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大量的飼料添加劑已被評(píng)估，且主要針對（1）提高豬的免疫應(yīng)答（如免疫球蛋白；ω- 3脂肪酸，酵母衍生ß-葡聚糖），（2）在豬腸道中減少病原體負(fù)荷（如有機(jī)和無機(jī)酸，高水平的氧化鋅，精油，草藥和香料，某些類型的益生元，噬菌體，和抗菌肽），（3）促進(jìn)有益的腸道微生物的建立（益生菌和某些類型的益生元），（4）促進(jìn)消化功能（例如丁酸，乙酸，乳酸，谷氨酰胺，蘇氨酸，半胱氨酸，和核苷酸）。在本節(jié)中我們選擇幾種飼料添加劑并對其普通機(jī)制和近期發(fā)展趨勢做以討論。
1.有機(jī)酸和無機(jī)酸
在許多綜述里面已經(jīng)提到了豬飼料中有機(jī)酸和無機(jī)酸的使用。給豬喂養(yǎng)有機(jī)酸和無機(jī)酸對其腸道健康和發(fā)育產(chǎn)生了正面影響，并對豬的健康和生產(chǎn)力產(chǎn)生了間接影響，其主要?dú)w咎于這些因素包括（1）非游離有機(jī)酸的抗菌活性（2）降低消化物的PH，尤其在胃中，協(xié)助蛋白質(zhì)消化（3）降低胃排空率（4）刺激小腸中酶的生產(chǎn)和活性（5）提供腸道組織偏好的營養(yǎng)從而加強(qiáng)黏膜的功能和完整。由于這些有利因素和協(xié)同效果，不同組合的無機(jī)酸和有機(jī)酸被廣泛的使用在剛斷奶仔豬日糧中，并在后期生長-肥育豬和母豬中的應(yīng)用也越來越多。喂養(yǎng)豬的這些酸的效應(yīng)也將隨酸的類型和組合、動(dòng)物狀態(tài)、飼料特點(diǎn)尤其是飼料的緩沖能力的變化而發(fā)生改變。
一個(gè)相對的近期發(fā)展是針對輸送到不同腸段靶定位點(diǎn)的酸的封裝。由Piva等人開展的研究已經(jīng)表明相對簡單的封裝對延遲膳食酸的吸收比較有效，且使酸更有效的輸送到小豬的回腸末端，盲腸和結(jié)腸。后者也許是通過給豬喂養(yǎng)酸的特殊的鹽形式實(shí)現(xiàn)效果的。比如，Canibe等人表明二甲酸鉀對提高斷奶28天的豬回腸末端中的甲酸水平有效果。相對于其它甲酸鹽形式而言，喂養(yǎng)鉀-二甲酸有可能有助于豬生長性能的更多積極效果。Decuypere 和 Dierick強(qiáng)調(diào)了具有強(qiáng)抗菌性能的中鏈脂肪酸。含中聯(lián)脂肪酸的三酰甘油和外源脂肪分解酶的組合喂養(yǎng)似乎很有前途且需要進(jìn)一步的探索。
在有機(jī)酸中中，就對動(dòng)物生理影響角度而言，人們對乳酸和丁酸是特別感興趣的。已有文件記錄乳酸對豬的生長性能有積極影響，且主要是由于乳酸的抗菌性能和對內(nèi)源酶生產(chǎn)的刺激。丁酸作為首選的腸道細(xì)胞能量來源，已經(jīng)被證明了能有效增強(qiáng)腸道細(xì)胞擴(kuò)散。然而，相對于無味的丁酸鈉，丁酸對剛斷奶仔豬生長性能方面的積極效果卻很小或是沒有被檢測出來。這種缺乏反應(yīng)可能是由內(nèi)源丁酸發(fā)酵產(chǎn)物造成的，它可能是因?yàn)槲桂B(yǎng)仔豬時(shí)受到易發(fā)酵的纖維來源如菊糖和甜菜漿的刺激所造成。此外，丁酸生產(chǎn)菌已經(jīng)被確定存在于黏膜相關(guān)的微生物菌群中。值得注意的是微生物可以利用葡糖酸作為丁酸生產(chǎn)的底物。因此，葡糖酸作為較便宜的在動(dòng)物營養(yǎng)方面的丁酸生產(chǎn)原料也許值得我們進(jìn)一步探索。
