張 濤，譚 薇，姚 真，付光武，晨 光

（中國牧工商集團(tuán)總公司研究院，北京 100095）

動(dòng)物及人腸道內(nèi)棲居著豐富的微生物菌群，在腸道內(nèi)形成一個(gè)相對穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)的平衡環(huán)境，對宿主的生長和健康起著重要作用。仔豬斷奶時(shí)要離開母體，從保育室轉(zhuǎn)移到仔培室，從吸允母乳到采食配合日糧，從接受母乳脂肪、乳糖和乳蛋白的營養(yǎng)為主向采食具有不同程度抗原特性的植物性蛋白質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)迥異的植物性多糖、脂肪等一系列變化，容易引起斷奶應(yīng)激[1]。仔豬斷奶期間日糧、環(huán)境的變化及仔豬應(yīng)激反應(yīng)等都將會引起仔豬腸道內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，極易導(dǎo)致仔豬出現(xiàn)腹瀉、體重下降，甚至死亡。

研究表明，在動(dòng)物日糧中，特別是在幼畜日糧中適量添加益生元，可以選擇性地刺激一種或幾種有益菌在宿主腸道內(nèi)的生長，從而增進(jìn)了宿主腸道微生態(tài)健康，促進(jìn)動(dòng)物生長，減少動(dòng)物疾病。

1 益生元

1995年定義益生元是一種不被腸道酶消化的食物成分，其能夠選擇性刺激結(jié)腸中一種或一些特定細(xì)菌生長和（或）活性，從而對宿主產(chǎn)生有益的作用。2004年Gibson等對益生元的定義做了修改，定義益生元是一種選擇性的發(fā)酵營養(yǎng)物質(zhì)，可以改變胃腸道中一些特定微生物的組成和活性，進(jìn)而改善宿主的健康和福利[2]。

益生元的學(xué)名為功能性低聚糖。低聚糖是指由2～10個(gè)單糖通過糖苷鍵聚合在一起，形成低度聚合糖類的總稱。低聚糖分為營養(yǎng)型低聚糖和功能性低聚糖。營養(yǎng)型的低聚糖有普通的二糖、麥芽三糖、麥芽四糖等，可被機(jī)體消化吸收并產(chǎn)生能量，可作為甜味劑使用。功能性低聚糖通用技術(shù)規(guī)則行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB/T 2492-2000）中規(guī)定功能性低聚糖是由2～10個(gè)相同或不同的單糖，以糖苷鍵聚合而成；具有糖類某些共同的特性，作為甜食品配料，但不被人體消化酶和胃酸降解，不在（或難被）小腸吸收；具有促進(jìn)人體雙歧桿菌的增殖等生理功能。

常見的益生元有低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚乳果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖、棉籽糖、低聚殼聚糖、低聚龍膽糖等。與益生菌相比，益生元具有耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長等優(yōu)點(diǎn)。

2 仔豬的營養(yǎng)特點(diǎn)

仔豬的飼養(yǎng)管理是整個(gè)養(yǎng)豬生產(chǎn)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。初生仔豬消化道及其消化酶系尚未完全建立，胃腸黏膜結(jié)構(gòu)不健全，免疫體系發(fā)育不完善，對病原微生物及其毒素的易感性強(qiáng)，易患各種胃腸道疾病，導(dǎo)致生產(chǎn)性能降低。在現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中，為提高經(jīng)濟(jì)效益，普遍實(shí)行仔豬早期斷奶技術(shù)，但常常造成以仔豬斷奶后生長緩慢和腹瀉為主要特征的早期斷奶應(yīng)激綜合征。仔豬斷奶后，因母乳保護(hù)因子喪失、飼料消化負(fù)擔(dān)增加和生活環(huán)境改變等的影響，使仔豬抗病力減弱而易感染病原微生物；同時(shí)由于斷奶后消化酶活力下降、胃酸分泌不足及胃腸道上皮組織萎縮，導(dǎo)致仔豬消化道微生物區(qū)系發(fā)生紊亂，極易發(fā)生腹瀉等疾病。

