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豬禽腸道微生物調(diào)控的研究

nety 2007-7-1 18:34

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    自19世紀(jì)法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德提出正常菌群對(duì)宿主是有益的學(xué)說(shuō)以來(lái)，人們對(duì)畜禽胃腸道正常微生物群的組成、定植規(guī)律及其與宿主關(guān)系有了越來(lái)越多的了解。畜禽腸道微牛物群組成雖然很穩(wěn)定，但是也受飼料和環(huán)境等因素的影響而發(fā)生變化。動(dòng)物消化道內(nèi)微生物區(qū)系的理論平衡是宿主動(dòng)物保持良好的健康狀況和發(fā)揮正常生產(chǎn)性能所必需的條件。調(diào)控消化道微生物區(qū)系對(duì)提高生產(chǎn)性能，改善飼料利用率和減少病原菌在腸道內(nèi)的定植有著巨大的潛力。目前可采取的方法有在飼料中添加抗生素、益生素、益生元、合生元、有機(jī)酸、銅。氧化鋅以及改變?nèi)占Z組成和飼喂方式等。
　　1  胃腸道微生物的定植規(guī)律
    大量研究表明，動(dòng)物出生前是無(wú)菌的，但是出生后幾小時(shí)就可在其腸道中發(fā)現(xiàn)微生物，且其定植順序是先需氧菌或兼性厭氧菌，隨后才是厭氧菌。厭氧菌雖然后定植，在數(shù)量上卻占99％以上，為優(yōu)勢(shì)菌并保持一定的生態(tài)平衡，剩余的不到1％為兼性厭氧菌和需氧菌。
　　2  胃腸道微生物群與宿主的關(guān)系
　　2．l  生物拮抗  正常微生物群對(duì)病原微生物有明顯的抑制作用，其作用機(jī)理為：專(zhuān)性厭氧菌在代謝過(guò)程中可產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸和乳酸，降低胃腸道pH和氧化還原電勢(shì)（Eh），從而抑制外源菌的生長(zhǎng)和繁殖；同時(shí)產(chǎn)生大量酸使腸內(nèi)容物變酸，促進(jìn)腸蠕動(dòng)，從而使外源菌未與粘膜表面接觸。粘附就被排出體外。占優(yōu)勢(shì)的厭氧菌還通過(guò)與粘膜上皮細(xì)胞緊密結(jié)合形成一層生物膜，起到了對(duì)宿主細(xì)胞占位性保護(hù)作用。此外，厭氧菌還通過(guò)對(duì)有限營(yíng)養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)而抑制外源曲或病原菌的生長(zhǎng)與繁殖。
　　2．2  提高免疫力  正常菌群中的益生菌（即有益菌）具有免疫刺激因子的作用，通過(guò)刺激免疫器官發(fā)育、促進(jìn)紅細(xì)胞免疫功能、作為免疫性劑以及提高粘膜免疫和疫苗抗體水平，進(jìn)而使動(dòng)物的體液免疫水平和細(xì)胞免疫水平提高，增強(qiáng)機(jī)體抗病力；此外，益生菌從未消化的物質(zhì)中獲取能量以及抑制腸道腐敗物質(zhì)和毒素的產(chǎn)生，提高免疫力。
　　2．3  營(yíng)養(yǎng)  單胃動(dòng)物盲腸和反芻動(dòng)物瘤胃中的正常菌群通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，這不僅為動(dòng)物直接提供了營(yíng)養(yǎng)，而且間接地激活酸性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酸和纖維素酶，從而提高蛋白質(zhì)和能量利用率（林云，2001），同時(shí)可產(chǎn)生維生素、氨基酸和未知生長(zhǎng)因子，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)；此外，微生物的代謝產(chǎn)物如過(guò)氧化氫、細(xì)菌素等可抑制和殺滅胃腸道病原菌。
　　2．4  改善畜產(chǎn)品品質(zhì)  畜禽胴體和蛋品質(zhì)極易受病原菌加沙門(mén)氏菌和大腸桿菌污染。可以通過(guò)改善畜禽胃腸道微生物群，以抑制病原菌從而達(dá)到改善畜產(chǎn)品的目的。
　　3  胃腸道微生物群的調(diào)控因子及其機(jī)理探討
　　3．l  抗生素（Antibiotics）  抗生素是在動(dòng)物飼料中添加的，用以改善動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)狀況和促生長(zhǎng)的具有抗菌活性的微生物代謝產(chǎn)物?？股鼐哂幸种朴泻ξ⑸锷L(zhǎng)，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)等作用。但由于抗生素在實(shí)際應(yīng)用中帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如殘留、耐藥性、二重感染和降低機(jī)體免疫力等，其應(yīng)用受到了很大的限制，研制安全性高的抗生素和抗生素的替代品已成為研究熱點(diǎn)。