此外我們一種潛在的擔(dān)憂就是開發(fā)微生物的耐酸性，它已經(jīng)被界定為能抵抗酸性PH2.5甚至更低的PH。人們在大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌中沒有觀察到誘導(dǎo)蛋白和耐酸蛋白。然而，據(jù)我們所知，關(guān)于在動(dòng)物中通過微生物群生產(chǎn)耐酸蛋白的基因分布的變化尤其是針對喂養(yǎng)有機(jī)酸的反應(yīng)卻沒有任何相關(guān)信息可以使用。
2.飼料酶
在豬飼料中使用外源性飼料酶，其主要目的是為了改善豬飼料的營養(yǎng)價(jià)值。這是通過了幾種機(jī)制獲得的，包括飼料組份中的抗?fàn)I養(yǎng)因子的分解，營養(yǎng)封裝效果的消除從而增大了可用性，原材料中不能被內(nèi)源酶裂解的特殊化學(xué)鍵的分解從而釋放更多的營養(yǎng)和互補(bǔ)酶。豬飼料中的大多植物性飼料都包含了相當(dāng)多的非淀粉多糖，其抗?fàn)I養(yǎng)效果確立已久并一直是個(gè)熱門研究課題。因此，豬飼料中碳水化物酶的使用主要致力于消除與飼料組份中非淀粉多糖相關(guān)聯(lián)的抗?fàn)I養(yǎng)活性。事實(shí)上，一些研究已經(jīng)表明，只要有合適的酶制劑，并伴隨著仔豬飼料的營養(yǎng)價(jià)值的潛在改善，這些抗?fàn)I養(yǎng)效果就會(huì)被減小到最低限度，并且結(jié)合能降解復(fù)合非淀粉多糖所需的不同酶活，進(jìn)而提高養(yǎng)分利用率。
除了能提高養(yǎng)分利用率之外，酶還可以通過生產(chǎn)各種各樣的多糖水解產(chǎn)物來改善仔豬的生長性能，且這些產(chǎn)物通過操縱胃腸中微生物的增長來直接影響腸道健康。的確，對仔豬和肉雞的一些研究表明飼料酶的使用會(huì)對腸道健康產(chǎn)生積極影響。在一項(xiàng)對仔豬的研究中，Inborr 和Ogle曾報(bào)道，在濕潤大麥中補(bǔ)充碳水化合物降解酶混合劑對減小仔豬腹瀉發(fā)病率和腹瀉的嚴(yán)重性都有效。Kiarie等人報(bào)道了通過培養(yǎng)大豆粉和菜籽粕及多糖酶的混合物所產(chǎn)生的非淀粉多糖水解產(chǎn)物有利于維護(hù)腸道防御功能在受到ETEC感染期間。通過小麥和亞麻籽生產(chǎn)的非淀粉多糖水解產(chǎn)物也被觀察到有相似的效果。這些結(jié)果可通過各種各樣的機(jī)理被解釋，包括了這種可能性就是水解產(chǎn)物能夠干擾病原體對腸粘膜的附著，這種附著是感染的首要步驟。Högberg 、 Lindberg 和Kiarie已經(jīng)表明這些水解產(chǎn)物也可以作為益生元，有利于乳酸生產(chǎn)菌的細(xì)胞增殖，反過來說就是它可以間接的抑制某些致病菌種的生長。
