发酵饲料对猪肠道微生物菌群的影响

2019-10-12 16:52:41      点击:

目前广泛研究发酵饲料以减少抗生素生长促进剂的使用.同时养猪业想通过使用工业副产品来降低饲料价格。微生物发酵能够降解抗营养因子和一些饲料常量营养素。提供益生菌和代谢物。Canibe和Jensen已充分研究了微生物在相关饲料的应用.以提高饲料的生物利用度,改善猪胃肠功能,预防腹泻,并提高猪的生产性能和健康。发酵饲料具有改善肠道健康和维持猪肠道微生物稳态的巨大潜力.可通过饲喂饲料调节宿主肠道微生物菌群。共生肠道微生物菌群在营养吸收、代谢和宿主免疫功能中起着关键作用。因此,研究饲喂饲料变化对猪肠道微生物群的结构、特征、功能的影响是非常重要的。通过了解发酵饲料对猪肠道微生物菌群的影响,有助于我们通过饮食策略引导猪肠道微生物,并减少猪生产中抗生素的使用。

1  发酵饲料及其微生物菌群

在动物生产中替代抗生素和降低饲料成本的研究,推动了发酵饲料的发展。不仅提高了营养品质和饲料的利用率.还为动物提供了益生元,与健康相关的微生物及其代谢产物,它们起到了促进生长的作用。补充结果导致猪肠道pH降低,肠有机酸和短链脂肪酸浓度增加及肠功能改善,进一步提高了猪的生产性能。

发酵饲料的微生物主要是益生菌。以芽孢杆菌属为基础,枯草芽孢杆菌通过分泌细胞外酶来降解抗营养因子。乳酸杆菌属广泛用于发酵液体进料和固态发酵,生产有机酸,降低了底物pH值。以真菌和酵母发酵的产品添加到猪日粮中来提供有益成分.例如酵母细胞、酵母细胞壁片段和代谢物。酵母具有将肠杆菌结合到其表面的能力,从而阻断这些细菌与肠上皮的结合。曲霉属物种.例如米曲霉和黑曲霉,也用于饲料发酵。它们将大分子蛋白水解成小分子肽并降低饲料中抗营养因子含量的能力相对较强。益生菌抑制内源性病原体的作用方式主要是。一种是酸化,在厌氧条件下益生菌产生有机酸,降低饲料的pH值。另一种方式是产生抗菌成分,例如分泌的细菌素抑制病原微生物的扩散。

发酵过程中饲料成分的理化性质发生了很大变化,芽孢杆菌发酵豆粕时,凝乳蛋白、小肽浓度和体外消化率增加,大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白减少。用黑曲霉发酵菜籽粕时,凝乳蛋白和氨基酸含量增加,其中中性洗涤纤维、硫代葡萄糖苷、异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮和植酸减少。通过扫描电镜可发现发酵菜籽粕中的不规则形状、表面粗糙和破碎淀粉颗粒.证实了发酵菜籽粕的生化结果,益生菌、凝乳蛋白、小粒径肽、芳香族和乳酸浓度随着时间的推移显著增加。用枯草芽孢杆菌和粪肠球菌发酵玉米和豆粕混合饲料时,抑制了肠杆菌和霉菌的生长。Canibe和Jensen监测了液体饲料发酵过程中微生物和pH的变化,发酵第1天,乳酸菌、酵母和大肠杆菌的数量增加。发酵第2天,乳酸菌和酵母的数量处于稳定阶段,而大肠杆菌的数量迅速降低至低水平。第3天,pH值逐渐下降至4.0—4.2。物理化学变化使得底物具有更好的营养价值,更易被肠道微生物消化,从而提高营养利用率。

发酵饲料的质量很大程度上取决于所使用的微生物、环境因素和制造技术。因此,评价发酵饲料的质量是非常重要的。主要从以下几个方面来评价,一是发酵饲料的营养成分。凝乳蛋白含量是一个重要因素,因为发酵后,凝乳蛋白含量的增加提高了饲料的营养价值.并带来了经济效益。小分子的肽对发酵饲料的营养消化率、毒性和适口性有影响,通过体外营养消化试验.评价发酵饲料的饲用价值。另外。可通过动物饲养试验来确定发酵饲料的营养价值。二是发酵饲料中的益生菌及其代谢产物。一般来说,益生菌的数量越多,它所含的营养价值就越高。饲料中乳酸浓度应为150毫摩尔/升。以抑制内源性病原体。但应设定乳酸、乙酸和乙醇的上限,避免对最终产品的适口性产生负面影响。酸碱度是评价发酵饲料营养价值和生物安全性的另一个核心参数。低pH值表明饲料中有机酸含量高,病原体含量低。pH值也可以用来监测发酵过程,最终pH值介于4.0和5.0之间并不意味着发酵过度或发酵失控。此外,微生物酶的活性和抗菌成分对发酵饲料的质量也很重要。

