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[养猪] 非洲猪瘟常态下乳仔猪料配方策略之二:膳食纤维对肠道发育和健康的作用

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发表于 2019-4-10 11:32:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

非洲猪瘟常态下乳仔猪料配方策略之二
膳食纤维对肠道发育和健康的作用
成廷水 张翼 Pierre Lebreton

肠道是动物消化、吸收以及免疫的重要器官,对猪只的生长、发育和健康影响深远。因此有“养猪就是养肠道”的说法。在禁抗、减锌,特别是非洲猪瘟常态化的背景下,肠道发育和健康的重要性越来越受到重视。日粮组分对肠道发育和健康具有重要的影响(Conway,1994),在诸多肠道友好型营养素中,膳食纤维往往被忽视,却对肠道发育和健康具有重要的作用。

一、膳食纤维对肠道发育和健康的重要作用

1.膳食纤维促进肠道发育,改善肠道形态结构

膳食纤维不溶性及吸水膨胀等特性,可以促进胃肠蠕动,增加肠道的锻炼,促进肠道发育,改善肠道形态。McDonald等(2001)报道,断奶仔猪日粮中添加纤维增加消化器官(小肠、盲肠、结肠)的容积和重量。史莹华等(2018)研究发现,断奶仔猪日粮添加一种木质纤维(OptiCell)后,肠道长度增加2米左右,重量增加28%。Pluske等(2003)研究表明,在以稻谷为基础的日粮中添加低粘性的CMC,可以增加小肠绒毛的高度和隐窝深度。Ngoc等(2012)报道,与低NDF日粮组相比,高NDF日粮组仔猪回肠和空肠具有较高的绒毛高度。Pascoal等(2015)给21日龄断奶仔猪添加1.5%纤维素,显著增加空肠绒毛的密度。  

膳食纤维促进肠道发育,改善肠道形态和结构,还与膳食纤维有益的发酵产物(如SCFA,特别是丁酸)有关,丁酸作为肠上皮细胞优先的能量来源,对于维持肠道的完整性具有重要作用(Seedorf等2014)。研究纤维发酵产生的SCFA有利于增加紧密连接相关的蛋白(如Claudins,ZO-1和occludin蛋白)的表达,改善肠道的屏障功能(Suzuki等,2008;Cani等,2009)。研究证实低聚果糖促进选择性菌群(双歧杆菌)的改变从而增加胰高血糖素样肽(GLP-2)的生产,改善肠道屏障功能,完善紧密连接,减少炎症(Cloetens等,2012)。增强上皮细胞间的紧密连接也是提高肠道屏障功能的重要机制。紧密连接受损,会导致“肠漏”现象,导致LPS等内毒素进入血液循环,诱导Toll样受体4的激活,促进促炎细胞因子和趋化因子的释放,导致炎症。

日粮纤维促进肠道发育,改变肠道上皮组织的形态和结构,从而最终改善肠道自身的消化、吸收以及及屏障功能。

2.膳食纤维调节肠道粘膜屏障功能

肠道粘液层及其中的粘蛋白对肠道免受病原感染以及物理、化学、酶学的损伤具有保护作用。膳食纤维可以促进粘蛋白的合成和分泌,调节肠道的粘膜屏障功能。

Lien等(2001)报道,在以小麦为基础的日粮中添加不同剂量的豌豆纤维,回肠黏蛋白的量呈线性增加趋势。Montagne等(2013)总结了猪、大鼠等动物的研究发现,日粮添加纤维(除大豆纤维外)有利于粘液层的修复。膳食纤维可能通过以下3个方面的途径,调节肠道粘膜屏障功能(Brownlee,2011):1.促进杯状细胞的增殖;2.增加粘蛋白mRNA的合成;3)促进粘蛋白颗粒的胞吐作用。

另外,根据Brownlee(2011)综述报道,缺乏纤维或其他能量物质的情况下,肠道细菌将转向肠道粘液作为能量物质,从而破坏肠道粘膜保护作用,并使病原菌容易定殖。2018年《Cell》杂志发表了一篇来自于密歇根大学医学院微生物学的副教授Eric Martens和卢森堡卫生研究所的Mahesh Desai带领团队的一项研究,结果表明饲喂富含纤维的小鼠,肠道粘膜层较厚,可以抵御细菌入侵,降低肠道被感染的程度,而缺乏纤维的小鼠肠道菌群倾向于分泌降解粘液的酶,从而“蚕食”粘液,使肠壁便薄。可见缺乏纤维的情况下,黏液的降解速率会比生成速度快,这无疑会增加肠道被感染的几率。

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3.膳食纤维对肠道微生物的作用

膳食纤维作为微生物可以获得的最主要的燃料来源,影响肠道微生物菌群的组成和多样性。膳食纤维中一些可发酵纤维可以为肠道有益微生物(如乳酸菌和双歧杆菌)提供营养,促进肠道有益菌的生长,从而间接抑制病原微生物繁殖,有利于仔猪迅速建立正常而健康的肠道微生物区系,具有类似益生元的作用(Toppling & Clifton,2001; Shi等,2001)。

