激發(fā)性益生元在惡劣飼養(yǎng)下對斷奶仔豬生長性能和炎癥反應(yīng)的影響

李敬 宮官 石學(xué)剛 王潤之

（1，AB Vista Asia Pte Ltd.,新加坡 329682；2，江蘇省南京市畜牧家禽科學(xué)研究所 210000）

抗菌生長促進(jìn)劑（即抗生素、鋅和銅；AGP）長期以來作為一種劃算的策略，通過降低與腸道疾病相關(guān)的死亡率和發(fā)病率而改善仔豬生長性能。但出于對抗菌素耐藥性和環(huán)境污染的擔(dān)憂，許多國家已減少或禁止在養(yǎng)豬生產(chǎn)中使用AGP。添加AGP 可以調(diào)節(jié)胃腸道（GIT）中微生物群活動(dòng)的總體密度，并可能抑制致病菌的挑戰(zhàn)。但同時(shí)，它們也可能抑制有益于維持腸道完整性和GIT 相關(guān)免疫系統(tǒng)的共棲菌群活動(dòng)?；诖?，單胃營養(yǎng)中有相當(dāng)大的興趣增加大腸纖維發(fā)酵菌群，以減少菌群失調(diào)和提高來自于飼料纖維部分的能量提取，而這部分一直是被忽視的生長能量來源。

Stimbiotic—激發(fā)性益生元（STB）一詞最近被引入，其定義為任何能激發(fā)纖維降解菌群增殖，提高纖維發(fā)酵能力，產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸（VFA）而不作為該微生物群生長基質(zhì)的低劑量不可消化但可發(fā)酵的添加劑。因此，與由微生物群定量發(fā)酵的益生元不同，STB 只是改善了飼糧中現(xiàn)存的纖維發(fā)酵。如在肉雞和仔豬飼糧中分別添加0.1g/kg 和飼糧0.2g/kg 低聚木糖（XOS）可提高動(dòng)物生長性能。從能量貢獻(xiàn)的角度看，0.1g XOS 僅為飼糧提供0.3 kcal/kg 的能量，因此，強(qiáng)調(diào)了該機(jī)制（激發(fā)性益生元）并不通過定量發(fā)酵而發(fā)揮作用。目前，有幾種商業(yè)化的益生元用于人類和動(dòng)物工業(yè)，如果寡糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）和甘露寡糖（MOS）等，這些都被認(rèn)為是通過定量發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸而發(fā)揮作用。但通過飼糧補(bǔ)充XOS 或在GIT 中通過添加酶制劑體內(nèi)生成的XOS 可能對VFA增量的直接促進(jìn)作用是微不足道的，但其通過優(yōu)先刺激單胃動(dòng)物后腸道有益菌群的生長與活性如雙歧桿菌和其他乳酸生成菌等，對VFA 增量的間接促進(jìn)作用還是可觀的。

影響腸道菌群一致性的重要因素之一是商業(yè)豬生產(chǎn)體系存在的環(huán)境微生物挑戰(zhàn)。在商業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，衛(wèi)生條件差會(huì)增加細(xì)菌感染風(fēng)險(xiǎn)，從而對豬生產(chǎn)速度和效益產(chǎn)生不利影響，而使用益生元可改善這種情況。STB 概念的引入對養(yǎng)豬業(yè)來說是全新的，尤其在斷奶仔豬方面的研究較少。

因此，本研究旨在比較豬在好的衛(wèi)生條件（GS）或差的衛(wèi)生條件(PS) 下的生長性能、免疫反應(yīng)和糞中微生物區(qū)系及PS條件下傳統(tǒng)益生元或STB 對豬的影響。后者往往與商業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)更相關(guān)。試驗(yàn)假設(shè)為：（1）在PS 條件下飼養(yǎng)的仔豬將具有較高的血漿內(nèi)毒素和促炎癥細(xì)胞因子濃度；（2）在PS 中，STB 將通過促進(jìn)纖維發(fā)酵菌群的增殖，抑制蛋白發(fā)酵菌群的生長而增加糞中VFA：BCFA（支鏈脂肪酸）值，進(jìn)而減少促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，與傳統(tǒng)益生元（如MOS 或FOS）相比，改善無抗和低氧化鋅（ZnO）飼糧中斷奶仔豬的性能。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物和管理

