酶菌复合物对于幼龄动物肠道调节的研究进展

李 波 ， 马世宏， 王安如， 刁其玉

（1.北京大北农科技集团股份有限公司，饲用微生物工程国家重点实验室，北京 100080；2.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；3.内蒙古乌兰察布市兽药监察所，乌兰察布，012000）

肠道不仅是动物的消化器官，也是体内最大的免疫器官，其在维持正常营养代谢、免疫防御等方面发挥重要的作用，外源性酶制剂、微生态产品对肠道中营养物质消化吸收、肠道微生物等方面有着促进作用。动物肠道中共生着一个庞大而复杂的微生物群，主要是细菌，也包含真菌、酵母菌、病毒和古细菌，这些微生物群与宿主协同进化、互相依存，正常成人肠道内的微生物数量高达1014个，其中包括约4000株细菌构成了肠道重要的微生物菌群（Atarshi等，2011；Ley 等，2006）。

1 酶菌复合物对猪肠道的调节作用

在现代养猪业中，仔猪肠道是机体内最大的储菌库，肠道常驻菌群是一个相互依赖又相互作用的微生态系统，这种微生态平衡构成了肠道生物屏障。仔猪早期断奶是提高母猪年生产力和减少母仔猪疾病传播的技术措施。早期断奶在一定程度上会影响肠道菌群的正常发育，造成菌群失调，引起肠道疾病，通过酶菌复合物来实现肠道营养调控研究从而缓解腹泻日益受到关注。

饲用酶制剂能降解构成植物细胞壁的非淀粉多糖类物质，作为外源酶方式破坏动物食糜周围的水化膜，从而影响食糜的物质组成以及物理化学特性。以外源蛋白酶为例，其功能主要有以下几方面：（1）直接酶解底物，提高饲料蛋白成分的消化率。外源蛋白酶能够提高饲料豆粕中蛋白质的溶解度，改善氨基酸代谢率 （Xu等，2012；Awawdeh等，2011）。（2）提高动物机体内源酶的活性。有研究表明，断奶仔猪日粮中添加外源蛋白酶，肠道内胃蛋白酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶三个酶活显著提高（Zuo 等，2015）。 （3）通过降解病原菌与肠道绒毛结合蛋白受体，有效预防仔猪腹泻，增强机体免疫力（李诺等，2004）。非淀粉多糖酶包括木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶以及β-甘露聚糖酶等，其可将高黏度的可溶性非淀粉多糖（NSP）降解成多糖片段或寡糖。研究发现NSP酶对胃肠道中益生菌有改善作用，而对有害菌具有抑制作用。在断奶仔猪玉米－豆粕型日粮中添加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（李学俭，2008）。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。在50%小麦断奶仔猪日粮中添加1000 U/kg木聚糖酶，结果发现盲肠双歧杆菌数量显著增加了8.5%（叶楠等，2011）。酶菌复合物酶可有效调节肠道微生物群的状态，其原因可能是酶菌复合物酶的添加一方面降低了肠道内容物的黏度，增加了其蠕动性，营养物质可有序进入肠上皮屏障，而大分子抗原物质、病原微生物、肠道内细菌及其毒素等被阻止（BrOER，2008），另一方面其可将可溶性酶菌复合物酶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（任文等，2017）。

断奶仔猪肠道调节除了通过外源性添加饲料酶制剂起到改善作用外，通过添加益生菌也可起到相似效果。常用益生菌主要有屎肠球菌、芽孢杆菌、植物乳杆菌、乳球菌、酵母菌等。饲粮中添加屎肠球菌可增加断奶仔猪后肠乳酸菌数量，降低大肠杆菌数量，起到增强小肠吸收、分泌及肠道屏障完整性作用（Bianca等，2014）。在刚刚断奶仔猪日粮中添加 2 g/kg（含量：2×106cfu/g）布拉酵母菌制剂，发现仔猪体重、日增重得到显著提高，仔猪肠道黏膜层显著增厚，上皮细胞数量和黏膜层内巨噬细胞数量显著增加（Bontempo等，2006）。断奶仔猪饲粮中添加腊样芽孢杆菌，可降低肠道pH，进而促进小肠形态发育（辛娜等，2012），其抗鼠伤寒沙门氏菌感染力得到提升，肠道上皮CD8+降低（Scharek-Tedin等，2013）。日粮中添加布拉酵母饲喂大肠杆菌感染断奶仔猪，能显著提高仔猪日增重，显著降低循环皮质醇浓度，显著减少白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）含量，显著增加白细胞、淋巴细胞和中性粒细胞数量，显著刺激肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和干扰素-γ分泌，降低仔猪死亡率（Collier，2011）。如果断奶仔猪日粮中同时添加酵母菌和乳球菌，其肠道内大肠杆菌数量可显著降低（Bon等，2010）。通过灌服方式，效果更直接同时能避免饲料制粒过程中耐热性问题。Guerraordaz等（2014）研究发现，在仔猪断奶时灌服植物乳杆菌，可提高仔猪肠道菌群的多样性指数和相似性指数，降低结肠中大肠杆菌与乳酸菌之比，增加大肠杆菌攻毒后仔猪结肠中乳酸菌数量。