研究表明,增加日粮可发酵碳水化合物含量,可以刺激小肠和大肠乳酸和丁酸的生产,降低大肠杆菌的数量或比例(Bikker 等, 2006; Carneiro  等, 2007; Wellock 等, 2008);Konstantinov等(2004)报道,断奶仔猪添加可发酵碳水化合物促进回肠食糜乳酸杆菌的生长;Metzler(2007)给生长猪饲喂添加了一种木质纤维日粮,发现回肠食糜中双歧杆菌数量明显增加;Pluske的研究团队(2015)发现,仔猪粪便中Christensenellaceae(一种产丁酸的细菌)数量随日粮不溶性纤维(OptiCell)添加量线性增加,溶血性大肠杆菌的数量线性减少。添加膳食纤维如壳聚糖(Terada等,1995)、菊粉(Grasten等,2003)可以导致肠道有害菌代谢产物的大量减少。另外研究显示纤维还可以降低肠道内蛋白分解菌的活性,减少蛋白质的发酵,降低蛋白质的发酵产物如生物胺等(Bolduan等,1988)。纤维发酵的增加,减少蛋白质的发酵具有许多潜在的健康益处。研究发现添加一种木质纤维OptiCell,可以减少高蛋白引起的仔猪腹泻发生率,提高仔猪生产性能。

加州大学戴维斯分校医学微生物与免疫学教授Andreas Bäumler在Science发文表示:“保持肠道健康的最佳方法之一可能是用膳食纤维饲养肠道中的那些有益微生物。膳食纤维是它们首选的食物来源。” 足够的研究证据表明肠道有益菌群的增加以及病原菌的减少与健康高度相关。

4.膳食纤维对免疫系统防御的影响

宿主消化道中发现的许多类型的细胞在免疫系统应答和信号转导中起着关键性的作用。TREG细胞、效应T细胞、自然杀伤细胞和B细胞都受到益生纤维及其发酵形成的代谢产物的影响(Macfarlane 等,2007)。虽然膳食纤维影响免疫系统的确切机制尚不清楚,但它很可能是由于益生纤维的发酵产生的代谢物,包括SCFA。特别是丁酸已被证明影响巨噬细胞、T细胞和树突状细胞的活性(Carmenmarín-Manzano等,2008)。

二、膳食纤维在乳仔猪日粮中应用好处

由上所述,纤维对肠道发育和健康具有重要而深远的作用,早在20年前,著名的乳仔猪营养专家澳大利亚默多克大学教授Pluske博士建议营养师利用纤维的特点开发专门的日粮,以促进肠道的发育,改善肠道健康(1998)。膳食纤维在乳仔猪日粮中应用具有以下多方面的好处:因此到如今是时候做出改变了。

1.降低换料应激

阶段性饲料的变换(包括饲料形态、原料结构、消化率等多种变化)对猪是一个极大的应激,特别是断奶时从母奶转换成固态饲料。这种换料应激往往引起采食量降低,消化不良甚至腹泻等问题的发生,并造成过渡期生长滞缓,其根源是肠道的结构和功能不能适应这种日粮变化。通过增加日粮纤维,促进肠道的发育,提高肠道消化吸收能力,有利于缓解这种应激,实现平稳过渡。

2.避免采食量呈锯齿形增加

理论上,随着猪日龄的增加,生长速度的加快,必需通过持续增加采食量以满足增重的营养需要。然而大多数情况下,采食量的变化曲线并非线性增加的,而是呈台阶状甚至是锯齿状增加。其原因是肠道的消化吸收能力提高的速度不能满足采食量增加的需要。过高的采食量会引起消化不良或营养性腹泻,猪只为自我保护,会降低采食或维持采食量不变,直到肠道消化吸收能力可以匹配更高的采食量,这样无疑会延缓猪的增重速度。这种情况下,一味通过添加诱食剂或增加原料适口性等手段提高采食量是百害而无益的,只有通过加快肠道的发育的速度,提高肠道消化吸收能力,才可以实现最佳的采食量增长曲线。

3.避免蛋白在肠道内发酵引起腹泻

仔猪的快速生长需要营养特别是蛋白的支撑,在低蛋白日粮技术掌握不好的情况下,容易牺牲猪的生长,而较高蛋白易引起消化不良,在后肠发酵。蛋白质发酵(无论是来自未消化或内源蛋白质)导致潜在有害的代谢物如硫化物、胺、氨和各种酚的形成和积累是引起仔猪腹泻的重要原因。因此减少蛋白质的发酵具有许多潜在的健康益处。而增加日粮纤维水平,可以减少高蛋白引起仔猪腹泻的发生率,提高仔猪生产性能。

