斷奶仔豬腸道健康和發(fā)育相關(guān)的飼料及添加劑

■John R.Pluske

（珀斯默多克大學(xué)動(dòng)物研究所，西澳大利亞）

現(xiàn)代商業(yè)條件下，斷奶仔豬會(huì)受到各種應(yīng)激(環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)和身心或社會(huì)的)影響，這些應(yīng)激會(huì)改變仔豬胃腸道生理機(jī)能、微生物區(qū)系和免疫功能(Pluske等，1997；Lallès等，2007)。因此，仔豬在斷奶后一段時(shí)間通常以次佳生長(zhǎng)為特點(diǎn)，例如，采食量降低，體重下降(Bark等，1986；Pluske等，1997)，飼料轉(zhuǎn)化效率變差，高發(fā)率的腸道紊亂伴隨經(jīng)常發(fā)生的腹瀉[細(xì)菌性的和（或是）日糧抗原引起]，這種腹瀉反過來能導(dǎo)致仔豬的發(fā)病率和死亡率增加(Hampson，1994；Halas等，2007；Heo等，2012)。事實(shí)上，在實(shí)際商業(yè)條件下，斷奶后仔豬體重很可能下降到不足斷奶前體重的50%(Pluske等，1997)。

為了克服仔豬斷奶后生長(zhǎng)的停滯，過去我們常常將抗生素和一些礦物元素化合物，如氧化鋅添加到斷奶仔豬日糧中(Verstegen等，2002)。然而，由于抗生素的添加可能會(huì)造成耐藥菌株在腸道的增殖(Amezcua等，2002；Wegener，2006；Smith等，2010)；所以歐盟從2006年1月起，就開始全面禁止抗生素在家畜飼糧中的添加。由于若干原因，全世界的養(yǎng)豬業(yè)都面臨著抗生素的禁用(Lusk等，2006；Reijnders，2006)，此外，礦物元素在環(huán)境中的積累問題也同樣令人擔(dān)憂。

然而，抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑的禁用會(huì)造成家畜存活率降低，體重下降，飼料轉(zhuǎn)化率降低，均勻度下降（如同一圈會(huì)出現(xiàn)更多不同體況的豬），并增加了治療抗生素的使用。為了改善斷奶后期仔豬的生產(chǎn)性能、健康和福利，就必須找到飼料原料的組合，或者單一的或者允許使用的組合形式的飼料添加劑，從而減輕斷奶后期體重的下降和頻發(fā)的消化問題的發(fā)生率和嚴(yán)重性。為了達(dá)到以上目的，我們必須更好地了解抗生素影響動(dòng)物生理機(jī)能的具體機(jī)制，并同時(shí)結(jié)合適當(dāng)?shù)牟±砟Ｐ秃腕w外技術(shù)，這是我們當(dāng)前研究抗菌素替代品的關(guān)鍵。由于有關(guān)腸道養(yǎng)分利用和代謝機(jī)制的重要研究進(jìn)展已被報(bào)道，因此Lange等(2010)提出，營(yíng)養(yǎng)的最終目標(biāo)就是給仔豬制定一個(gè)特殊的日糧配方，這個(gè)配方能使仔豬胃腸道達(dá)到最佳的健康狀況并發(fā)揮最佳的功能；如確定蛋白或氨基酸在飼糧中的含量，盡量減少日糧中的填充物和抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，增加有益的化合物，如生長(zhǎng)因子和免疫球蛋白。最佳日糧纖維的水平和類型也因腸道疾病性質(zhì)的不同、原料供應(yīng)和成本的不同、生產(chǎn)目的的不同而變化(de Lange等，2010)。

大量的日漸發(fā)展的研究體系評(píng)估了許多各種不同的飼料原料和飼料添加劑對(duì)豬胃腸道健康和發(fā)育的各個(gè)方面的影響。文章不可能對(duì)所有研究細(xì)節(jié)進(jìn)行評(píng)述，本文的目的是簡(jiǎn)要總結(jié)仔豬斷奶后腸道發(fā)育和健康的相關(guān)問題，以及對(duì)飼料添加劑進(jìn)行簡(jiǎn)要的描述和對(duì)斷奶后腹瀉相關(guān)的飼料原料和添加劑進(jìn)行深入的探討。

