羅超維，楊 柳，吳仕輝，謝 莉，李祥坤，向 海

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院 廣東省動(dòng)物分子設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 佛山 528225；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；3.廣東天農(nóng)食品集團(tuán)股份有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511827）

隨著畜禽養(yǎng)殖中抗生素的逐步禁用，可有效替代抗生素的多種畜禽飼料添加劑逐漸被開(kāi)發(fā)，例如中草藥飼料添加劑、藻類(lèi)提取物和益生菌微生物飼料添加劑等。飼料添加劑在提高飼料利用率、維持動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡和改善畜禽生長(zhǎng)性狀等方面發(fā)揮重要作用。飼料添加劑被廣泛應(yīng)用在畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域，例如在飼糧中添加納米復(fù)合中草藥飼料添加劑可提高雞的生長(zhǎng)性能［1］，以及將微生物飼料添加劑加入豬日糧可以有效降低豬腸道疾病的發(fā)病率，提高仔豬日增重和飼料報(bào)酬等［2］。腸道菌群是一個(gè)復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，在宿主的物質(zhì)代謝、免疫調(diào)節(jié)、生物屏障和防御等方面發(fā)揮著重要作用。畜禽腸道菌群結(jié)構(gòu)隨著宿主的生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，在生理狀態(tài)下，腸道菌群與宿主保持平衡關(guān)系。越來(lái)越多的研究表明，腸道微生物與畜禽體重、體脂沉積、免疫應(yīng)激等重要性狀關(guān)系密切［3］。以上市體重、日增重等為代表的生長(zhǎng)性狀是畜禽生產(chǎn)中最重要的表型指標(biāo)之一，直接影響畜禽產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

如何有效利用飼料添加劑提高畜禽生長(zhǎng)性能是畜禽生產(chǎn)者和研究者共同關(guān)心的問(wèn)題。隨著研究的深入，研究者們逐漸解析清楚腸道菌群與宿主相互影響的部分機(jī)理，并篩選出與畜禽生長(zhǎng)性能緊密相關(guān)的腸道微生物，不斷開(kāi)發(fā)出能調(diào)節(jié)腸道微生物豐度的飼料添加劑，并利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)制備成制劑應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)。文章以飼料添加劑為切入點(diǎn)，總結(jié)了腸道微生物影響畜禽生長(zhǎng)性能的調(diào)節(jié)機(jī)制及其研究進(jìn)展，旨在為深入探討腸道微生物在現(xiàn)代畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值提供參考。

1 畜禽腸道微生物受多種因素的影響

腸道微生物既能與宿主競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又能通過(guò)發(fā)酵等途徑產(chǎn)生對(duì)宿主有利的代謝物質(zhì)，同時(shí)菌群結(jié)構(gòu)受宿主飲食、年齡、遺傳、生活方式等因素影響［4］，通過(guò)高脂飼料喂養(yǎng)小鼠，盲腸中擬桿菌門(mén)豐度增加，且腸道屏障功能有所增強(qiáng)［5］。在畜禽生產(chǎn)中，可通過(guò)飼料添加劑改善畜禽菌群平衡，例如添加乳酸鏈球菌肽的肉雞飼料可抑制潛在致病菌的增殖，進(jìn)而對(duì)肉雞胃腸道的微生物群起正向調(diào)節(jié)作用［6］。在日糧中添加桿菌肽亞甲基二水楊酸鹽（bacitracin methylene disalicylate）可以提高肉雞的生產(chǎn)性能和改善腸道健康［7］。在家畜生產(chǎn)中，豬腸道菌群中已鑒定出的優(yōu)勢(shì)菌種包括桿菌屬和梭菌屬等11個(gè)優(yōu)勢(shì)菌屬和普雷沃菌科和瘤胃菌科等28個(gè)優(yōu)勢(shì)菌科［8］。添加復(fù)合乳酸菌可增加回腸黏膜和盲腸腔中雙歧桿菌的數(shù)量，使斷奶仔豬日增重高于對(duì)照組［9］。在牛的研究中發(fā)現(xiàn)瘤胃菌群或腸道微生物菌群對(duì)宿主生理和健康存在潛在影響［10］。

