動(dòng)物飼料添加抗生素促生長(zhǎng)劑的研究進(jìn)展

動(dòng)物飼料添加抗生素促生長(zhǎng)劑的研究進(jìn)展

雞腸道有大量的微生物，形成了一個(gè)微生物區(qū)系（微生物組），主要由細(xì)菌（厚壁菌門和擬菌）組成。腸道微生物區(qū)系對(duì)雞的生長(zhǎng)和健康非常重要,這些微生物區(qū)系的變化受到各種因素的影響,包括宿主本身(年齡、品種)、飼養(yǎng)管理、日糧水平和飼料添加劑等。過(guò)去人們就這些因素對(duì)腸道微生物區(qū)系的變化研究很多,但是研究的方法是傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法,而雞消化道中90%的細(xì)菌用傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法不能鑒定出,這樣就大大限制了腸道微生物組成的研究。直到21世紀(jì)初16SrRNA目標(biāo)基因分析技術(shù)在微生物研究上的應(yīng)用,使人們更進(jìn)一步了解復(fù)雜的腸道微生物以及它的數(shù)量、種類和結(jié)構(gòu)。目前關(guān)于腸道微生物區(qū)系的多樣性及具體的系統(tǒng)發(fā)育及功能機(jī)制仍然不是十分清楚,因此本文將近幾年微生態(tài)制劑添加后對(duì)雞腸道微生物區(qū)系影響的研究進(jìn)展作一綜述,以便后續(xù)的研究。1雞的生長(zhǎng)特性宿主體內(nèi)的正常菌群參與與宿主相關(guān)的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、合成菌體蛋白、免疫調(diào)控及生物拮抗等過(guò)程。對(duì)于雞而言,外界環(huán)境、年齡、飼料原料和營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)整個(gè)菌群的變化很大,但是在正常情況下,宿主與菌群保持動(dòng)態(tài)的微生態(tài)平衡。當(dāng)有害菌占優(yōu)勢(shì)從而導(dǎo)致有益菌數(shù)量大大減少,這樣會(huì)破壞正常菌群從而引發(fā)疾病。研究雞腸道正常微生物菌群的種類、結(jié)構(gòu)及變化過(guò)程為目前正在研究的微生態(tài)制劑提供理論基礎(chǔ)。1.1革蘭氏陽(yáng)性菌屬以前人們一直認(rèn)為胚胎期的健康雞是處于完全無(wú)菌的空間中,但是Kizerwetter-S′wida等最近研究得出在胚胎后期定居著一些革蘭氏陽(yáng)性菌,其中腸球菌屬是優(yōu)勢(shì)菌,其它一些屬包括葡萄球菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌、克雷伯菌、腸桿菌。1.2雞回腸微生物菌群的變化雞出殼后消化道微生物定植非常迅速,一些腸桿菌屬、腸球菌和梭菌在消化道定植。He等研究得出雞出殼后1h腸球菌和梭菌在嗉囊和腺胃中可以檢測(cè)到,3日齡嗉囊和腺胃中含有鏈球菌、大腸桿菌和乳酸菌,5日齡雞嗉囊中乳酸桿菌變?yōu)閮?yōu)勢(shì)菌。雞開(kāi)食2d后十二指腸中乳桿菌開(kāi)始出現(xiàn)并迅速增殖,十二指腸中微生物種類較少,其優(yōu)勢(shì)菌主要是乳桿菌和腸球菌。當(dāng)雞開(kāi)始采食飼料到2周時(shí)乳酸桿菌在小腸定植隨后發(fā)展成為優(yōu)勢(shì)菌群。Guan等研究了乳酸桿菌在雞消化道中大致的數(shù)量變化,在出生后1~7d,每克消化物中含乳酸桿菌的數(shù)量為106~109cfu,而出生8~42d后每克消化物所含乳酸桿菌的數(shù)量范圍變?yōu)?08~108.5cfu?？