断奶仔猪肠道健康和发育相关的饲料及添加剂

■John R.Pluske

（珀斯默多克大学动物研究所，西澳大利亚）

现代商业条件下，断奶仔猪会受到各种应激(环境、营养和身心或社会的)影响，这些应激会改变仔猪胃肠道生理机能、微生物区系和免疫功能(Pluske等，1997；Lallès等，2007)。因此，仔猪在断奶后一段时间通常以次佳生长为特点，例如，采食量降低，体重下降(Bark等，1986；Pluske等，1997)，饲料转化效率变差，高发率的肠道紊乱伴随经常发生的腹泻[细菌性的和（或是）日粮抗原引起]，这种腹泻反过来能导致仔猪的发病率和死亡率增加(Hampson，1994；Halas等，2007；Heo等，2012)。事实上，在实际商业条件下，断奶后仔猪体重很可能下降到不足断奶前体重的50%(Pluske等，1997)。

为了克服仔猪断奶后生长的停滞，过去我们常常将抗生素和一些矿物元素化合物，如氧化锌添加到断奶仔猪日粮中(Verstegen等，2002)。然而，由于抗生素的添加可能会造成耐药菌株在肠道的增殖(Amezcua等，2002；Wegener，2006；Smith等，2010)；所以欧盟从2006年1月起，就开始全面禁止抗生素在家畜饲粮中的添加。由于若干原因，全世界的养猪业都面临着抗生素的禁用(Lusk等，2006；Reijnders，2006)，此外，矿物元素在环境中的积累问题也同样令人担忧。

然而，抗生素生长促进剂的禁用会造成家畜存活率降低，体重下降，饲料转化率降低，均匀度下降（如同一圈会出现更多不同体况的猪），并增加了治疗抗生素的使用。为了改善断奶后期仔猪的生产性能、健康和福利，就必须找到饲料原料的组合，或者单一的或者允许使用的组合形式的饲料添加剂，从而减轻断奶后期体重的下降和频发的消化问题的发生率和严重性。为了达到以上目的，我们必须更好地了解抗生素影响动物生理机能的具体机制，并同时结合适当的病理模型和体外技术，这是我们当前研究抗菌素替代品的关键。由于有关肠道养分利用和代谢机制的重要研究进展已被报道，因此Lange等(2010)提出，营养的最终目标就是给仔猪制定一个特殊的日粮配方，这个配方能使仔猪胃肠道达到最佳的健康状况并发挥最佳的功能；如确定蛋白或氨基酸在饲粮中的含量，尽量减少日粮中的填充物和抗营养物质，增加有益的化合物，如生长因子和免疫球蛋白。最佳日粮纤维的水平和类型也因肠道疾病性质的不同、原料供应和成本的不同、生产目的的不同而变化(de Lange等，2010)。

大量的日渐发展的研究体系评估了许多各种不同的饲料原料和饲料添加剂对猪胃肠道健康和发育的各个方面的影响。文章不可能对所有研究细节进行评述，本文的目的是简要总结仔猪断奶后肠道发育和健康的相关问题，以及对饲料添加剂进行简要的描述和对断奶后腹泻相关的饲料原料和添加剂进行深入的探讨。

1 断奶后胃肠道及其与健康和发育的关系

猪的胃肠道是一个非常复杂的组织，同时小猪断奶前后，胃肠道正在经历一个快速的变化，包括容积、蛋白周转率、菌群数量和组成，进而导致消化、吸收、屏障和免疫功能发生迅速和明显的改变(Pluske等，1997；Burrin等，2003；Vente-Spreeuwenberg等，2003；Lallès等，2004;Domeneghini等，2006)。Burrin等(2003)将仔猪断奶后的这些变化分为急性期和适应期。断奶后的前5～7 d为急性期，而适应期发生在如图1所示的急性期之后。饲养者主要是靠采食量和之后肠腔营养的变化来区分急性期和适应期，因为仔猪断奶后要花7～14 d的时间才能学会如何采食和恢复到断奶前的采食量水平(Pluske等，1997)。假如仔猪胃肠道中缺乏常量营养素、微量养分和能量，就不利于胃肠道的健康和发育以及后续适应期的恢复。

图1 仔猪早期断奶后肠道发育的急性期和适应期(Burrin等，2003)

如Lange等(2010)所言，考虑以有限种类的饲料添加剂有效地刺激仔猪胃肠道健康和发育，从而解决断奶后胃肠道的复杂性和较大改变的建议是不可行的。因为不同群体的猪饲养在各种各样的条件下，包括圈舍、管理、饲喂和健康状态。这说明，当我们评估饲料原料和添加剂的功能性特性时，需要去探索其潜在的、根本的作用机制，从而才能更好地理解在什么条件下日粮干预才能取得最佳的反应。肠道的功能性主要包括消化能力（胰腺的活动和刷状缘酶活性），吸收能力，化学和物理屏障，菌群数量和多样性以及免疫功能（Lange等，2010）。本文我们对抗生素与肠道组织之间的作用机制，无论是通过菌群和发酵产物直接或间接的作用机制，了解都是有限的(Niewold 2007)。氧化锌被称是拥有着各种各样的作用方式(Pluske等，2007)，但很难解释它的有效性来自何种或几种确切的作用机制，这使得当我们必须寻找或发展氧化锌替代产品时变得困难重重。因此研究清楚这些作用机制非常关键，从而能够寻找有效的、可持续和能被消费者接受的这些产品的替代物。

