第四章 動(dòng)物腸道微生態(tài)環(huán)境與微生態(tài)營養(yǎng)

第四章動(dòng)物腸道微生態(tài)營養(yǎng)與微生態(tài)環(huán)境主要內(nèi)容本章概述1動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理2動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控3本章小結(jié)4第一節(jié)本章概述1977年，聯(lián)邦德國VoekerRuseh博士首先提出“微生態(tài)學(xué)”這一術(shù)語，并在德國建立起世界上第一個(gè)微生態(tài)學(xué)研究所。此后，微生態(tài)學(xué)以生命學(xué)科中的一門獨(dú)立學(xué)科迅速發(fā)展起來，越來越顯示出它的重要性。如今，國內(nèi)外對(duì)微生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用的研究都取得了較大的進(jìn)展。微生態(tài)學(xué)即微觀生態(tài)學(xué)，是“研究正常微生物的結(jié)構(gòu)和功能，以及其與宿主關(guān)系的學(xué)科”。微生態(tài)學(xué)的發(fā)展歷程第一節(jié)本章概述動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)是研究動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境與動(dòng)物營養(yǎng)之間關(guān)系的一門科學(xué)。主要研究內(nèi)容如下：①動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理，涉及動(dòng)物消化道微生態(tài)系統(tǒng)、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝及微生態(tài)平衡失調(diào)與動(dòng)物健康等。②動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控，涉及營養(yǎng)、微生物飼料添加劑和滑雪益生素對(duì)動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控原理。動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)的研究內(nèi)容第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理動(dòng)物腸道微生物與營養(yǎng)物質(zhì)之間存在互作關(guān)系一方面，微生物在動(dòng)物胃腸道中直接參與動(dòng)物飼料的消化過程，微生物分泌的酶通過分解飼料中的非淀粉多糖等物質(zhì)釋放出可被動(dòng)物吸收的營養(yǎng)成分，并能合成某些維生素和氨基酸。另一方面，微生物也消耗動(dòng)物胃腸道的營養(yǎng)物質(zhì)來滿足其菌群增殖的需要，并降低某些飼料成分的營養(yǎng)價(jià)值。第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理一、動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境（一）反芻動(dòng)物消化道菌群

在反芻動(dòng)物消化道，特別是瘤胃內(nèi)棲息著復(fù)雜、多樣的微生物，包括瘤胃原蟲、細(xì)菌和厭氧真菌，還有少數(shù)噬菌體。其中，反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)細(xì)菌的種類繁多，也是瘤胃中數(shù)量最多的一種微生物。在1g瘤胃內(nèi)容物中，細(xì)菌數(shù)為107-1012個(gè)。而腸道細(xì)菌具代表性的主要為乳酸菌、雙歧桿菌和腸桿菌等。第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理一、動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境（二）豬的消化道菌群

胃酸有殺菌作用，大部分外來菌都可被殺死。豬胃內(nèi)生存的菌主要是耐酸菌，如乳酸桿菌等。豬腸內(nèi)菌群大致分為三類，即乳酸菌、厭氧菌和需氧菌。據(jù)報(bào)道，成年豬的糞便菌群總數(shù)在1010個(gè)/g以上，并以消化球菌、螺旋體等厭氧菌占絕對(duì)優(yōu)勢，它們和乳桿菌共同構(gòu)成豬腸道絕對(duì)優(yōu)勢菌群；其次為雙歧桿菌、巨球形菌，其菌群總數(shù)在108-109個(gè)/g；而鏈球菌、腸桿菌科一般為107-108個(gè)/g。第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理一、動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境（三）雞的消化道菌群

