不可溶非發(fā)酵性纖維可促進(jìn)腸道健康

IMCTT 2017-7-18 09:18

1761 原作者: Manfred Pletsch(德國JRS公司) 來自: 國外畜牧學(xué)豬與禽

簡介

數(shù)十年來，抗生素以低水平的方式加入飼料中以此來促進(jìn)動物的腸道健康和生長性能。

　　數(shù)十年來，抗生素以低水平的方式加入飼料中以此來促進(jìn)動物的腸道健康和生長性能。自20世紀(jì)80年代以來，有關(guān)在動物(包括寵物、畜禽和伴侶動物)飼料中使用抗生素導(dǎo)致在人類醫(yī)學(xué)上耐藥性細(xì)菌增多的擔(dān)憂日益加大。抗菌劑的使用已經(jīng)導(dǎo)致了在已研發(fā)的每一種抗生素(包括人用和畜禽用)上耐藥性細(xì)菌的增加。

　　由于這些顧慮，壓力的不斷加大限制了抗生素在畜禽生產(chǎn)上的使用。2006年，歐盟(European Union，EU)禁止抗生素作為動物的生長促進(jìn)劑使用；2013年，美國食品與藥物管理局(US Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)下達(dá)了最終指南，實(shí)施自愿政策以逐步取消人用重要抗生素以動物生產(chǎn)目的用于畜禽生產(chǎn)。

　　2015年，加利福尼亞地方政府簽署了一項(xiàng)法律，禁止人用重要抗生素作為動物生長的促進(jìn)劑用于牛、雞、豬和其他以盈利為目的飼養(yǎng)動物上。加利福尼亞的肉類生產(chǎn)商只能在動物生病后在獸醫(yī)的批準(zhǔn)下才可使用這些藥物，或在有“高疾病風(fēng)險”的情況下用于預(yù)防感染。

　　他們不能在“正常情況”下使用這些藥物。該法規(guī)比FDA頒布的國家法律更加嚴(yán)格，國家法律并不限制作為預(yù)防疾病使用抗生素。

　　在美國，F(xiàn)DA已開始實(shí)施新的行業(yè)指南，禁止將人用重要抗生素用于被認(rèn)為是確保動物健康所必需的場合，并需要在獸醫(yī)的監(jiān)督下使用。這項(xiàng)新的指南將在2017年1月1日強(qiáng)制實(shí)施。

　　所有與抗生素生長促進(jìn)劑使用相關(guān)的問題以及由此導(dǎo)致其在許多重要市場上禁用或可能禁用，說明了對能夠改善農(nóng)場動物腸道健康和生產(chǎn)性能的非抗生素類生長促進(jìn)劑的需求。

　　許多非抗生素類生長促進(jìn)劑，如益生菌、益生元、精油和草藥已有了大量的試驗(yàn)和討論。由此產(chǎn)生的一個新的令人感興趣的方法是使用不可溶非發(fā)酵性纖維。

　　1 一般的作用方式

　　一些證據(jù)表明不可溶性纖維對家禽生產(chǎn)中的特定指標(biāo)有一定的積極作用。因此，在日糧中添加適量的不可溶性纖維時，淀粉的消化率和食糜的排空速度會提高。

　　由于較快的食糜排空速度，毒性物質(zhì)在腸道中的累積會減少。不可溶性纖維對腸道功能的作用源于其能夠在肌胃中積聚，這似乎可以調(diào)節(jié)腸道中食糜的排空速率和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。

　　2 選擇正確的來源

　　不可溶性纖維遠(yuǎn)比可溶性纖維對家禽腸道健康更有利(表1)。常規(guī)的纖維源，如小麥麩，含有可溶性和不可溶性纖維。而其他常規(guī)的纖維源，如燕麥殼，含有相當(dāng)高的不可溶性纖維；但不幸的是，燕麥殼在許多市場上沒有貨源，并且它們經(jīng)常受到高水平的霉菌毒素污染。解決這一問題的方法是使用不可溶非發(fā)酵性粗纖維濃縮物(Crude Fiber Concentrate，CFC)。這些功能性纖維在市場上有充足的貨源，且無霉菌毒素污染。

　　不可溶非發(fā)酵性CFCs是指一種粗纖維含量至少為60％的纖維產(chǎn)品。如此高含量的纖維主要是通過濃縮工藝來實(shí)現(xiàn)，該工藝具有物理或熱力學(xué)屬性。CFCs常以木質(zhì)纖維素或纖維素纖維為主要成分。