選取144 頭健康三元雜交公豬，（28±1）日齡斷奶，初始體重為（7.50±0.70）kg。試驗(yàn)動(dòng)物共分為36 欄，每欄4 頭仔豬（即4 頭仔豬×6 個(gè)重復(fù)豬圈×6 個(gè)飼糧處理）。豬舍設(shè)施分為兩個(gè)房間即好的衛(wèi)生條件和差的衛(wèi)生條件，常規(guī)飼養(yǎng)管理，自由采食和飲水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和飼糧組成

以玉米、小麥、豆粕為基礎(chǔ)進(jìn)行仔豬3 個(gè)階段的飼糧配制。由于基礎(chǔ)飼糧未添加AGP 和藥物水平的ZnO，3 個(gè)階段試驗(yàn)飼糧的粗蛋白質(zhì)含量分別限制在19.57%、18.51%和17.25%。另外，每個(gè)階段基礎(chǔ)飼糧減少1%玉米的用量，之后通過添加STB、MOS、FOS 或不添加直接替代玉米。因此，6 個(gè)處理組包括（1）在GS 條件（對先前未飼養(yǎng)豬只的房間進(jìn)行清潔和消毒）豬舍中飼喂基礎(chǔ)飼糧（GS-CTR）；（2）在GS 條件下飼喂添加100 g/t STB 的試驗(yàn)飼糧（GS-STB；Signis，-1,4-內(nèi)切木聚糖酶和低聚木糖，購自于英國AB Vista 公司）；（3）在PS 條件（未對先前飼養(yǎng)豬只房間進(jìn)行清潔/消毒）下飼喂基礎(chǔ)飼糧（PS-CTR）；（4）在PS 條件下補(bǔ)充100g/t STB（PS-STB）；（5）在PS 條件下補(bǔ)充1 kg/t MOS（PS-MOS；Bio-Mos-1，購自于美國Alltech 公司）；（6）在PS 條件下補(bǔ)充2kg/t FOS（PS-FOS；FOS-MAX1，購自于韓國Dreamfeed公司）。所有試驗(yàn)飼糧不含任何AGP，鋅含量控制在150ppm。

1.3 試驗(yàn)方法

在試驗(yàn)期第42 天[(70±1）日齡]，對試驗(yàn)仔豬進(jìn)行單獨(dú)稱重，計(jì)算平均日增重（ADG），平均日采食量（ADFI）和飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）。在斷奶（第0 天）時(shí)，每欄選擇一頭最接近平均體重的仔豬（n=36）作為整個(gè)試驗(yàn)期的抽樣觀察單位（SOU）。從SOU 仔豬中通過頸靜脈穿刺采集試驗(yàn)期第0、7、14、21 和35 天的血液樣本至抗凝管中，用于分析促炎細(xì)胞因子和內(nèi)毒素。此外，通過直腸觸診從SOU 仔豬中收集不同時(shí)間點(diǎn)糞便樣本，立即置于-80℃冰箱中貯存，用于后續(xù)的VFA含量和宏基因組學(xué)分析。

在斷奶后前14d，每天上午10:00 評估糞便稠度和腹瀉發(fā)生率。同時(shí)，記錄試驗(yàn)前兩周抗生素干預(yù)的次數(shù)。試驗(yàn)第42 天后，所有試驗(yàn)豬均轉(zhuǎn)移到生長豬舍繼續(xù)飼養(yǎng)。

1.4 樣品分析

1.4.1 飼糧化學(xué)成分

根據(jù)AOAC（1990）檢測方法分析飼料樣本中總能和粗蛋白質(zhì)含量。

1.4.2 促炎癥和內(nèi)毒素標(biāo)記物

利用ELISA 試劑盒檢測血漿中白細(xì)胞介素1β 的濃度（IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）。使用終點(diǎn)顯色法內(nèi)毒素定量試劑盒測定血漿內(nèi)毒素的濃度，所有操作嚴(yán)格按照生產(chǎn)商的使用說明。