雞嗉囊內(nèi)乳桿菌構(gòu)成最優(yōu)勢菌群（109個(gè)/g），鏈球菌和腸桿菌也有附植。腺胃、肌胃、小腸和嗉囊內(nèi)菌群類似，僅細(xì)菌總數(shù)有差異。盲腸內(nèi)各種厭氧菌顯著增殖，總菌數(shù)達(dá)1011個(gè)/g，雙歧桿菌、消化鏈球菌等是絕對(duì)優(yōu)勢菌群，其次為乳桿菌（108個(gè)/g），而鏈球菌和腸桿菌為107-108個(gè)/g。第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理ClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddText一、動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境（四）其他動(dòng)物消化道菌群兔

盲腸糞便中以桿菌占絕對(duì)優(yōu)勢，其次厭氧彎曲桿菌、消化球菌等菌數(shù)為108個(gè)/g，其他菌群出現(xiàn)的較少。狗絕對(duì)優(yōu)勢菌群為消化鏈球菌、鏈球菌、乳桿菌等，其菌數(shù)為1010個(gè)/g，雙歧桿菌比人少，大腸桿菌菌數(shù)為107-108個(gè)/g。產(chǎn)氣莢膜梭菌檢出率比人稍高，但由于飼料不同，產(chǎn)氣莢膜梭菌的菌數(shù)有很大變動(dòng)。貓普通環(huán)境下得毛粉菌群與狗相似。據(jù)報(bào)道，絕對(duì)優(yōu)勢菌群同城為擬桿菌、真桿菌等，其菌數(shù)為1010個(gè)/g，與狗相比，雙歧桿菌稍有減少，二產(chǎn)氣莢膜梭菌呈增加狀態(tài)。第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）碳水化合物的代謝1.淀粉的分解（1）放線菌和霉菌等都能產(chǎn)生此酶。（2）腸內(nèi)菌群中的乳桿菌、雙歧桿菌等菌種能分泌此類型的淀粉酶。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）碳水化合物的代謝2.纖維素和半纖維素的分解（1）（2）

一般能水解纖維素的細(xì)菌也能利用半纖維素，但某些能利用半纖維素的細(xì)菌卻不能利用纖維素。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）碳水化合物的代謝3.果膠的分解果膠是構(gòu)成高等植物細(xì)胞間質(zhì)的主要物質(zhì)。細(xì)菌中如芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌以及溶纖維擬桿菌等均具有分解國腳的能力。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）碳水化合物的代謝4.胃腸菌群對(duì)單糖的分解雙磷酸己糖降解途徑（EMP途徑，糖酵解途徑）單磷酸己糖降解途徑（HMP途徑，磷酸戊糖途徑）2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途徑（ED途徑，糖類的厭氧分解途徑）磷酸解酮酶途徑（少數(shù)細(xì)菌進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵時(shí)采用的途徑）二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝1.蛋白質(zhì)分解蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物常作為細(xì)菌生長的氮源或生長因子。在某些情況下，蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物也可作為機(jī)體的能源，如某些氨基酸可作為在厭氧條件下生長的梭狀芽孢桿菌的的能源物質(zhì)。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝2.氨基酸分解（1）脫羧作用是細(xì)菌氨基酸代謝的最初反應(yīng)。氨基酸脫羧酶具有高度專一性。大腸桿菌、糞鏈球菌、腐敗性梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)氣桿菌等具有氨基酸的脫羧作用。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝2.氨基酸分解（2）脫氨作用按方式不同分為以下幾種：氧化脫氨（在有氧條件下）還原脫氨（在厭氧條件下）水解脫氨不飽和化脫氨（生成不飽和的脂肪酸和氨）二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝2.氨基酸分解（2）脫氨作用：氧化脫氨氨基酸在有氧條件下脫氨生成氨與α-酮酸。催化脫氨的沒有兩種：一類是氨基酸氧化酶（專一性不強(qiáng)），另一類是氨基酸脫氫酶。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝2.氨基酸分解（2）脫氨作用：還原脫氨氨基酸在無氧條件下脫氨生成氨有機(jī)酸，有機(jī)酸可作為能源被利用。某些專性厭氧的細(xì)菌，如梭狀芽孢桿菌在厭氧條件下生成時(shí)，可以進(jìn)行還原脫氨。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝2.