保护肠道类功能性饲料添加剂在蛋鸡上的应用研究进展

本文已发表于《中国饲料添加剂》2021年第1期，全文如下：

保护肠道类功能性饲料添加剂

在蛋鸡上的应用研究进展

刘伟  刘晓辉  廖玉雪  解庆柱

【安池（山东）动物营养研究院有限公司，山东 济南 250013】

摘要：随着蛋鸡养殖周期的不断延长，产蛋后期蛋鸡的生产性能和蛋品质受到了严重挑战。饲料“禁抗”以后，保护肠道类功能性饲料添加剂的使用越来越普遍。如何筛选有效的功能性添加剂对于蛋鸡的健康养殖生产至关重要。本文简述了近几年酶制剂、益生菌、植物精油和酸化剂在改善蛋鸡肠道健康方面的应用研究进展。

关键词：蛋鸡、肠道健康、酶制剂、益生菌、植物精油、酸化剂

近几年蛋鸡的养殖周期不断延长，市场行情好的情况下普遍超过500天。蛋鸡在经过产蛋高峰期的高强度代谢之后进入产蛋后期，机体逐渐衰老，生产性能和蛋品质快速下降，脂肪肝、骨质疏松症等代谢疾病凸显加剧（周建民等，2019）。这其中一个重要原因是蛋鸡肠道健康状态随养殖周期的延长而快速下降。肠道不仅是动物消化吸收营养物质的消化器官，也是保护机体健康的免疫器官。肠道通过肠上皮细胞形成的物理屏障，消化液、消化酶等物质形成的化学屏障，肠道微生物菌群形成的微生物屏障以及肠道免疫系统形成的免疫屏障来保护机体免受外源有害微生物的侵害。因此，肠道健康是蛋鸡机体健康、发挥正常产蛋性能以及保证鸡蛋品质的重要基础 。

我国蛋鸡养殖家庭农场的用料方式主要是自购玉米、豆粕、麸皮、石粉和预混料进行自拌料。在保证玉米 、豆粕等大原料品控的前提下，预混料的质量决定了蛋鸡的生产性能和鸡蛋品质。预混料主要为动物提供钙、磷、钠等常量元素，铁、锌、铜、锰、硒、碘等微量元素，脂溶性和水溶性维生素以及部分限制性氨基酸等基础营养物质。这些营养物质的来源形式、使用量及不同元素之间的比例平衡对保障动物发挥正常生产性能至关重要 。除此之外 ，功能性饲料添加剂的使用是体现预混料产品品质高低的重要影响因素。长期以来，饲用抗生素一直作为一种最廉价有效的方案来解决畜禽肠道问题。自2020年7月1日饲用抗生素禁用以后 ，具有保护肠道健康功能的绿色安全型饲料添加剂成为替代抗生素的重要选择。本文就酶制剂、益生菌、植物精油和酸化剂在改善蛋鸡肠道健康方面的应用研究进展进行综述。

1. 酶制剂

根据改善畜禽肠道健康作用方式的不同，可将酶制剂分为主要的两大类。第一类酶制剂的主要作用是降低饲料中的抗营养因子，提高饲料的消化吸收率，减少蛋白质、碳水化合物、钙和磷等未消化营养物质随粪便排出体外，减少未消化有机营养物质在肠道发酵产生氨、尿素 、吲哚等有害物质（Bedford和Schulze，1998），进而减轻肠道消化负担，减少抗营养因子对肠道的损害，如植酸酶、蛋白酶、β-甘露聚糖酶、非淀粉多糖酶等。第二类是能够间接或直接杀菌 ，调节肠道菌群平衡，如葡萄糖氧化酶和溶菌酶。近几年科研和生产关注比较多是β-甘露聚糖酶和葡萄糖氧化酶。