仔豬斷奶后到正常菌群建立前，大腸桿菌和腸球菌等兼性厭氧或需氧菌占優(yōu)勢，隨著腸道發(fā)育成熟，以厭氧菌占優(yōu)勢的正常菌群逐步建立，早期斷奶在一定程度上影響腸道菌群的正常過程，造成菌群失調(diào)（包括小腸菌群過度生長及向大腸菌群轉(zhuǎn)化、大腸細(xì)菌減弱及菌群飄移），引起腸道疾病。對28日齡前后斷奶仔豬消化道微生物區(qū)系的改變進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，斷奶后仔豬消化道內(nèi)容物中大腸桿菌總數(shù)及溶血性大腸桿菌含量上升，乳酸桿菌和揮發(fā)性脂肪酸含量下降，這說明仔豬消化道固有的微生物區(qū)系已發(fā)生衰退。有報(bào)道表明，仔豬從斷奶到轉(zhuǎn)入育肥舍期間死亡率為2.4%，死亡仔豬中約70%是由于大腸桿菌的作用致死。

3 益生元的作用機(jī)理及其在仔豬日糧中的應(yīng)用

3.1 促進(jìn)腸道有益菌增殖，改善微生物組成

動(dòng)物腸道微生物與動(dòng)物機(jī)體及環(huán)境在進(jìn)化過程中形成了相互依賴、相互制約的微生態(tài)系統(tǒng)，在微生態(tài)平衡狀態(tài)下，動(dòng)物腸道中的正常微生物群對腸道的結(jié)構(gòu)和功能以及增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、抵抗疾病有重要作用。腸道菌群對生長性能和疾病抵抗力具有顯著影響，腸道中乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌的增殖，大腸桿菌等有害菌的減少可以維持腸道菌群平衡，促進(jìn)動(dòng)物的健康生長。而大腸桿菌等有害菌為優(yōu)勢菌群時(shí)，可能導(dǎo)致仔豬腹瀉或水腫。

益生元不僅能夠使雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌增殖，同時(shí)還可以抑制病原菌在腸道的定植，促使其排出體外。低聚果糖可有效促進(jìn)雙歧桿菌繁殖，雙歧桿菌不但不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且其代謝后產(chǎn)生的醋酸、乳酸等有機(jī)酸，可降低腸道pH，提高內(nèi)源性溶菌酶活性，起到抑制大腸桿菌及梭狀菌等致病菌或腐敗菌繁殖的作用。許多病原微生物（如沙門氏菌、大腸桿菌等）表面含有外源凝集素，能與腸上皮寡糖結(jié)構(gòu)中的受體特異結(jié)合，使細(xì)菌黏附在腸壁上增殖，引起組織病變。飼料中添加寡糖可與病原菌的外源凝集素特異結(jié)合，使病原菌不能在腸壁黏附，而是隨寡糖通過消化道排出體外。當(dāng)有甘露寡糖存在時(shí)，具有甘露寡糖特異外源凝集素的大腸桿菌不附著哺乳動(dòng)物腸道上皮細(xì)胞；體外試驗(yàn)表明，已經(jīng)黏附在腸道組織上的大腸桿菌接觸甘露寡糖后可在30 min內(nèi)脫落下來。這表明益生元不但可防止病原菌在腸道附著，而且能洗脫已附著的病原菌。

