饲用酶制剂调节单胃动物肠道微生态及作用机理
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酶制剂1 酶制剂的定义及概况饲用酶制剂于1970年被引入饲料工业。
它具有高度特异性,催化效率高,安全无毒害等优点。
它能将难以消化吸收的蛋白质、脂肪、碳水化合物等分解成葡萄糖、氨基酸、游离脂肪酸等动物易吸收成分,提高饲料效益,从而减少动物排泄物中有害物质的含量,保持水体及土地少受污染。
2 酶制剂的作用效果及作用机理酶制剂的作用效果主要有:(1)酶制剂能分解营养底物,降解饲料中难消化的营养成分,消除抗营养因子提高代谢水平,供给机体营养;(2)酶制剂能刺激内源性消化酶的分泌,改善消化机能;(3)添加外源性酶制剂可改变内源酶的活性,补充内源酶的不足;(4)参与有关激素的调节,影响血液的理化指标;(5)控制肠道微生物过度发酵;(6)水解植物细胞壁使细胞内营养物质释放出来;(7)破坏饲料中的可溶性非淀粉性多糖,降低肠道内容物的粘度,增加养分的消化吸收;(8)饲料中添加酶制剂能提高动物免疫力,减少疾病。
对酶制剂作用机理的研究表明,含多种酶组分的高效复合酶制剂中的纤维素酶、β葡萄糖酶、半纤维素酶、果胶酶不仅能协同作用,破坏植物性饲料的细胞壁,使存在于细胞内的大分子营养源能够充分释放出来,而且可以降解饲料中的抗营养因子。
3 饲用酶制剂的种类饲用酶制剂大致分为消化酶和非消化酶2种。
消化酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶。
非消化酶动物通常不能自身合成,多来源于微生物,用于消化畜禽自身不能消化的物质和消除饲料中抗营养因子,主要包括纤维素酶、植酸酶、果酸梅等。
4 饲用酶制剂在实际中的应用有关专家向猪饲料中添加复合酶(主要成分是酸性蛋白酶、糖化酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶以及其他的生物活性因子),观察后发现,添加复合酶的日粮有助于减少仔猪断奶后过渡期消化紊乱的发生,改善仔猪生长发育,提高蛋白质消化利用率,粪便中氮排泄量减少,从而减轻了对环境的污染。
蒋宗勇对V10R-868酶制剂在肉鸭饲养中的效果进行了研究,发现肉鸭质量提高了5.81%,饲料利用率提高了8.73%,节约饲料3.42%。
仔猪饲养是养猪生产中的关键环节,断奶后仔猪腹泻是危害仔猪生产最重要的疾病之一,严重影响仔猪后期生长发育和养殖效益。
在饲料中添加高剂量氧化锌和抗生素是防止肠道感染、防治断奶仔猪腹泻和抗病促生长的传统手段。
随着滥用抗生素带来的细菌耐药性增强、药物残留引起食品安全等问题日益突出,根据农业农村部第194号公告,2020年7月1日起,已全面禁止饲料中促生长类药物饲料添加剂使用。
一些栏舍条件、养殖技术较差的用户可能无法适应无抗饲料,另外替抗技术不可避免会增加一定的成本,因此研发高效低成本的抗生素替代产品、降低无抗饲料成本、保障养殖效益依然是研究的重点。
益生菌、微生态制剂及抗菌肽等具有调节肠道菌群、抑制有害微生物生长、促进猪只采食和生长、提高机体免疫机能等特点,作为新型抗生素替代品具有良好的应用前景。
1断奶仔猪肠道健康研究现状肠道黏膜屏障结构和功能的完整性是其发挥消化、吸收和免疫防御等生理功能的基础,断奶应激引起的肠道菌群紊乱和屏障损伤是导致仔猪腹泻、生长受阻甚至死亡的重要原因。
仔猪断奶时会受到饲料改变、心理应激和环境应激等3方面因素的干扰[1],进而造成肠道生理结构和功能、免疫功能及肠道菌群结构的改变。
近年来,肠道菌群在仔猪腹泻发生中的作用受到越来越多的关注。
由于全面禁止饲料中添加抗生素,以肠道菌群为靶点寻找新的绿色生物饲料和添加剂防治仔猪腹泻、促进仔猪肠道健康和生长,倡导绿色无抗养殖理念对于养猪生产和人类食品安全都至关重要[2]。
微生态制剂以及发酵代谢物、酶制剂、抗菌肽、有机微量矿物质饲料添加剂等替代抗生素在添加剂预混合饲料中的应用也越来越广泛[3-7]。
仔猪在断奶窗口期生长发育及生理机能尚不完善,主要包括:消化系统发育和功能不完善、胃容积小且消化机能不足、免疫系统发育和功能不完善。
断奶意味着仔猪的胃肠生理、微生物及免疫发生着巨大的变化。
断奶后由于日粮形态改变造成消化道pH 升高,有益菌如乳酸菌及双歧杆菌等含量下降,有害菌如大肠杆菌等大量繁殖、释放毒素,引发菌群平衡失调[8]。