除了飼料添加劑對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)影響較為明顯，飼養(yǎng)環(huán)境和飼養(yǎng)方式也是影響畜禽腸道微生物的重要因素。在家禽上有研究發(fā)現(xiàn)，散養(yǎng)雞比籠養(yǎng)雞具有更豐富的腸道微生物［11］。在籠養(yǎng)條件下，自由選擇飼糧有利于雞肉品質(zhì)的提高，且腸道微生物組成更為豐富［12］；在散養(yǎng)條件下，公雞母雞混合飼養(yǎng)可改善雞的群體結(jié)構(gòu)，更能顯著增加腸道菌群豐度并增強(qiáng)其能量代謝和免疫功能［13］。在家畜上有研究者以淮豬和杜長(zhǎng)大雜交豬為研究對(duì)象，采集盲腸內(nèi)容物分析不同飼養(yǎng)模式下菌群豐度差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)擬桿菌門(mén)在林下散養(yǎng)的淮豬中相對(duì)豐度最高，在圈養(yǎng)的杜長(zhǎng)大雜交豬中相對(duì)豐度最低［14］。研究飼養(yǎng)方式對(duì)蘇尼特羊腸道菌群的影響發(fā)現(xiàn)，放牧+舍飼組中擬桿菌屬的豐度顯著高于放牧組，而纖維桿菌屬和瘤胃球菌屬的豐度顯著低于放牧組［15］。綜上所述，基礎(chǔ)日糧、飼料添加劑、飼養(yǎng)方式等因素均能顯著影響畜禽腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能，且不同影響因素對(duì)畜禽生長(zhǎng)性狀的影響不同。

2 飼料添加劑對(duì)畜禽腸道菌群和生長(zhǎng)性狀的影響

2.1 飼料添加劑對(duì)家禽腸道菌群和生長(zhǎng)性狀的影響

通過(guò)添加不同飼料添加劑，可調(diào)節(jié)飼料營(yíng)養(yǎng)水平并改變宿主腸道內(nèi)微生物的種類(lèi)和數(shù)量，使家禽日增重等重要生長(zhǎng)性狀發(fā)生改變。例如在飼料中添加薄荷精油可增加肉雞腸道中乳酸菌的數(shù)量，減少葡萄球菌、大腸埃希菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、腸球菌、沙門(mén)菌的數(shù)量［16］，而乳酸菌添加日糧可提高肉雞的平均日增重［17］。肉仔雞飼料中添加發(fā)酵玉米蛋白粉也可優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)肉仔雞生長(zhǎng)，提高抗氧化能力［18］。母雞日糧中添加250 mg/kg甜菊糖（stevioside）可顯著提高雛重和改善雛雞的腸道形態(tài)，并可能通過(guò)提高母雞腸道菌群中的乳酸桿菌含量，影響腸道炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平等，改善母雞和雛雞的抗應(yīng)激能力［19］。將7.5%發(fā)酵飼料添加到鵝飼料中，鵝腸道中擬桿菌屬豐度增加，同時(shí)脫硫弧菌、考拉桿菌屬、毛螺菌科、瘤胃梭菌屬和顫螺菌屬的豐度降低，鵝的平均日增重和體重均增加，提示這些腸道菌群的改變可能影響鵝的生長(zhǎng)性狀［20］。

2.2 飼料添加劑對(duì)家畜腸道菌群和生長(zhǎng)性狀的影響

在仔豬日糧中添加約氏乳桿菌BS15連續(xù)飼喂35 d，發(fā)現(xiàn)可使仔豬腸道中消化球菌和乳酸桿菌的數(shù)量顯著提高，且可顯著提高仔豬體重和平均日增重［21］。其次，日糧中添加低聚木糖（xylooligosaccharides）替代抗生素可提高仔豬腸道中乳酸桿菌屬豐度，降低腸桿菌屬豐度，從而維持?jǐn)嗄套胸i的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，提高生長(zhǎng)性能［22］。除低木聚糖可替代抗生素外，噬菌體也可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群促進(jìn)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能［23］。在豬的飼料中添加可可粉（cocoa powder，CP）測(cè)定對(duì)豬體重的影響，結(jié)果顯示飼喂CP組豬體重增加且腸道中乳酸菌豐度增加［24］。