1.1 β-甘露聚糖酶

我国养殖业使用的饲料配方结构以玉米-豆粕型为主。虽然豆粕为优质的植物源蛋白原料，但也含有很多抗营养因子。除了传统的胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白等蛋白类抗营养因子，豆粕中还含有一些碳水化合物类抗营养因子，如β-甘露聚糖，在豆粕中约含有1.3%（Dierick, 1989）。β-甘露聚糖是豆科植物细胞壁半纤维素的一部分，由D-甘露糖以β-1，4糖苷键连接而成的同聚多糖。单胃动物肠道可以分泌能够水解α-1，4糖苷键同聚多糖（如淀粉）的消化酶，但不能分泌水解β-1，4糖苷键的消化酶。因此，未消化的β-甘露聚糖对单胃动物产生不利影响。β-甘露聚糖的抗营养作用主要表现在两个方面。第一，和传统的非淀粉多糖一样，β-甘露聚糖在单胃动物肠道内溶于水后形成凝胶状，增加了消化道食糜的粘性，减少食糜和消化酶接触，降低营养物质的消化吸收率（李富伟等，2007）；未消化的营养物质在肠道发酵利于有害微生物滋生，影响肠道健康 。Wu等（2005）研究报道，甘露聚糖具有增加动物消化道食糜黏度，影响IGF-1、胰岛素和胰高血糖素的分泌，抑制血糖吸收等抗营养作用。第二 ，饲料中的β-甘露聚糖是分子免疫学中一类典型的病原相关分子模式，能被肠道免疫系统的特异受体识别，引发相应的免疫反应，加重炎症（Stahl等，1998）。β-甘露聚糖酶是由迟缓芽孢杆菌发酵产生的一种内切酶 ，能够自由切断由半乳甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖和甘露聚糖之间的β-1，4糖苷键。Wu等（2005）研究表明，在蛋鸡日粮中添加β-甘露聚糖酶可以提高蛋鸡的生产性能和玉米-豆粕型日粮的能量利用率。Lee 等（2013）等研究表明，β-甘露聚糖酶可以提高产蛋后期蛋鸡的生产性能。Ryu 等（2017）等研究指出，无论日粮中甘露聚糖的含量高低，β-甘露聚糖酶对蛋鸡的生产性能和营养物质的消化率都有正向作用。

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   2. 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶国家农业农村部1999年认定的新型饲料添加剂。葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，在动物胃肠道内催化葡萄糖和氧气反应产生葡萄糖酸和过氧化氢（Maurizio 等，1995）。该反应消耗氧气使肠道形成厌氧环境，可促进肠道内乳酸杆菌、双歧杆菌等厌氧类有益微生物在肠道内增长繁殖，反应产生的过氧化氢能够抑制霉菌 、大肠杆菌 、沙门氏菌等有害微生物，从而能够调节肠道菌群结构（张晓云, 2006）；该反应产生的葡萄糖酸可以降低畜禽肠道的pH，偏酸的环境有利于肠道内的消化酶保持活性，促进营养物质的消化吸收（马可为等，2009）。因此，葡萄糖能够从多角度改善动物的肠道健康。另外，葡萄糖氧化酶还具有一定的抗氧化作用。王前光等（2020）研究表明，在日粮中添加葡萄糖氧化酶可以提高试验鸭血清谷胱甘肽过氧化物酶的含量，降低血清丙二醛的含量，表明葡萄糖氧化酶在动物体内能通过消耗分子氧或原子氧氧化葡萄糖，表现出增强机体抗氧化能力的作用。宋海彬等（2008）也发现，葡萄糖氧化酶不同程度地提高了肉鸡血清谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低了血清丙二醛含量，具有一定抗氧化和抗应激作用。

2. 益生菌

益生菌是一类对宿主有益的活性微生物总称。益生菌共有的功能是促进肠道内有益菌的生长，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌的生长，保护肠道的微生态平衡 。另外 ，益生菌的一些代谢产物也有一定的益生功能。目前，商业饲料常用的益生菌添加剂主要有乳酸菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌3类。