浅谈微生态制剂对畜禽肠道疾病的治疗作者:李瑞强来源:《畜牧兽医科学》 2018年第4期浅谈微生态制剂对畜禽肠道疾病的治疗李瑞强(河南省濮阳市南乐县农业畜牧局,濮阳 457400)摘要:微生态制剂是一类以益生菌、益生元等为主要成分的制剂产品,主要用于畜禽肠道疾病的防治;本病必须经过口服使用,拌料使用优势大于饮水;微生态成分进入肠道后能抑制有害微生物的繁殖,帮助食物分解消化,促进动物生长;本类产品的休药期短,疾病治疗康复后不易反复,对经口途径感染的病原菌抵抗力明显增强。
关键词:微生态;肠道病;治疗中图分类号:S854 文献标识码:B doi:10.3969/j.issn.2096-3637.2018.04.0471 养殖背景随着社会的发展,行业分工变得越来越细,养殖也从之前的散养模式逐渐过度到集约化、规模化养殖模式。
畜禽的集中饲养增加疾病的发生概率。
为了降低损失,我国大多数养殖场对抗生素类药物过度依赖,甚至拿抗生素当作常规添加成分来预防疾病,由于长期的滥用,动物机体中的正常微生态系统平衡受到破坏,机体抵抗力也逐渐下降,对毒素等有害物质的抵抗能力也严重下降,造成疾病频发,养殖效益大幅下滑。
疾病的频发往往会被误认为是药物使用不够造成,会选择加大用药量,久之形成恶性循环,最终使得动物体内菌群耐药性越来越严重,药物在动物组织中的残留也越来越多,动物性食品安全也已经衍生为一种社会民生问题。
2 微生态针对当前养殖业面临的问题,微生态概念应运而生,它是一种存在于动物机体的微小生态系统,常见的有口腔生态系统、皮肤生态系统、胃肠道生态系统等,这些部位都存在有以微生物为基础组合的生态平衡,其中以胃肠道微生态系统最为复杂,含微生物种类最多,对机体来讲相对也是最重要的。
据文献报道,高等动物的肠道内微生物数量是体细胞的近5~10倍,庞大的微生物群体构成肠道微生态系统,被誉为动物的第六大器官,它对肠道功能的维持起到不可磨灭的作用。
动物微生态制剂在畜牧业中的应用动物微生态制剂是指用于改善或维护动物肠道微生态平衡的一种生物制剂。
动物微生态制剂中包含一定数量和种类的细菌和酵母菌,它们具有多种生理和代谢功能,能够发挥重要的作用,改善动物的健康和生产性能。
在畜牧业中,动物微生态制剂已经成为一种不可或缺的营养保健品。
一、动物微生态制剂的作用机理1、改善肠道微生态环境动物微生态制剂中的有益菌能够抑制有害菌的生长,降低肠道内有害菌的数量,防止有害菌的侵袭和感染,从而维护肠道内微生物菌群的平衡。
2、提高消化吸收效率动物微生态制剂中的细菌和酵母菌能够分解植物纤维素、半纤维素和果胶等难以降解的纤维素类物质,产生短链脂肪酸和气体,增强肠道蠕动能力,提高消化吸收效率。
3、抗氧化和抗炎作用动物微生态制剂中的有益菌能够产生一些抗氧化物质和抗炎物质,维护动物健康。
1、提高饲料利用率动物微生态制剂能够改善肠道微生态环境,增强消化吸收功能,提高饲料利用率,减少非消化性蛋白质和粗纤维的排泄量,节约饲料成本。
2、改善动物生长性能动物微生态制剂能够提高动物免疫力,减少疾病的发生,改善肠道功能,抑制有害菌的生长,维护肠道微生物菌群平衡,从而提高动物生长性能,增加生产效益。
3、减少环境污染动物微生态制剂能够促进饲料中的非蛋白氮的利用,减少大便中有害氮物的排放,降低环境污染。
4、提高养殖品质动物微生态制剂能够改变动物的内在微生态环境,提高养殖品质,提高肉和蛋品的品质,增加经济效益和市场竞争力。
1、直接添加在饲料中动物微生态制剂可以直接添加在饲料中,按照一定的比例添加即可,注意调整饲料的水分含量和发酵条件。
2、用于水处理动物微生态制剂可以用于畜牧场的水处理,提供给动物饮用,或者用于水浴、喷雾等方式。
1、选择适合的菌株不同种类的动物微生态制剂中含有不同的菌株,应根据应用的动物种类和应用目的选择适合的菌株。
2、调整适当的饲喂量应根据动物的种类和年龄,以及饲料的成分和质量,调整适当的饲喂量,避免过多或过少的添加。
第六章饲用酶制剂第一节饲用酶制剂的作用机理及主要种类一.饲用酶制剂应用的生物学依据1、动物对酶的需要研究证实,幼龄畜禽消化道和酶系统的发育很不建全,消化酶、胃酸和消化液分泌不足,远不能适应其分解大分子营养物质的需要。
断奶、健康状况不佳或应激状态时,畜禽消化道内酶分泌量的降低,这些为外源性消化酶发挥作用创造了条件。
