劉 明 ，張文曄，韓 慧，鐘儒清，陳 亮，董彥君，張宏福，伊 寶*

（1.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；2.北京中農(nóng)弘科生物技術(shù)有限公司，北京 100226；3.陜西石羊農(nóng)業(yè)科技股份有限公司，陜西西安 710021）

腸道是動(dòng)物重要的消化器官，也是最大的免疫系統(tǒng)[1]。腸道的主要作用是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收和免疫防御屏障，健康的腸道能夠保證動(dòng)物機(jī)體高效地消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)有效抵抗病原體的侵襲，從而促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)和發(fā)育[2]。酵母培養(yǎng)物是指在一定的工藝條件下，酵母菌在特制培養(yǎng)基中通過(guò)充分厭氧發(fā)酵后制成的飼用產(chǎn)品，主要由酵母細(xì)胞代謝產(chǎn)物、發(fā)酵轉(zhuǎn)化的培養(yǎng)基和酵母細(xì)胞等組成[3]。酵母培養(yǎng)物最早被用作反芻動(dòng)物的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料，目前已被廣泛應(yīng)用于單胃動(dòng)物生產(chǎn)中。酵母培養(yǎng)物由發(fā)酵后變異的培養(yǎng)基、少量酵母細(xì)胞和細(xì)胞外代謝產(chǎn)物組成，其成分比較復(fù)雜，有效功能性成分包括寡糖、核苷酸、有機(jī)酸、小肽、醇類(lèi)、酶類(lèi)和其他“未知生長(zhǎng)因子”等[2]。近年來(lái)研究表明，酵母培養(yǎng)物對(duì)動(dòng)物機(jī)體的有益作用主要?dú)w功于其代謝產(chǎn)物對(duì)腸道健康的改善[4]。本文對(duì)酵母培養(yǎng)物增強(qiáng)單胃動(dòng)物（主要是豬和禽）腸道免疫、維持腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)腸道發(fā)育成熟和改善腸道微生物區(qū)系的作用及其可能的作用途徑進(jìn)行綜述，為酵母培養(yǎng)物在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中的進(jìn)一步研究及應(yīng)用提供參考。

1 酵母培養(yǎng)物在單胃動(dòng)物腸道健康中的改善作用

分泌型免疫球蛋白A（Secretory Immunoglobulin A，SIgA）存在于腸道黏膜表面，能夠限制細(xì)菌的增殖，中和細(xì)菌毒素，是腸道黏膜免疫中最主要的效應(yīng)因子。有研究報(bào)道，日糧中添加2.5、5.0、7.5 g/kg 酵母培養(yǎng)物能提高肉雞血清溶菌酶含量，并在21 d 和42 d 提高了十二指腸SIgA 濃度[5]。另外，日糧中添加5 g/kg 酵母培養(yǎng)物顯著提高了斷奶仔豬腸道黏膜中輔助性T 細(xì)胞亞群Th1 細(xì)胞因子干擾素-γ（IFN-γ）的濃度，進(jìn)而IFN-γ可以活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)其吞噬作用；同時(shí)，斷奶后14 d，對(duì)照組仔豬淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著升高，但是酵母培養(yǎng)物添加組仔豬淋巴細(xì)胞數(shù)量沒(méi)有顯著變化[6]。因此，酵母培養(yǎng)物可能通過(guò)改善腸道黏膜Th1 細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)來(lái)緩解仔豬由斷奶應(yīng)激引起的免疫應(yīng)答，增強(qiáng)腸道免疫功能，從而改善腸道健康。

酵母培養(yǎng)物還可以改善腸道結(jié)構(gòu)，保護(hù)腸道黏膜，促進(jìn)腸道發(fā)育。Gao 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞日糧中添加2.5 g/kg 酵母培養(yǎng)物可以提高十二指腸和空腸的絨隱比（絨毛高度/隱窩深度），對(duì)腸道黏膜具有積極作用，從而提高肉雞的生長(zhǎng)性能。Zhang 等[7]研究表明，肉雞日糧中添加0.5%的酵母可顯著提高腸道絨毛高度和絨隱比。肖曼等[8]研究表明，添加0.2%酵母培養(yǎng)物顯著提高了愛(ài)拔益加肉仔雞十二指腸、空腸和回腸絨毛高度及絨隱比，顯著降低了隱窩深度。

