宠物肠道健康与营养调控研究进展

2020-12-31陈宝江刘树栋韩帅娟

饲料工业 2020年13期

陈宝江刘树栋韩帅娟

（河北农业大学动物科技学院，河北保定071000）

随着社会经济的发展以及人们养宠观念的提高，宠物情感价值日益凸显，很多宠物被当成“家庭成员”，尤其像猫和狗[1]。由于饲养对象的特殊性，宠物营养与传统畜禽营养区别较大，传统畜禽生产以经济效益为主，宠物作为人们的伴侣和感情寄托，其皮毛状况、健康、福利和长寿问题更受关注，基本不考虑经济效益[2-3]。因此，如何维护宠物健康越来越引起宠物主的关注。

肠道作为犬和猫营养物质消化吸收的重要器官和免疫器官，其健康水平决定机体整体健康，而宠物食品中的营养素又是影响肠道健康的重要因素。因此，了解宠物的消化生理特点，为宠物提供安全、营养全面且平衡的日粮是维护宠物健康和福利的重要手段。

1 犬和猫的消化生理特点

宠物犬和猫的消化过程有明显差异，且与反刍动物和猪不同。犬属于肉食目，但其食性在经人类驯养后变成了以肉食为主的杂食动物，犬牙齿尖，咬合力强大，不善咀嚼，因此犬吃东西时是狼吞虎咽。另外，犬的呕吐中枢发达，进食毒物后会引起强烈的呕吐反射，犬胃液中盐酸含量为0.4%～0.6%，对蛋白质的消化能力强。犬肠道短，肠壁厚，不具有发酵能力，对粗纤维消化能力较差[4]。

猫属于真正的肉食动物，以消耗肉类食物来维持生命。猫的嗅觉不如犬，但也相当灵敏，胃腺发达，肠道短宽、肠壁厚，消化能力强，盲肠不发达。但犬和猫也有相同点，如胃肠道均较短，缺乏唾液淀粉酶不能合成维生素D等[5]。

2 犬和猫肠道健康与肠道微生物特点

犬和猫肠道健康水平在一定程度上决定了机体整体健康。肠道不仅作为机体重要的消化吸收器官和免疫器官，也是机体重要的屏障，阻止肠腔内毒素和细菌等有害物质的入侵[6]。肠道健康不仅体现在结构与功能的完整性，还表现在肠道微生态环境的稳定。

肠道微生物参与营养物质的吸收、代谢及动物机体免疫，在维持肠道健康方面至关重要[7]。目前，狗和猫胃肠道已经发现超过10种细菌门，其中厚壁菌门、拟杆菌门、梭杆菌门、变形杆菌门和放线菌门为肠道主要的优势菌门，且不同部位的优势菌群也不尽相同。此外，研究发现，相比于常用的模式动物猪和小鼠，狗的肠道菌群与人的更加类似，因此狗可能更适合作为研究人肠道微生物的模式动物[8-9]。

肠道菌群平衡与肠道健康息息相关。当动物处于健康状态时，肠道菌群通过发酵和代谢活动，为宿主提供营养物质。微生物将复杂的碳水化合物（car⁃bohydrate，CHO）转化为有益的短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs），为内皮细胞提供能量，诱导调节性T 细胞产生抗炎作用，调节肠道运动，减少有害菌在肠道上的黏附。此外，结肠中共生细菌可促进初级胆汁酸向次级胆汁酸转化，次级胆汁酸具有抗炎作用，可诱导胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的增加，从而增加胰岛素的分泌，还可以减少有害菌如梭状芽孢杆菌芽孢的形成[10-11]。

肠道菌群失调会引起多种疾病，如炎症性肠病、便秘、代谢综合征和肠易激综合征等。其中，胃肠道疾病是犬、猫常见的问题，一般伴随呕吐、腹泻、厌食或体重减轻等症状，通常因细菌传染、寄生虫或饮食不当引起，而饮食不当常被认为是主要原因。在疾病状态下，肠道抗菌肽和黏液的分泌减少，导致内皮细胞的通透性增加和细菌易位。巨噬细胞和其他细胞上的Toll 样受体（TLR）识别特异性Fc 病原相关的分子模式，如细菌细胞壁中的脂多糖（lipopolysaccha⁃ride，LPS），并触发炎症反应。巨噬细胞吞噬病原微生物，也会触发宿主的免疫反应，导致氧化应激，反过来又导致肠道菌群失调[12]。因此，肠道菌群平衡对于肠道健康的维持至关重要，了解营养物质与肠道菌群之间的关系，对调节肠道菌群平衡和维护肠道健康有重要意义。

3 营养素调控犬和猫肠道健康研究

饲料的营养成分和含量对动物肠道的功能、菌群组成及其代谢产物有显著影响。宠物犬和猫的饮食已经从狩猎食品和餐桌上的残羹剩饭演变为科学的、营养均衡的全价配方食品，合理的营养供应对宠物健康，特别是肠道健康具有关键作用。