2  猪肠道微生物茵群对其采食量的影响

微生物的多样性和动态性为宿主产生必需的营养物质.调节宿主免疫系统。在肠道形态、营养消化中起关键作用。猪肠道微生物主要含有厚壁菌门和拟杆菌门。猪肠道中的主要细菌群包括以下细菌:链球菌属、乳酸杆菌属、真细菌属、梭杆菌属、拟杆菌属、消化链球菌属、双歧杆菌属、硒单胞菌属、梭状芽孢杆菌属、丁酸弧菌属。微生物组的组成和稳态由许多因素构成。喂食不同饲料后,观察到影响猪肠道微生物菌群的主要因素之一的是食物,食物也对猪肠道中乳酸杆菌的分布有影响。Frese研究发现猪肠道微生物分类学变化不同,从母乳专用饮食转变为由植物和动物成分组成的食物,发现梭状芽孢杆菌属从断奶前到断奶时。增加了近50倍,这与细菌科植物种群从15.4%减少到1.4%相吻合。断奶后丁酸弧菌属和乳酸杆菌属也有所增加。Tilocca研究饲喂不同来源蛋白质和钙、磷水平的转变时.发现猪肠道菌群逐渐适应此变化。在食物组成发生变化后,已经形成的细菌群落种类和功能性也随着改变。食物变化可以极大地影响猪肠道微生物群的结构和功能.更好地了解猪肠道微生物菌群以及饮食对其影响,可为饮食干预提供潜在的目标,以减少抗生素的使用并提高猪的生产力。

3   发酵饲料对猪肠道微生物群和宿主健康的影响

了解饲料对肠道微生物菌群的组成和体内平衡的影响,是研发新型饲喂策略的基础。补充发酵饲料作为一种新型膳食饲料,可通过为动物健康提供能量和营养来改变肠道微生物的组成。

用酵母发酵产品饲喂断奶仔猪,通过抑制肠杆菌科的数量和增加回肠消化细菌的丰富度和多样性,可以增加采食量。在断奶仔猪试验中.Yin等人通过降低促炎细胞因子的表达,减轻了沙门氏菌的感染。发酵液饲料增加了断奶仔猪乳酸杆菌数量,有助于猪的保健。Price指出.在沙门氏菌感染期间.向仔猪补充酵母发酵产品,会增加拟杆菌和乳酸菌的数量,酵母发酵产品提高了感染猪的体重。当用发酵的液体饲料饲喂猪时,胃和小肠中乳酸杆菌数量显著增加。Demeckova报道给产仔母猪饲喂发酵的液体饲料,降低了粪便大肠菌数量.增强了宿主免疫力。这些结果显示了肠道微生物菌群的有益转移。以及抑制原生肠杆菌科定殖.缓解了病原体的攻击,达到了预防疾病的效果。

发酵饲料对猪肠道菌群的不良影响尚未见报道,通常会减少乳酸菌和厌氧菌的数量,特别是大肠,并使肠道pH值升高。Urlings假设,有限的可用营养物质,如维生素和氨基酸到达大肠.导致微生物发育缓慢和肠道pH值增加。发酵饲料饲喂断奶前后仔猪,降低了肠道细菌的多样性,增加了肠道真菌的多样性,产生了几种有害的代谢物,导致腹泻。这些问题都可能会降低猪的生产力。因此,有必要选择适当的微生物和发酵条件。以防止病原体污染和过度发酵。仅发酵谷物部分而不是发酵全价饲料的方法.可以避免必需营养素的损失。

4  结论

猪肠道微生物菌群是营养吸收的重要组成部分。发酵饲料作为抗生素的潜在有效替代品。对猪肠道微生物群有许多有益的影响。通过向宿主提供益生菌及其代谢产物,猪肠道增加了与健康相关的微生物。适当的发酵和最终产品评估是必要的,以避免减少肠道微生物种类和代谢问题。发酵饲料提出了一种新的饲喂策略,积极地控制猪肠道微生物平衡。以减少抗生素在猪生产中的使用。

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