2.1 乳酸菌

乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生乳酸的革兰氏阳性细菌通称（Gosalbes 等，2000）。我国农业农村部公布允许使用的微生物饲料添加剂有34种，其中有22种属于乳酸菌。美国食品药品监督管理局批准饲料中可以使用的微生物有42种，其中有30种属于乳酸菌。乳酸菌在动物肠道内通过与病原菌争夺营养物质来抑制病原菌的生长繁殖，同时，也通过与病原菌争夺肠上皮细胞的定植位点竞争性排斥有害菌在肠上皮细胞上的黏附和定植，起到改善肠道菌群平衡的作用（谯仕彦等，2014）。乳酸菌的耐温性、耐酸性和耐胆盐能力都较差，高温制粒、胃肠低pH或高盐环境很容易破坏乳酸菌的细胞膜致其死亡失去活性。因此，饲用乳酸菌添加剂产品大都制成微胶囊或通过包埋、包衣等技术处理，提高抵抗胃肠道消化液的能力，保障活的乳酸菌进入肠道发挥益生功能。受菌种不同和包被技术不同等因素的影响，市场不同饲用乳酸菌类产品在畜禽生产中的应用效果差异较大，产品的价格差异也很大，效果表现优秀的乳酸菌类添加剂产品市场价格相对较高。

目前，常用的饲用乳酸菌添加剂主要有采用包被技术处理的屎肠球菌和粪肠球菌。这两种菌在乳酸菌中属于抗逆性相对较好的菌种，经包被处理可进一步提高其耐受性。Taras等（2007）和Simon（2010）都证实，微胶囊化的屎肠球菌可以在猪的胃、空肠和结肠中定植，并在粪便中也可以检测到 。Wu等（2018；2019）和Yuan等（2018）发现屎肠球菌可以增强肠黏膜屏障功能、调节肠道菌群平衡和增强肠黏膜免疫应答，缓解产气荚膜梭菌诱导的肠道损伤。曹广添等（2018）研究发现，在日粮中添加屎肠球菌可以显著提高大肠杆菌感染肉鸡的生长性能，提高免疫相关指数，改善盲肠内菌群多样性。关静姝和韩霞（2013）研究表明，在蛋鸡日粮中添加250mg/kg屎肠球菌能够改善产蛋后期蛋鸡的生产性能。刘松等（2017）研究表明，在蛋鸡日粮添加粪肠球菌能提高蛋鸡的哈夫单位、蛋白高度和蛋黄颜色，降低血清和蛋黄的总胆固醇含量，调节肠道微生物数量。

2.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌是一类自然界较为常见的细菌，其产生的芽孢可在多种极端环境中生存，具有较强的抗逆性（Abbas，2019）。常用的饲用芽孢杆菌添加剂有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌为芽孢杆菌属的一种，需氧型，呈革兰氏阳性 ，具有耐高温 、耐胃酸的特性 ，可以经受高温制粒，不易受到胃肠道中各种酶的影响；能够有效地定植于肠道内，消耗肠道内的氧气形成厌氧环境，促进有益厌氧菌的生长，抑制需氧有害菌的生长，维护肠道菌群平衡，同时还能分泌蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多种消化酶（Rozs 等，2001），促进营养物质的消化吸收，激活体液免疫，提高免疫功能，改善动物机体健康（Lei等，2013）。Lei等（2013）研究表明，在蛋鸡日粮中添加地衣芽孢杆菌能够提高产蛋量，提高蛋壳厚度和蛋壳强度，增加肠绒毛高度，降低隐窝深度，提高肠道健康。Chen等（2020）等研究发现，枯草芽孢杆菌能增强蛋鸡肠道的抗氧化能力和肠道免疫屏障功能，有助于提高蛋鸡的产蛋性能。Guo等（2018）等通过生物信息学分析显示，添加枯草杆菌引起的上调基因通过参与过氧化物酶体增殖剂激活受体信号通路，淀粉和蔗糖代谢途径，甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢途径和半乳糖代谢途径，来促进营养物质吸收，为枯草杆菌对蛋鸡的益生机制提供了新的认识。

