饲料添加剂的肠道健康作用对猪和禽采食量的影响

王少群，李小娜

（海南省动物卫生监督所，海南海口 570203）

1 前言

在过去几十年里，饲料添加剂受到饲料工业的广泛关注，特别是在2006 年欧洲禁止饲用抗生素之后，刺激抗生素替代品的研究，重点在仔猪和肉鸡等动物饲料上。初始，这项研究重点是其他的抗菌作用，但随着时间的推移，营养学家也认识到这些饲料抗生素的其他作用，如改善肠道完整性和抗炎反应。但在猪和家禽中大多数试验都是关于生长性能的，为了评估营养调控作用，对添加剂进行了非补充对照的评估。在某些情况下，饲料添加剂在改善饲料转化率方面有较好效果，但关于生理、免疫和微生物作用模式的信息有限。饲料添加剂对生产性能的积极反应往往与饲料采食量的提高有关，而饲料采食量的提高反过来又会提高动物生产性能。但在其他情况下，营养物质消化率的提高或微生物生长的减少也可以在不增加采食量的情况下提高动物生长性能。影响肠道健康的因素很多，如管理和微气候、致病性应激和饲料组成等（王晶等，2019）。饲料添加剂对胃肠道健康的影响是一个共同的问题。本文就胃肠健康降低采食量的机制及不同添加剂对肠道健康的改善作用进行综述，以减轻其对采食量的负面影响。

2 肠道健康与采食量

饲料添加剂主要添加在易应激的动物饲料中，这些应激可以来源于环境、管理、感染和营养，其通过一系列反应影响肠道健康，最终降低采食量。肠壁消化能力的降低、紧密连接的破坏是导致采食量减少的主要原因。通过断奶、运输或与其他动物混合等方式暴露于应激状态下的动物可能出现肠道缺血和氧化应激，导致上皮细胞炎症，肠道完整性降低，病毒、细菌或寄生虫的暴露危害肠道健康，往往是引发胃肠道问题的诱发因素（王雪洁和冯京海，2018）。虽然不同病原体的作用方式不同，但其负作用通过病变或绒毛与隐窝比值的降低导致肠道功能降低，导致回肠消化率降低，微生物菌群底物增多。断奶后第一天不进食仔猪的绒毛与隐窝比率低于进食的仔猪，这表明营养不良时期会降低肠细胞发育和肠道的完整性。抗营养因子可能使肠黏膜层的蛋白变性，导致黏膜屏障破坏。植酸作为抗营养因子对增加内源性蛋白损失也有类似的负作用。Goossens 等（2012）在体外研究中发现，猪上皮细胞易受霉菌毒素，尤其是T-2 毒素的攻击，呕吐毒素和T-2 毒素均以时间和浓度依赖的方式降低上皮电阻，并增加了细胞通透性。所有上述因素的共同之处是刷状缘及其相关酶的产生受到阻碍，这些酶如蔗糖酶、异麦芽糖酶、乳糖酶、肠激酶和不同的脂肪酶，是消化所必需的，其中肠激酶是蛋白质消化的重要酶。肠激酶将胰蛋白酶原转化为胰蛋白酶，而胰蛋白酶又反过来水解饲料蛋白，并激活胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶。在肠激酶产量有限的情况下，蛋白质的消化减少，导致更多的日粮蛋白作为底物，促进微生物菌群的生长，促进蛋白水解菌的生长。

LPS（脂多糖）诱导的细胞因子对采食量也有间接影响。LPS 还可能引起上皮组织的脓毒症，导致钠、葡萄糖、氯化物和水的吸收减少，常伴有腹泻（Guttman 和Finlay，2009），这些病原体将蛋白质直接排入宿主细胞，破坏细胞间紧密连接。另一种破坏紧密连接的途径是氧化应激，氧化应激导致促炎细胞因子的高表达。促炎细胞因子的产生，导致嗜睡和直接减少采食量。在动物暴露于不同应激的时期，猪和家禽饲料中添加饲料添加剂可能会改善肠道健康，从而减少不同应激带来的生理负面影响。