3 糞便菌群移植對(duì)宿主生長(zhǎng)性狀的影響

運(yùn)用糞便菌群移植 （fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）將生長(zhǎng)發(fā)育良好個(gè)體的微生物移植到發(fā)育不良個(gè)體體內(nèi)，可以達(dá)到重新構(gòu)建腸道微生態(tài)結(jié)構(gòu)的目的。在家畜生產(chǎn)上，有研究者利用FMT將成熟豬個(gè)體的糞便接種至斷奶仔豬，發(fā)現(xiàn)FMT斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能得到顯著提高，且梭狀芽孢桿菌科等類(lèi)群在FMT受體豬中富集［25］。另外，F(xiàn)MT能夠提高家兔的纖維消化率和改善家兔盲腸微生態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)家兔的消化代謝［26］。在小鼠上，研究者利用自體FMT技術(shù)將小鼠瘦弱狀態(tài)時(shí)的糞便移植至肥胖時(shí)期的小鼠，發(fā)現(xiàn)移植后的肥胖小鼠能夠在短期內(nèi)出現(xiàn)能量消耗抑制現(xiàn)象，體重減輕和改善肥胖效果良好，這很可能是由于FMT后降低飼料利用效率，并促進(jìn)脂肪組織脂解和肝臟脂肪酸氧化作用［27］。在家禽上，F(xiàn)MT能改變受體雞腸道菌群的組成，增加乳酸桿菌等益生菌和短鏈脂肪酸的濃度，加強(qiáng)糖脂代謝，促進(jìn)雞的生長(zhǎng)發(fā)育［28］。FMT手段不局限于同一物種之間，還可跨物種研究，其目的都是驗(yàn)證腸道微生物對(duì)宿主生長(zhǎng)性狀的影響。例如向偽無(wú)菌小鼠體內(nèi)分別移植三種不同飼料利用效率（高、中、低）豬的糞便，結(jié)果發(fā)現(xiàn)移植高飼料利用效率豬糞便的小鼠，糞便中有更豐富的甲烷短桿菌屬、腸球菌和阿克曼菌，這些菌可能均來(lái)自供體豬體內(nèi)，且其總飼料消化率顯著高于移植另外兩組豬糞便菌群的小鼠，證明偽無(wú)菌小鼠腸道菌群與供體豬的能量利用水平有重要關(guān)系［29］。

4 腸道微生物影響畜禽生長(zhǎng)性狀的機(jī)制

4.1 腸道微生物調(diào)節(jié)畜禽營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收與能量代謝等生物功能

腸道微生物基因組中富含宿主不具備的與能量代謝相關(guān)的基因功能，其功能與宿主糖類(lèi)、短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）和氨基酸等代謝相關(guān)［30］。腸道微生物可分解宿主難以消化的多糖，同時(shí)促進(jìn)宿主對(duì)單糖和SCFAs的吸收。此外，腸道微生物能為機(jī)體代謝提供酶、能量、營(yíng)養(yǎng)元素等［31］，產(chǎn)生的脂肪酸能促進(jìn)人體腸道上皮細(xì)胞的脂質(zhì)沉積。腸道微生物能改變腸黏膜緊密連接度而使腸黏膜通透性發(fā)生改變［32］，膽汁酸、淋巴系統(tǒng)等介導(dǎo)腸道菌群對(duì)宿主代謝和腸壁通透性產(chǎn)生影響［33］，從而影響機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。腸道微生物能調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，控制脂質(zhì)和糖類(lèi)的代謝［34］。另一方面，腸道是營(yíng)養(yǎng)吸收的重要器官，若其微生態(tài)平衡被破壞，厭氧型革蘭陰性菌就會(huì)過(guò)度增殖，導(dǎo)致腸道功能受損［35］。腸黏膜緊密連接決定腸上皮通透性，若腸黏膜緊密連接缺失或功能減弱，腸上皮通透性增加，細(xì)菌和毒素等大分子物質(zhì)就會(huì)經(jīng)腸上皮進(jìn)入體液循環(huán)，對(duì)機(jī)體健康造成嚴(yán)重危害。食物中的部分微生物進(jìn)入腸道刺激Toll樣受體（Toll-like receptors），促進(jìn)上皮細(xì)胞數(shù)目增加以及腸黏膜緊密連接穩(wěn)固性增強(qiáng)，以抵抗有害大分子物質(zhì)入侵［36］。