1.4.3 發(fā)酵活性和宏基因組學(xué)分析

利用氣相色譜分析糞中揮發(fā)性脂肪酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和BCFA 含量。同時(shí)，利用16S rRNA 基因測序分析糞中微生物群落并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

動(dòng)物生長性能和VFA 結(jié)果采用SAS 軟件JMP Pro 15 中單因素方差分析。利用應(yīng)急測試評估腹瀉發(fā)生率和抗生素干預(yù)次數(shù)。利用Wilcoxon 檢驗(yàn)評估處理組血液參數(shù)。使用R-Studio軟件（v.3.6.1）進(jìn)行微生物區(qū)系的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用Vegan 軟件包在OTU 水平上分析菌群多樣性。最后，利用零膨脹對數(shù)正態(tài)（Ln）混合模型下的分類群相對豐度進(jìn)行差異豐度分析。P≤0.05 表示為顯著性差異，而0.05＜＜0.10 表示有顯著差異趨勢。

2 結(jié)果

2.1 健康狀況

所有試驗(yàn)仔豬均保持健康，并在整個(gè)試驗(yàn)過程中表現(xiàn)良好，未觀察到豬只死亡。從0（斷奶）～14d，未觀察到腹瀉發(fā)生率或肌肉注射抗生素干預(yù)造成的任何差異（＞0.05）。但在PS 條件下仔豬腹瀉的百分比和抗生素干預(yù)的平均次數(shù)都高于其他處理組，而使用飼料添加劑后均有所改善。

2.2 生長性能

2.3 血漿促炎性細(xì)胞因子和內(nèi)毒素水平

結(jié)果表明，所有處理組在任何采樣時(shí)間下均未改變IL-1β、IL-6 和內(nèi)毒素水平（＞0.05）。但與GS-CTR 組相 比，PS-CTR 組在14d 后仔豬血漿TNF-α 水平顯著升高（＜0.05）。在PS 條件下添加飼料添加劑在14d 和21d 仔豬血漿TNF-α 水平均有不同程度降低（＞0.05），且在35d PS-STB 組仔豬血漿TNF-α 含量與PS-CTR 組相比呈顯著性下降（＜0.05），而PS-FOS 或PS-MOS 組與PS-CTR 組相比無差異（＞0.05）。

2.4 糞中發(fā)酵活性

各處理組對試驗(yàn)期0、7、14、21 和35d 仔豬糞便中VFA濃度的影響。在0d 未觀察到各處理組中VFA 濃度的差異（＜0.05）（除 丁 酸 外，＞0.05）。含有STB的兩個(gè)組（GS-STB 和PS-STB）糞中丁酸濃度分別與GS-CTR 和PS-CTR 相比有顯著降低（＜0.05）。乙酸作為糞中VFA 重要組分部分，PS-CTR 組7d 后仔豬糞中含量均顯著低于其他處理組（＜0.05）。在PS 條件下添加STB 能顯著增加各日齡仔豬糞中乙酸濃度，達(dá)到GS-CTR 的水平甚至更高（＜0.05）。同時(shí)，與PS-CTR 相比，在PS 條件下添加甘露寡糖和果寡糖也會(huì)增加7、14 和35d 糞中的乙酸濃度（＜0.05）。此外，在PS條件下添加STB 在7 和21d 仔豬糞中丙酸水平顯著高于對照組（＜0.05），而MOS 和FOS 組僅在7d 上出現(xiàn)類似結(jié)果（＜0.05）。與對照組相比，在PS 條件下激發(fā)性益生元、甘露寡糖及果寡糖均能顯著增加7d 仔豬的丁酸濃度（＜0.05）；但隨后的采樣時(shí)間中并未觀測到這種影響。

