益生元在家禽生产中的应用潜力

孙小玲

(濮阳职业技术学院，河南濮阳 457000)

随着人们生活水平和质量的提高，对高品质的畜产品需求也在不断增加，如有机和自由放养或以天然牧草为饲料的家禽，但这些饲养方式在管理方面具有很大挑战。自然饲养的家禽无论是牧场饲养还是自由放养，虽然没有有机饲养体系那么严格，但仍然面临限抗养殖的挑战。因此，这不仅限制了营养和生长性能，而且增加了在这些条件下饲养的家禽出现相关健康问题的风险，进而可能导致死亡率增加。由于改善上述问题的环境、管理等措施有限，人们对使用生物制剂或营养调控的兴趣增强，因为这些生物制剂或营养调控被认为是可以接受的（李绍钰，2013）。

1 益生元的分类

Patterson和Burkholder（2003）对 益 生 元的定义是：它是一种不可消化的食物成分，通过选择性地刺激结肠内细菌的生长或有限数量的细菌，对宿主有益，从而改善宿主健康。目前，已报道的益生元包括许多相对难以消化的低聚糖，其中包括低聚果糖、反式半乳糖低聚糖、麦芽低聚糖、低聚木糖，酵母细胞壁低聚糖等（Yang等，2009）。但这些化合物中仍然有一部分是作为益生元产品的候选品，需要进行深入的临床试验和评估。尽管允许益生元用于有机和天然家禽生产体系，但在非常规家禽生产中所做的工作却很少。因此，本综述基于人、动物和传统家禽的研究，探索益生元在非常规家禽生产中的应用潜力。

2 果寡糖和聚糖对家禽胃肠道菌群的影响

菊糖及其水解产物和常见于多种植物中的低聚果糖是益生元的典型例子，已被用于各种试验研究，其来源包括从植物中提取、微生物合成和酶解多糖。低聚果糖由短链1-2连接的果糖聚合物组成，可通过菊糖水解、蔗糖、乳糖的酶促反应生成（Rossi等，2005）。菊糖和果寡糖被认为是可选择的，因为它们是由一定的乳酸菌和双歧杆菌发酵的，而这又被认为是对宿主有益的潜在益生菌。Kaplan和Hutkins（2000）对乳酸菌和双歧杆菌发酵果寡糖的能力进行了筛选，结果表明，16个乳酸菌菌株中有12个能发酵果寡糖，8个双歧杆菌中有7个能发酵果寡糖，因此，辐射标记代谢跟踪和转录分析揭示了在特定种类乳酸菌中参与利用果寡糖的途径。

然而，低聚糖的降解能力可能存在物种差异。Rossi等（2005）检测了55株双歧杆菌发现，虽然大多数双歧杆菌能发酵果寡糖，但只有8株菌株能以菊粉为碳源生长，同时与菊粉孵育的混合培养物中，丁酸盐的增加及在有果寡糖存在的培养物中观察到的醋酸和乳酸的增加都支持了这一点。在具有不同碳水化合物聚合物和单体降解能力的混合菌群之间选择一种特殊的代谢性交叉饲养关系，从而产生可识别的发酵特性，这些水解/代谢交叉的相互作用在胃肠道生态系统中很常见，并且在胃肠道微生物个体和复杂的微生物群中有广泛的特征，如在瘤胃中发生纤维素和其他复杂聚合物的降解。

3 益生元对胃肠道菌群的作用机制

Lee和O'Sullivan（2010）列出胃肠道中双歧杆菌的几个健康属性，包括预防腹泻、增强结肠规律性、建立幼儿健康微生物群、限制乳糖不耐症、降低胆固醇、预防癌症和刺激免疫等。但双歧杆菌菌株的差异和宿主的差异，这些健康属性也存在差异。一般情况下，双歧杆菌和乳酸菌发酵果寡糖的最终产物乳酸和短链脂肪酸浓度的增加是抑制病原体进入胃肠道的原因，这些有机酸对沙门氏菌和大肠杆菌等病原体的拮抗性质已被充分证明（Ricke，2003）。