商业管理条件下，提高猪的生产力，研究者经常都会面临一个实验数据可靠性的挑战。这些实验数据将被用于探索研究深入的作用机理或评估各种各样饲料添加剂。另外，在试验单元中正确表述商业条件也是一个挑战(de Lange等，2010)。从这个意义上，我们考虑使用体外技术和疾病感染模型。例如，尤斯灌流装置可能被用作研究肠道黏膜功能性的各个方面，如渗透性、吸收能力和分泌功能，可以快速筛选饲料原料和添加剂(Montagne等，2007)。作为一种选择之一，相对简单的体外装置可能被用来研究各种各样饲料添加剂的抗菌特性，尽管要注意这些研究结果中的互作。比如，体外试验测定的各种精油的抗菌特性，在体外试验装置中有饲料存在时，这些测定结果就大大降低了(Si等，2006)，最可能是因为精油被饲料颗粒吸收了。因此，体外试验观察到的结果还需要通过体内试验测定某些关键指标后再进行验证。

2 饲料添加剂和抗生素

欧盟官方杂志（2003）把饲料添加剂定义为化学物质、微生物和某种制剂，而不是饲料原料和预混料。这些物质被有意识地添加到饲料或水中，能执行一种或多种功能：改善饲料特性；改善动物产品的特性；改善观赏鱼类和鸟类的颜色；满足动物的营养需要；改善动物生产造成的环境问题；改善动物生产性能和福利，特别影响胃肠道菌群和饲料的消化率；有抗球虫剂或组织鞭毛虫抑制剂的功效。

同时，饲料添加剂不应对动物健康，人类健康或环境有不利的影响；不存在误导使用者的行为；不损害消费者的利益，不损害动物产品的特性或不误导消费者对动物产品特性的认识（欧盟官方杂志，2003）。

除了抗球虫剂和组织鞭毛虫抑制剂外的抗生素不被认为是饲料添加剂（欧盟官方杂志，2003）。

无论如何，对人和动物来说，抗生素仍然是用以治疗细菌感染必不可少的药物。然而，正如之前提到的，由于细菌容易对抗生素产生耐药性，这已是抗生素在人类医药上使用的一个严重问题，而在动物生产中添加抗生素已经引起影响公共健康的担忧。抗生素能在畜牧生产中使用了超过40年，主要有以下3个原因：①治疗的功效，能治疗被确诊了的疾病；②预防的功效，能预先防止疾病的发生；③能提高生产性能，增加饲料转化率、生长速度和产量(http：//www.bsas.org.uk/about_the_bsas/issue_papers/antibiotic_use_in_farmed_livestock/)。

目前，不可能存在任何一种单一的物质能够替代饲用抗生素的功能(Pluske等，2007;de Lange等，2010)。而且，任何一种试图全面代替抗生素功能的物质都将会遭遇像抗生素在过去的40年以来所受到的那种严密的监管。由于从饲用抗生素那里发现的对生长的好处主要是其对胃肠道的许多不同作用实现的，因此要想取代他们，就必须依赖于营养、管理、圈舍、健康和饲养等因素的组合。很多抗生素替代物的评估试验和(或)商业结果还存在大量的不一致性。这使得很难去判断某一特定添加剂的功效或其他方面。尽管如此，我们已经尝试去评估那些被作为抗生素替代物而提出的单一饲料添加剂的功效(表1)，给出一个象征它们潜在价值的评分(http：//www.bsas.org.uk/about_the_bsas/issue_papers/alternatives_to_antibiotic_feed_additives_for_pigs/)。正如所能看到的，这些作者在评估中已经包括了饲养和管理技术，以及其它一些因素（例如，对于农场主和饲养者的教育），对无抗生素时代的发展具有巨大潜能的因素。因此，全盘视角考虑抗生素替代策略势在必行。

3 断奶后腹泻的日粮和饲料添加剂

断奶后腹泻（PWD）是仔猪断奶后的前两周经常会出现的现象，主要特征是频繁排泄水样粪便。最严重的会引起广泛发病率和死亡率。断奶后腹泻一直是全球养猪业主要经济问题之一。断奶后腹泻是一种多因子疾病，其确切的发病机制仍不清楚，但它明显与粪便中大量脱落的β-溶血性产肠毒素大肠杆菌相关，这种血清型病菌特别在断奶后仔猪小肠内增殖。由于这个原因，PWD有时也被称为断奶后大肠杆菌病(Fairbrother等，2005)。其他不产毒素的致病型大肠杆菌，偶尔也会参与仔猪断奶后腹泻。有许多不同形态的细菌（菌毛）黏附，可能参与对于小肠黏膜的附着(Fairbrother等，2005)。