3 不同添加剂对肠道健康的影响

3.1 益生菌大多数益生菌的健康益处与调节胃肠道健康或细菌因子有关。在对猪和家禽进行大量研究中，益生菌的使用与改善动物健康、增强抗病性、提高繁殖性能、促进生长和提高产品质量有关（Simon 等，2001）。益生菌处理的最大响应与改善日增重相关，在77% 的试验中，益生菌处理对采食量和免疫系统的影响未见报道。对这些结果的一种解释可能是大多数试验是为了商品注册进行的，因此，对日增重的影响是最有趣的参数。但这一结果也表明，在商业条件下，猪和家禽的益生菌处理和采食量刺激之间可能没有直接联系。Simon 等（2001）报告说，无论感染球虫病、微生物（产气荚膜杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌）或简单的LPS 诱导，在攻毒条件下，益生菌处理后家禽和猪的生长性能改善的一致性比较高。在应激条件下，肠道菌群失衡，机体防御机制下降，通过补充益生菌，这些问题将被最小化，这证明了生长性能结果的差异（Ducatelle 等，2015）。在热应激肉鸡和猪中，更多的能量被用于适应应激条件，因此，用于生长的能量减少，导致生长性能下降。此外，热应激肉鸡和猪的生长性能恶化可能是由于食欲不振和采食量减少，这是一种降低机体热增量的防御机制。我们认为，益生菌在提高热应激肉鸡和猪的采食量方面有两种可能的积极作用：（1）预防肠道内致病菌的过度生长，维持肠道黏膜完整，并在热应激时阻断致病菌从肠道进入血液；（2）尽量减少与热应激有关的问题。

3.2 益生元益生元的有益作用被认为主要是通过选择性刺激产生短链脂肪酸的非致病菌如双歧杆菌、乳酸菌和真细菌的增殖。因此，一个给定的益生元最可能的影响往往与其发酵能力成正比。Molist 等（2009）发现，早期断奶仔猪的发酵能力从断奶后第10 ～15 天显著增加。肠道有益菌产生的短链脂肪酸可以改善肉鸡和猪的生长性能和肠道健康。肠道菌群多样性的增加和肠道短链脂肪酸浓度的升高（特别是丁酸的产生）是益生元对猪和肉鸡的主要积极影响（Roberfroid 等，2010）。益生元的发酵会导致pH 大幅降低，渗透作用增强，质子交换刺激，丁酸水平增加及结肠表面积扩大，这些都可能是改善肠道健康的良好选择。丁酸盐不进入血液，但它被结肠腺细胞直接代谢，以维持代谢活动并刺激大肠的生长。

3.3 中链脂肪酸中链脂肪酸是饱和的、不具分支的、含有6 ～12 个碳的脂肪酸，它们自然地以中链甘油三酯的形式出现在乳脂肪和各种饲料原料中，如椰子油和棕榈仁油。这个基团由己酸（C6 ：0）、辛 酸（C8 ：0）和 癸 酸（C10 ：0）组成。含有12 个碳原子的月桂酸也常被归为中链脂肪酸。与长链脂肪酸相比，中链脂肪酸具有较低的熔点和较高的水溶性。在中性pH 下，中链脂肪酸大多是游离的，其水解从口腔和舌侧脂肪酶开始，在胃中继续进行，胃中的脂肪酶最初对中链甘油三酯起作用，在释放到十二指肠前产生大量中链脂肪酸和单甘油酸，同时它可以被肠上皮细胞直接利用产生能量，从而保持肉鸡和仔猪肠组织的完整性（Guillot 等，1993）。此外，中链脂肪酸对革兰氏阳性菌有较强的抗菌作用，通过将中链脂肪酸结合到细菌细胞壁和细胞质膜中，以及抑制细菌脂肪酶，可能是其作用最相关的机制（Bergsson 等，2002）。但中链脂肪酸的抗菌作用取决于解离程度，其抗菌作用一般局限于胃和小肠近端（十二指肠），因为中链脂肪酸可以被迅速吸收，并且只会在中性pH 下以较不活跃的解离形式存在。但中链脂肪酸由于气味原因会影响动物的采食量，因此，通过包被可以解决这种负面效应，并可增加其到达小肠的生物利用度，从而发挥其抗菌性能。