3.1 蛋白质与碳水化合物

蛋白质作为犬和猫的六大营养素之一，对促进机体生长发育和健康具有重要作用。狗作为肉（杂）食动物，对不同饲料原料中的蛋白质消化能力不同，对动物性蛋白质（如动物内脏和多数鲜肉）的消化能力为90%～95%，而对植物来源的蛋白质（如大豆中蛋白质）的消化能力仅为60%～80%。美国饲料控制官员协会（AAFCO）规定，犬粮中蛋白质的含量不得少于16%，一般成年犬粮中蛋白质含量为19.68%～29.68%，幼年犬粮中蛋白质含量为26.28%～33.14%。猫是专性肉食动物，对最低粗蛋白质的需求量更高[小猫为18.0%，成年猫为16.0%（NRC，2006）]，一般建议小猫为22.5%，成年猫为20.0%。蛋白质水平对犬和猫肠道健康影响较大。研究发现，饲喂含油渣饼的高蛋白质日粮犬会出现腹泻，粪便氨气含量、pH值和钙卫蛋白浓度升高，粪便丙酸和乙酸含量降低，支链脂肪酸和戊酸含量增加，说明蛋白质来源和水平影响肠道功能和菌群发酵的代谢产物[13]。

高蛋白质、低碳水化合物的饮食在猫中很常见，但这种饮食结构对猫肠道微生物的影响常被忽略。研究发现，猫的肠道菌群受饮食中蛋白质和碳水化合物比例的影响，饲喂中浓度蛋白质-中浓度碳水化合物的小猫粪便放线菌门（Actinobacteria）数量增加，梭杆菌门（Fusobacteria）细菌数量减少，小杆菌属（Diali⁃ster）、氨基酸球菌属（Acidaminococcus）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）、巨球形菌属（Megasphaera）和光冈菌属（Mitsuokella）增加；而饲喂高蛋白质-低碳水化合物的小猫粪便梭菌属（Clostridium）、费氏杆菌属（Fae⁃calibacterium）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）、布劳特氏菌属（Blautia）和真菌属（Eubacterium）增多[7]。通常认为，高蛋白质的摄入对肠道中有益菌的数量具有潜在的负面影响，这可能是由于动物小肠内未消化吸收的蛋白质和氨基酸在进入大肠后，经微生物发酵产生SCFAs 及有害氮代谢产物[14-15]（如支链脂肪酸、氨气、吲哚和苯酚等），这些代谢产物中除了少量的SCFAs可为肠细胞提供有限的能量外，其他代谢产物都或多或少有一定的危害，如刺激肠黏膜产生免疫反应，破坏上皮细胞完整性等，并且与结肠癌的增加[16]和溃疡性结肠炎[17]也有一定的关联。因此，适当降低饮食蛋白质水平可以减少进入大肠中的蛋白质的总量，从而减少蛋白质的有害发酵，改善犬、猫肠道健康。

此外，蛋白质的来源和加工也会影响狗肠道菌群及其对混合饮食的耐受性[18]。Zentek等[19]比较了不同蛋白质来源（牛肉和禽肉）及干粮或罐头对比格犬粪便质量和肠道微生物的影响，结果表明，以禽肉为基础的罐头导致犬粪便较软。饲喂罐头或含禽肉的干粮，犬粪便中产气荚膜梭菌数较高，而饲喂含牛肉的干粮，犬粪便中产气荚膜梭菌数降低。另外，饲喂罐头时，犬粪便中异丁酸、正戊酸和异戊酸的相对浓度较高，可能与肠道内蛋白质的微生物发酵增加有关。动物肠道中存在很多氨基酸代谢菌，主要包括丙酸杆菌属（Propionibacterium spp.）、拟杆菌属（Bacteroides spp.）、链球菌属（Streptococcus）和梭菌属（Clostridi⁃um），这些肠道菌群可分泌水解氨基酸和蛋白质的基肽酶和蛋白酶[20]。另外，以生肉为基础的饮食会影响健康犬的粪便微生物群和发酵终产物[21]。与商品粮相比，饲喂以生肉为基础的自配料的犬粪便中乳杆菌属（Lactobacillus）、副乳杆菌属（Paralactobacillus）和普氏菌属（Prevotella）比例显著降低，但菌群多样性更高，有助于维系肠道菌群平衡。此外，饲喂自配料犬粪便的评分更高，乳酸含量显著升高。这些结果表明，基于新鲜牛肉和蔬菜等原料的自配饮食能够促进肠道菌群均衡生长，并改善了粪便形态。因此，配制日粮时，必须同时考虑蛋白质来源、添加水平、加工方式和饮食类型等因素。

3.2 抗性淀粉

老龄犬的小肠绒毛表面积较小，吸收能力较差[22]。因此，通过饮食干预调节肠道菌群，保证老龄动物的正常吸收能力意义重大。抗性淀粉在小肠中不易被消化，但抵达结肠后很容易通过微生物发酵产生SC⁃FAs。有研究发现，高抗性淀粉（1.46%）显著提高犬粪便中乙酸、丙酸、丁酸和乳酸含量，可以作为结肠细胞能量代谢的重要底物，促进受损肠组织的再生，并降低氨的产量和粪便pH 值，有增加老龄犬降结肠隐窝深度的趋势[23]。