2.3 丁酸梭菌

丁酸梭菌在生物学分类上属于厚壁菌门梭菌属，属于专性厌氧芽孢杆菌，菌体可以产生芽孢，抗逆性较强，具有较好的耐高温、耐酸和耐胆盐等特性，对饲料加工过程中的高温高压制粒以及消化道环境具较好的抵抗力，在动物肠道中停留的时间长（孔青, 2006）。和其它益生菌一样，丁酸梭菌也可以促进肠道内有益菌的生长，抑制有害菌生长，保护肠道内的微生态平衡。除此之外，丁酸梭菌比较特殊的作用就是能在畜禽肠道内产生乙酸、丁酸及乳酸等小分子代谢物（郑爱娟等，2019），其中丁酸是肠道上皮细胞的主要供能物质，为上皮细胞的增殖提供能量，对肠道上皮组织的修复和再生有重要作用（赵敏孟等，2018）。另外，丁酸梭菌还能够通过诱导肠道上皮细胞中炎症因子和抗炎因子的表达来提高肠道免疫功能（王腾浩，2015），能增强肠道黏膜中谷胱甘肽转硫酶的活性和增加谷胱甘肽的含量，降低丙二醛的含量，提高动物肠道的抗氧化性能（廖秀冬，2015）。因此，丁酸梭菌对于维持产蛋后期蛋鸡肠道上皮细胞的完整性和肠道健康具有重要意义。Zhan等（2018）等研究发现，日粮中添加丁酸梭菌能够提高产蛋后期蛋鸡的免疫功能、增强抗氧化能力，改善产盲肠菌群结构，提高产蛋后期蛋鸡的生产性能和蛋品质。Wang等（2020）研究表明，丁酸梭菌能够改善产蛋后期蛋鸡的肠道吸收功能，提高产蛋后期蛋鸡对饲料的利用效率和蛋黄颜色。

3. 植物精油

植物精油是植物根、茎、叶、花、种子、果实或树皮等部位分泌出的芳香气味分子，含有萜烯、醇、酚、醛、酮、酯和其他复杂的碳氢化合物（Gema, 2020）。植物精油的主要成分有4类。第一类为萜烯类化合物，如沉香醇和香叶醇等；第二类为芳香族化合物，如百里香酚和香芹酚等；第三类为脂肪族化合物，如异戊醛和芳樟醇等；第四类为含氮和含硫类化合物，如具大蒜中的大蒜素和洋葱中的三硫化物等（冯栋梁等，2018）。

植物精油可以降解细菌的细胞壁和破坏细胞膜的蛋白质结构，对沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、弯曲杆菌等20种致病性具有很强的抗菌作用（Crandall等，2015）。植物精油含有多种抗氧化活性成分，具有一定的抗氧化功能，具体机制包括：酚类成分结合过氧自由基，降低或将清除氧自由基的活性；酚羟基与Fe²⁺和Cu²⁺等金属离子螯合，阻断生物氧化过程，减少金属离子诱导的自由基的生成；萜烯类化学物质提高体内抗氧化酶的活性，促进其发挥抗氧化活性（冯栋梁，2018）。良好的抗氧化功能可以缓解蛋鸡肠道、输卵管和机体遭受氧化损伤的程度，有助于产蛋后期蛋鸡维持稳定的产蛋性能和较好的蛋品质。植物精油可以改善畜禽肠道健康，增强肠道吸收能力，提高动物机体免疫力（Mour等，2006）。Mitsch等（2004）研究表明，植物精油混合物（百里香酚和香芹酚）可以抑制产气荚膜梭菌在肉仔鸡肠道中的定植和增殖，有助于预防坏死性肠炎的发生。张文静（2007）等研究表明，植物精油可以通过改善机体的抗氧化性、抑制肠道有害菌以及刺激食欲来改善畜禽的生产性能，提高免疫功能。杨建平等（2020）研究表明，在日粮中添加150 mg/kg复合植物精油(八角茴香精油和百里香精油) 能够改善58周龄海兰褐蛋鸡的生产性能，加深蛋黄颜色，提高盲肠拟杆菌门的相对丰度，降低盲肠厚壁菌门和梭杆菌门的相对丰度，改善盲肠肠道菌群结构。Abdel-Wareth等（2016）研究表明，在饲料中添加百里香酚能够提高24 ~ 36周龄蛋鸡的蛋重、产蛋量、饲料转化率和蛋壳质量。Wang 等（2020）研究发现，在饲料中添加富含精油的薄荷叶能够提高64-76周龄产蛋后期蛋鸡的产蛋率、饲料转化率和蛋壳质量。