例如,仔猪出生后第一周,主要以乳中的脂肪为能量来源,消化道中脂肪酶较多,2~3周内乳糖酶分泌最多,随后急剧下降。
蛋白酶和淀粉酶随着乳糖酶分泌的减少而增多。
断奶时由于日粮变化和应激反应,除蛋白酶外其它酶的分泌量大大减少,需经2周左右才能恢复,消化酶活性在数周内仍保持较低水平,据报道,直至体重60~70千克,消化酶活性都是逐渐提高的。
所有这些都表明有必要给猪补充外源酶。
幼龄禽类同样存在消化酶发育的问题。
对于成年家禽则应以消除饲料中抗营养因子,提高饲料卫生条件,以及解决消化率为重点,也需要在饲料中添加酶,加酶不仅补充了体内酶的不足,还提供了体内不能产生的酶。
2、饲料对酶的需要植物性饲料是动物能量和蛋白质以及其他营养物质的主要来源,而它们含有复杂的三维结构构成的细胞壁,是营养成分的保护层,影响动物的消化吸收。
这些细胞壁由抗营养因子非淀粉多糖(NSP)组成,包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、戊聚糖、纤维素和果胶等。
单胃动物不分泌NSP酶,用外源性的酶摧毁植物细胞壁,有利于细胞内容物从其中释放出来,同时缓解NSP导致的食糜粘度过大。
3、酶作为一种蛋白质,对动物是安全的迄今为止,还未发现酶制剂有毒有害的报道。
但在发酵过程中,如果污染杂菌,就有可能产生有害物质。
另外,研究表明,因为外源酶是微生物酶,结构组成与动物分泌的酶不同,因而不会产生负反馈调节。
二.酶制剂的作用机理及应用效果1、破坏植物细胞壁,消除饲料中的抗营养因子,提高饲料的利用率。
通常配合饲料以玉米、大麦、饼粕、糠麸等植物性原料为主,这种饲料不仅粗纤维含量较高而且还含有较多的植物细胞壁,植物细胞壁由各种聚化物(纤维素和果胶等)组成,除草食动物外,其他动物自身不能合成可以分解细胞壁的酶,因此在饲料中适当添加含有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等饲用复合酶制剂,可破坏饲料中存在的植物细胞壁,使细胞中的营养物质释放出来,提高动物对植物性原料的利用率。
2021.3作者简介:刘春青(1985.5-),女,山东省成武县人,助理畜牧师,主要从事畜牧技术推广工作。
酶制剂及其在畜禽养殖中的应用刘春青(山东省济南市畜牧技术推广站250306)摘要:畜禽养殖过程中抗生素使用泛滥,人们一直寻求替代抗生素产品,酶制剂是有望成为替代抗生素的产品之一。
本文介绍饲用酶制剂的作用机理,在畜禽养殖过程中提高饲料利用率、提高生产性能、抑菌杀菌、维护机体健康、维护肠道健康、提高畜禽免疫力、降低环境污染等作用,指出使用酶制剂方式及注意事项,以期为酶制剂的推广应用提供参考。
关键词:酶制剂;畜禽养殖;非淀粉多糖酶养殖人员应及时处理死亡家禽尸体,可以采取集中焚烧或深度掩埋的方式,避免家禽尸体成为新的疫病源头。
与此同时,做好发生疫病周围环境及其他家禽的消毒和卫生防疫工作,尽可能将病害影响控制在更小范围内,以此降低养殖户的经济损失。
3.2做好疫病二次传播防控工作因家禽疫病的传播速度非常快,一只家禽能传染一个养殖舍,一个养殖舍能迅速传染到整个养殖场。
针对已发生疫病的禽舍,养殖人员必须按照正确方法处理禽舍,如妥善处理家禽粪便,清理完粪便后及时对禽舍、家禽活动场所等一切设备进行全面消毒,禽舍经过清洗、消毒后还需要密闭熏蒸消毒,减少疫病二次传播。
养殖人员在进出入隔离禽舍区域时,要到指定的区域更换衣物,防止家禽疫病传染给人体。
结合以往的家禽传染病例,分析养殖场突然爆发疫病的原因,制定针对性的应急措施,严防家禽疫病扩散和蔓延,多多留意已染病家禽的日常饮食情况,若发现经过治疗后仍出现精神萎靡、常卧少立的情况,养殖人员可以根据实际情况对染病家禽进行扑杀,防止疫病再次扩散与传播,从根源上控制家禽疫病,最大程度降低家禽疫病对养殖场的影响。
4结束语综上所述,家禽养殖过程中需要根据家禽养殖实际情况选择合适的疫苗进行接种,提升家禽免疫力与体质,降低因病毒或细菌引发疫病的发生概率,做好养殖场卫生消毒工作,提升饲养水平,为家禽提供一个健康的生长环境,实现有效防控家禽养殖疫病的目标。
饲用微生物酶制剂及其应用概况酶是具有催化活性的蛋白质,与其它催化剂相比,具有催化效率高,对其所催化的底物具有特异性。
它的分布极其广泛,存在于动物、植物和微生物体内。
家禽、家畜对饲料的利用,是在消化道内各种消化酶作用下将各种大分子物质降解为易被吸收、利用的小分子。