漳c占優(yōu)勢(shì)的菌群為雙歧桿菌、乳酸桿菌、擬桿菌及真桿菌?；啬c的不同部位菌群差異較大,前端靠近空腸,菌群數(shù)量較少,而回腸末端緊接盲腸,所以菌群數(shù)量較多,且厭氧菌占大多數(shù)(>95%)。Lu等得出雞回腸里大約70%的微生物是乳桿菌屬,其次是梭菌屬(11%)、鏈球菌屬(6.5%)及腸球菌屬(6.5%);且回腸分別在7~12和21~28日齡菌群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,但在整個(gè)3~49日齡期間菌群結(jié)構(gòu)有顯著變化。1.3腸道菌群的建立消化道后段菌群數(shù)量多而且復(fù)雜,優(yōu)勢(shì)菌群是專性厭氧菌,總量達(dá)1011個(gè)/g,盲腸要到13日齡才開(kāi)始出現(xiàn)雙歧桿菌、擬桿菌、真細(xì)菌并逐漸增加。到25日齡時(shí)盲腸內(nèi)菌群才完全建立。雛雞在30日齡時(shí),其消化道菌群才與成年雞一致。消化道后端的最優(yōu)菌群是擬桿菌、真桿菌、雙歧桿菌、消化鏈球菌,其次是乳桿菌、鏈球菌和腸桿菌等。盲腸和直腸是食物滯留的主要部位,也是細(xì)菌總量最大的部位。2益生菌的增加益生菌種類很多,主要包括乳酸菌、腸球菌、雙歧桿菌、片球桿菌、芽孢桿菌、埃希氏桿菌、乳球菌、大量的酵母菌及混合培養(yǎng)物等。關(guān)于益生菌對(duì)雞腸道微生物區(qū)系的變化及腸道的健康的研究很多,它能夠改善宿主腸道的健康[8~10]。研究證明不同的益生菌只是針對(duì)不同的病原微生物發(fā)揮作用。本文分別介紹幾種主要的益生菌添加后的效果及研究情況。2.1芽孢桿菌菌種枯草芽孢桿菌和炭疽桿菌都屬于芽孢桿菌屬,芽孢桿菌作為益生菌在研究上占有很重要的位置,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是能夠產(chǎn)生孢子,細(xì)菌孢子能高度抵抗大量的物理應(yīng)激因子,包括熱、紫外線輻射、化學(xué)和真空壓力;二是可以產(chǎn)生較強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶,能夠有效降解復(fù)雜的碳水化合物;三是芽孢桿菌類的產(chǎn)品的保質(zhì)期、貯藏和運(yùn)輸條件都不復(fù)雜。這些特征使得芽孢桿菌在工業(yè)生產(chǎn)中很受青睞。2.1.1枯草芽孢桿菌對(duì)大鼠腸道遠(yuǎn)端產(chǎn)氣莢膜梭菌的影響關(guān)于枯草芽孢桿菌能顯著減少各個(gè)腸段大腸桿菌的數(shù)量許多學(xué)者的研究結(jié)果一致,而對(duì)乳酸桿菌的數(shù)量變化結(jié)果不一,Molnár等研究了添加不同濃度(7.27×108~7.27×1011cfu/g)的枯草芽孢桿菌(CHCC3810~DSM17299)對(duì)肉仔雞腸道微生物的影響,得出與對(duì)照組相比在盲腸中沒(méi)有差異,但是在回腸中乳酸桿菌顯著減少(P<0.05);而Li等得出添加1×108cfu/g枯草芽孢桿菌后空腸和盲腸乳酸桿菌顯著增加(P<0.05),空腸和盲腸內(nèi)容物中乳酸桿菌的數(shù)量分別提高了38.15%(P<0.05)和22.91%(P<0.05);Zhang等得出添加108cfu/g枯草芽孢桿菌UBT-MO2株后回腸和盲腸乳酸菌有增加的趨勢(shì)但是變化不顯著。以上這些研究結(jié)果的不同可能是枯草芽孢桿菌的不同菌株對(duì)乳酸桿菌的數(shù)量變化差異較大,再者枯草芽孢桿菌可能和乳酸菌之間存在某種具體的調(diào)控機(jī)制,有待進(jìn)一步研究。