與GS 和PS 對照組相比，添加STB 能顯著降低14、21 和35d 糞中戊酸濃度（＜0.10）。添加MOS 可以降低14d 糞中戊酸濃度（＜0.05），而FOS 則顯著降低了14 和21d 戊酸濃度（＜0.05）。與GS-CTR 相比，PS-CTR 從斷奶7d 后產(chǎn)生更高濃度的BCFA（≤0.001)。添加STB、MOS 及FOS 均能降低所有測量日齡下BCFA 的濃度，甚至低于GS-CTR 中BCFA水平（＜0.05）。VFA:BCFA 比值表示碳水化合物發(fā)酵與蛋白質(zhì)發(fā)酵終產(chǎn)物之間的比值，通過計(jì)算可獲得各處理組的總體發(fā)酵效應(yīng)。與GS-CTR 相比，PS-CTR 組仔豬糞中VFA:BCFA 值從7d 開始顯著降低（＜0.01），而在GS 條件下添加STB 在21d 后顯著提升VFA:BCFA 值（＜0.01），之前無顯著差異。與PS-CTR 相比，在PS 條件下添加STB、MOS 和FOS 從7d 到試驗(yàn)結(jié)束均能顯著增加仔豬VFA:BCFA 值（＜0.10）。

2.5 糞中微生物

通過對每個(gè)采樣時(shí)間進(jìn)行聚類和NMDS 可視化分析可知，β 多樣性隨年齡的增長而發(fā)生變化（P=0.001）。在試驗(yàn)期第0天發(fā)現(xiàn)仔豬糞中厚壁菌門（Firmicutes）（71%）和擬桿菌門（Bacteroidetes）（23%）占細(xì)菌的大部分（14 個(gè)門）。試驗(yàn)7d擬桿菌門（43%）的豐度增加，而厚壁菌門（36%）的豐度減少，其他小門類如螺旋體門（Spirochaetes）（3%）和變形菌門（Proteobacteria）（4%）比例也隨之增加。在21d，厚壁菌門（71%）和擬桿菌門（20%）占細(xì)菌的大部分（10 個(gè)門）。在35d擬桿菌門的比例（21%）與21d 相比無變化，但厚壁菌門豐度有所下降（63%），從而為其他門類建立提供空間，如螺旋體門（6%）、未知門類（7%）和變形菌門(2%)。

試驗(yàn)期第0、7、21 和35 天各處理組仔豬糞樣的α 多樣性和β 多樣性結(jié)果顯示，在21d，PS-FOS 具有最高的生物多樣性（3.79）。在35d，與GS-CTR 相比，在GS 條件下添加STB可顯著增加細(xì)菌多樣性（＜0.05）。此外，斷奶初期，所有處理組中厚壁菌門的比例降低，而擬桿菌門的比例增加。在PS 條件下，導(dǎo)致仔豬糞中蛋白質(zhì)細(xì)菌增加，而添加STB、MOS 和FOS 會(huì)降低蛋白質(zhì)細(xì)菌的豐度。但在21d，PS-CTR 中蛋白質(zhì)細(xì)菌豐度未見明顯增加。35d 的GS 條件下比PS 條件下仔豬糞中擁有更高比例的螺旋體門。在35d 門分類群的變化表明，衛(wèi)生條件對糞中微生物群自然進(jìn)化的影響比飼糧處理更大。