动物对饲料成分的消化吸收能力决定于消化道内的酶的种类和活力。
但在单胃动物消化道内没有分解植酸盐、纤维素、半纤维素、果胶、及其其它非淀粉多糖酶,在断奶后期的幼畜或消化道功能障碍家畜,其内源性消化酶分泌不足,同时家畜添食的有机物有相当一部分也不能被消化,因而许多学者建议在畜牧业中广泛使用外源性酶添加到饲料中,以辅助动物消化,提高动物消化能力,改善饲料的利用率,消除抗营养因子,扩大可利用饲料资源范围,改善养殖生态环境。
研究表明,酶在这些方面已显示出其巨大的作用。
1. 微生物酶制剂的生产方式目前在饲料中添加的酶制剂,都是由微生物生产的。
动植物也存在各种酶,但提取酶的成本极高,且生产受季节限制。
而用微生物来生产酶制剂,其产量高、生产成本低,且不受季节限制。
利用微生物来生产饲用酶制剂有两种方法,一是固体发酵,一是液体发酵。
用固体发酵的方式来生产酶制剂也叫表层发酵。
与液体深层发酵相比,其生产规模小、生产成本低、不会产生环境污染。
其发酵的酶活力高,酶系全。
但缺点是:生产工人劳动强度大,产量不易扩大。
液体发酵生产酶制剂主要的优点是;操作劳动强度小,可自动化,产量可大规模生产。
主要缺点是:生产投资规模大,生产成本高,产生废水易污染环境。
目前国内生产的饲用酶制剂,采用固体发酵法占绝对优势。
因为饲料中成分复杂,多种酶的效果比单酶效果好。
固体发酵生产的酶,酶系复杂,酶不经浓缩,将发酵产品烘干后,粉碎,然后测定其活力单位,再添加填充剂,以达到企业产品标准,包装后成成品。
这样的复合酶比单一酶更受到使用单位的欢迎。
液体发酵的产品一般是其中某一种酶的酶活极高,而其它酶的酶活极低。
动物营养学报2017,29(3):762⁃768ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2017.03.005饲用酶制剂调节单胃动物肠道微生态及作用机理任㊀文㊀喻晓琼㊀翟恒孝㊀汪仕奎(帝斯曼(中国)动物营养研发有限公司,霸州065799)摘㊀要:近年来,通过运用新的分子微生物学技术以及数据分析方法,许多研究证实饲用酶制剂不仅会促进机体对营养物质的消化吸收,而且会影响肠道中特定微生物的发育㊂其机理可能是通过调节食糜的物理化学性状以及肠道微生物所需营养物质的量,同时提高具有潜在益生效应物质的含量,从而影响肠道微生态的发育,本文拟总结饲粮添加饲用酶制剂对单胃动物肠道微生态的影响并探讨相关机理㊂关键词:饲用酶制剂;单胃动物;肠道微生态中图分类号:S816㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2017)03⁃0762⁃07收稿日期:2016-09-06作者简介:任㊀文(1988 ),男,湖北黄冈人,硕士,从事动物营养与饲料科学研究工作㊂E⁃mail:wen.ren@dsm.com㊀㊀随着研究的深入,众多研究证实肠道微生物对畜禽的多种生理功能具有重要作用和广泛影响,如肠道组织的发育㊁免疫系统的发育以及营养物质的消化和吸收等[1-3]㊂胃肠道的微生态平衡发生紊乱时,常常伴随着动物生理机能的改变甚至疾病发生,比如大肠杆菌的过量繁殖是仔猪断奶后期腹泻发生的重要原因之一[4]㊂然而,胃肠道微生物菌群的多样性受到许多因素的影响,如食糜成分㊁pH㊁流通速度以及内源性酶类等[1,5]㊂以促进饲粮营养物质消化为主要目的饲用酶制剂可以改变肠道食糜的化学组成及物理特性,因此,肠道微生物因生存的环境的变化而受到饲用酶制剂的影响㊂然而,近年来饲用酶制剂研究主要集中在考察其对动物生长性能以及营养物质消化率的影响,而对肠道微生物区系的影响及其相关作用机制的研究相对较少㊂因此,本文旨在总结分析国内外关于饲用酶制剂对肠道微生态影响的文献报道,并尝试探讨其可能的作用机制,为拓展饲用酶制剂在畜牧生产上的科学应用提供理论支持㊂1㊀饲用酶制剂影响肠道微生态状况的理论基础1.1㊀通过降解底物影响食糜物理化学性状㊀㊀饲用酶制剂能降解构成植物细胞壁的非淀粉多糖类物质,破坏食糜周围的水化膜,从而影响食糜的物质组成以及物理化学特性㊂肠道微生物的种类因其对底物的喜好以及生长需要的不同而呈现差异,食糜的组成和结构对肠道微生物菌群的分布具有非常重要的影响㊂饲用酶制剂与肠道微生态之间的联系(图1)可从2个方面来更好地理解:一方面,饲粮组成自身会影响食糜的物理化学特性以及胃肠道的生理机能;另一方