1 斷奶后胃腸道及其與健康和發(fā)育的關(guān)系

豬的胃腸道是一個(gè)非常復(fù)雜的組織，同時(shí)小豬斷奶前后，胃腸道正在經(jīng)歷一個(gè)快速的變化，包括容積、蛋白周轉(zhuǎn)率、菌群數(shù)量和組成，進(jìn)而導(dǎo)致消化、吸收、屏障和免疫功能發(fā)生迅速和明顯的改變(Pluske等，1997；Burrin等，2003；Vente-Spreeuwenberg等，2003；Lallès等，2004;Domeneghini等，2006)。Burrin等(2003)將仔豬斷奶后的這些變化分為急性期和適應(yīng)期。斷奶后的前5～7 d為急性期，而適應(yīng)期發(fā)生在如圖1所示的急性期之后。飼養(yǎng)者主要是靠采食量和之后腸腔營(yíng)養(yǎng)的變化來區(qū)分急性期和適應(yīng)期，因?yàn)樽胸i斷奶后要花7～14 d的時(shí)間才能學(xué)會(huì)如何采食和恢復(fù)到斷奶前的采食量水平(Pluske等，1997)。假如仔豬胃腸道中缺乏常量營(yíng)養(yǎng)素、微量養(yǎng)分和能量，就不利于胃腸道的健康和發(fā)育以及后續(xù)適應(yīng)期的恢復(fù)。

圖1 仔豬早期斷奶后腸道發(fā)育的急性期和適應(yīng)期(Burrin等，2003)

如Lange等(2010)所言，考慮以有限種類的飼料添加劑有效地刺激仔豬胃腸道健康和發(fā)育，從而解決斷奶后胃腸道的復(fù)雜性和較大改變的建議是不可行的。因?yàn)椴煌后w的豬飼養(yǎng)在各種各樣的條件下，包括圈舍、管理、飼喂和健康狀態(tài)。這說明，當(dāng)我們?cè)u(píng)估飼料原料和添加劑的功能性特性時(shí)，需要去探索其潛在的、根本的作用機(jī)制，從而才能更好地理解在什么條件下日糧干預(yù)才能取得最佳的反應(yīng)。腸道的功能性主要包括消化能力（胰腺的活動(dòng)和刷狀緣酶活性），吸收能力，化學(xué)和物理屏障，菌群數(shù)量和多樣性以及免疫功能（Lange等，2010）。本文我們對(duì)抗生素與腸道組織之間的作用機(jī)制，無論是通過菌群和發(fā)酵產(chǎn)物直接或間接的作用機(jī)制，了解都是有限的(Niewold 2007)。氧化鋅被稱是擁有著各種各樣的作用方式(Pluske等，2007)，但很難解釋它的有效性來自何種或幾種確切的作用機(jī)制，這使得當(dāng)我們必須尋找或發(fā)展氧化鋅替代產(chǎn)品時(shí)變得困難重重。因此研究清楚這些作用機(jī)制非常關(guān)鍵，從而能夠?qū)ふ矣行У?、可持續(xù)和能被消費(fèi)者接受的這些產(chǎn)品的替代物。

商業(yè)管理?xiàng)l件下，提高豬的生產(chǎn)力，研究者經(jīng)常都會(huì)面臨一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的挑戰(zhàn)。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將被用于探索研究深入的作用機(jī)理或評(píng)估各種各樣飼料添加劑。另外，在試驗(yàn)單元中正確表述商業(yè)條件也是一個(gè)挑戰(zhàn)(de Lange等，2010)。從這個(gè)意義上，我們考慮使用體外技術(shù)和疾病感染模型。例如，尤斯灌流裝置可能被用作研究腸道黏膜功能性的各個(gè)方面，如滲透性、吸收能力和分泌功能，可以快速篩選飼料原料和添加劑(Montagne等，2007)。作為一種選擇之一，相對(duì)簡(jiǎn)單的體外裝置可能被用來研究各種各樣飼料添加劑的抗菌特性，盡管要注意這些研究結(jié)果中的互作。比如，體外試驗(yàn)測(cè)定的各種精油的抗菌特性，在體外試驗(yàn)裝置中有飼料存在時(shí)，這些測(cè)定結(jié)果就大大降低了(Si等，2006)，最可能是因?yàn)榫捅伙暳项w粒吸收了。因此，體外試驗(yàn)觀察到的結(jié)果還需要通過體內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定某些關(guān)鍵指標(biāo)后再進(jìn)行驗(yàn)證。