硒單胞菌科（Selenomonadaceae）、纖維桿菌科（Fibrobacteraceae）、鏈球菌科（Streptococcaceae）和卟啉單胞菌科（Porphyromonadaceae）在PS-CTR 組中分別比GS-CTR 組顯著高出1.24 倍、0.95 倍、0.06 倍和0.06倍（P＜0.05）。相反，乳桿菌科（Lactobacillaceae）、梭狀芽孢桿菌第十三科（Closteridiales Family XIII）Incertae Sedis 和螺旋體科（Spirochaetaceae）在GS-CTR 中分別比PS-CTR 組高出0.01、1.07 和1.30 倍（＜0.05）。在GS 條件下添加STB 會(huì)分別增加梭狀芽孢桿菌第十三科Incertae Sedis 和梭菌科2.94 倍和0.82倍。而在PS 條件下添加STB 并不影響任何科水平，但它同時(shí)也控制了分支桿菌科（Mycoplasmataceae）、卡塔桿菌科（Catabacteriaceae）、纖維桿菌科（Fibrobacteraceae）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）和硒單胞菌科（Selenomonadaceae）等，而這些菌群與PS-STB 組相比，在PS-CTR 組存在更高的豐度（＜0.05）。此外，F(xiàn)OS 和MOS 組幾乎沒有變化，但卡塔桿菌科和纖維桿菌科的豐富與對照組相比降低。與PS-CTR 相比，MOS 中紅蝽?xiàng)U菌科（Coriobacteriaceae）也降低了1.24 倍，但明串珠菌科（Leuconostocaceae）、螺旋體科和氨基酸球菌科（Acidaminococcaceae）分別提高3.23 倍、2.13 倍和1.39 倍（＜0.05）。同時(shí)，F(xiàn)OS 也顯著提高了氨基酸球菌科、草酸桿菌科（Oxalobacteraceae），毛螺旋菌科（Lachnospiraceae）和顫螺菌科（Oscillospiraceae）（＜0.05）。

由于不同飼料添加劑的使用，大概有18～32 種細(xì)菌屬在35d 產(chǎn)生影響（＜0.05）同時(shí)，在這些物種中我們鑒定和匯總了與纖維溶解最相關(guān)的菌屬（n=16）。其中，3 種纖維降解細(xì)菌—產(chǎn)纖維二糖梭菌（Clostridium cellobioparum），產(chǎn)丁酸桿菌（Butyrivibrio crossotus）和腸產(chǎn)丁酸桿菌（Intestinimonas butyriciproducens）在GS-STB 組顯著增加，且未發(fā)現(xiàn)任何纖維降解菌屬被抑制。PS-STB 可促進(jìn)4 種纖維降解菌屬的增殖，即瘤胃纖維素分解菌（Cellulosilyticum ruminicola）、腸道絲狀桿 菌（Fibrobacter intestinalis）、瘤胃假丁酸弧菌（Pseudobutyrivibrio ruminis）和普氏糞桿菌（Faecalibacterium prausnitzii），但發(fā)現(xiàn)一種纖維降解菌屬被抑制，即產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌（Fibrobacter succinogenes）。同時(shí)，PS-MOS 也促進(jìn)了4 種纖維降解菌屬的增殖（即腸道絲狀桿菌、瘤胃假丁酸弧菌、產(chǎn)纖維二糖梭菌和糞球菌（Coprococcus eutactus）），但挑剔真桿菌（Eubacterium eligens）和人羅斯拜瑞氏菌（Roseburia hominis）的數(shù)量減少。最后，PS-FOS 也促進(jìn)了產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、直腸真桿菌（Eubacterium rectale）和酸性糞球菌（Faecalicoccus acidiformans）的豐度，但降低了普氏糞桿菌、產(chǎn)丁酸菌（Butyricicoccus pullicaecorum）和食葡糖羅斯拜瑞氏菌（Roseburia inulinivorans）的數(shù)量。