4.2 SCFAs調(diào)節(jié)畜禽代謝

SCFAs主要包括乙酸、丙酸、丁酸等以及脂肪酸鹽類(lèi)，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用，也有抗病原微生物、調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、改善腸道功能等作用。SCFAs可通過(guò)食物直接獲取或者通過(guò)腸道菌群自身發(fā)酵產(chǎn)生。Wolin等［37］研究人腸道中結(jié)腸段菌群的酵解途徑，發(fā)現(xiàn)乳桿菌屬主要的發(fā)酵產(chǎn)物是乳酸，擬桿菌屬發(fā)酵產(chǎn)物主要是乙酸和丁酸，雙歧桿菌屬發(fā)酵產(chǎn)物主要是乙酸、乳酸和甲酸，由此可知不同腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs種類(lèi)不同，SCFAs的種類(lèi)不同也會(huì)影響腸道菌群種類(lèi)，從而調(diào)節(jié)病原微生物的滋生促進(jìn)生物生長(zhǎng)發(fā)育。研究SCFAs對(duì)育成期肉雞盲腸中腸道菌群形成的影響，發(fā)現(xiàn)在盲腸中腸桿菌和腸球菌數(shù)量與SCFAs均呈負(fù)相關(guān)，而乳桿菌和SCFAs沒(méi)有顯著相關(guān)性，故不同種類(lèi)SCFAs對(duì)腸桿菌、腸球菌有抑制作用，雙歧桿菌能夠分泌多種酶，分解大分子有機(jī)物，產(chǎn)生SCFAs，促進(jìn)維生素和無(wú)機(jī)鹽離子的吸收，還能協(xié)同乳酸桿菌維持腸道微生態(tài)平衡［38］。

5 飼料添加劑調(diào)節(jié)腸道菌群改善畜禽生長(zhǎng)性狀的應(yīng)用

益生菌等微生態(tài)制劑和多種新型飼料添加劑長(zhǎng)期應(yīng)用于養(yǎng)殖生產(chǎn)，用于提高飼料轉(zhuǎn)化率、畜禽生產(chǎn)性能，減少畜禽腸道致病菌數(shù)量及增加有益菌數(shù)量等。越來(lái)越多的研究表明，飼料添加劑對(duì)于調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)作用顯著。

在日糧中添加甜菊糖可通過(guò)改變?nèi)怆u腸道微生物群增加飼料攝入量，在基礎(chǔ)日糧中添加甜菊糖后，雞腸道菌群中乳桿菌目、芽孢桿菌綱、乳桿菌屬和乳桿菌科的相對(duì)豐度增加，瘤胃球菌科、毛螺菌科、梭菌綱和梭菌目的比例降低，表明在基礎(chǔ)日糧中添加甜菊糖可以通過(guò)改變腸道微生物群組成，促進(jìn)飼料攝入［39］。此外，通過(guò)研究抗菌肽對(duì)蛋雞和肉雞生長(zhǎng)性狀的作用，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組的體重及增長(zhǎng)率顯著低于高劑量組，提示抗菌肽有助于提高蛋雞和肉雞體重［40］。釀酒酵母培養(yǎng)物能促進(jìn)817肉仔雞乳酸菌、雙歧桿菌的增殖，抑制大腸桿菌的增殖，優(yōu)化腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，增加22～60日齡階段試驗(yàn)組肉雞的體重［41］。在不同日齡畜禽中發(fā)揮最佳效應(yīng)的微生物制劑濃度和劑量不同。在105～152日齡彭縣黃雞的日糧中添加0.05%的丁酸鈉能顯著提高腸道雙歧桿菌的數(shù)量、降低沙門(mén)菌的數(shù)量，彭縣黃雞的體重、日增重、活重和腹脂重均提高［42］。Corrigan等［43］探討了日糧中補(bǔ)充甘露寡糖（mannan oligosaccharide）對(duì)肉雞生產(chǎn)性能、盲腸細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)育種群的影響，發(fā)現(xiàn)42 d后體重有所增加，通過(guò)16SrDNA分析發(fā)現(xiàn)盲腸的優(yōu)勢(shì)菌有3個(gè)門(mén)，分別是厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和變形桿菌門(mén)，厚壁菌門(mén)占主導(dǎo)地位。此外，在肉雞日糧中添加0.1%泡菜乳酸菌（Weissella koreensis）能提高肉雞日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和盲腸乳酸菌數(shù)［44］。Sureshkumar等［45］研究在日糧中添加唾液乳桿菌（Lactobacillus salivarius，L.salivarius）對(duì)提高肉雞生長(zhǎng)性能、糞便微生物群和免疫應(yīng)答的影響，試驗(yàn)組添加L.salivarius，對(duì)照組飼喂PBS溶液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，添加了L.salivarius試驗(yàn)組的肉雞體重顯著增加，且試驗(yàn)組雞糞便中最豐富的是厚壁菌門(mén)，大約占總微生物組的98.8%，其余為藍(lán)藻菌門(mén)、變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)。在屬水平上試驗(yàn)組乳酸桿菌微生物最豐富，占該試驗(yàn)組微生物群組成的98.5%，其他屬包括大腸桿菌屬、普氏菌屬、羅氏菌屬、結(jié)核桿菌屬、嗜碳酸菌屬、海藻菌屬、鏈球菌屬和擬桿菌屬。