氨基酸分解（2）脫氨作用：水解脫氨氨基酸經(jīng)水解產(chǎn)生羧酸與氨，羧酸經(jīng)脫羧生成一元醇或氨基酸在水解過程中同時(shí)伴有脫羧過程，生成一元醇、氨和二氧化碳。一元醇經(jīng)氧化生成一元酸，再按脂肪酸分解方式，分解和放出能量。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝3.氨的生成氨的生成時(shí)腸內(nèi)菌最大作用之一。氨的來源：二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）蛋白質(zhì)的代謝3.氨的生成氨的去向：二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（三）短鏈脂肪酸的生成短鏈脂肪酸又稱揮發(fā)性脂肪酸，一般在消化道內(nèi)的主要揮發(fā)性脂肪酸有醋酸、丙酸和丁酸。短鏈脂肪酸的來源：大部分是由反芻動(dòng)物的前胃發(fā)酵以及所有動(dòng)物的后段消化道（主要在大腸）的發(fā)酵而產(chǎn)生。另外，在腸內(nèi)由于腸內(nèi)厭氧性細(xì)菌的作用，使蛋白質(zhì)分解和繼續(xù)脫氨基反應(yīng)，也可產(chǎn)生部分短鏈脂肪酸。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（三）短鏈脂肪酸的生成反芻動(dòng)物的前胃發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸大部分作為能源被消耗，而單胃動(dòng)物從大腸吸收的短鏈脂肪酸作為能源的來源也不可忽視。另外，前胃以及大腸吸收的短鏈脂肪酸有一部分也能形成脂質(zhì)合成的主要前體物。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（四）維生素合成動(dòng)物腸內(nèi)菌可合成B族維生素，經(jīng)腸道吸收被利用，但如何合成及利用尚不清楚。現(xiàn)已知在雞盲腸內(nèi)能合成硫胺素、核黃素、生物素、泛酸、煙酸、葉酸、維生素B12等B族維生素，但是其中能被利用的只有葉酸。原因可能是由于合成的維生素有一部分在菌體內(nèi)而被排出，在菌體外由于不能食糞也不能被利用。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（五）微生物在代謝中產(chǎn)酶作用及其調(diào)節(jié)微生物產(chǎn)生的酶按其催化作用不同可分為：（1）水解酶（2）發(fā)酵酶（3）呼吸酶（1）水解酶：各種微生物普遍具有的酶，其作用是促進(jìn)蛋白質(zhì)、糖和脂肪等有機(jī)物分解，使它們成為小分子量的易溶物質(zhì)。其主要作用是破壞碳原子和氧原子或碳原子與氮原子之間的關(guān)系來起到水解作用的。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（五）微生物在代謝中產(chǎn)酶作用及其調(diào)節(jié)（2）發(fā)酵酶：將糖類物質(zhì)分解為簡單化合物，在產(chǎn)能反應(yīng)中起催化作用，其催化作用主要是通過氧化還原反應(yīng)和磷酸化反應(yīng)完成的。（3）呼吸酶：此類沒在微生物呼吸過程中氫和氧的轉(zhuǎn)以上具有重要作用，如脫氫酶、氧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶等。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（五）微生物在代謝中產(chǎn)酶作用及其調(diào)節(jié)微生物在代謝中酶的調(diào)節(jié)作用有兩種方式：（1）酶活性的調(diào)節(jié)（2）酶合成的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)：是對(duì)已存在的酶的活性進(jìn)行控制，因此與酶量的變化無關(guān)。酶合成的調(diào)節(jié)：是通過酶量的變化來控制代謝的速率，也就是通過酶的合成或停止沒得合成來進(jìn)行調(diào)節(jié)。從調(diào)節(jié)效果看，酶活性調(diào)節(jié)顯得直接而迅速，而酶量調(diào)節(jié)則間接而緩慢，但是酶量調(diào)節(jié)可以阻止沒得過量合成，因而節(jié)省了生物合成的原料和能量。二、動(dòng)物胃腸菌群對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控過程是微生態(tài)失調(diào)狀況向微生態(tài)平衡方向的轉(zhuǎn)化過程（一）微生態(tài)平衡微生態(tài)平衡的概念：是指從微生物與宿主統(tǒng)一體的生態(tài)平衡出發(fā)，考察與研究微生物與微生物，微生物與宿主以及微生物與宿主和外界環(huán)境的生態(tài)平衡問題。胃腸道微生態(tài)平衡實(shí)際上指胃腸道微生物各種群之間以及與宿主之間存在的相互聯(lián)系與制約的關(guān)系，由此形成微生態(tài)平衡。