面,因饲用酶制剂对胃肠道中底物的降解或消化作用改变其含量而起到调节作用㊂饲用酶制剂的降解或消化作用是发展和应用饲用酶制剂的理论基础,因为其所作用的底物在胃肠道中不能被内源性的消化酶有效降解或者完全不能被降解而影响营养物质吸收㊂例如,饲粮中非淀粉多糖(non⁃starchpolysac⁃charides,NSP)因不能被有效降解而导致食糜黏度增加是引起肉鸡饲料利用率降低最重要的原因[6-8]㊂食糜黏度的增加会减少肠道运动,从而使3期任㊀文等:饲用酶制剂调节单胃动物肠道微生态及作用机理得食糜的排空速度降低,消化道内微生物也随之在体内进一步繁殖和代谢,通常伴随着有害菌的大量繁殖,从而影响肠道功能和机体健康㊂而在饲粮中添加NSP酶(如木聚糖酶和葡聚糖酶)会通过部分或完全地降解可溶性NSP而降低食糜的黏度,调节消化道后端微生态环境,进而改变肠道内微生物菌群的组成以及代谢状况[8-10]㊂因此,饲用酶制剂会通过作用于主要的饲料原料(目标底物),影响食糜的物理化学状态,进而调解或调节肠道微生物的状态㊂图1㊀饲用酶制剂和肠道微生态之间的联系Fig.1㊀Linkbetweenfeedenzymesandgutmicrobiota[11]1.2㊀影响肠道微生物代谢所需的营养物质㊀㊀肠道微生物所需的营养物质来源于食糜(饲粮和内源性分泌物),食糜中这部分营养物质能耐受消化液降解或者机体对其吸收速率非常慢,使得肠道微生物能成功地与机体竞争并获取它们㊂因此,酶制剂对食糜底物的降解能力和状况决定了可供微生物利用营养物质的种类和数量㊂如添加植酸酶可以提高肠道中可利用磷的水平[12],从而影响那些受可利用钙磷水平调节的微生物的数量㊂饲用酶制剂通过降解目标底物而影响肠道微生态所需营养物质的供应,肠道微生物的重要物质代谢作用是能够降解和发酵小肠未能消化的食物残渣(非消化性糖类等)和上皮细胞产生的黏液素,从中获取能量以保证自身生长繁殖[13]㊂饲粮中所含的纤维,尤其是可溶性NSP对进入后肠的未降解干物质的流通量具有非常显著的影响㊂研究表明,结肠微生物每天可发酵40 60g碳水化合物并且产生挥发性脂肪酸(VFA),而VFA也可以作为能量来源从而促进微生物的增殖[14]㊂一旦进入后肠的未降解干物质的流通量大大增加,会导致微生物大量增殖并与宿主竞争可利用的营养物质,引起肠道微生态紊乱和营养性腹泻㊂由于肠道微生物菌群只能与宿主竞争可利用的营养物质并且它们对底物的偏好和生长需要不同,因此饲用酶制剂可以通过影响食糜的消化降解状态而调节肠道中微生物菌群的分布㊂1.3㊀增加具有益生效应的物质㊀㊀增加具有益生效应的物质可能是饲用酶制剂影响肠道微生态发育的另一原因㊂饲料工业中使用的植物及植物副产物中含有几乎所有系列的多聚糖,通过添加特殊的NSP单酶或复合酶,可以在肠道中将这些多聚糖降解生成大量的寡糖㊂例如,在小麦型肉鸡饲粮中添加木聚糖酶后,盲肠中短链木寡糖的含量增加了5倍[9]㊂研究证实,寡糖能被肠道中有益菌代谢并对双歧杆菌和乳酸杆菌等产酸的有益菌具有高选择性增殖作用,且对367㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报29卷条件致病菌有抑制作用,而双歧杆菌通过自身及产生的代谢产物排斥致病菌,在肠道中保持菌种优势,并与其他菌群相互作用,调整菌群间的关系,以保证肠道菌群最佳组合,维持肠道功能的平衡[15]㊂Campbell等[16]在研究中发现,饲喂果寡糖和木寡糖后肠道中双歧杆菌的菌群数增加了8%和17%,总VFA的含量分别提高了67.7%和74.6%,pH相应地降低了7%和11%,这种环境有助于益生菌的增殖并且抑制致病菌的增殖㊂此外,生成的VFA中,丁酸能促进部分有益菌的生长,维持肠道中微生物菌群的动态平衡㊂被有益菌利用后剩余部分的寡糖还可以携带附着的病原菌排出体外,从而防止病原菌在肠道中集群,达到抑制有害菌的目的㊂2㊀不同种类的饲用酶制剂对肠道微生物的影响及可能作用机理2.1㊀NSP酶对肠道微生物的影响㊀㊀NSP酶包括木聚糖酶㊁β-葡聚糖酶㊁纤维素酶以及β-甘露聚糖酶等,它们可以将高黏度的可溶性NSP降解成多糖片段或寡糖㊂研究发现NSP酶对胃肠道中有益菌有益生作用,而对有害菌具有抑制作用㊂胡向东等[17]研究发现,在40%的小麦替代玉米的生长猪饲粮中添加200U/kg木聚糖酶使得结肠乳酸杆菌和双歧杆菌的数量分别增加了20%和11%,大