　　CFCs與常見纖維來源的主要區(qū)別在于：

　　● 粗纖維含量>60％；

　　● 無霉菌毒素的污染；

　　● 不會結(jié)合營養(yǎng)物質(zhì)；

　　● 可促進(jìn)腸絨毛的發(fā)育；

　　● 可提高酶的活力；

　　● 高系水力和持水力(每克粗纖維濃縮物可持水4 g～8 g )。

　　與常規(guī)纖維源相比，CFC不僅僅在化學(xué)組分和純度方面有顯著差異，而且在物理形態(tài)上也有很大的差別(圖1)。

　　3 腸道健康

　　仔細(xì)地觀察不可溶非發(fā)酵性纖維對腸道微生物區(qū)系影響的作用機(jī)理后發(fā)現(xiàn)，有二個原理可以解釋當(dāng)在飼料中添加不可溶非發(fā)酵性纖維為何我們通常很少能見到致病菌。

　　上文介紹的不可溶非發(fā)酵性纖維可加快食糜在腸道中的排空速度，這毫無疑問會影響腸道中病原菌的數(shù)量。此外，有證據(jù)表明，含有原纖維組織的CFC能夠刺激杯狀細(xì)胞的產(chǎn)生。

　　杯狀細(xì)胞是一種上皮分泌細(xì)胞，其功能是分泌膠狀物質(zhì)，形成黏蛋白，這是腸黏液的主要成分。這種黏液能夠保護(hù)腸黏膜。可以肯定的是有害菌無法輕易地在完整的腸黏膜上定植。因此，杯狀細(xì)胞數(shù)量的增多同樣應(yīng)該歸因于不可溶性CFC對腸道的有利影響。

　　另外，可以確定的是，不可溶性纖維會磨損腸道黏膜表層。這種磨損作用有利于消除黏附于黏膜層的致病菌，如產(chǎn)氣莢膜梭菌。鑒于腸道內(nèi)細(xì)菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)的這一事實(shí)，腸道內(nèi)病原菌數(shù)量的減少通常會增加有益菌(如乳酸菌和雙歧桿菌)數(shù)量是很合理的。因此，在日糧中添加適當(dāng)水平的不可溶非發(fā)酵性纖維應(yīng)該可以降低動物腸道中有害菌的數(shù)量。

　　壞死性腸炎(Necrotic enteritis，NE)是由產(chǎn)氣莢膜梭菌分泌的毒素導(dǎo)致的。NE的暴發(fā)與許多誘發(fā)因素有關(guān)，其中一個誘發(fā)因素是飼料中添加了高黏性谷物，例如用小麥或大麥替代玉米。食糜黏性不斷增加，腸道食糜的排空速率則將減慢。

　　因此，我們將會觀察到腸桿菌大量增殖。另一個誘發(fā)因素是球蟲感染。Branton等(1997)進(jìn)行了一個有趣的試驗(yàn)，來評估不可溶非發(fā)酵性CFC對肉雞暴發(fā)壞死性腸炎的影響。

　　在肉雞生命的前13 d中，他們給肉雞飼喂以玉米為主要淀粉來源的商用前期配方日糧。在肉雞13～17日齡，他們飼喂另一種生長期日糧——以小麥或玉米為基礎(chǔ)日糧，添加或不添加木質(zhì)纖維素(以不可溶非發(fā)酵性CFC為主要成分)。除了對照組雞外，所有試驗(yàn)雞都通過口服產(chǎn)氣莢膜梭菌來攻毒。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

　　口服產(chǎn)氣莢膜梭菌來攻毒本身不會引發(fā)任何顯著的腸道損傷問題。用口服產(chǎn)氣莢膜梭菌來進(jìn)行攻毒，能使采食小麥型日糧而不是玉米型日糧的試驗(yàn)肉雞出現(xiàn)顯著的腸道損傷。由日糧淀粉源從玉米改為小麥引起的腸道問題其評分從0.53變?yōu)?.83。壞死性腸炎誘發(fā)因子產(chǎn)生的負(fù)面影響可通過使用不可溶性CFC進(jìn)行部分補(bǔ)償——腸道評分降至1.13。因此，不可溶非發(fā)酵性CFC是能盡量降低家禽尤其是那些不用抗生素的家禽壞死性腸炎發(fā)病率的一種理想的方法。