3 討論

與好的衛(wèi)生條件相比，在差的衛(wèi)生條件下，飼喂無抗低氧化鋅日糧的仔豬血漿TNF-α 升高，糞中VFA:BCFA 值下降，平均日增重降低42g。有研究顯示，在差的衛(wèi)生條件下飼養(yǎng)的仔豬在斷奶后42d 的平均日增重降低11%，該數(shù)值與本研究結(jié)果相似（12%）。但衛(wèi)生條件對仔豬采食量無顯著影響，其原因可能為在PS 條件下，營養(yǎng)物質(zhì)向先天免疫系統(tǒng)的分配增加（基于TNF-α 的增加）而導(dǎo)致仔豬日增重降低。同時(shí)，本研究結(jié)果表明，差的衛(wèi)生條件（即額外環(huán)境微生物負(fù)荷）改變了發(fā)酵模式，減少了纖維發(fā)酵，增加了蛋白質(zhì)發(fā)酵，可能的原因是胃腸道（GIT）被致病菌感染而導(dǎo)致。同時(shí)，差的衛(wèi)生條件下仔豬糞中乳酸桿菌科、梭狀芽孢桿菌第十三科的含量較低。乳酸桿菌科包含幾種乳酸生成菌，而梭狀芽孢桿菌第十三科中的一些成員與丁酸生成菌有關(guān)，這些被認(rèn)為是腸道健康的生物標(biāo)志物。因此，環(huán)境微生物負(fù)荷足以改變微生物區(qū)系的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致血漿TNF-α 反應(yīng)增加，但對IL -1β 或IL-6 無影響。盡管不同促炎細(xì)胞因子的作用尚未闡明，但以前的報(bào)道顯示，細(xì)菌性炎癥（如豬痢疾和豬肺炎支原體）會(huì)持續(xù)增加TNF-α水平，而IL-1β 和IL-6 的反應(yīng)則是易變的。此外，在豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）病毒和水泡性口炎病毒感染試驗(yàn)中，IL-1β 和IL-6 的水平上調(diào)表明不同促炎細(xì)胞因子的反應(yīng)主要取決于炎癥的來源和程度。鑒于臨床腹瀉發(fā)生率和血漿內(nèi)毒素水平在差的衛(wèi)生條件下飼養(yǎng)的豬只中無顯著增加，說明本試驗(yàn)中所使用的衛(wèi)生挑戰(zhàn)模型可能相對溫和，可能只是輕微地刺激了先天免疫反應(yīng)。因此，第一個(gè)假設(shè)在PS 條件下飼養(yǎng)的豬血漿內(nèi)毒素和促炎細(xì)胞因子濃度更高在本試驗(yàn)中僅得到了部分支持。

本試驗(yàn)中使用的激發(fā)性益生元是一種用于向大腸共生微生物傳遞低聚寡糖的產(chǎn)品，同時(shí)補(bǔ)充少量體外生產(chǎn)的XOS 及β-1,4-內(nèi)切木聚糖酶，后者可水解飼料中阿拉伯木聚糖，并在GIT 中原位生成不同片段的XOS，通過協(xié)同作用刺激纖維發(fā)酵菌群的增殖。在玉米-豆粕-DDGS 飼糧中最豐富的非纖維素多糖是阿拉伯木聚糖，尤其在谷物中。但阿拉伯木聚糖和XOS并不在小腸中發(fā)酵，而是在大腸中促進(jìn)纖維發(fā)酵菌群的增殖。如有研究表明，在仔豬試驗(yàn)中20 g/kg XOS 刺激了仔豬大腸中微生物來源的非淀粉多糖水解酶（如木聚糖酶和纖維素酶）的分泌。Pan 等（2019）報(bào)道，添加XOS 可誘導(dǎo)生長育肥豬纖維發(fā)酵微生物群落的多樣化（即促進(jìn)雙歧桿菌），從而預(yù)防腸道疾病，提高生長性能。同樣，在肉雞和火雞中，添加木聚糖酶增加了雙歧桿菌和其他產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌的種群，這可能是通過在GIT 中產(chǎn)生XOS 或阿拉伯木寡糖（AXOS）實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，XOS 已被證實(shí)能選擇性地增加雙歧桿菌豐度，促進(jìn)丁酸鹽和乙酸鹽的產(chǎn)量。