　　3．2  益生素（Probiotics）  益生素主要是指通過(guò)改善腸道微生態(tài)平衡而對(duì)畜禽施加有利影響的活的微生物制劑，目前益生素主要的菌種類(lèi)型有3類(lèi)：乳酸菌類(lèi)、芽孢桿菌類(lèi)、酵母菌類(lèi)。由于益生素使胃腸道內(nèi)有益菌如乳酸桿菌和鏈球菌的數(shù)量增多，這些菌會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)酸使腸道內(nèi)pH下降，從而抑制胃腸道內(nèi)病原菌的繁殖。此外，益生素代謝產(chǎn)生的過(guò)氧化氫和細(xì)菌素等也可抑制潛在的病原菌。
    益生素制劑由于具有菌種組成的不確定性和在腸道內(nèi)外環(huán)境的不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，使其推廣應(yīng)用受到一定的限制。
　　3．3  益生元（Prebiotics）狹義來(lái)講益生元主要是指寡糖類(lèi)產(chǎn)品，如果寡糖（FOS）、甘露寡糖（MOS）、異麥芽寡糖（a－GOS或IMO）等。由于寡糖可選擇性地促進(jìn)腸道有益菌的生長(zhǎng)、繁殖，而不被有害菌利用，從而維持了腸道菌群的平衡，促進(jìn)了動(dòng)物的健康。此外，有些寡糖如甘露寡糖可競(jìng)爭(zhēng)性地與病原菌結(jié)合以防止病原菌在腸道上皮細(xì)胞的結(jié)合與定植；同時(shí)還可使已結(jié)合到上皮細(xì)胞上的有害菌脫落下來(lái)隨糞便排出體外。益生元由于具有低熱、穩(wěn)定、無(wú)殘留和耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，被看作是一種很有開(kāi)發(fā)潛力的綠色飼料添加劑。
　　3．4  合生元（Synhiotics）  合生元主要是指益生元利益生菌結(jié)合的生物制劑。Ziminer（2001）研究發(fā)現(xiàn)，非消化性寡糖（NDOs）和能降解NDOs的益生菌配合使用，能很好地控制腸道微生態(tài)系統(tǒng)，由于這些益生菌與腸道固有菌產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性的酵解作用，從而使益生菌在通過(guò)十段腸道時(shí)存活率得到改善，結(jié)腸微生物的定植率提高，增強(qiáng)了NDOs對(duì)內(nèi)源和外源菌生長(zhǎng)及活性的刺激作用。Nemcoba等（1999）報(bào)道，副酪蛋白乳桿菌（L．paracasein）和FOS（3g／頭·d）混合飼喂斷奶仔豬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者顯著增加了糞便中乳酸桿菌、雙歧桿菌和總的厭氧菌數(shù)，表明L．paracasein和FOS具有協(xié)同作用。
    盡管對(duì)合生元的研究剛剛起步，但是由于其具備益生元和益生菌雙重作用，所以這種制劑的研究和應(yīng)用有日漸增多的趨勢(shì)。
　　3．5 發(fā)酵液態(tài)飼料（Fermented Liquid Feed，F(xiàn)LF）
  Mikkelsen等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)LF通過(guò)降低胃內(nèi)pH值，減少胃腸道內(nèi)包括大腸桿菌在內(nèi)的腸細(xì)菌，增加酵母細(xì)胞數(shù)，進(jìn)而改善了豬胃腸道微生物活性。Hansen等（2000）也有類(lèi)似的報(bào)道。Asa．hara（2001）研究報(bào)道，發(fā)酵乳通過(guò)調(diào)整胃腸道內(nèi)環(huán)境而抑制大腸桿菌增殖，進(jìn)而防止了病原性大腸桿菌的侵染。
　　3．6 酸化劑（Acidic Agents）由于畜禽胃腸道內(nèi)乳酸桿菌等有益菌適宜在酸性環(huán)境中繁殖，而病原菌生長(zhǎng)的適宜pH值大多呈中性或偏堿性，因此酸化劑主要是通過(guò)降低胃腸道pH值，從而抑制有害微生物繁殖，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗和抗生長(zhǎng)毒素的產(chǎn)生，同時(shí)促進(jìn)有益菌的增殖。
    Qverland等（2000）研究結(jié)果表明，二甲酸鉀（k－diformate）顯著地減少了生長(zhǎng)育肥豬十二指腸（p＜0．03＝、空腸（p＜0．02＝和直腸（p＜0．01＝中大腸桿菌的數(shù)量。王冉等（2001）研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加0.125％富馬酸，21日齡肉仔雞空腸和盲腸內(nèi)大腸桿菌數(shù)分別比對(duì)照組降低10．03％和4．14％（ p＜ 0.05＝，而乳酸桿菌則比對(duì)照組增加了19.3％（p＜0.05＝和1.25％（p＞0.05）；由此可見(jiàn)，無(wú)論從對(duì)肉仔雞腸道有害菌群的抑制，還是對(duì)有益菌群的增殖作用來(lái)看，酸化劑均有較明顯的功效。另外，電有報(bào)道，有機(jī)酸對(duì)35日齡仔豬各段消化道內(nèi)大腸桿菌和乳酸桿菌無(wú)影響，這可能與35日齡仔豬胃腸道pH趨于相對(duì)穩(wěn)定和試驗(yàn)日糧組成有關(guān)。