杭蘇琴等報(bào)道，將杜×長×大哺乳仔豬34頭隨機(jī)地分為兩組，于25 d仔豬斷奶后分別飼喂基礎(chǔ)日糧或基礎(chǔ)日糧+甘露寡糖，利用PCR-DGGE技術(shù)對糞樣細(xì)菌16SrDNA的V6-V8可變區(qū)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，斷奶前同窩仔豬帶譜相似性較高（81%～88%），但存在個(gè)體差異；斷奶后同窩仔豬的相似性下降（61%～70%）；斷奶后7、14、21和28 d相鄰時(shí)間段之間，基礎(chǔ)日糧組仔豬菌群相似性約維持在61%，甘露寡糖組菌群相似性在斷奶第1周下降后，逐漸增加至70%，說明斷奶可引起腸道菌群發(fā)生變化，而甘露寡糖具有使仔豬后消化道菌群快速穩(wěn)定的作用[3]。岳文斌等研究了甘露寡糖（MOS）對斷奶仔豬腸道內(nèi)主要菌群的影響，結(jié)果表明，MOS可顯著降低盲腸和結(jié)腸的大腸桿菌濃度（P＜0.05），同時(shí)顯著提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌濃度（P＜0.05），但對結(jié)腸乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)影響不顯著（P＞0.05）[4]。侯振平等選取體重約6 kg的健康斷奶杜×長×大雜交仔豬（16～19日齡）124頭，采用PCR-DGGE方法，研究添加林肯霉素0.25%及半乳甘露寡糖0.1%、0.2%和0.3%對斷奶仔豬腸道微生物多樣性的影響，結(jié)果表明，結(jié)腸微生物DNA電泳條帶的數(shù)量顯著多于回腸中的數(shù)量；斷奶后0 d的回腸條帶數(shù)量多于斷奶后14 d的數(shù)量，但兩者間結(jié)腸微生物種類差異不大[5]。唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌和大腸桿菌為仔豬回腸共有菌；而金色葡萄球菌、唾液乳酸桿菌、瘤胃球菌、枯草芽孢桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌是結(jié)腸的共有菌。飼喂不同濃度半乳甘露寡糖，降低了斷奶仔豬回腸微生物種群數(shù)量，抑制了金色葡萄球菌、產(chǎn)氣莢膜等有害菌，促進(jìn)部分乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的繁殖。在結(jié)腸中，降低大腸桿菌數(shù)，提高結(jié)腸中乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)。相比較而言，回腸段的微生物種類和數(shù)量穩(wěn)定性低于結(jié)腸，半乳甘露寡糖對乳酸桿菌的增殖作用在不同腸段表現(xiàn)存在差異。在早期斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加異麥芽低聚糖0.5%，盲腸、結(jié)腸大腸桿菌濃度顯著低于對照組（P＜0.05），而乳酸桿菌濃度顯著高于對照組和抗生素組（P＜0.05），雙歧桿菌濃度高于對照組，42 d時(shí)，添加異麥芽低聚糖組盲腸乙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸濃度，結(jié)腸乙酸濃度均顯著或極顯著高于對照組；異麥芽低聚糖對腸道黏膜形態(tài)影響的觀察發(fā)現(xiàn)，添加異麥芽低聚糖組結(jié)腸絨毛高度均顯著高于對照組（P＜0.05）；添加異麥芽低聚糖0.5%組腹瀉頻率在第2、3周及整個(gè)試驗(yàn)期比對照組分別下降15.2%、14.7%和10.8%[1]。研究認(rèn)為飼料應(yīng)激尤其是飼料抗原是引起腸道黏膜上皮發(fā)生變化的主要原因，但是斷奶后微生物區(qū)系的改變也是重要的原因之一。仔豬斷奶后腸道黏膜萎縮、腸道黏膜上皮絨毛變短、隱窩變深。大腸桿菌分泌的熱不穩(wěn)定腸素（LT）可刺激分泌、抑制吸收進(jìn)而引起分泌性腹瀉。大腸桿菌熱穩(wěn)定腸素（ST）不僅促進(jìn)分泌，而且還引起腸黏膜結(jié)構(gòu)變化，表現(xiàn)為絨毛吸收細(xì)胞脫落和絨毛部分萎縮。異麥芽低聚糖可以抑制大腸桿菌的生長繁殖，促進(jìn)小腸絨毛生長，保護(hù)小腸組織結(jié)構(gòu)的完整，促進(jìn)氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)吸收以改善腸道菌群，使腸絨毛和隱窩得到改善。