3.4 霉菌吸附剂由于胃肠道上皮是真菌毒素摄入后第一个与之接触的屏障，已有多项研究探讨了真菌毒素对肠道完整性的影响。大多数研究是针对人类肠上皮细胞Caco-2 和猪上皮细胞系IPEC1 和 j2 进行的。关于霉菌毒素的研究都是用黄曲霉毒素或镰刀菌毒素进行的，如呕吐毒素或T-2 毒素、玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1。Pinton 等（2010）研究表明，呕吐毒素直接影响IPEC1 和Caco-2 细胞系中紧密连接蛋白的表达，导致代谢产物从管腔中通过的增加，他们还证明了伏马毒素B1影响IPEC1 细胞的细胞膜，导致该毒素在细胞内大量通过。Goossens 等（2012）研究了镰孢菌毒素对上皮细胞的影响，观察镰孢菌毒素对细胞活力、凋亡和坏死的剂量相关效应。T-2 毒素导致细胞坏死最多，被认为毒性最大，而呕吐毒素和T-2 毒素都降低了上皮电阻，增加了细胞通透性。

黄曲霉毒素可能是研究最多的霉菌毒素之一，这种霉菌毒素主要对肝脏代谢有负面影响。但黄曲霉毒素也通过抑制肠上皮细胞蛋白质合成直接影响上皮的完整性。Smith 等（2012）对霉菌毒素如何影响肠道完整性进行了概念性概述，并对猪和家禽的营养摄入和生长产生影响。作者指出，许多物质都有与霉菌毒素结合的能力。最常用的是铝硅酸盐、黏土和沸石。这些是天然吸附剂，包括水合铝硅酸钙钙钠、膨润土和沸石。这些产品大多是黄曲霉毒素的有效结合剂。

其他具有毒素结合能力的物质包括酵母细胞壁成分。一些研究表明，酵母细胞壁中β- 葡聚糖可以有效结合广泛的真菌毒素。与黏土不同的是，它们可以少量添加，并且是生物可降解的。但猪的研究证明了其在减轻真菌毒素影响方面的作用有限，并且已经显示出不一致的结果。Zhao 等（2010）在一项肉鸡试验中得出结论，水合硅铝酸钙钠产品可以有效改善黄曲霉毒素B1对生长性能和肝脏损伤的负面影响，而酵母细胞壁产品的效果较差，尤其是在黄曲霉毒素B1浓度为0.002%时。

3.5 有机酸有机酸的使用通过竞争性排斥，提高营养利用、生长及饲料转化效率对家禽生产产生积极影响。非解离形式的有机酸能穿透细菌细胞壁，破坏某些细菌的正常生理机能。除具有抗菌活性外，还能降低消化液pH，增加胰液分泌，对胃黏膜有营养作用。与家禽相比，猪的另一种作用方式是对胃排空的影响。大多数有机酸用于改善胃肠道健康，但也有一些具有其他特性，如减少霉菌生长（丙酸）、降低尿液pH 和氨排放（苯甲酸）或促进肠壁恢复（丁酸盐）。对猪来说，一种重要的化学性质是酸的PKa。为了降低胃部pH，PKa低于4.5 很重要。pH 较高的酸在pH 较低时起缓冲作用，可能对胃蛋白酶的激活产生负面影响。低PKa 的有机酸有甲酸、乳酸、富马酸和柠檬酸，强有机酸降低了胃排空速度，这可能是由于从胰液中需要大量碳酸氢盐来中和十二指肠的酸性。胃排空较慢，对肠道健康有积极影响，使食糜达到十二指肠的速度变慢，将为损失的上皮提高更多的营养物质，降低酶的水解，从而供微生物的底物含量降低（张玲玲，2018）。

4 结论

饲料添加剂是一类具有多种作用方式的化合物。本文阐述了肠道健康在饲料采食量中的中心作用，以及各种添加剂对肠道健康和采食量的影响。大多数饲料添加剂的影响是通过改善肠道健康的间接影响而不是直接影响。由于饲料添加剂的作用方式多种多样，可以改善肠道健康，也可以间接影响采食量，如通过预防肠道损伤，提高免疫反应所需的额外营养来改善肠道完整性，减少微生物菌群底物的数量或防止炎症。由于添加剂可能对微生物活性的降低和肠上皮紧密连接都有影响，所以这些影响并不具有加性效应。