　　3．7  日糧組成（Dietary Compollents）研究發(fā)現(xiàn)，特定的日糧組成也會(huì)影響動(dòng)物胃腸道微生物群。Zentek（2000）研究表明，飼喂高蛋白日糧會(huì)誘導(dǎo)狗腸道中產(chǎn)生大量的產(chǎn)氣梭菌；而飼喂發(fā)酵碳水化合物后，雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)增加；日糧對(duì)其他細(xì)菌的影響很小。日糧纖維素降低狗回腸沙門(mén)氏菌數(shù)（Howard等2000）。Hampson等(1999)試驗(yàn)表明，含低水平可溶性非淀粉多糖和抗性淀粉的日糧能完全保護(hù)豬免受試驗(yàn)性致病菌的浸染。關(guān)于日糧組成對(duì)胃腸道微生物群影響的機(jī)理還不清楚，有待進(jìn)一步探討。
　　3．8  飼喂方式  沙門(mén)氏菌導(dǎo)致畜禽疾病，影響畜產(chǎn)品安全，由于腸道是沙門(mén)氏菌的主要定居點(diǎn)，所以　　　　在進(jìn)行屠宰加工前應(yīng)設(shè)法減少豬胃腸道中沙門(mén)氏菌數(shù)。Anlderson等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)口服一定濃度的氯酸鹽16h后，斷奶仔豬腸道抗新霉素沙門(mén)氏菌數(shù)（p＜0．05）顯著減少。這意味著在屠宰前，及時(shí)用氯酸鹽處理可以減少豬肉產(chǎn)品中的病原微生物數(shù)。Grego葉等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的數(shù)量和種類(lèi)受宰前飼喂方式的影響很大，在宰前 48h內(nèi)只飼喂干草和饑餓組牛相比，前者腸道腸球菌較多，而大腸桿菌較少；后者整段腸道中大腸桿菌和兼性厭氧菌數(shù)較多。此外Binck等（2000）研究給飼與禁食對(duì)剛出殼的肉仔雞胃腸道微生物群發(fā)育的影響，結(jié)果表明頭兩大二者差異不大，從第3天開(kāi)始兩種飼喂方式出現(xiàn)了差異，給飼組雛雞盲腸細(xì)菌以乳酸桿菌、腸球菌為主，大腸桿菌從第 2天的約 107cfu／g降至第3天約 106cfu／g；而禁食組雛雞大腸桿菌則從大于107cfu／g增至大于108cfu／g。由此可說(shuō)明，在出殼后兩天禁食，從第3天開(kāi)始飼喂有利于肉仔雞胃腸道內(nèi)正常菌群的形成。綜合各試驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論：合理的飼喂方式，可以預(yù)防病原菌的感染，減少疾病發(fā)生和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。
　　3．9  高銅、氧化鋅  多數(shù)研究者認(rèn)為高銅有抗菌作用，可降低發(fā)病率。有研究表明，高銅能抗霉菌，降低肉仔雞消化道球蟲(chóng)感染和減少動(dòng)物糞便中細(xì)菌總數(shù)。Kaollli等（1999）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加氧化鋅有助于維持?jǐn)嗄毯笞胸i腸道正常微生態(tài)，但這種作用僅限于斷奶后前兩周。高銅、氧化鋅抑菌作用的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
  　4  結(jié)語(yǔ)
    面對(duì)中國(guó)已加入世貿(mào)組織這一令人鼓舞的事實(shí)，欣喜之余我們應(yīng)有一種危機(jī)感。中國(guó)的畜牧養(yǎng)殖業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)占有一席之地，有兩個(gè)問(wèn)題必須解決，一是降低成本，二是提高畜產(chǎn)品質(zhì)量。要達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)，研究對(duì)畜禽胃腸道微生物進(jìn)行調(diào)控，不失為一種切實(shí)可行的辦法。今后應(yīng)在微生物學(xué)與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的基礎(chǔ)上，加大微生物調(diào)控的基礎(chǔ)理論研究，深入探討微生物群調(diào)控機(jī)理和各種調(diào)控因子間的協(xié)同作用，開(kāi)發(fā)新的理想的調(diào)控劑，以便合理。有效地維持動(dòng)物健康和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。

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