酵母培養(yǎng)物能夠調(diào)節(jié)微生物菌群，改善腸道生態(tài)環(huán)境。日糧中添加酵母培養(yǎng)物可顯著降低保育豬盲腸內(nèi)大腸桿菌數(shù)量[6]、蛋雞盲腸大腸桿菌屬和沙門(mén)氏菌屬的數(shù)量[9]及提高白來(lái)航雞盲腸中乳酸桿菌屬的相對(duì)含量[10]，同時(shí)可提高肉雞瘤胃球菌屬、丙酸菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、雙歧桿菌屬和擬桿菌屬數(shù)量，顯著降低腸桿菌科數(shù)量[11]。酵母培養(yǎng)物對(duì)單胃動(dòng)物腸道健康的影響研究見(jiàn)表1。

2 酵母培養(yǎng)物改善腸道健康的可能作用途徑

酵母培養(yǎng)物可能是通過(guò)其功能性成分提高腸道免疫功能、優(yōu)化腸道結(jié)構(gòu)及改善腸道內(nèi)環(huán)境來(lái)改善腸道健康，是甘露寡糖、有機(jī)酸、核苷酸、小肽、酶類(lèi)、其他營(yíng)養(yǎng)代謝產(chǎn)物和“未知生長(zhǎng)因子”等協(xié)同作用的結(jié)果。

2.1 增強(qiáng)腸道免疫的可能作用途徑 大量研究表明，酵母培養(yǎng)物對(duì)提高腸道免疫能力具有積極作用，進(jìn)而可以提高機(jī)體的抵抗力。Toll 樣受體（Toll-like Receptors，TLRs）是參與非特異性免疫的一類(lèi)重要蛋白質(zhì)分子，也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁。微生物相關(guān)分子模式（Microbe-associated Molecular Patterns，MAMPs）是微生物表面存在的一些保守分子，有研究發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞壁的成分甘露聚糖和葡聚糖作為酵母的MAMPs 與腸相關(guān)淋巴組織（GALT）中免疫細(xì)胞上的模式識(shí)別受體（TLRs）結(jié)合，釋放出免疫效應(yīng)分子（如β-防御素（AVBD），Cathelicidins 等）激活免疫防御反應(yīng)（如吞噬作用、替代補(bǔ)體反應(yīng)和凝集反應(yīng)等），進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫反應(yīng)[16]。Shashidhara 等[16]研究指出，日糧中添加0.5 g/kg 和1.0 g/kg 甘露寡糖均可顯著提高肉雞對(duì)傳染性法氏囊病病毒的抗體反應(yīng)，且顯著增強(qiáng)后代體內(nèi)對(duì)傳染性法氏囊的母體抗體效價(jià)。熊阿玲[17]研究發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中添加甘露寡糖可上調(diào)腸道TLR2和TLR4的基因表達(dá)量，且0.3 g/kg 和0.9 g/kg 甘露寡糖分別對(duì)回腸和盲腸TLR2mRNA 表達(dá)上調(diào)作用效果最佳；0.6 g/kg甘露糖對(duì)回腸TLR4mRNA 表達(dá)上調(diào)作用效果最為明顯；0.3 g/kg 和0.6 g/kg 甘露寡糖分別對(duì)21 日齡肉雞回腸Cath-B1、AVBD9mRNA 表達(dá)上調(diào)作用效果最好；0.9 g/kg 甘露寡糖對(duì)肉雞42 日齡回腸AVBD9mRNA 以及盲腸Cath-B1mRNA 表達(dá)上調(diào)作用效果最好。說(shuō)明適宜水平的甘露寡糖可不同程度提高肉雞回腸和盲腸TLRs的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)AVBD 和Cathelicidins 家族抗菌肽的表達(dá)而提高肉雞天然免疫防御功能[18]。

酵母菌中含有豐富的核苷酸，日糧中添加酵母可以作為有效的核苷酸添加途徑。核苷酸可保護(hù)小腸細(xì)胞免受自由基的攻擊，改善機(jī)體的免疫應(yīng)答，且能降低小腸炎癥發(fā)生率。參與免疫的大部分細(xì)胞不能合成足夠的核苷酸，補(bǔ)充外源核苷酸能夠維持免疫系統(tǒng)的正常功能。

表1 酵母培養(yǎng)物對(duì)單胃動(dòng)物腸道健康的影響

研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加酵母壁多糖可顯著提高仔豬腸道短鏈脂肪酸含量[19]。短鏈脂肪酸通過(guò)與腸上皮細(xì)胞GPR43（短鏈脂肪酸受體，屬于G 蛋白偶聯(lián)受體C家族）相結(jié)合，刺激鉀離子流動(dòng)，使腸上皮細(xì)胞膜形成超極化，激活NLRP3 炎性小體，促進(jìn)產(chǎn)生白細(xì)胞介素18，進(jìn)而維持腸道黏膜的完整性和穩(wěn)態(tài)[20]；短鏈脂肪酸也能通過(guò)識(shí)別Toll 樣受體，活化G 蛋白偶聯(lián)受體，抑制組蛋白去乙酰酶活性等調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞及腸黏膜組織內(nèi)不同免疫細(xì)胞（如淋巴細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）的功能，改變細(xì)胞分化、增殖和凋亡，從而調(diào)節(jié)腸黏膜的免疫應(yīng)答過(guò)程[20]。Foxp3 在調(diào)節(jié)機(jī)體免疫自穩(wěn)中起關(guān)鍵作用。丁酸可促進(jìn)Foxp3 的表達(dá)，增加外周調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的產(chǎn)生，抑制腸道黏膜炎癥反應(yīng)[21]。