3.2 增強(qiáng)免疫力

益生元調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)主要是通過充當(dāng)免疫刺激的輔助因子來發(fā)揮作用，提高抗體免疫應(yīng)答能力，從而增加動(dòng)物體液及細(xì)胞免疫能力。益生元也具有抗原特性，能產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。雙歧桿菌在腸道內(nèi)大量繁殖能夠起抗癌作用，這種抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細(xì)胞、細(xì)胞壁成分和胞外分泌物使機(jī)體的免疫力提高。飼喂定殖雙歧桿菌單因子的無菌小鼠比未處理的無菌小鼠壽命長。低聚果糖具有整腸通便的功能，其能使腸道腐敗菌受到抑制，腐敗產(chǎn)物顯著減少并及時(shí)排出（P＜0.05），因而可減少大腸癌的發(fā)生。陳代文等研究表明，單獨(dú)添加益生素顯著提高長白×長白×太湖三元雜交斷奶仔豬血液IgG水平10.40%（P＜0.05），極顯著提高淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率6.61%（P＜0.01）；添加寡糖極顯著提高血液IgG水平19.23%（P＜0.01）和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率11.76%（P＜0.01）；益生素與寡糖聯(lián)合使用顯著提高血液IgG水平和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率（P＜0.05），對血液IgM水平?jīng)]有顯著影響（P＞0.05），降低大腸桿菌數(shù)量，降低淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，但差異不顯著（P＞0.05）[6]。

Davis等研究結(jié)果表明，甘露聚糖對無菌豬和一般豬均有增強(qiáng)免疫球蛋白的作用，一般情況下，仔豬飼喂甘露聚糖可增加小腸免疫球蛋白含量和增強(qiáng)腸管內(nèi)白血球巨噬細(xì)胞的吞噬作用，飼喂甘露聚糖能顯著提高無菌仔豬的血清和腸黏膜IgA、IgG和IgM含量（P＜0.05），增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞功能和小腸原始淋巴細(xì)胞活性，增強(qiáng)小腸內(nèi)白細(xì)胞吞噬能力，從而提高機(jī)體特異性免疫應(yīng)答水平（P＜0.05）[7]。黃俊文等在杜×長×大的（18±2）日齡斷奶仔豬日糧中分別添加金霉素150mg·kg-1、納豆芽孢桿菌0.1%、甘露寡糖0.2%和同時(shí)添加的甘露寡糖0.1%和納豆芽孢桿菌0.05%，研究其對早期斷奶仔豬生產(chǎn)性能、細(xì)胞免疫和抗氧化機(jī)能的影響，結(jié)果表明，納豆芽孢桿菌和甘露寡糖對仔豬日增重的影響與金霉素組間沒有顯著性差異（P＞0.05），納豆芽孢桿菌能顯著降低仔豬前期腹瀉率（P＜0.05），飼料轉(zhuǎn)化率顯著優(yōu)于金霉素組（P＜0.05）。納豆芽孢桿菌與甘露寡糖對改善仔豬生產(chǎn)性能具有較好的協(xié)同作用，納豆芽孢桿菌與甘露寡糖低劑量合用時(shí)，試驗(yàn)前期仔豬日增重顯著高于對照組和甘露寡組（P＜0.05），仔豬腹瀉率顯著低于對照組與甘露寡糖組（P＜0.05）；仔豬血清中的CD3+，CD4+水平顯著高于對照組（P＜0.05），且丙二醛含量顯著降低（P＜0.05），谷胱甘肽過氧化物酶活性增加，顯著高于甘露寡糖組（P＜0.05），對仔豬的免疫和抗氧化機(jī)能有改善作用[8]。