La等試驗(yàn)得出添加枯草芽孢桿菌后能有效的抑制雞胃腸道遠(yuǎn)端產(chǎn)氣莢膜梭菌的定植,使其數(shù)量減少;Sathishkumar等得出枯草芽孢桿菌PB6株(ATCC~PTA6737)顯著降低產(chǎn)氣莢膜梭菌導(dǎo)致的壞死性腸炎,并且使產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量顯著降低(P<0.05)。2.2肉仔雞腸道微生物指標(biāo)丁酸梭菌是一種產(chǎn)丁酸、產(chǎn)孢子的厭氧革蘭氏陽(yáng)性菌,在土壤和動(dòng)物小腸中都存在。Yang等研究得出丁酸梭菌對(duì)肉仔雞腸道微生物有影響,2×107和3×107cfu/kg丁酸梭菌顯著降低了肉仔雞14和42日齡盲腸中大腸桿菌的數(shù)量,顯著降低肉仔雞14和42日齡盲腸中沙門菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量,但是顯著增加21和42日齡盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量(P<0.05)。Zhang等證明了飼料中添加1×109cfu/kg的丁酸梭菌只增加了40日齡雞盲腸乳酸桿菌的數(shù)量,其它有益菌沒(méi)有顯著變化;Zhao等研究得出日糧中添加1×109cfu/kg丁酸梭菌顯著減少肉仔雞21日齡時(shí)盲腸擬桿菌的數(shù)量,Angelakis等研究得出二次接種4×1010cfu/kg的乳酸桿菌也顯著降低了雞糞便中擬桿菌的數(shù)量。Yang等也得出添加丁酸桿菌后顯著增加盲腸乙酸、丁酸、戊酸及短鏈脂肪酸的濃度,降低了盲腸的pH值。結(jié)果表明添加丁酸梭菌對(duì)盲腸微生物區(qū)系有利。2.3抗菌活性成分對(duì)小鼠腸道生物多樣性的影響乳酸桿菌對(duì)肉雞腸道微生物的研究很多[24~25]。乳酸菌能產(chǎn)生大量的有機(jī)酸,降低腸道內(nèi)的pH值,抑制致病性微生物的增殖。也有研究得出乳酸桿菌的添加能夠有效抑制傳染性梭菌群和彎曲桿菌的數(shù)量[26~27]。Fooet等和Thanh等研究得出乳酸菌的代謝產(chǎn)物包括有機(jī)酸、抑菌素和酒精,這些物質(zhì)能夠控制或抑制腸道病原菌的生長(zhǎng),并且Loh等得出其代謝產(chǎn)物更容易處理和保存,并且不會(huì)對(duì)腸道其它常駐有益菌產(chǎn)生抵抗性。屎腸球菌是一種在腸道中正常定居的乳酸菌,能夠產(chǎn)生乳酸和細(xì)菌素。關(guān)于屎腸球菌對(duì)動(dòng)物腸道微生物的研究很多,最先是在奶牛上研究,并且有研究得出添加屎腸球菌能減少狗腸道中產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量、增加雙歧桿菌和乳酸桿菌的水平。Levkutet等研究得出當(dāng)肉雞感染沙門菌后添加屎腸球菌EF55能顯著減少盲腸中沙門菌的數(shù)量;Ghareeb等研究得出添加屎腸球菌能降低雞空腸中彎曲桿菌的數(shù)量;Samli等發(fā)現(xiàn)在肉仔雞開(kāi)食料中添加屎腸球菌NCIMB10415能增加回腸中乳酸桿菌的定植。Cao等最新研究得出21和28日齡的科寶公雞與陰性對(duì)照組相比,感染大腸桿菌的陽(yáng)性對(duì)照組空腸絨毛高度顯著減少(P<0.05)、隱窩深度顯著增加(P<0.05),但是添加109cfu/kg的屎腸球菌的試驗(yàn)組與其它兩組相比絨毛高度顯著提高(P<0.05)、隱窩深度顯著降低(P<0.05),這與Samli等和Chichlowski等的研究結(jié)果一致。