2 飼料添加劑和抗生素

歐盟官方雜志（2003）把飼料添加劑定義為化學(xué)物質(zhì)、微生物和某種制劑，而不是飼料原料和預(yù)混料。這些物質(zhì)被有意識(shí)地添加到飼料或水中，能執(zhí)行一種或多種功能：改善飼料特性；改善動(dòng)物產(chǎn)品的特性；改善觀賞魚類和鳥類的顏色；滿足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要；改善動(dòng)物生產(chǎn)造成的環(huán)境問題；改善動(dòng)物生產(chǎn)性能和福利，特別影響胃腸道菌群和飼料的消化率；有抗球蟲劑或組織鞭毛蟲抑制劑的功效。

同時(shí)，飼料添加劑不應(yīng)對(duì)動(dòng)物健康，人類健康或環(huán)境有不利的影響；不存在誤導(dǎo)使用者的行為；不損害消費(fèi)者的利益，不損害動(dòng)物產(chǎn)品的特性或不誤導(dǎo)消費(fèi)者對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品特性的認(rèn)識(shí)（歐盟官方雜志，2003）。

除了抗球蟲劑和組織鞭毛蟲抑制劑外的抗生素不被認(rèn)為是飼料添加劑（歐盟官方雜志，2003）。

無論如何，對(duì)人和動(dòng)物來說，抗生素仍然是用以治療細(xì)菌感染必不可少的藥物。然而，正如之前提到的，由于細(xì)菌容易對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，這已是抗生素在人類醫(yī)藥上使用的一個(gè)嚴(yán)重問題，而在動(dòng)物生產(chǎn)中添加抗生素已經(jīng)引起影響公共健康的擔(dān)憂?？股啬茉谛竽辽a(chǎn)中使用了超過40年，主要有以下3個(gè)原因：①治療的功效，能治療被確診了的疾??；②預(yù)防的功效，能預(yù)先防止疾病的發(fā)生；③能提高生產(chǎn)性能，增加飼料轉(zhuǎn)化率、生長(zhǎng)速度和產(chǎn)量(http：//www.bsas.org.uk/about_the_bsas/issue_papers/antibiotic_use_in_farmed_livestock/)。

目前，不可能存在任何一種單一的物質(zhì)能夠替代飼用抗生素的功能(Pluske等，2007;de Lange等，2010)。而且，任何一種試圖全面代替抗生素功能的物質(zhì)都將會(huì)遭遇像抗生素在過去的40年以來所受到的那種嚴(yán)密的監(jiān)管。由于從飼用抗生素那里發(fā)現(xiàn)的對(duì)生長(zhǎng)的好處主要是其對(duì)胃腸道的許多不同作用實(shí)現(xiàn)的，因此要想取代他們，就必須依賴于營(yíng)養(yǎng)、管理、圈舍、健康和飼養(yǎng)等因素的組合。很多抗生素替代物的評(píng)估試驗(yàn)和(或)商業(yè)結(jié)果還存在大量的不一致性。這使得很難去判斷某一特定添加劑的功效或其他方面。盡管如此，我們已經(jīng)嘗試去評(píng)估那些被作為抗生素替代物而提出的單一飼料添加劑的功效(表1)，給出一個(gè)象征它們潛在價(jià)值的評(píng)分(http：//www.bsas.org.uk/about_the_bsas/issue_papers/alternatives_to_antibiotic_feed_additives_for_pigs/)。正如所能看到的，這些作者在評(píng)估中已經(jīng)包括了飼養(yǎng)和管理技術(shù)，以及其它一些因素（例如，對(duì)于農(nóng)場(chǎng)主和飼養(yǎng)者的教育），對(duì)無抗生素時(shí)代的發(fā)展具有巨大潛能的因素。因此，全盤視角考慮抗生素替代策略勢(shì)在必行。