飼料酶也可以通過減少腸道粘度來改善腸道健康，這主要是因?yàn)榭扇苄苑堑矸鄱嗵强梢越档褪趁油ㄟ^率和消化酶的擴(kuò)散以及增加內(nèi)源性腸道蛋白分泌物。這將反而增強(qiáng)腹部中參與微生物增殖的底物可用性。其它的影響就是增加斷奶仔豬腸道食糜粘度及增強(qiáng)像腸毒素大腸桿菌和腸道螺旋體等病原菌的增殖。因此，人們推測豬飼料中添加酶是為了消化可溶性非淀粉多糖以及使腸道微生物負(fù)荷減小到最低程度，反過來說就是會(huì)增加機(jī)體對營養(yǎng)的利用性并且使病原菌的增殖達(dá)到最小程度。
3.益生元和益生菌
益生菌的定義是作為一種活的微生物，當(dāng)它們被使用適當(dāng)量的時(shí)候它們對機(jī)體賦予了健康效益。對于小豬而言，益生菌預(yù)計(jì)至少提供以下腸道功能之一：（1）刺激由有益細(xì)菌支配的有益菌群的發(fā)育（2）防止腸道病原菌的定植（3）增加消化能力和降低pH（4）提高粘膜免疫（5）增強(qiáng)腸道組織的成熟度和完整性。在實(shí)踐中，為了對豬的性能發(fā)揮積極影響益生菌菌種需要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）能在腸道中大量繁殖（2）高的生長率和低的營養(yǎng)需求（3）抑制腸道致病菌及其細(xì)胞和代謝產(chǎn)物（4）在商業(yè)條件下易于大規(guī)模擴(kuò)繁（5）能在飼料中存活，并且在生產(chǎn)過程中具有穩(wěn)定活性。
乳酸菌（包括乳酸菌，雙歧桿菌和腸球菌）和芽孢桿菌在過去主要被作為益生菌用于動(dòng)物飼料產(chǎn)品。乳酸菌、雙歧桿菌和腸球菌通常都存在腸道中。尤其是乳酸菌在豬腸道甚至包括剛斷奶仔豬腸道微生物的早期發(fā)展階段起主導(dǎo)作用。因此這種細(xì)菌優(yōu)于繁殖在腸道中的其它細(xì)菌。乳酸菌通過發(fā)酵產(chǎn)酸，它可以降低腸道的含量pH值以及利于腸道功能。此外，它們還可以抑制腸道病原菌并且提供機(jī)體免疫。但是，乳酸菌并不產(chǎn)生孢子，并且它們中有一些菌還厭氧。除非乳酸菌能被保護(hù)這，要不然在生產(chǎn)過程和飼料存貯中幸存下來且能輸送給動(dòng)物腸道的乳酸菌可能是個(gè)擔(dān)心的問題。相對于乳酸菌而言，芽孢桿菌是革蘭氏陽性產(chǎn)孢細(xì)菌，且在飼料生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中其孢子相對比較穩(wěn)定。一般而言，芽孢桿菌有良好的酶系統(tǒng)。其中一些芽孢桿菌菌種已經(jīng)用于酶的商業(yè)生產(chǎn)，比如淀粉酶和蛋白酶，這兩種酶可以補(bǔ)充豬的內(nèi)源性消化酶。一般而言，益生菌的影響力與其特定的分離菌群相關(guān)聯(lián)。因此，如何選擇和維持一種益生菌的性能仍然是至關(guān)重要的，并且在益生菌的成功開發(fā)和應(yīng)用上也具有挑戰(zhàn)性。
在評(píng)估益生菌對剛斷奶仔豬生長性能的影響方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的體內(nèi)試驗(yàn)。最近，據(jù)報(bào)道在31份性能研究報(bào)道中有30份研究報(bào)告表明，通過在其日糧中混合添加地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌，仔豬表現(xiàn)出了一種積極的生長反應(yīng)。