肠杆菌和梭菌的数量分别降低了11%和15%㊂叶楠等[18]在50%小麦饲粮中添加1000U/kg木聚糖酶,结果表明断奶仔猪盲肠双歧杆菌数量显著增加了8.5%㊂以上研究中NSP酶的添加有效地调节了肠道微生态的状态,其可能的原因是NSP酶的添加一方面降低了肠道内容物的黏度,另一方面将可溶性NSP降解为一系列功能性寡糖,刺激有益菌产生的β-糖苷酶选择性地分解为丙酸和丁酸等短链脂肪酸作为碳源,降低胃肠道的pH,抑制肠道中病原菌的定植,同时促进有益菌迅速增殖㊂在类似的研究中,En⁃gberg等[19]和丁雪梅等[20]发现,在全小麦型饲粮中添加木聚糖酶使得回肠乳酸杆菌的数量分别增加了3.6%和16.5%㊂李学俭[21]证明,断奶仔猪玉米-豆粕型饲粮中添加β-甘露聚糖酶可以提高肠道内乳酸菌和双歧杆菌的数量并降低大肠杆菌数量㊂Zhou等[22]研究证明断奶仔猪饲喂β-葡聚糖酶对粪便中乳酸杆菌的数量没有影响,但是可以显著减少大肠杆菌数量(6%)㊂以乳酸杆菌和双歧杆菌为代表的有益菌以及以大肠杆菌为代表的致病菌,这2类微生物作为动物肠道中的正常菌群对于维持动物肠道微生态平衡具有十分重要的作用[23]㊂然而,也有一部分研究发现饲用酶制剂对肠道微生物菌群影响不明显㊂O Connell等[24]研究发现,在70%小麦饲粮中添加NSP酶后,生长育肥猪的盲肠㊁结肠菌群数量没有受到影响㊂Smith等[25]和Reilly等[26]在各自的研究中,在全大麦或全燕麦饲粮中添加NSP酶后也发现了类似的结果㊂这可能由于此类饲粮中NSP含量较多而添加的NSP酶不足,不能有效调节肠道食糜的物理化学结构或组成,因而不能显著影响肠道微生态㊂Hübener等[9]研究发现小麦-黑麦混合饲粮中添加400U/kg木聚糖酶能降低细菌总数和特殊细菌种群数,同时也降低了总VFA的含量㊂因此,针对高NSP含量的饲粮需要提高NSP酶的添加量使其对肠道微生物发挥作用㊂2.2㊀植酸酶对肠道微生物的影响㊀㊀钙和磷是动物肠道微生态发育的重要调节剂,植酸酶的添加可以增加可利用磷的量,进而调节肠道微生物区系的发育㊂Ptak等[12]分别在钙㊁可消化磷正常和缺乏水平的饲粮中添加5000FTU/kg的植酸酶,通过荧光原位杂交技术检测回肠中的微生物种群,发现在钙㊁可消化磷缺乏饲粮中添加植酸酶显著增加了回肠中总细菌(5.0%)㊁乳酸杆菌(2.4%)以及肠球菌(1.2%)菌群数㊂此外,饲粮中钙㊁可消化磷的水平与植酸酶的交互作用会影响梭状芽孢杆菌㊁拟球梭菌-直肠真杆菌㊁双歧杆菌以及链球菌和乳球菌的数量㊂钙磷比以及植酸酶各自都会显著地影响菌群结构,并且两者的作用有叠加的趋势,因此植酸酶的添加会通过增加食糜中可利用营养物质磷的含量从而提高肠道微生物可获得磷的量,进而调节肠道总细菌数量㊂通过对回肠食糜进行荧光定量PCR检测,Metzler⁃Zebeli等[27]发现在生长育肥猪的低磷饲粮中添加1000FTU/kg植酸酶可以显著提高严格厌氧菌的数量,如拟球梭菌(Clostridiumcoccoides)㊁柔嫩梭菌(Clostridiumleptum)和拟杆菌属-普氏菌属-卟啉单胞菌(Bacteroides⁃Prevo⁃tella⁃Porphyrmonas),并且有增加肠杆菌科细菌数量的趋势,总细菌数量保持不变㊂而Wang等[28]对断奶仔猪回肠食糜的微生物菌群进行16srRNA4673期任㊀文等:饲用酶制剂调节单胃动物肠道微生态及作用机理研究发现,2种来源的植酸酶均能增加回肠中双歧杆菌㊁乳酸杆菌以及梭状芽孢杆菌的数量,但植酸酶同时也增加了大肠杆菌和沙门氏菌的数量㊂梁陈冲等[29]在钙㊁磷缺乏饲粮(磷酸氢钙的添加量降低1/3)中添加不同来源的植酸酶后,不同试验组回肠和盲肠中需氧菌㊁总厌氧菌㊁乳酸菌㊁双歧杆菌㊁大肠杆菌数量与钙㊁磷正常添加水平组相比均没有显著变化,说明添加植酸酶可以通过增加肠道中微生物繁殖所必需的磷和钙的量以弥补饲粮中钙和磷缺乏对微生物带来的不利影响,进而维持肠道内微生物区系的稳定㊂植酸酶对钙与磷的消化率㊁矿物质消化率㊁肠道黏液素的分泌以及内源性的损失具有显著影响,这些均会影响营养物质的吸收利用以及肠道内环境,以上研究结果表明植酸酶在调节肠道微生物区系中扮演着重要的角色,但是植酸酶的作用明显受到饲粮中钙㊁磷添加水平的影响㊂2.3㊀复合酶制剂对肠道微生物的影响㊀㊀复合酶制剂能够促使一系列底物发生反应并且能适合一系列饲料,同时不同复