絨毛高度和隱窩深度是衡量動(dòng)物腸道結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)吸收功能的兩個(gè)重要指標(biāo),這說(shuō)明屎腸球菌有利于改善腸道的結(jié)構(gòu)、增加腸道的吸收功能,其作用機(jī)制主要是屎腸球菌通過(guò)改變pH值和空間位阻使得大腸桿菌在腸黏膜上的黏附性降低,從而避免大腸桿菌對(duì)絨毛和隱窩的損壞;對(duì)于腸道微生物而言,與陰性對(duì)照組相比,添加屎腸球菌后14和28d時(shí)能顯著減少大腸桿菌數(shù)量(P<0.05),而添加抗生素組在21和28d時(shí)顯著減少大腸桿菌數(shù)量(P<0.05),這說(shuō)明屎腸球菌發(fā)揮效用的時(shí)間比抗生素發(fā)生效用的時(shí)間要早;添加屎腸球菌后28d能顯著減少產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量(P<0.05),之前的10~21d沒(méi)有顯著差異(P>0.05),這與Vahjen等的研究結(jié)果相一致;與陰性對(duì)照組相比,添加屎腸球菌后21d能顯著增加乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量(P>0.05)。2.4羅曼布丁雞糞便ph值及糞便乳酸桿菌和腸桿菌數(shù)量的變化以前關(guān)于益生菌對(duì)微生物區(qū)系的研究主要針對(duì)肉仔雞,在蛋雞上研究較少,近幾年在蛋雞上也進(jìn)行了大量的研究。Choe等研究了植物乳桿菌(COM456)對(duì)羅曼布朗母雞糞便pH值及糞便乳酸桿菌和腸桿菌的數(shù)量影響,結(jié)果表明添加比例不同,糞便pH值顯著減少的時(shí)間也不同,乳酸桿菌添加比例從0.6%~1.2%,糞便pH顯著減少的時(shí)間是從23周齡開(kāi)始,到29周齡結(jié)束;添加0.9%和1.2%的植物乳桿菌COM456,糞便中乳酸菌數(shù)量顯著增加開(kāi)始于15周齡。從這些結(jié)果可以看出乳酸菌得達(dá)到一定的比例才能對(duì)微生物區(qū)系產(chǎn)生影響,而且不同的比例微生物區(qū)系顯著變化的時(shí)間也不同。2.5益生菌的篩選益生菌的作用模式很多,其中主要通過(guò)兩個(gè)基本的機(jī)制來(lái)改善腸道微生物平衡和內(nèi)源微生物區(qū)系,一個(gè)是競(jìng)爭(zhēng)性排除,一方面通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)產(chǎn)生抑制病原體的抗微生物代謝產(chǎn)物,另一方面通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)黏附位點(diǎn)從而使病原體無(wú)法定植,一般情況下有害微生物在腸道細(xì)胞壁的附著是其致病的前提,而益生菌在數(shù)量上的增加無(wú)疑會(huì)減少有害微生物的附著位點(diǎn)。Higgins等和Stern等研究得出益生菌能夠減少沙門菌在腸道的定植率,分別減少60%和44%;Decroos等和Stern等研究得出乳酸桿菌的添加能夠有效抑制傳染性梭菌群和彎曲桿菌的數(shù)量。益生菌的菌種、菌株、提取源不同也會(huì)影響腸道特定病原菌的抑制效果。Watkins等和Jin等研究得出添加乳酸菌后會(huì)抑制盲腸大腸桿菌的數(shù)量,但對(duì)于其他細(xì)菌沒(méi)有抑制效果,而Murry等得出添加乳酸桿菌后只顯著抑制了產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量而對(duì)其他細(xì)菌沒(méi)有顯著影響。