主要來自乳酸菌和雙歧桿菌的不同分離種也被報(bào)道過其對剛斷奶仔豬的生長性能有積極影響。特別是對ETEC K88（產(chǎn)毒素大腸桿菌）有抑制影響的乳酸菌sobruis 001T最近被證明其通過減小回腸ETEC容量產(chǎn)生了一種益生菌效果，并且對口服ETEC K88的仔豬的生長有促進(jìn)作用。但是，也有報(bào)道表明體內(nèi)試驗(yàn)顯示被測試益生菌對仔豬沒有任何反應(yīng)。此外，還有報(bào)道描述補(bǔ)充鼠李乳酸桿菌GG具有副作用，它增加了口服過ETEC的仔豬糞便中ETEC的排泄并減小了仔豬的生長。
這些對于益生菌效果不一致的報(bào)道表明了在益生菌的發(fā)展和應(yīng)用中它的高度復(fù)雜性。這就強(qiáng)調(diào)了我們需要科學(xué)的研究方法以便更好的了解益生菌效果的作用方式和分子機(jī)制。此外，科學(xué)評(píng)估和對于新開發(fā)益生菌在生產(chǎn)，維護(hù)，處理和應(yīng)用等每一步的良好質(zhì)量控制是確保預(yù)期效果的關(guān)鍵。顯然，簡便測量（S）同類益生菌的性質(zhì)將幫助到質(zhì)量控制，而這往往是最缺乏的。益生菌在新陳代謝中是具備動(dòng)態(tài)變化的活體微生物。一種特定益生菌的表型都受到了許多外部因素和內(nèi)部因素的影響，這也將影響益生菌的療效。因此，為了新型益生菌的應(yīng)用和開發(fā)我們需要識(shí)別這些因素之間的關(guān)系。
益生元是種易于消化的飼料組份，它通過一種有益方式改變了腸道菌群的組成或者是新陳代謝。因此，人們希望益生元對于主體的效益方式與益生菌相當(dāng)。事實(shí)上，雙歧桿菌和乳酸桿菌幾乎都已是益生元的開發(fā)對象。對于剛斷奶仔豬而言，在日糧中添加可發(fā)酵碳水化合物來提高仔豬大腸和小腸中的微生物菌群的組成和功能通常被視為一種相對比較簡單的方法。最近的研究表明，在日糧中添加甜菜渣，菊糖，乳果糖和小麥淀粉，目的就是為了刺激整個(gè)腸道的發(fā)酵作用，以及改變剛斷奶仔豬腸道的細(xì)菌菌群的組成。添加到不同的基底日糧中的菊糖還影響了仔豬中雙歧桿菌的可檢測比率，但對乳酸桿菌卻沒有影響。同時(shí)，人們也證明了當(dāng)日糧中的乳糖含量較低時(shí)菊糖能改善豬的小腸結(jié)構(gòu)。因此，增加對益生元的攝入可以促進(jìn)腸道健康。益生元較益生菌而言價(jià)格便宜，風(fēng)險(xiǎn)低，并且更容易處理并整合到日糧中。益生元和益生菌結(jié)合使用可能會(huì)提高益生菌對剛斷奶仔豬的腸道健康和發(fā)育的功效。
4.精油
精油是植物的易揮發(fā)性成分，它自古以來都被用在食品制備方面。這些精油普遍被美國食品和藥品管理局（FDA）視為安全物質(zhì)(GRAS)，并已被做為人工調(diào)味劑和防腐劑，用于香水生產(chǎn)以及非處方藥物的配方。一些精油具備較強(qiáng)的抗菌活性，尤其是那些含有酚醛結(jié)構(gòu)的精油。如香芹酚和百里酚，它們有強(qiáng)大抗菌活性是因?yàn)樗鼈冇杏坞x電子及酚醛環(huán)上連接的羥基。