2.2 促進(jìn)腸道發(fā)育、維持腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的可能作用途徑腸道是機(jī)體消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要場(chǎng)所，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力直接影響動(dòng)物生產(chǎn)性能，正常的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要保障。腸道絨毛高度及表面積、隱窩深度和絨隱比是衡量腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。通常，絨毛高度及表面積增加可增大腸道與食物的接觸面積，促進(jìn)食物消化。絨隱比增加表示機(jī)體腸道發(fā)育較快，消化吸收能力強(qiáng)。李玉欣等[22]研究發(fā)現(xiàn)，0.1%和0.2%畢赤酵母甘露寡糖可以增加仔豬空腸絨毛高度和絨隱比，提高腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，顯著提高仔豬日增重。李玉欣等[23]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，畢赤酵母甘露寡糖有助于提高腸道杯狀細(xì)胞數(shù)量，從而提高杯狀細(xì)胞的分泌產(chǎn)物（如黏蛋白和三葉肽等）的分泌量。而黏蛋白和三葉肽等分泌量增加會(huì)對(duì)腸道的穩(wěn)定性和完整性起到保護(hù)作用[24]。

核苷酸在機(jī)體內(nèi)的合成有從頭合成和補(bǔ)救合成2 條途徑[25]。補(bǔ)救合成途徑是指外源核苷酸、核酸水解產(chǎn)生的自由基與機(jī)體內(nèi)的磷酸核糖發(fā)生磷酸核糖化作用而合成相應(yīng)的核苷酸。與從頭合成途徑相比，補(bǔ)救合成途徑簡(jiǎn)單且耗能低，腸黏膜總是優(yōu)先利用補(bǔ)救合成途徑合成核苷酸。動(dòng)物體快速生長(zhǎng)的腸道細(xì)胞周轉(zhuǎn)較快，對(duì)核苷酸需求較多；且腸道缺乏嘌呤從頭合成所需要的關(guān)鍵酶（谷氨酸核糖轉(zhuǎn)移酶），從頭合成核苷酸的能力有限。因此，補(bǔ)充外源核苷酸對(duì)腸道的健康發(fā)育尤為重要[26]。日糧中添加酵母培養(yǎng)物可以為機(jī)體提供所需的核苷酸，有助于腸上皮細(xì)胞的更新和改善，進(jìn)而促進(jìn)腸黏膜發(fā)育。核苷酸是組成大分子DNA 和RNA 的單體，參與各種酶及生長(zhǎng)因子的代謝，在細(xì)胞分裂、分化和發(fā)育過(guò)程中有至關(guān)重要的作用。外源核苷酸還可以通過(guò)影響腸道DNA 和RNA 的含量影響腸道蛋白質(zhì)的合成，提高腸道相關(guān)功能蛋白的表達(dá)量[27-28]。核苷酸還能夠促進(jìn)腸道發(fā)育成熟，提高腸道屏障相關(guān)基因的表達(dá)量，并提高腸道菌群種類(lèi)和豐度[29]。研究還發(fā)現(xiàn)酵母培養(yǎng)物中核苷酸可能通過(guò)提高腸絨毛高度或者通過(guò)影響腸細(xì)胞分裂分化等促進(jìn)腸細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育和成熟[27]。此外，酵母培養(yǎng)物中的核苷酸也可以被消化道的各種酶分解成核苷、堿基等易被小腸前部吸收的物質(zhì)，從而促進(jìn)腸絨毛生長(zhǎng)，增加腸壁厚度[29-30]。

小肽也是酵母培養(yǎng)物的主要組成成分之一，其吸收速度快、耗能低，載體不易飽和，可作為能源底物優(yōu)先被小腸黏膜上皮細(xì)胞吸收，促進(jìn)了腸黏膜組織的快速發(fā)育。王恬等[31]認(rèn)為，小肽可以促進(jìn)斷奶仔豬十二指腸食糜乳糖酶、淀粉酶和胰蛋白酶活性的增強(qiáng)。與氨基酸相比，小肽能被機(jī)體更有效地吸收，可以作為高效的氨基酸來(lái)源，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)氨基酸的代謝。Hui 等[32]認(rèn)為小肽可以促進(jìn)腸上皮細(xì)胞增殖，抑制腸上皮細(xì)胞凋亡，起到促進(jìn)腸道發(fā)育的作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)小肽可以與鈣、鐵、銅、鋅等礦物質(zhì)離子形成螯合物，提高機(jī)體對(duì)這些金屬元素的吸收[33-35]。