另一個(gè)是免疫調(diào)節(jié),通過(guò)先天性免疫或獲得性免疫起作用,益生菌通過(guò)腸道黏膜免疫系統(tǒng)來(lái)對(duì)腸道微生物發(fā)揮免疫作用,而且不同的益生菌菌種、菌株其免疫調(diào)節(jié)效果也不同,Koenen等就證明了不同菌株的益生菌其免疫效果的不同。3益生元的定義Gibson最先對(duì)益生元給了一個(gè)定義:“不消化的食物成分,并且這些成分可通過(guò)選擇刺激一個(gè)或幾個(gè)腸道生理性細(xì)菌的增殖和/或活性,對(duì)宿主產(chǎn)生有益的健康效應(yīng)”。Gilbson后來(lái)又對(duì)益生元做了進(jìn)一步的定義:一種選擇性發(fā)酵的飼料原料導(dǎo)致胃腸道細(xì)菌的組成和/或者活性特異性變化,從而對(duì)宿主健康有益。大多數(shù)的益生元是由碳水化合物鏈所構(gòu)成的可溶性纖維,相對(duì)于益生菌而言它更具有優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉、低風(fēng)險(xiǎn)、更容易處理。益生元是由一種或幾種單糖(果糖、木糖、半乳糖、乳糖、甘露糖、葡萄糖)組成的低聚糖或者菊粉。功能低聚糖屬于非營(yíng)養(yǎng)性飼料原料,因?yàn)樗笑?1,4糖苷鍵,而且這些糖不能被腸道消化酶所水解從而可以到達(dá)后腸道被后腸道微生物所消化。3.1fos添加量對(duì)腸道微生物的影響低聚果糖是以蔗糖為原料,利用果糖基轉(zhuǎn)移酶的作用,在蔗糖(G~F)分子的果糖基上通過(guò)β-2,1糖苷鍵結(jié)合1~3個(gè)果糖(F)而形成的蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)及其混合物。它們主要存在于大麥、小麥、黑麥、馬鈴薯、萵苣、香蕉、洋蔥等植物及酵母中。添加不同F(xiàn)OS對(duì)腸道微生物區(qū)系的變化效果也不一樣,甚至當(dāng)超過(guò)一定濃度,反而會(huì)使有益菌的數(shù)量下降。Choi等和Kim等得出添加0.22%~0.25%FOS會(huì)顯著提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量,顯著降低產(chǎn)氣莢膜梭菌和大腸桿菌的數(shù)量,這說(shuō)明腸道不同菌種對(duì)低聚果糖的利用情況不同,乳酸桿菌和雙歧桿菌能很好地利用低聚果糖,而沙門菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌不能利用低聚果糖;當(dāng)FOS添加量達(dá)到0.5%時(shí),與對(duì)照組相比差異不顯著且有益菌有降低的趨勢(shì)。Ten等研究顯示,添加過(guò)量的FOS會(huì)使腸道微生物的發(fā)酵速率增加過(guò)快,從而損傷腸道黏膜屏障,增加腸道的滲透性使其更容易感染有害菌。菊芋又叫洋姜,其地下塊莖含有菊糖、低聚果糖(占12%~15%)而被包括在益生元中,它是由果糖經(jīng)β-2,1鍵連接而成的線性直鏈多糖,末端常帶有一個(gè)葡萄糖,聚合度(DP)通常在2~60之間。Hold等研究表明洋姜顯著增加了雙歧桿菌、乳酸桿菌和丁酸梭菌的數(shù)量。Sritiawthai等研究日糧中添加洋姜作為益生元對(duì)24周齡產(chǎn)蛋母雞腸道微生物的影響,添加100mg/kg洋姜顯著增加盲腸乳酸菌群的數(shù)量,從而使雞蛋中蛋白的含量、蛋白蛋黃比率及蛋白高度顯著增加。也有研究表明添加1g/kg菊粉后,產(chǎn)蛋后期(64~75周齡)母雞小腸絨毛高度和隱窩深度都顯著增加(P<0.05),增加了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收區(qū)域;回腸和盲腸中乳酸桿菌、雙歧桿菌顯著增加,大腸桿菌數(shù)量顯著減少,沙門菌的數(shù)目變化不大。