驗(yàn)證的第二個(gè)假設(shè)，與傳統(tǒng)益生元（如MOS 或FOS）相比，添加STB 會(huì)通過刺激纖維發(fā)酵菌群增加糞中VFA:BCFA值，從而降低促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，改善無抗低ZnO 飼糧下仔豬的性能。結(jié)果顯示，在斷奶時(shí)，除PS-STB 仔豬的丁酸含量顯著降低外，各處理組間糞中VFA 和BCFA 含量均無顯著性差異。這可能是源自母豬轉(zhuǎn)移的微生物群落變化。盡管PS-STB 組仔豬在0d 時(shí)丁酸含量較低，但其他指標(biāo)，如總VFA、BCFA 和VFA:BCFA 值在不同處理之間并無差異，表明在試驗(yàn)開始時(shí)外界因素對微生物群組分的變化影響很小。添加STB 后，糞中梭狀芽孢桿菌第十三科和梭菌科的數(shù)量顯著增加。這兩種菌科包含了纖維分解菌和產(chǎn)丁酸菌，加強(qiáng)了對宿主更有益微生物群的建立。無論衛(wèi)生條件好或差，STB 發(fā)揮的效應(yīng)都是一致的。添加STB 可以促進(jìn)纖維降解菌屬的生長，如產(chǎn)纖維二糖梭菌，產(chǎn)丁酸桿菌、腸產(chǎn)丁酸桿菌、瘤胃假丁酸弧菌、腸道絲狀桿菌及普氏糞桿菌等。這些物種大多數(shù)擁有編碼木聚糖酶的基因，從而產(chǎn)生微生物來源的木聚糖酶消化該纖維類型并最終產(chǎn)生VFA。但與GS-CTR 相比，在PS-CTR 條件下發(fā)現(xiàn)了更低的VFA:BCFA 值，雖然STB 沒有增加這些丁酸菌科的數(shù)量，但它卻控制了這些認(rèn)為對宿主無任何益處的菌科，如分支桿菌科、卡塔桿菌科和硒單胞菌科。因此，STB 能逆轉(zhuǎn)PS 條件VFA:BCFA 值降低的挑戰(zhàn)。大腸中蛋白質(zhì)發(fā)酵的增加和毒素的產(chǎn)生如氨和硫化氫等產(chǎn)物可刺激黏膜表面，有助于內(nèi)毒素和致病菌侵入循環(huán)系統(tǒng)，降低糞中VFA:BCFA 值，增加仔豬炎癥反應(yīng)。如上所述，STB 通過增加纖維降解菌群的種類，增加VFA:BCFA 值，減少蛋白質(zhì)發(fā)酵，從而減少炎癥反應(yīng)，使動(dòng)物更快速有效的生長。

尋找抗生素和重金屬添加劑（如氧化鋅和硫酸銅）替代品仍是一個(gè)持續(xù)存在的問題。如前所述，成功的關(guān)鍵之一是纖維和蛋白質(zhì)發(fā)酵之間的平衡。細(xì)菌氮發(fā)酵的負(fù)效應(yīng)及低蛋白飼糧在降低仔豬斷奶后腹瀉發(fā)病率方面的作用已得到充分證實(shí)。研究表明，在高或低可發(fā)酵蛋白質(zhì)含量的飼糧中，通過提高可發(fā)酵纖維含量（8%麥麩和5%甜菜粕）能增加后腸中的纖維發(fā)酵。在低可發(fā)酵蛋白飼糧中，添加可發(fā)酵纖維對VFA 和BCFA 的產(chǎn)量沒有影響。相反，在高可發(fā)酵蛋白飼糧中，可發(fā)酵纖維顯著增加了VFA，降低了BCFA 產(chǎn)量，同時(shí)在特定的微生物群中也有類似反應(yīng)。由此可知，仔豬大腸菌群和發(fā)酵特性的改變部分取決于可用的底物成分，同時(shí)，補(bǔ)充大量的可發(fā)酵纖維也并非總是提高VFA:BCFA 值。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的產(chǎn)生受許多因素影響，包括碳水化合物組成及其在大腸中的停留時(shí)間。但從特定氨基酸發(fā)酵中獲得的BCFA 通常被認(rèn)為是誘發(fā)仔豬腹瀉的關(guān)鍵因素。本研究所用的試驗(yàn)飼糧粗蛋白質(zhì)含量配制為中等（第一階段、第二階段和第三階段分別為19.57%、18.51%和17.25%），盡管第一階段的飼糧中含有高水平可消化蛋白質(zhì)原料，如魚粉、血粉和乳清粉等，但第二階段和第三階段的飼糧中補(bǔ)充了更多非消化的可發(fā)酵蛋白質(zhì)，及可發(fā)酵纖維或傳統(tǒng)益生元以維持有利的VFA:BCFA 值，如之前的研究所示。添加0.01%的STB 對VFA:BCFA 值的增加比傳統(tǒng)益生元（MOS 和FOS）高得多，且傳統(tǒng)益生元的劑量分別為STB 的10 倍和20倍。因此，這也支持了這一假說，即激發(fā)性益生元與傳統(tǒng)益生元的作用機(jī)制不同，其有能力刺激大腸中纖維發(fā)酵菌群。此外，我們不能通過孤立地分析微生物區(qū)系來推斷其有益效應(yīng)。如在添加FOS 的仔豬糞中刺激了毛螺旋菌科，該菌科聚集了多種產(chǎn)丁酸菌種，但它與丁酸水平或性能改善無關(guān)。這一結(jié)果強(qiáng)調(diào)了動(dòng)物性能數(shù)據(jù)的重要性，其證明試驗(yàn)處理的“有益”效果高于其他任何參數(shù)。由于每個(gè)試驗(yàn)的多樣性和特定條件，動(dòng)物性能是在動(dòng)物營養(yǎng)中評估飼料添加劑效果是否有效的最佳判定。盡管FOS 和MOS 也刺激了一些纖維降解菌種，但本研究結(jié)果顯示，即使其添加劑量是STB 劑量的10～20 倍，但在改善動(dòng)物性能，降低TNF-α，增加VFA:BCFA 值方面的效果均低于STB。