3 斷奶后腹瀉的日糧和飼料添加劑

斷奶后腹瀉（PWD）是仔豬斷奶后的前兩周經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象，主要特征是頻繁排泄水樣糞便。最嚴(yán)重的會(huì)引起廣泛發(fā)病率和死亡率。斷奶后腹瀉一直是全球養(yǎng)豬業(yè)主要經(jīng)濟(jì)問題之一。斷奶后腹瀉是一種多因子疾病，其確切的發(fā)病機(jī)制仍不清楚，但它明顯與糞便中大量脫落的β-溶血性產(chǎn)腸毒素大腸桿菌相關(guān)，這種血清型病菌特別在斷奶后仔豬小腸內(nèi)增殖。由于這個(gè)原因，PWD有時(shí)也被稱為斷奶后大腸桿菌病(Fairbrother等，2005)。其他不產(chǎn)毒素的致病型大腸桿菌，偶爾也會(huì)參與仔豬斷奶后腹瀉。有許多不同形態(tài)的細(xì)菌（菌毛）黏附，可能參與對(duì)于小腸黏膜的附著(Fairbrother等，2005)。

長(zhǎng)久以來抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑（AGP），不僅用來消除或減少致病細(xì)菌，也用來改善生長(zhǎng)，在斷奶后使用AGP的一個(gè)顯著和關(guān)鍵的效果就是減少產(chǎn)腸毒素性大腸桿菌。然而，如前所述，對(duì)于AGP使用的限制和擔(dān)憂，已經(jīng)出現(xiàn)了很多的替代物，如飼料添加劑和日糧干預(yù)等被提出用以緩解斷奶后腹瀉造成的問題。在這點(diǎn)上，PWD代表了一個(gè)有趣的實(shí)時(shí)案例。因?yàn)樗且环N在沒有AGP下的狀態(tài)，這種狀態(tài)當(dāng)在應(yīng)用飼料（例如日糧成分，蛋白質(zhì)/氨基酸水平）和飼料添加劑（例如氧化鋅，如被允許，有機(jī)酸）作為可能的解決方案時(shí)能夠達(dá)到。

表1 替代養(yǎng)豬生產(chǎn)中飼用抗生素作用的添加劑和策略的功效與潛力

最近，Heo等（2012）在一個(gè)很好的綜述中，為那些擔(dān)心PWD的生產(chǎn)者提供了現(xiàn)有的各種選擇。同時(shí)，Halas等(2007)、de Lange等(2010)和Kim等(2012)也為這個(gè)領(lǐng)域的理解和認(rèn)知做出了很大貢獻(xiàn)。舉個(gè)例子，日糧蛋白的來源和水平已被公認(rèn)能影響仔豬腸道的健康，追溯到19世紀(jì)50年代和60年代，大量研究發(fā)現(xiàn)了日糧的蛋白水平跟仔豬斷奶后腹瀉的相關(guān)性。這種與仔豬斷奶后腹瀉的相關(guān)性中一個(gè)關(guān)鍵成分是日糧中的纖維的數(shù)量和類型。而且很多研究都考察了日糧碳水化合物和蛋白的數(shù)量和類型在動(dòng)物胃腸道特征上與斷奶后腹瀉的關(guān)系(Bikker等，2006；Jeaurond 等，2008)。Kim等（2008）研究表明，PWD的臨床癥狀取決于胃腸道中可發(fā)酵的碳水化合物和有效蛋白質(zhì)之間的平衡，而不是絕對(duì)的食糜中蛋白質(zhì)和非淀粉多糖（NSP）的絕對(duì)量。此研究中，飼喂的日糧含有190～200 g/kg的蛋白質(zhì)，主要以膨化大米以及添加和不添加20 g/kg燕麥殼的生小麥為主。日糧蛋白全部來源于動(dòng)物性蛋白以限制其它來源的非淀粉多糖。沒添加燕麥殼的基礎(chǔ)日糧每千克含有3 g和11 g的可溶性非淀粉多糖以及9 g和66 g的不溶性非淀粉多糖，分別用于膨化大米型日糧和小麥型日糧。有趣的是，只有那些飼喂不添加燕麥殼的膨化大米型日糧的豬出現(xiàn)PWD的情況較多，而飼喂不添加燕麥殼的小麥型日糧的豬都沒有發(fā)生PWD。這種互作可能暗示著胃腸道中可發(fā)酵的蛋白質(zhì)和碳水化合物之間的比例會(huì)影響PWD的發(fā)生。