3.2酵母利用對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的影響從酵母細(xì)胞壁中提取的甘露寡糖(MOS)之所以成為益生元中研究的熱點(diǎn)主要是因?yàn)樗暇厶恰⒏事短呛偷鞍捉M分,其中甘露糖在前消化道會(huì)發(fā)生部分水解。Spring等發(fā)現(xiàn)在日糧中添加4000mg/kgMOS能減少盲腸中鼠傷寒沙門菌的數(shù)量;Iji等得出MOS能夠減緩沙門菌導(dǎo)致的盲腸黏膜發(fā)炎,并且增加腸道絨毛的高度;Fernandez等進(jìn)一步得出MOS能夠減少盲腸中沙門菌的數(shù)量,因此MOS得到很大的關(guān)注。Kim等研究證實(shí)添加0.025%MOS可顯著增加小腸乳酸菌的數(shù)量和顯著減少大腸桿菌的數(shù)量,而總細(xì)菌數(shù)量和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)無(wú)顯著變化,當(dāng)添加量達(dá)到0.05%時(shí),這4種細(xì)菌都出現(xiàn)顯著變化,因此0.05%MOS在改變腸道微生物區(qū)系上的效果優(yōu)于0.025%MOS。由于酵母細(xì)胞壁中含有MOS和β-葡聚糖等益生元物質(zhì),所以Revathi等研究了完整的酵母菌細(xì)胞壁產(chǎn)品(CitriStim)對(duì)雞腸道微生物區(qū)系的影響,得出添加0.2%酵母菌細(xì)胞壁產(chǎn)品使得雞42日齡時(shí)盲腸的大腸桿菌數(shù)降低了31%,沙門菌降低了20%。Bovera等經(jīng)分析認(rèn)為MOS使得大腸桿菌和沙門菌進(jìn)行了凝聚,從而抑制這些病原菌粘附于腸黏膜。3.3cos的心理作用纖維寡糖(COS)是一類從植物纖維素中經(jīng)過(guò)化學(xué)或者酶水解得到的由2~7個(gè)吡喃型葡萄糖單元通過(guò)β-1,4糖苷鍵連接在一起的寡糖,是一種新型的功能性寡糖。植物纖維素容易獲取,如從稻草、甜菜渣、紫花苜蓿等,并且它是一種價(jià)格低廉、可再生、自然界豐富的飼料資源,利用其生產(chǎn)COS可以提高其利用價(jià)值,具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。Song等通過(guò)在肉仔雞日糧中添加1.5g/kgCOS顯著提高空腸絨毛高度、絨毛高度與隱窩深度的比率(P<0.05)。Leeson等認(rèn)為COS能夠水解成短鏈脂肪酸(SCFA),如丁酸,而丁酸作為腸黏膜的能量來(lái)源,能夠刺激腸絨毛的生長(zhǎng)增加絨毛高度;添加COS后顯著增加乳酸桿菌數(shù)、而顯著降低了大腸桿菌數(shù),但是對(duì)雙歧桿菌和沙門菌沒(méi)有顯著影響;添加COS后黏膜免疫屏障滲透性顯著降低(P<0.05),這表明降低了病原微生物的侵入。Cheled-Shoval等認(rèn)為低聚糖能夠模擬病原菌在腸道黏膜上的結(jié)合位點(diǎn),如有些病原菌粘附在1型菌毛上,因此添加低聚糖后低聚糖直接可以與病原微生物接觸,從而避免病原菌與腸道黏膜接觸降低腸道內(nèi)病原菌的定植。另一方面COS能夠?yàn)橐嫔c病原菌競(jìng)爭(zhēng)提供有利的環(huán)境,Rodríguez-Cabezas等和Hasunuma等發(fā)現(xiàn)COS能夠抵抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在小腸的消化從