3.3 促進(jìn)養(yǎng)分吸收，提高生產(chǎn)性能

益生元可促進(jìn)養(yǎng)分吸收，提高生產(chǎn)性能，其作用機(jī)理是日糧加入益生元后，腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生丁酸與丙酸的量上升，丙酸通過門靜脈到達(dá)肝臟后，對膽固醇的合成進(jìn)行調(diào)控，從而改善了脂質(zhì)代謝；益生元能使有益菌增殖，從而使得腸道有益微生物利用吲哚、氨、苯酚，對甲酚合成菌體蛋白的能力大幅增強(qiáng)；益生元發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸可溶解腸腔內(nèi)容物中的不溶性鈣鹽等，并通過旁細(xì)胞途徑促進(jìn)鈣、鎂、磷的沉積。低聚果糖具有截留礦物質(zhì)元素（如Ca、Mg、Fe、Zn）的能力。低聚果糖不能被消化酶分解，在到達(dá)大腸后，隨著低聚果糖被雙歧桿菌發(fā)酵分解，釋放出礦物質(zhì)離子。消化道的后半部分如盲腸、結(jié)腸等是礦物質(zhì)元素被吸收的重要場所。另外，低聚果糖經(jīng)雙歧桿菌等發(fā)酵，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸降低了腸道pH，在酸性環(huán)境中，許多礦物質(zhì)溶解速度增加，因而有利于其吸收。由于短鏈脂肪酸能刺激結(jié)腸膜細(xì)胞生長，因而提高了對礦物質(zhì)的吸收能力。王龍昌等選用三元雜交斷奶仔豬108頭，隨機(jī)分為3組，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加合生素0.05%和0.10%，試驗(yàn)結(jié)果表明，與對照組相比，添加合生素0.05%使仔豬平均日增重提高17.2%，料重比降低36.2%，死淘率降低42.9%；添加合生素0.10%使平均日增重提高27.3%，料重比降低28.3%，死淘率降低100%，但差異不顯著（P＞0.05）；添加合生素0.05%和0.10%，仔豬血清中ALT分別提高28.6%（P＞0.05）和63.3%（P＜0.01），對仔豬血清中AST、ALP、TP、ALB、GLB、GLU無顯著影響（P＞0.05），對仔豬血清TC、TG、HDL-C和LDL-C水平均有不同程度的提高作用，對仔豬血清中IgG、IgA、IgM、淋巴細(xì)胞均無顯著影響（P＞0.05）[9]。戴兆來等試驗(yàn)結(jié)果表明，添加乳酸菌、化學(xué)益生素或合生元均可降低哺乳期、斷奶期仔豬腹瀉率，增加斷奶后仔豬平均日增重，降低料重比，其中合生元作用效果最優(yōu)，其次為混合化學(xué)益生素，最后為乳酸菌，且混合乳酸菌組優(yōu)于單獨(dú)乳酸菌使用，結(jié)果提示，混合乳酸菌與果寡糖+菊粉組合以及與果寡糖+低聚木糖組合具有減少腹瀉、提高生長性能的作用，可用于斷奶期仔豬飼料[10]。

4 小結(jié)

益生元具有無污染、無殘留、耐酸、耐堿、耐高溫制粒、保存期長等優(yōu)點(diǎn)，具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、提高動(dòng)物免疫力、增加動(dòng)物對疾病抵抗力、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能等作用。益生元對生產(chǎn)無公害畜產(chǎn)品具有重要的價(jià)值，是具有廣闊發(fā)展前景的飼料添加劑。應(yīng)著重研究益生元組成、結(jié)構(gòu)及用量等與功能表現(xiàn)的關(guān)系；益生元的作用機(jī)理，在不同消化道部位的作用效果、差異及原因；不同益生元與不同益生菌的作用效果及機(jī)理研究，適宜添加比例以及應(yīng)用環(huán)境和對象等；益生元與其他飼料添加劑的協(xié)同或頡頏作用，提高益生元利用率的措施。

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