌较多，而大肠杆菌较少；后者整段肠道中大肠杆菌和兼性厌氧菌数较多。此外Binck等（2000）研究给饲与禁食对刚出壳的肉仔鸡胃肠道微生物群发育的影响，结果表明头两大二者差异不大，从第3天开始两种饲喂方式出现了差异，给饲组雏鸡盲肠细菌以乳酸杆菌、肠球菌为主，大肠杆菌从第 2天的约 107cfu／g降至第3天约 106cfu／g；而禁食组雏鸡大肠杆菌则从大于107cfu／g增至大于108cfu／g。由此可说明，在出壳后两天禁食，从第3天开始饲喂有利于肉仔鸡胃肠道内正常菌群的形成。综合各试验结果可以得出结论：合理的饲喂方式，可以预防病原菌的感染，减少疾病发生和改善畜产品品质。

　　3．9  高铜、氧化锌  多数研究者认为高铜有抗菌作用，可降低发病率。有研究表明，高铜能抗霉菌，降低肉仔鸡消化道球虫感染和减少动物粪便中细菌总数。Kaollli等（1999）试验发现，日粮中添加氧化锌有助于维持断奶后仔猪肠道正常微生态，但这种作用仅限于断奶后前两周。高铜、氧化锌抑菌作用的机理有待进一步研究。

  　4  结语

    面对中国已加入世贸组织这一令人鼓舞的事实，欣喜之余我们应有一种危机感。中国的畜牧养殖业要想在竞争激烈的国际市场占有一席之地，有两个问题必须解决，一是降低成本，二是提高畜产品质量。要达到这两个目标，研究对畜禽胃肠道微生物进行调控，不失为一种切实可行的办法。今后应在微生物学与动物营养学的基础上，加大微生物调控的基础理论研究，深入探讨微生物群调控机理和各种调控因子间的协同作用，开发新的理想的调控剂，以便合理。有效地维持动物健康和改善畜产品品质。
 

作者：臧建军 

来源：山西农业大学动物科技学院