4. 酸化剂

饲用酸化剂是一种无残留、无抗药性、无毒害作用的环保型绿色添加剂。我国农业农村部发布的《饲料添加剂品种目录（2013）》中允许使用的酸化剂种类较多，主要是有机酸化剂及有机酸盐，包括甲酸、甲酸铵、二甲酸钾、乙酸、双乙酸钠、丙酸、丙酸铵、乳酸、苯甲酸、山梨酸、苹果酸、酒石酸、富马酸和柠檬酸等。酸化剂的研究和应用主要在断奶仔猪阶段，用于降低饲料系酸力，降低并稳定肠道pH、抑制肠道有害菌繁殖、促进日粮中营养物质消化、提高肠道消化酶活性等多种生物学作用（何荣香等，2020）。

在蛋鸡养殖生产中，水溶性酸化剂可用于饮水，也可用于定期清理饮水线，既能改善饮水卫生，又能改善肠道健康。周岭等（2016）研究发现，由甲酸、乳酸、丙酸、丁酸和乳酸组成的复合酸化剂能够提高蛋鸡抗氧化能力和免疫力，降低脏蛋率，减轻机体和鸡蛋的沙门氏菌感染。杨建平等（2020）等研究发现，在蛋鸡日粮添加苯甲酸可以降低破壳蛋率和暗斑蛋的发生率。刘艳利等（2015）研究发现，在蛋鸡饲料中添加酸化剂（丁酸甘油酯、丁香油、肉桂油和牛至油）可以提高蛋鸡肠道淀粉酶和胰蛋白酶的活性，降低消化道大肠杆菌的数量，能够改善蛋鸡饲料转化效率和蛋品质。Gong等（2020）研究表明，在日粮中添加苯甲酸对蛋鸡的产蛋性能没有影响，但能显著提高蛋品质，能够改善肠道形态结构和丰富肠道微生物组成，对肠道健康有积极的调节作用。Yang等（2019）等研究发现，有机酸和精油组合（山梨酸、富马酸和百里香酚）能够提高蛋鸡肠道绒毛高度，能够通过提高肠道营养物质转运蛋白的表达量来改善肠道的消化吸收能力和屏障功能。

在饲料端“禁抗”，养殖端严格“限抗”以及人类对安全优质畜产品的需求越来越高的背景下，饲料企业需要在可控的成本之内不断地对配方技术进行升级。因此，新型绿色饲料添加剂对于养殖业的可持续发展将发挥愈来愈重要的作用。然而，单一饲料添加剂在抑菌效果以及改善畜禽生产性能上与饲用抗生素仍有较大的差距，不同类型添加剂组合使用成为新趋势。目前市场饲料添加剂种类繁多，不同添加剂的种类、来源、组合方式、配方结构以及加工工艺等因素都会对其使用效果造成影响。而且添加剂所占有的配方成本远远高于抗生素。因此，具有雄厚的研发实力和规模化动物实验场的饲料企业对功能性添加剂的评估将更加严格和科学，对添加剂的组合使用效果将更加清晰，未来饲料企业的研发实力对提高产品品质和推动企业发展所起的作用越来越重要。

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