综上所述，猪的幼龄阶段问题主要出现在断奶前后，断奶应激往往引起腹泻，从而影响后期生长，通过多种酶制剂及有效的益生菌组合会起到不错的效果。

2 酶菌复合物对家禽肠道的调节作用

家禽肠道的微生物种类和数量，幼龄阶段相对缺乏，机体可以迅速在肠道中定植的微生物可以制造出一种代谢环境来建立起更复杂和更稳定的微生态群，但随着其生长发育微生态群会更加丰富与复杂，往往也会引起各种肠道问题，生产上以产气荚膜杆菌、艾美球虫以及肠炎沙门氏菌等病原菌感染引起肠道菌群失衡，出现坏死性肠炎为特征的细菌性肠炎最为显著，从而导致家禽死亡。通过补给外源酶制剂及微生态制剂方式，能有效缓解肠道菌群失衡，利于肠道改善与调节。

家禽日粮原料中含有大量的非淀粉多糖，肠道内缺乏相对应消化酶进行处理，导致非淀粉多糖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 （Adeola等，2011）。家禽肠道内食糜黏度加大，会引起食物蠕动性变慢，其排空速度也随之减缓，伴随着消化道微生物进一步发酵与繁殖，随之代谢产生出大量有害菌，从而影响肠道功能和机体健康。在家禽饲粮中添加非淀粉多糖酶（如葡聚糖酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶等）会通过部分或完全降解可溶性非淀粉多糖来降低食糜黏度，改善肠道内微生物菌群的组成以及代谢状况（Torok等，2008）。庄志伟等（2011）研究表明，肉鸡日粮中添加外源性蛋白酶能显著提高日增重以及饲料转化率，提高生长性能，在肉鸡玉米－豆粕型基础日粮中添加低温碱性蛋白酶（来源于海洋细菌），可显著增强机体免疫力与抵抗力，能适当提高鸡肠道内乳酸杆菌的数量且抑制大肠杆菌的数量，使肠道内菌群平衡。水稻纤维含量高，很少用作饲料，在肉鸭日粮中添加木聚糖酶、β-葡聚糖酶和纤维素酶复合酶研究其对生产性能和养分消化率的影响，结果发现三种酶组合的复合酶在玉米-稻谷-大豆日粮中的应用，可提高肉鸭的生产性能和营养消化率（kang等，2013）。外源蛋白酶除了对玉米－豆粕型饲粮有作用效果外，对饲喂其他类型饲粮动物的生长性能也有改善作用。有研究在家禽加工副产物型饲粮中添加200 mg/kg组合蛋白酶，结果发现添加外源蛋白酶可提高肉仔鸡的胴体产量和养分消化率（Mahmood等，2017），肉鸡 1 ～ 21日龄平均日采食量（ADFI）和日增重（ADG）显著增加，胴体率也显著提高。

肠道菌群的调节是益生菌潜在的有益健康的效应之一。为了降低肠道传染病发病率，益生菌常被用于家禽生产（Choct，2009）。肉雏鸡生产中使用酵母菌制剂可以显著提高法氏囊和胸腺指数，显著增加肉鸡体重，显著增加肠绒毛的高度、宽度和杯状细胞数量；显著提高闭合蛋白、紧密连接蛋白2和紧密连接蛋白3的mRNA表达水平，改善肠道超微结构；显著增加空肠内分泌IgA的细胞数量；显著提高肠内细胞因子IgA、IL-6、IL-10、TNF-α 和转化生长因子-β 含量 （Rajput等，2013）。同时，对感染鼠伤寒沙门氏菌的肉鸡，布拉酵母菌制剂可显著减少鸡体内鼠伤寒沙门氏菌数量（Line等，1998），另外，酵母菌还可以显著提高感染肠炎沙门氏菌肉鸡的饲料利用率。在基础饲粮中添加地衣芽孢杆菌、屎肠球菌显著改善了肉仔鸡饲料转化率，而添加丁酸梭菌则无显著影响。饲粮中添加地衣芽孢杆菌，其在肉鸡肠道内成功定植后，可以产生多种维生素、氨基酸等营养成分，也可以提高动物对钙、磷、铁等的吸收和利用，还可以增加小肠的吸收面积，加强动物机体对糖原的利用，提高多糖的代谢水平，并可促进RNA、DNA及蛋白质的合成（Azarin等，2015）。