随着对这些相互作用的不断了解，双歧杆菌等生物产生发酵酸的机制会比以前认为的更具体。如Fukuda等（2011）证明了一种保护性双歧杆菌产生醋酸盐与预防感染肠出血性大肠杆菌O157：H7的小鼠死亡之间存在直接联系。当醋酸盐以乙酰化淀粉的形式与无保护的双歧杆菌一起混合饲喂小鼠时，可以提高小鼠的存活率，这一点得到证实。当他们使用13C标记果糖和葡萄糖时发现，与非保护性双歧杆菌相比，保护性双歧杆菌的果糖消耗率更高，同时乙酸产量也更高。这说明双歧杆菌的种类、各自的碳底物及由此产生的发酵产物都是影响宿主对感染性病原体反应和抵抗能力的因素。

4 益生元在家禽生产体系中的应用

果寡糖益生元在家禽中的研究，在很大程度上产生了不一致的结果（Hajati和Rezaei，2010）。早期体外研究表明，作为单独碳水化合物来源的纯果寡糖不能使沙门氏菌血清生长，当Bailey等（1991）以3.75或7.5 g/kg的果寡糖饲料饲喂雏鸡时，同时在第7天接种鼠伤寒沙门氏菌后，只有接受竞争性排斥培养和7.5 g/kg 果寡糖组合的雏鸡会减少鼠伤寒菌的定殖。此外，果寡糖的补充水平也是一个影响因素，因为只观察到反应时安全系数是7.5 g/kg级别的补充水平，同时上述研究也没有检测生长性能、胴体特征等方面的差异。Biggs等（2007）研究日粮添加4 g/kg菊糖、果寡糖或短链果寡糖对雏鸡生长性能影响时注意到当以8 g/kg水平补充这些物质时，会对氨基酸消化率和表观代谢能产生负面影响。Xu等（2003）还指出，以8 g/kg水平添加果寡糖时，对肉鸡生长性能有负面影响，但盲肠微生物群没有变化，而果寡糖添加水平在4 g/kg时确实可以改善生长性能，同时盲肠乳酸菌和双歧杆菌数量也有所增加。

此外，果寡糖的来源和纯度也很重要，Chambers等（1997）发现，在食用从耶路撒冷洋蓟中提取的果寡糖6周后，肉鸡中恢复的鼠伤寒杆菌有所增加。这些结果与Oyarzabal和Conner（1995）的结果一致，即沙门氏菌血清能在含有其他糖的果寡糖混合物中生长，而纯化的果寡糖则没有。果寡糖的纯度和来源差异也可以解释家禽表现发差异。例如，当Catala-Gregori等（2008）发现，甜菜短链果寡糖对肉鸡生长性能和肠道生理的影响极小。虽然Yusrizal和Chen（2003）观察到饲喂果寡糖的42日龄肉鸡大肠中弯曲杆菌水平下降，乳酸菌水平上升，但这种情况只在部分试验中出现，而在其他试验中没有出现。家禽胃肠道微生物群对果寡糖的适应时间长度和暴露时间也可能导致其效果差异。Choi等（1994）还注意到，在饲喂果寡糖18d后，应激肉鸡盲肠中斑蝥素的数量有所下降。在有果寡糖存在的盲肠培养系统中，经过24 h潜伏期后，也观察到更高浓度的短链脂肪酸和乳酸（Donalson等，2008）。即使长时间的生长和摄食也可能影响胃肠的组织学特征，如最近研究表明，饲喂8周果寡糖可以增加肠绒毛长度和肠隐窝深度（Hanning等，2002）。

5 结论

目前关于果寡糖利用双歧杆菌和乳酸菌的具体途径有了更多的了解。今后应加大对日粮成分与果寡糖的相互作用、添加果寡糖前存在的胃肠道生物体类型，以及果寡糖在胃肠道中的通过率和随后停留时间等方面的研究。更重要的是要考虑宿主的反应类型，如感染的免疫反应与生长性能之间不一定是正相关的。果寡糖在替代药物促生长剂和非常规生产体系中确实有前景和优势，但需要解决以下问题：首先，生产果寡糖的来源必须符合自然或有机法规要求，无论它们来自植物还是其他来源。其次，还有一些潜在的方法可以进一步修改候选益生菌化合物，使用的加工方法将满足这些监管要求。