從不同采樣日齡（斷奶至斷奶后35d）仔豬糞中VFA 濃度和菌群的分布可知，營養(yǎng)流、微生物群定殖和腸道發(fā)育均存在差異。從28 日齡（0 d）～49 日齡（21 d），不論何種飼糧處理，仔豬的VFA:BCFA 值均會(huì)增加，這強(qiáng)調(diào)了微生物群對飼料中復(fù)雜的碳水化合物發(fā)酵的適應(yīng)性及宿主自身對蛋白質(zhì)更有效的消化能力，從而降低了后腸蛋白發(fā)酵比例。隨著動(dòng)物日齡的增長，快速發(fā)酵的碳水化合物流量減少和后腸微生物群落多樣性增加，這些都促進(jìn)了揮發(fā)性脂肪酸的生成，如乙酸、丙酸或丁酸。在本研究中，仔豬斷奶后7d 觀察到更大的生物多樣性，但當(dāng)擬桿菌門和厚壁菌門不平衡時(shí)，無論試驗(yàn)處理如何，斷奶后21d 和35d 的生物多樣性反而下降。這些結(jié)果表明，生物多樣性并不是一個(gè)完全可靠的與動(dòng)物性能相關(guān)的參數(shù)，而其他因素如細(xì)菌的分類特征和特定作用在組間比較時(shí)也應(yīng)考慮在內(nèi)。

4 結(jié)論

惡劣的衛(wèi)生條件會(huì)抑制動(dòng)物的生產(chǎn)性能，增加炎癥反應(yīng)及改變微生物區(qū)系的結(jié)構(gòu)及其發(fā)酵活性。而添加激發(fā)性益生元，通過刺激阿拉伯木聚糖降解菌群可以緩解這些效應(yīng)，其可作為大多數(shù)商業(yè)動(dòng)物生產(chǎn)系統(tǒng)中降低輕度微生物挑戰(zhàn)負(fù)相應(yīng)的一種策略。刺激這類微生物群可增強(qiáng)其對惡劣衛(wèi)生條件挑戰(zhàn)的彈性和恢復(fù)力，通過發(fā)酵原本廢棄的纖維以從飼料中提取更多的能量，可在此過程中穩(wěn)定腸道健康，降低先天免疫系統(tǒng)強(qiáng)加于生長速度和效率的成本。對飼料添加劑的評估發(fā)現(xiàn)，當(dāng)仔豬飼養(yǎng)在較差的衛(wèi)生條件下時(shí)，與FOS 或MOS 相比，添加激發(fā)性益生元可減少蛋白質(zhì)發(fā)酵，增加纖維分解菌群，降低炎癥反應(yīng)，提高動(dòng)物生長性能。