长久以来抗生素生长促进剂（AGP），不仅用来消除或减少致病细菌，也用来改善生长，在断奶后使用AGP的一个显著和关键的效果就是减少产肠毒素性大肠杆菌。然而，如前所述，对于AGP使用的限制和担忧，已经出现了很多的替代物，如饲料添加剂和日粮干预等被提出用以缓解断奶后腹泻造成的问题。在这点上，PWD代表了一个有趣的实时案例。因为它是一种在没有AGP下的状态，这种状态当在应用饲料（例如日粮成分，蛋白质/氨基酸水平）和饲料添加剂（例如氧化锌，如被允许，有机酸）作为可能的解决方案时能够达到。

表1 替代养猪生产中饲用抗生素作用的添加剂和策略的功效与潜力

最近，Heo等（2012）在一个很好的综述中，为那些担心PWD的生产者提供了现有的各种选择。同时，Halas等(2007)、de Lange等(2010)和Kim等(2012)也为这个领域的理解和认知做出了很大贡献。举个例子，日粮蛋白的来源和水平已被公认能影响仔猪肠道的健康，追溯到19世纪50年代和60年代，大量研究发现了日粮的蛋白水平跟仔猪断奶后腹泻的相关性。这种与仔猪断奶后腹泻的相关性中一个关键成分是日粮中的纤维的数量和类型。而且很多研究都考察了日粮碳水化合物和蛋白的数量和类型在动物胃肠道特征上与断奶后腹泻的关系(Bikker等，2006；Jeaurond 等，2008)。Kim等（2008）研究表明，PWD的临床症状取决于胃肠道中可发酵的碳水化合物和有效蛋白质之间的平衡，而不是绝对的食糜中蛋白质和非淀粉多糖（NSP）的绝对量。此研究中，饲喂的日粮含有190～200 g/kg的蛋白质，主要以膨化大米以及添加和不添加20 g/kg燕麦壳的生小麦为主。日粮蛋白全部来源于动物性蛋白以限制其它来源的非淀粉多糖。没添加燕麦壳的基础日粮每千克含有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，分别用于膨化大米型日粮和小麦型日粮。有趣的是，只有那些饲喂不添加燕麦壳的膨化大米型日粮的猪出现PWD的情况较多，而饲喂不添加燕麦壳的小麦型日粮的猪都没有发生PWD。这种互作可能暗示着胃肠道中可发酵的蛋白质和碳水化合物之间的比例会影响PWD的发生。

研究也评估了日粮蛋白对菌群组成的影响，然而，正如Heo等（2012）所强调的，需要进一步研究可发酵蛋白和可发酵碳水化合物的最佳比例对肠道菌群特性的影响，以更清楚地理解可发酵蛋白和碳水化合物对断奶仔猪胃肠道微生态的影响。这样，才能获得切实可行的日粮解决方案。然而，减少PWD发生率和严重性的一致方法是饲喂低蛋白日粮。实际上，饲喂低蛋白日粮补充必需的氨基酸添加剂（赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和异亮氨酸）或合适的原料，可以在断奶后5 d内(Heo等，2008)就能改善仔猪胃肠道的健康指标，并保持生产性能。此外，Bhandari等(2010)最近的研究也表明，与添加抗生素相比，低蛋白日粮可以起到与益生素协同的作用从而改善断奶仔猪的生长性能。有研究报道，与抗生素相比，低蛋白日粮与益生菌（非致病性大肠杆菌益生菌）协同作用能更好地提高仔猪生产性能（见表2）。断奶后日粮中添加益生菌已被公认为是一种非药物性的抗生素替代物的选择。

在这个特定的研究中，随着食糜中大肠杆菌K88数量的减少，低蛋白日粮也降低了大肠杆菌K88在黏膜表面的数量。添加益生菌可能是通过降低大肠杆菌K88在肠道黏膜表面的定植，降低断奶后腹泻，从而实现对仔猪生产性能的改善，如粪便评分(FC)结果所示（见表2）。这些作者认为，本研究中低蛋白日粮和所用的益生菌对于断奶后仔猪生产性能的协同效应是通过不同的作用机制所致的。低蛋白日粮是通过减少大肠杆菌K88增殖所需的底物数量从而减少大肠杆菌K88的数量(Opapeju等，2009)，而作为益生菌菌属的非致病性大肠杆菌是通过产生大肠杆菌素抑制致病性大肠杆菌K88的作用(Setia，2007)。

4 小结

仔猪断奶后的生长阻滞和包括PWD在内的肠道疾病是在断奶期最具重要性，并持续代表着全世界某些地区养猪业经济损失的重要原因。对于在人类上的细菌耐药菌株与畜禽日粮中使用亚治疗量的抗生素之间的联系被持续关注，同样的，还有重金属环境污染。大量研究已深入考察饲料原料和饲料添加剂的专业化使用以减少行业对于目前抗菌素混合物的依赖性。这个研究的重点应该是深入调查断奶前后仔猪的胃肠道，以便将因从猪饲料中移除抗生素引起的生产和经济后果最小化。对于抗生素有效替代物的研究势在必行。大量的营养策略已被推荐作为提高断奶后生长性能和控制PWD的可供选择的方式。

表2 饲喂不同日粮早期断奶仔猪的生产性能和粪便评分