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡影響微生態(tài)平衡的因素：（1）外環(huán)境（2）宿主（3）微生物菌群外環(huán)境對(duì)微生態(tài)平衡影響包括對(duì)宿主的影響和對(duì)微生物菌群的影響兩方面。此外，作為外環(huán)境因素之一的飼糧營養(yǎng)因素對(duì)有益微生物有十分重要的影響。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡（1）外環(huán)境外環(huán)境對(duì)宿主的影響：空氣中氧含量過低；氨含量過高；病原微生物含量增多；氣溫高低、突變等環(huán)境因素；飼料與飲水變質(zhì)、污染、組成成分的不全價(jià)；以及饑餓等均可造成宿主的代謝紊亂或感染，直至死亡。化學(xué)物質(zhì)與輻射對(duì)宿主的影響主要表現(xiàn)在組織、器官遭受侵害，自然防御機(jī)制受到破壞，免疫機(jī)能降低或抑制。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡（1）外環(huán)境外環(huán)境對(duì)微生物菌群影響：以間接影響為主，主要是通過宿主生理功能改變來影響微生物菌群失調(diào)、定植狀態(tài)異常（微生物從不同環(huán)境入到生物體，并能在某些部位定居和不斷生長、繁殖后代的過程）以及微生物性能的改變。飼糧營養(yǎng)因素對(duì)有益微生物的影響：經(jīng)研究表明，一些營養(yǎng)物質(zhì)與益生菌混合可以顯著影響益生菌活性。銅與腸道微生物區(qū)系之間具有交互作用。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡（2）宿主宿主是微生態(tài)系統(tǒng)的主要成員。因此，任何影響宿主生理功能的因素及其自身的免疫機(jī)能、遺傳性狀，均可直接或間接地影響微生態(tài)系統(tǒng)的平衡。免疫：免疫缺陷、同位素照射、營養(yǎng)失調(diào)、疾病等都可能引起免疫抑制的因素，均可造成微生態(tài)失調(diào)。遺傳：有試驗(yàn)表明，不同種屬的豬、雞腸道菌群的組成與數(shù)量有顯著差異，它們對(duì)某些疾病的易感性不同。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡（2）宿主生理功能：胃酸減少或缺乏，都會(huì)使胃內(nèi)正常菌群菌數(shù)減少，使腸道厭氧及兼性厭氧菌在胃內(nèi)的數(shù)量增多。腸蠕動(dòng)過速與緩慢，直接影響微生物在腸道內(nèi)存留時(shí)間及繁殖數(shù)量。膽汁酸分泌減少、腸道粘液過少等，都會(huì)影響正常微生物菌群的定植與數(shù)量，使得外來菌群易于侵入，打破微生態(tài)平衡。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（一）微生態(tài)平衡（3）微生物菌群在微生態(tài)成員中，正常微生物菌群是主要成員，對(duì)宿主是有益的，同時(shí)也是構(gòu)成微生態(tài)平衡的重要因素。微生物菌群除受外環(huán)境、宿主狀態(tài)及其生境影響外，其自身狀態(tài)、與種群間相互關(guān)系的失調(diào)也是引起微生態(tài)失衡不可忽視的因素。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）微生態(tài)失衡及其原因微生態(tài)失調(diào)的概念：是指正常微生物群之間、正常微生物與其宿主之間的微生態(tài)平衡，在外環(huán)境影響下，由生理性組合轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合的狀態(tài)。微生態(tài)失調(diào)包括三方面的內(nèi)容：（1）菌與菌間的比例失調(diào)（2）菌與宿主的生態(tài)失調(diào)（3）菌、宿主與外環(huán)境統(tǒng)一失調(diào)。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（二）微生態(tài)失衡及其原因微生態(tài)失調(diào)主要有兩方面表現(xiàn)：（1）正常微生物菌群的種類、數(shù)量和定位的變化（2）宿主表現(xiàn)出患病或動(dòng)物機(jī)體出現(xiàn)病理變化。引起微生態(tài)失調(diào)的原因是多方面的，如抗菌療法、中毒、感染、腸炎和便秘等。此外原因還有（1）外界環(huán)境因素（2）機(jī)體正常生理結(jié)構(gòu)被破壞（3）用免疫抑制療法，導(dǎo)致免疫功能下降，可引起微生態(tài)失調(diào)。三、微生態(tài)平衡失衡與動(dòng)物健康第二節(jié)動(dòng)物微生態(tài)營養(yǎng)原理（三）微生態(tài)失衡與微生態(tài)平衡的轉(zhuǎn)化微生態(tài)失調(diào)與微生態(tài)平衡可以互相轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的條件是外環(huán)境。轉(zhuǎn)化的過程是互生、抗生、和偏生的過程。互生：是指兩種或兩種以上共同生長的微生物相互受益，保持微生物菌群的平衡狀態(tài)?？股菏侵甘褂?/p>