4.减少对抗生素和高锌的依赖

实践证明潜在的抗生素以及高锌的替代产品均不能达到理想的效果,在禁抗、减锌的背景下,在低抗感染、减少腹泻,提高成活率方面,只能依赖于猪只自身特别是肠道的免疫及屏障功能。增加日粮纤维水平不仅可以提高肠道的完整性,增加肠道粘膜的屏障作用,而且可以优化肠道微生物菌群,增加免疫细胞的活性和系统免疫机能,从而提高肠道的抵御感染的能力,增强机体的抗病力。反过来也可以提高替抗产品、替锌产品的使用效果,顺利实现日粮无抗、低锌。

5.提高全程生产成绩

依赖于抗生素和高锌的仔猪日粮,只会将根本问题掩盖,由此造成的肠道微生物区系的紊乱以及肠道消化吸收能力的下降等副作用,对后期的生长和健康产生严重的不利影响。而仔猪良好的肠道发育和健康不仅对本阶段的生长和健康有益,而且对后期乃至全程猪的生长和健康具有深远的影响。而养猪的效益并非局限于阶段性的成绩,而是在于全程综合的生产成绩。

三、在乳仔猪日粮中正确使用膳食纤维

膳食纤维是组成非常复杂的一类物质,每一组分的理化特性各不相同,不同特性的纤维组分其生理作用不尽相同,而且不同纤维源各种组分的含量也千差万别。因此膳食纤维的使用一定要出于精确控制之下,才能实现其最优的价值(Pierre,2019)。

1.日粮配方纤维水平

目前虽然已经认识到传统纤维的评价指标如粗纤维、洗涤纤维等局限性,但由于膳食纤维(可溶性纤维、不溶性纤维)测定的复杂性,原料膳食纤维的数据库严重不全,因此 在配方计算时实际仍以粗纤维为主。虽然就乳仔猪日粮合理的纤维水平的研究没有特别一致的结论,但乳仔猪纤维供给不足的问题已是共识。澳大利亚Megan博士在2018年南昌母仔猪营养会议报告中推荐仔猪第一阶段日粮(教槽料)的粗纤维水平为2.5-3.0%,第二阶段日粮( 保育前期)的粗纤维水平为2.8-3.3%,第三阶段日粮(保育后期)的粗纤维水平为3.5%以上。而法国猪营养专家Pierre博士在今年曼谷《Performance 2019》会议报告中,关于教槽料(Prestarter)膳食纤维含量的推荐值为:可溶性纤维1.9%,不溶性纤维12.5%;保育料(Starter)膳食纤维含量的推荐值为:可溶性纤维1.8%,不溶性纤维13%。这些专家的意见可以作为设计乳仔猪料纤维水平的参数。另外在高蛋白日粮中应采用更高的纤维水平,以避免蛋白发酵引起肠道菌群紊乱,以及发酵产物(如生物胺)对肠道的损伤作用。

2.纤维源的选择

大量的研究表明,断奶仔猪日粮中添加可溶性纤维会导致肠绒毛萎缩,隐窝增生,肠道刷状源酶活性减弱,日粮消化率降低,肠道溶血性大肠杆菌数量增生,腹泻增加(Schiavon等,2004;Bikker等,2006;Kim等,2012;Hopwood等,2004)。可见对于消化能力不足的仔猪,尤其是体况较差的早期断奶仔猪,断奶后两周内在日粮中添加具有粘性的、快速发酵的可溶性纤维是一项禁忌。因此在断奶仔猪日粮中建议添加不溶性或难溶性纤维源,促进胃肠道发育、增进肠道有益菌生长、阻断病原菌在胃肠黏膜定植。一旦仔猪适应了新的饲料,不再发生腹泻后,可以逐步提高日粮中快速发酵的可溶性纤维含量。

另外选择清洁的纤维原料,是发挥纤维有益作用的保证,因为原料霉菌毒素、病原菌污染,会影响纤维的使用效果。纤维的吸收膨胀性可能会影响仔猪的采食,因此在仔猪日粮中应该选择吸水膨胀性较低的纤维。较粗的纤维容易损伤肠道,而较细的纤维可以增强胃肠的刺激,促进胃肠蠕动,同时提高纤维的可发酵性。

由于原料膳食纤维含量(SF和ISF)的数据不足,因此大多数配方通常只能使用较粗略的纤维指标(如粗纤维)作为参数。为弥补这种局限性,建议尽量采用多种纤维源的组合。

3.考虑纤维与其他营养的均衡性

尽管纤维具有重要的生理作用,但毕竟提供的营养有限。高纤维低营养日粮势必会影响仔猪的生长速度,因此在考虑满足仔猪纤维需要的同时,必需保证日粮足够营养水平以满足仔猪快速生长的需要。为此在乳仔猪日粮中建议使用纤维含量较高的纤维源,以节省配方空间,平衡其他营养素的供给。

来源:北京九州互联
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