　　4 腸道微生物區(qū)系的肉雞試驗(yàn)

　　2015年，波蘭比得哥什大學(xué)Buguslawska-Tryk和她的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)十分有趣的試驗(yàn)。她們給肉雞飼喂添加了由木質(zhì)纖維素組成的不可溶非發(fā)酵性CFC的日糧，隨后評估42日齡的肉雞生產(chǎn)性能指標(biāo)、回腸和盲腸中腸道微生物菌群、短鏈脂肪酸(Short Chain Fatty Acid，SCFA)、乳酸濃度以及pH。

　　試驗(yàn)以48羽21日齡Ross 308公雞為對象，將它們平均分入4個處理組，每個處理組設(shè)6個重復(fù)。試驗(yàn)日糧以玉米、小麥、黑小麥和豆粕為基礎(chǔ)日糧，不可溶非發(fā)酵性CFC含量分別為：0、0.25％、0.5％和1.0％。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

　　該研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加不可溶非發(fā)酵性纖維對有益菌(乳酸菌和雙歧桿菌)的生長有促進(jìn)作用，并且可限制42日齡肉雞回腸和盲腸食糜中條件性致病菌(大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌)的增殖。另外，該研究小組發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)雞回腸和盲腸食糜中短鏈脂肪酸含量顯著提高。

　　多個理論可以解釋這些結(jié)果。當(dāng)然，上文已闡述的不可溶非發(fā)酵性纖維對腸道食糜排空速度的影響可解釋回腸和盲腸中致病菌數(shù)量的減少。

　　另外，可以確定的是，不可溶性纖維對腸道黏膜表層有磨損作用。根據(jù)該作者的解釋，不可溶性日糧纖維的這種磨損作用有助于清除能夠附著于腸道黏液層的病原菌，如產(chǎn)氣莢膜梭菌。這一作用反過來又可以促進(jìn)有益微生物的生長，因?yàn)樗屑?xì)菌都在為獲得更多的營養(yǎng)而競爭。此外，木質(zhì)素中的多酚類化合物可分解細(xì)菌細(xì)胞膜，以此方式抑制消化道內(nèi)細(xì)菌的生長。然而，短鏈脂肪酸濃度的提高本身對病原菌就有抑制效應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)記載，丙酸、乙酸和甲酸在體外對一些病原菌有毒性效應(yīng)。

　　很明顯，腸道菌群組成向非致病細(xì)菌為主的方向轉(zhuǎn)變將會對肉雞的生產(chǎn)性能產(chǎn)生有利的作用。的確，很多觀察結(jié)果證明了不可溶非發(fā)酵性纖維在提高肉雞生長性能和改善飼料轉(zhuǎn)化率上的作用。

　　Mateo等(2012)在其綜述“適量的纖維可促進(jìn)肉雞器官發(fā)育、酶分泌，并可提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率”中總結(jié)了不可溶性纖維的重要性以及對肉雞生產(chǎn)性能的影響。

　　5 總結(jié)與結(jié)論

　　多項(xiàng)大學(xué)試驗(yàn)證明，不可溶非發(fā)酵性纖維對肉雞腸道微生物會產(chǎn)生有利的影響，進(jìn)而可提高它們的生產(chǎn)性能。美國的一項(xiàng)早期研究甚至證明了不可溶非發(fā)酵性纖維在預(yù)防肉雞壞死性腸炎方面有一定的作用。鑒于所有這些對肉雞健康和生產(chǎn)性能的有益影響，不可溶非發(fā)酵性纖維在替代抗生素生長促進(jìn)劑的飼料混合物和集成的策略方面起著很重要的作用。

　　一些研究人員將不可溶非發(fā)酵性纖維歸類于益生元。根據(jù)最新的定義，益生元是一種精選的已發(fā)酵的飼料成分，能夠特異性地改變腸道菌群的組成和/或活性，進(jìn)而改善宿主動物的福利和健康。

　　鑒于本文中探討的不可溶性纖維是不可發(fā)酵的，所以將其定義為益生元并非100％的準(zhǔn)確。

　　需要將其定義為一類新的產(chǎn)品。至少根據(jù)所得到的結(jié)果，不可溶非發(fā)酵性纖維可以稱為益生菌促生因子。□□

　　原題名：Promoting gut health with insoluble, non-fermentable fibre(英文)
　　原作者：Manfred Pletsch(德國JRS公司)