合酶对肠道微生物的影响存在变异性㊂Kiarie等[30]研究发现,复合酶(果胶酶+纤维素酶+甘露聚糖酶+木聚糖酶+葡聚糖酶+半乳糖苷酶)可以显著增加回肠中乳酸杆菌的数量(14%)㊂这意味着添加复合酶后,在肠道中产生了阿拉伯糖㊁木糖以及甘露糖残基等水解产物,这些水解产物可以作为肠道中乳酸杆菌代谢的营养物质促进菌群的增殖㊂Pluske等[5]通过总结得出了类似的结论:通过在饲粮中添加碳水化合物酶降解生成碳水化合物残基,可以促进胃肠道中有益菌群的增殖㊂Yi等[31]在玉米-豆粕型饲粮中添加复合酶(淀粉酶+蛋白酶+木聚糖酶),发现盲肠和结肠中乳酸杆菌的数量均显著增加了6%,同时显著降低了结肠中大肠杆菌的数量(11%)㊂Agboola等[32]研究发现在玉米-豆粕型饲粮中,复合酶(淀粉酶+蛋白酶+木聚糖酶)可以显著提高回肠中乳酸杆菌的数量㊂在这2个研究中,添加的复合酶能有效地增加肠道有益菌的菌群数并且降低肠道有害菌的数量,其发挥作用的可能的途径是通过影响食糜的物理化学状态及其组成,调节微生物代谢所需的营养物质的量并增加具有潜在益生效应的物质㊂同样的,Högberg等[23]在研究中也发现在谷物饲粮中添加复合酶(木聚糖酶+β-葡聚糖酶)增加了回肠中乳酸的摩尔比例,表明回肠中乳酸杆菌数量增加㊂通过在断奶仔猪的饲粮中添加NSP复合酶(β-葡聚糖酶+β-木聚糖酶+β-甘露聚糖酶+蛋白酶),柴建民等[33]发现粪便中乳酸杆菌有增加(14%)的趋势,并且大肠杆菌有降低(9%)的趋势㊂Bau⁃rhoo等[34]研究发现复合酶(蛋白酶+纤维素酶+木聚糖酶+β-葡聚糖酶)对玉米基础饲粮中动物肠道中乳酸杆菌和大肠杆菌的数量没有影响㊂也有少数研究发现了相反结果:Smith等[25]发现分别在67%的大麦饲粮和64.5%的燕麦饲粮中添加复合酶(木聚糖酶+β-葡聚糖酶)显著降低了回肠中乳酸杆菌的数量(144%和56%),并且有降低回肠中双歧杆菌和肠杆菌数量以及盲肠中双歧杆菌㊁肠杆菌㊁乳酸杆菌数量的趋势,其原因有待于进一步研究㊂与单体酶制剂相比,复合酶制剂对底物的降解作用更有针对性并且能适应一系列底物,在提高营养物质消化吸收的同时还能更有效地调控肠道中微生物的发育,因此复合酶制剂将会是未来酶制剂发展的一个重要方向㊂3㊀小㊀结㊀㊀饲用酶制剂对肠道微生态发育具有重要影响,有望拓展其功能成为肠道微生态调节剂,但还需要继续深入探究㊂首先,应用饲用酶制剂的主要研究集中在促进机体对营养物质的消化吸收方面,而以改善肠道微生态发育为目的的饲用酶制剂应用研究缺乏;其次,饲用酶制剂对肠道微生态发育调控受到多种因素的影响,包括动物机体的生理状况㊁饲粮组成以及肠道微生态区系起始状态等,尚不清楚饲用酶制剂与各因素之间的相互关系;再次,饲用酶制剂在肠道复杂环境下的酶解速度㊁效率以及代谢底物和产物种类对微生物代谢的影响尚不清楚,研究手段也相对缺乏,比如,NSP酶降解NSP产生寡糖的过程存在产物和发酵速度不可控性等问题,会影响其对肠道微生态的调节效果㊂目前,已有研究发现部分酶制剂可以直接影响肠道中的微生物菌群,从而达到理想的肠道微生态调节效果,如碱性磷酸酶和葡萄糖氧化酶[35-37]㊂因此,加强饲用酶制剂在调控肠道微生态发育方面的研究㊁充分挖掘酶制剂在促进营养物质消化吸收和改善动物肠道健康方面的双重价值,对于提高动物生产性能和健康具有重要意义㊂567㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报29卷参考文献:[1]㊀GASKINSHR.Intestinalbacteriaandtheirinfluenceonswinegrowth[M].2nded.Florida:CRCPressLLC,2001:609-630.[2]㊀CHANDRARK.Nutritionandtheimmunesystem[J].ProceedingsoftheNutritionSociety,1993,52(1):77-84.[3]㊀NIBAAT,BEALJD,KUDIAC,etal.Bacterialfer⁃mentationinthegastrointestinaltractofnon⁃rumi⁃nants:influenceoffermentedfeedsandfermentablecarbohydrates[J].TropicalAnimalHealthandProduc⁃tion,2009,41(7):1393-1407.