酶制剂（蛋白酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶）、益生菌（乳酸杆菌，双歧杆菌、地衣芽孢杆菌、酵母菌等）等营养添加剂可以通过调节肠道微生物菌群，增加有益菌（乳酸杆菌和双歧杆菌）的定植，促进肠绒毛生长，降低病原菌在肠上皮表面细胞的定植，提高机体免疫能力，改善家禽的肠道健康。

3 酶菌复合物对反刍动物肠道的调节作用

目前应用在反刍动物上的外源酶制剂主要包括蛋白质水解酶、碳水化合物分解酶两大类。研究表明，外源酶制剂可以与饲料预作用、瘤胃中微生物的协作以及瘤胃后作用方式，提高动物生产性能的效果。也有研究表明，反刍动物具有庞大的瘤胃微生物区系，微生物种类和数量巨多，日粮中添加微生物制剂作用会不明显，但通过优化瘤胃内的主导菌群结构，补充缺少的微生物，可以对瘤胃内环境起到积极作用。外源酶制剂、微生态制剂在反刍动物应用上的效果可能与酶谱、微生态菌种、添加水平、添加方式、底物类型以及宿主的生产水平等有关。

Beauchemin等（1995）研究发现，阉割牛饲喂苜蓿干草或者梯牧草干草时添加木聚糖酶和纤维素酶其日增重分别提高30%和36%，但当饲喂大麦青贮时，添加酶制剂改善增重效果不明显。因此外源酶制剂的效果是酶、剂量以及底物相互作用的结果。Beauchemin等（2000）研究发现，给奶牛添加β－葡聚糖酶、木聚糖酶以及内切葡聚糖酶的复合酶可以提高奶牛2%的乳蛋白含量；Eun等（2005）报道，添加外源复合酶能够提高牛奶中的乳蛋白或者乳脂的含量。在羊上添加外源酶制剂应用效果不是很明显，向美利奴羔羊瘘管中直接添加外源纤维素酶，发现没有影响饲粮的消化率（Giraldo 等，2008）。 Rojo 等（2005）饲喂来源于芽孢杆菌属和米曲霉的淀粉酶，发现其对萨福克羔羊的生产性能没有显著影响；也有研究表明，复合酶制剂 [4 g/（头·d）] 对羔羊的干物质、ADF、NDF以及氮的消化率没有显著影响 （Reddish等，2007），其原因可能是添加酶制剂底物少，酶和饲料相互作用时间不充分，从而影响了效果发挥。

Signorini等 （2012）和 Frizzo 等 （2011）采 用Meta分析法统计了66篇关于饲喂代乳品或牛奶的未断奶幼龄动物的研究，结果发现，饲喂微生物制剂（乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、屎肠球菌）提高了饲喂代乳粉犊牛的饲料转化率和生长率，因此微生物制剂可作为抗生素的替代品用于促进犊牛生长。牛羊等反刍动物出生时消化系统类似于单胃动物，几天之后瘤胃内就有微生物活动，几周后动物就有反刍行为，几个月后就具有利用粗饲料的能力。瘤胃是一个复杂的微生态环境，不仅有细菌，还有真菌和原虫等，而且这些微生物之间是相互作用的，将构成一个完整的微生物区系，这个区系直接关系到动物的健康和生产性能 （刁其玉，2014）。 贾鹏等（2018、2017）研究发现，复合生物制剂组平均日增重、屠宰率显著高于对照组；地衣芽孢杆菌组和复合生物制剂组料重比显著低于对照组；从作为饲料添加剂对肉羊生产性能作用效果、营养物质消化利用、能量代谢和氮代谢的作用效果分析，地衣芽孢杆菌、酿酒酵母菌、复合生物制剂可以替代莫能菌素，地衣芽孢杆菌好于酿酒酵母菌，复合生物制剂效果最佳。

综上，外源酶制剂能够在一定程度上提高饲料消化率，改善生产性能，但也有自身的局限性，如果再辅助一些反刍动物用其他添加剂，如微生态、维生素制剂协同发挥作用，能够进一步改善动物机体健康，提高饲料利用率，从而能够达到更加理想的生产应用效果。

4 小结与展望

幼龄阶段是动物一个重要的生理时期，这个阶段的生长发育关系到其一生中的健康与生产性能，随着分子生物学技术的发展，逐渐意识到肠道菌群作为复杂的微生物群体在宿主健康和疾病方面起着重要调节作用，另外初生动物的消化道基本是微生物的空白，引入微生物制剂促进幼龄动物消化系统发育和机体健康，其机理及对于后期动物生长值得下一步深入研究。