3.3 脂肪

功能性脂肪酸，如Ω-3脂肪酸可以增强犬和猫机体免疫力，预防炎症，减轻其胃肠道疾病的发生。但如果添加量过高，则可能产生副作用，如体重增加，脂质过氧化、胃肠道发育不良等。研究发现，狗进食过多高脂类食物（如商品料），会加速胰蛋白酶原激活，引发胰腺炎。采用低脂低能量饮食，并在饮食中补充谷氨酰胺和Ω-3 脂肪酸，可以确保犬、猫肠道能量供应充足和皮毛健康，防治皮肤炎症[24]。

3.4 纤维

不同来源的纤维影响狗对营养物质的消化吸收。研究表明，随着日粮大豆皮添加量的上升，狗对营养物质消化率直线下降，但不同纤维来源（大豆皮、甘蔗、甜菜粕和纤维素）之间差异不显著，说明日粮纤维水平比来源更能影响狗对营养物质的消化率。狗虽然不分泌消化非淀粉多糖的α-1,6-半乳糖苷酶，但日粮中添加适量纤维可以降低狗粪便pH值和氨气产量，且大豆皮的添加量和纤维来源并不影响狗的采食量[25]。因此适量的纤维有助于狗的肠道健康。

3.5 益生菌

益生菌已被证明对动物肠道具有多种有益的生理效应，如抑制有害菌在肠道内的定植，抗氧化，改善肠道菌群结构，提高机体免疫力，改善肠道机械屏障，降低肠道促炎因子表达等[26-27]。Xu 等[28]研究表明，干酪乳杆菌、植物乳杆菌和双歧杆菌复合益生菌显著增加了老年犬的采食量，提高了幼犬、成年和老年犬的日增重和血液IgG、IFN-α和粪便SIgA 水平，降低TNF-α水平，同时，增加了肠道有益菌（包括一些乳酸菌和柔嫩梭菌）含量，减少潜在有害细菌（包括大肠杆菌、产气荚膜梭菌和萨特氏菌属等）含量，从而强化宿主免疫，改善健康，且老年犬菌群结构趋向于年轻犬。另外，复合益生菌可以改善幼犬肠道动力及肠道屏障功能。研究发现，基础日粮中添加1.0 g/kg BW复合益生菌，幼犬平均日增重显著提高，腹泻率和便秘率显著降低，且随着复合益生菌制剂补喂剂量的增加，犬血清中胃动素含量升高，IL-10水平增加，TNF-α水平降低，肠道通透性降低，屏障功能增加。表明补喂复合益生菌对幼犬具有一定的保健作用[29]。

益生菌除了对健康宠物的肠道健康具有一定的维持和优化作用外，在疾病模型下，也具有一定的改善效果。Sauter等[30]采集了患有慢性肠炎犬的十二指肠，体外培养发现，乳酸菌可以通过调节T 细胞促进细胞因子的表达和分泌，降低肠道中的炎症反应。另外，采用复合益生菌治疗炎症型肠病犬，可降低肠道损伤评分，促进肠绒毛的恢复，显著提高肠道中生长因子的表达。

3.6 益生元

研究表明，在猫和狗日粮中添加低聚果糖、半纤维素和果胶等益生元，可以增加有益菌（如乳酸菌、双歧杆菌）含量，减少产肠毒素大肠杆菌和产气荚膜梭菌等有害菌含量[31-34]。有研究发现，饲喂果聚糖、甘露寡糖和低聚半乳糖等益生元猫粪便较为湿润，粪便pH 值下降，SCFA 含量升高。粪便pH 值降低可能是后肠道微生物发酵产物（例如乳酸和SCFA）的增加所致，pH值降低会对微生物群和宿主产生多种影响，例如刺激有益细菌（如乳酸杆菌属）的生长，或增加矿物质的吸收等[35]。程栋等[36]在幼年藏獒上的研究结果也表明，低聚糖在一定程度上促进了幼年藏獒肠道菌群平衡、降低腹泻并提高粪便质量，以果寡糖的添加效果最佳。

4 加工工艺

除营养素之外，加工工艺也会影响宠物粮营养物质的消化吸收，进而影响肠道健康。除罐头类产品外，一般宠物粮加工均存在挤压膨化环节。影响挤压膨化效果的因素较多，包括机型、调质、物料特性和操作等[37]。选用性能可靠、先进和高效的设备以及科学、合理和完善的工艺，是生产优质宠物粮的需要，也是保证宠物食品产品品质的重要条件。应用酶解工艺，将动物源性原料在蛋白酶的作用下，分解成小分子肽类，动物采食后，无需消化酶消化，直接被肠道吸收，从而更快速、有效地为机体提供能量。同时，动物源性原料酶解可以提高适口性，增加体内蛋白质合成，还可以降低大分子蛋白质过敏率，提高矿物质元素的吸收利用率等[38]。