[4]㊀FAIRBROTHERJM,NADEAUÉ,GYLESCL.Escherichiacoliinpostweaningdiarrheainpigs:anupdateonbacterialtypes,pathogenesis,andpreventionstrategies[J].AnimalHealthResearchReviews,2005,6(1):17-39.[5]㊀PLUSKEJR,PETHICKDW,HOPWOODDE,etal.Nutritionalinfluencesonsomemajorentericbacte⁃rialdiseasesofpig[J].NutritionResearchReviews,2002,15(2):333-371.[6]㊀ADEOLAO,COWIESONAJ.Opportunitiesandchal⁃lengesinusingexogenousenzymestoimprovenonru⁃minantanimalproduction[J].JournalofAnimalSci⁃ence,2011,89(10):3189-3218.[7]㊀BEDFORDMR,SCHULZEH.Exogenousenzymesforpigsandpoultry[J].NutritionResearchReviews,1998,11(1):91-114.[8]㊀CHOCTM,HUGHESRJ,WANGJ,etal.Increasedsmallintestinalfermentationispartlyresponsiblefortheanti⁃nutritiveactivityofnon⁃starchpolysaccharidesinchickens[J].BritishPoultryScience,1996,37(3):609-621.[9]㊀HÜBENERK,VAHJENW,SIMONO.Bacterialre⁃sponsestodifferentdietarycerealtypesandxylanasesupplementationintheintestineofbroilerchicken[J].ArchivesofAnimalNutrition,2002,56(3):167-187.[10]㊀TOROKVA,OPHEL⁃KELLERK,LOOM,etal.Applicationofmethodsforidentifyingbroilerchickengutbacterialspecieslinkedwithincreasedenergyme⁃tabolism[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiolo⁃gy,2008,74(3):783-791.[11]㊀KIARIEE,ROMEROLF,NYACHOTICM.Theroleofaddedfeedenzymesinpromotingguthealthinswineandpoultry[J].NutritionResearchReviews,2013,26(1):71-88.[12]㊀PTAKA,BEDFORDMR,SᶄWIATKIEWICZS,etal.Phytasemodulatesilealmicrobiotaandenhancesgrowthperformanceofthebroilerchickens[J].PLoSOne,2015,10(3):e0119770.[13]㊀ROBERFROIDMB,BORNETF,BOULEYC,etal.Colonicmicroflora:nutritionandhealth.Summaryandconclusionsofaninternationallifesciencesinstitute(ILSI)[Europe]workshopheldinbarcelona,spain[J].NutritionReviews,1995,53(5):127-130.[14]㊀WRIGHTEM,MARTÍNMG,TURKE.Intestinalabsorptioninhealthanddisease 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