這些精油破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，它們調(diào)解細(xì)菌細(xì)胞膜的pH動(dòng)態(tài)平衡并綜合無機(jī)離子，這就導(dǎo)致了細(xì)菌中動(dòng)力質(zhì)子的崩塌以及ATP的消耗。精油也已被證明具有一定程度的選擇性。Lin等報(bào)道相對于對革蘭氏陽性菌李斯特菌有抑制作用的精油對革蘭氏陰性菌沙門氏菌和大腸桿菌有更高的抑制作用。在我們的體外實(shí)驗(yàn)中，我們可以觀察到精油對于純培養(yǎng)的鼠門寒沙門氏菌DT104、大腸桿菌0157：H7以及大腸桿菌K88展示一種高效性，而這些菌在含有豬盲腸食糜的培養(yǎng)基中對乳酸桿菌和雙歧桿菌抑制作用卻很小。從植物中萃取的精油具有該植物特有的氣味或味道。因此，它們既可通過控制病原體又可通過提高膳食適口性來提高動(dòng)物性能。精油已經(jīng)被廣泛的研究并大范圍的應(yīng)用于食品系統(tǒng)中來提高食品的安全和保質(zhì)期。雖然人們觀察到精油能改變腸道微生物組成，但是它們對剛斷奶仔豬生長性能的影響卻表現(xiàn)得不一致。具有抗菌活性的精油在進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)時(shí)它們的活性往往會(huì)被消弱。精油通常都具疏水性，口服后它們能被肺部和皮膚結(jié)構(gòu)迅速吸收。人們發(fā)現(xiàn)在仔豬口服精油2小時(shí)候它幾乎能被胃和近端小腸全部吸收。在豬的生長性能研究中，我們還發(fā)現(xiàn)飼料會(huì)促成精油抗菌活性的損失，通過氣象色譜分析人們發(fā)現(xiàn)精油主要是被飼料微粒吸收了。總體來說，這些觀察結(jié)果表明精油需要被保護(hù)以便能輸送到豬腸道中的靶定位點(diǎn)并發(fā)揮它們的抗菌活性，正如前面章節(jié)中提到的有機(jī)酸和無機(jī)酸一樣，而微型膠囊也許是到達(dá)這個(gè)目的的一種方式。事實(shí)上，人類臨床研究表明涂層的腸溶性（薄荷）精油膠囊相對于未涂層配方而言對腸易激綜合癥展示出了更好的性能，這種改進(jìn)大概歸咎于延遲了涂層的薄荷精油的吸收以及拖延了精油與細(xì)菌細(xì)胞之間的接觸。通過我們最近努力，香芹酚已經(jīng)作為一種模型精油通過高效乳液擠出封裝技術(shù)被成功的封裝在由褐藻酸鈣水凝膠生產(chǎn)的微型膠囊中。封裝的香芹酚在培養(yǎng)基和模擬胃腸道模型中保持了它對大腸桿菌K88的高效抗菌活性。封裝的精油是否會(huì)減小斷奶仔豬腸道中的病原菌負(fù)荷以及提高豬的生長性能這兩點(diǎn)還有待確定。
結(jié)論
我們評(píng)估了大量的飼料添加劑目的在于（1）提高豬的免疫應(yīng)答（2）減小豬腸道中病原體的負(fù)荷（3）促進(jìn)腸道中有益微生物菌群的建立（4）刺激消化功能。在此綜述中，我們選擇了一些飼料添加劑（有機(jī)酸和無機(jī)酸，飼料酶，益生菌和益生元，精油）進(jìn)行了討論，而這些添加劑都具有提高豬的生產(chǎn)力的潛力。然而我們還需要進(jìn)行更多的研究來完善在不同情況下豬對這些飼料添加劑的反應(yīng)。這幾個(gè)飼料添加劑的一個(gè)關(guān)鍵問題在于它們輸送到豬胃腸道中的靶定位點(diǎn)的有效供給能力。綜合不同的方法可能會(huì)找到飼料抗生素的最有效替代品。