研究也評(píng)估了日糧蛋白對(duì)菌群組成的影響，然而，正如Heo等（2012）所強(qiáng)調(diào)的，需要進(jìn)一步研究可發(fā)酵蛋白和可發(fā)酵碳水化合物的最佳比例對(duì)腸道菌群特性的影響，以更清楚地理解可發(fā)酵蛋白和碳水化合物對(duì)斷奶仔豬胃腸道微生態(tài)的影響。這樣，才能獲得切實(shí)可行的日糧解決方案。然而，減少PWD發(fā)生率和嚴(yán)重性的一致方法是飼喂低蛋白日糧。實(shí)際上，飼喂低蛋白日糧補(bǔ)充必需的氨基酸添加劑（賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸和異亮氨酸）或合適的原料，可以在斷奶后5 d內(nèi)(Heo等，2008)就能改善仔豬胃腸道的健康指標(biāo)，并保持生產(chǎn)性能。此外，Bhandari等(2010)最近的研究也表明，與添加抗生素相比，低蛋白日糧可以起到與益生素協(xié)同的作用從而改善斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能。有研究報(bào)道，與抗生素相比，低蛋白日糧與益生菌（非致病性大腸桿菌益生菌）協(xié)同作用能更好地提高仔豬生產(chǎn)性能（見表2）。斷奶后日糧中添加益生菌已被公認(rèn)為是一種非藥物性的抗生素替代物的選擇。

在這個(gè)特定的研究中，隨著食糜中大腸桿菌K88數(shù)量的減少，低蛋白日糧也降低了大腸桿菌K88在黏膜表面的數(shù)量。添加益生菌可能是通過降低大腸桿菌K88在腸道黏膜表面的定植，降低斷奶后腹瀉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)仔豬生產(chǎn)性能的改善，如糞便評(píng)分(FC)結(jié)果所示（見表2）。這些作者認(rèn)為，本研究中低蛋白日糧和所用的益生菌對(duì)于斷奶后仔豬生產(chǎn)性能的協(xié)同效應(yīng)是通過不同的作用機(jī)制所致的。低蛋白日糧是通過減少大腸桿菌K88增殖所需的底物數(shù)量從而減少大腸桿菌K88的數(shù)量(Opapeju等，2009)，而作為益生菌菌屬的非致病性大腸桿菌是通過產(chǎn)生大腸桿菌素抑制致病性大腸桿菌K88的作用(Setia，2007)。

4 小結(jié)

仔豬斷奶后的生長(zhǎng)阻滯和包括PWD在內(nèi)的腸道疾病是在斷奶期最具重要性，并持續(xù)代表著全世界某些地區(qū)養(yǎng)豬業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的重要原因。對(duì)于在人類上的細(xì)菌耐藥菌株與畜禽日糧中使用亞治療量的抗生素之間的聯(lián)系被持續(xù)關(guān)注，同樣的，還有重金屬環(huán)境污染。大量研究已深入考察飼料原料和飼料添加劑的專業(yè)化使用以減少行業(yè)對(duì)于目前抗菌素混合物的依賴性。這個(gè)研究的重點(diǎn)應(yīng)該是深入調(diào)查斷奶前后仔豬的胃腸道，以便將因從豬飼料中移除抗生素引起的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)后果最小化。對(duì)于抗生素有效替代物的研究勢(shì)在必行。大量的營(yíng)養(yǎng)策略已被推薦作為提高斷奶后生長(zhǎng)性能和控制PWD的可供選擇的方式。

表2 飼喂不同日糧早期斷奶仔豬的生產(chǎn)性能和糞便評(píng)分