2.3 改善腸道微生物區(qū)系的可能作用途徑 腸道微生物和宿主之間是互惠共生的關(guān)系，宿主給腸道微生物提供所需的生存環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，腸道菌群對(duì)宿主的生理機(jī)能以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育具有尤為重要的作用。大量研究表明，腸道菌群失調(diào)會(huì)破壞腸道上皮屏障的完整性、損害機(jī)體免疫和消化功能[36-37]。汪曉東[38]提出，酵母培養(yǎng)物代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠降低胃腸道pH，進(jìn)而促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)繁殖，并抑制病原菌的生長(zhǎng)，維持機(jī)體消化道微生物穩(wěn)態(tài)。同時(shí)，腸道內(nèi)的有害菌（大腸桿菌、沙門(mén)氏桿菌等）具有能夠與腸上皮細(xì)胞上的甘露糖受體特異性結(jié)合的I 型菌毛，而酵母細(xì)胞壁含有的甘露寡糖和β-葡聚糖與該受體有相似的結(jié)構(gòu)，能夠競(jìng)爭(zhēng)性地與I 型菌毛有害菌結(jié)合并發(fā)生凝集反應(yīng)，使其不能在腸道黏膜上黏附和定殖，而被排出體外，從而減少腸道致病菌數(shù)量[39]。甘露寡糖可以被腸道內(nèi)有益菌（雙歧桿菌、乳酸桿菌等）吸收利用，并發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等有機(jī)酸，促進(jìn)其生長(zhǎng)和繁殖；而大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等有害菌無(wú)法利用甘露寡糖[40]。研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1 g/kg 甘露寡糖顯著降低了蛋雞回腸中大腸桿菌和總細(xì)菌的數(shù)量[41]。于桂陽(yáng)等[42]和段緒東[43]的研究得到相似結(jié)果，將0.5～1.0 g/kg、800 mg/kg 甘露寡糖分別應(yīng)用在肉雞或母豬等的畜禽動(dòng)物生產(chǎn)中，均能夠抑制大腸桿菌繁殖，促進(jìn)乳酸桿菌增殖。此外，岳文斌等[44]研究發(fā)現(xiàn)，3 g/kg 甘露寡糖顯著抑制仔豬盲腸和結(jié)腸大腸桿菌的生長(zhǎng)，同時(shí)顯著促進(jìn)了盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而維持了腸道菌群的平衡。

酵母培養(yǎng)物中的有機(jī)酸能夠促進(jìn)消化道回腸乳酸桿菌和結(jié)腸雙歧桿菌的增殖，抑制大腸桿菌和葡萄球菌的增殖。有機(jī)酸還可以通過(guò)電離產(chǎn)生氫離子降低消化道的pH；或者通過(guò)某些酶的作用進(jìn)入細(xì)菌胞內(nèi)從而抑制病原菌的生長(zhǎng)和增殖[45-46]，有機(jī)酸還能夠提高消化道多種酶的活性。此外，酵母培養(yǎng)物代謝可產(chǎn)生多種酶類(lèi)，兩者協(xié)同促進(jìn)腸道中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解，從而促使腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。同時(shí)，王恬等[31]認(rèn)為小肽能有效誘導(dǎo)消化酶分泌，并提高胰蛋白酶和淀粉酶等消化酶活性。祝平等[47]認(rèn)為小肽還可減少斷奶后仔豬腸道內(nèi)大腸桿菌和沙門(mén)菌的繁殖，增加斷奶仔豬腸道內(nèi)有益菌屬乳酸菌的繁殖，進(jìn)而優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)。

3 展 望

酵母培養(yǎng)物具有改善腸道免疫、腸道形態(tài)和穩(wěn)定腸道內(nèi)環(huán)境的作用，當(dāng)今市場(chǎng)上的酵母培養(yǎng)物產(chǎn)品很多，在畜禽生產(chǎn)上也有一定應(yīng)用，但酵母培養(yǎng)物中功能性成分豐富且復(fù)雜，其各個(gè)成分是否具有協(xié)同作用仍需探究，而“未知生長(zhǎng)因子”的種類(lèi)及作用機(jī)理尚不明確，也需要更進(jìn)一步研究。