同時(shí)，研究者們開(kāi)展了大量工作探究純天然植物或其提取物改善畜禽生長(zhǎng)發(fā)育的可能。通過(guò)向基礎(chǔ)日糧中添加橄欖渣提取物（olive pomace extract，OE），發(fā)現(xiàn)添加750 mg/kg OE可促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)［46］。三葉鬼針草（Bidenspilosa）通過(guò)影響腸道菌群的組成，對(duì)肉雞增重和飼料轉(zhuǎn)化率有明顯積極效果［47］。在飼糧中添加綠茶末可抑制肉仔雞回腸和盲腸的大腸桿菌和沙門(mén)菌增殖，促進(jìn)肉雞回腸和盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長(zhǎng)，降低肉雞體重，且肌內(nèi)脂肪含量升高［48］。茶多酚和茶皂素能夠增加黃羽肉雞盲腸乳酸桿菌數(shù)量，降低大腸埃希菌數(shù)量，顯著提高黃羽肉雞生長(zhǎng)性能［49］。徐良梅等［50］發(fā)現(xiàn)日糧中添加0.125%五味子提取物能降低仔雞盲腸中大腸桿菌數(shù)量、促進(jìn)乳酸桿菌增殖，從而顯著提高4～6周齡仔雞平均日增重。除肉雞和蛋雞外，有研究者利用飼料添加劑對(duì)公雞體重變化展開(kāi)研究，在基礎(chǔ)日糧中添加將地瓜藤葉、高粱葉、玉米葉、向日葵葉提取物按一定比例混合的飼料添加劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)天然植物提取物能有效提高公雞的飼料轉(zhuǎn)化率，協(xié)同作用促進(jìn)雞腸道蠕動(dòng)，繼而顯著提高生長(zhǎng)期雞的活體體重［51］。

在家畜生產(chǎn)上，在日糧中利用糙米替代玉米，長(zhǎng)時(shí)間飼喂可能改變豬的腸道微生物群，且不會(huì)對(duì)豬的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，這為糙米在肥育豬飼料中的添加使用提供了理論參考［52］。發(fā)酵飼料的益生菌以芽孢桿菌屬為主，飼喂發(fā)酵飼料使得豬糞便中大腸桿菌數(shù)量降低，擬桿菌和乳酸菌的數(shù)量增加，并提升育肥豬的體重［53］。向育肥豬日糧中添加0.1%的豬源乳酸菌和雙歧桿菌組成的豬腸道微生物，可顯著提高育肥豬的日增重和采食量，降低料重比［54］。張洪偉等［55］就微生態(tài)制劑對(duì)育肥牛增重效果的影響進(jìn)行了研究，對(duì)照組為基礎(chǔ)日糧+國(guó)產(chǎn)單一酵母、試驗(yàn)組為基礎(chǔ)日糧+復(fù)合型微生態(tài)制劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組較對(duì)照組每頭育肥牛平均日增重提高了0.197 kg。此外，以大蒜作為飼料添加劑，發(fā)現(xiàn)大蒜提取物顯著改變糞大腸菌群豐度，并提高了荷斯坦雜交犢牛的體重和飼料轉(zhuǎn)化率［56］。

6 結(jié)語(yǔ)

腸道微生物的生態(tài)平衡是畜禽生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵因素。開(kāi)發(fā)具有改善畜禽生長(zhǎng)性狀功能的微生物制劑，并將其作為抗生素的替代品，可產(chǎn)生一定的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。但影響畜禽腸道菌群結(jié)構(gòu)的因素很多，且微生物在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等極端條件下易失活等因素加大了飼料生產(chǎn)難度，以及同一品種、不同個(gè)體在不同生長(zhǎng)階段中能發(fā)揮最佳效應(yīng)的微生物制劑的濃度和劑量尚未研究清楚，這都是微生物制劑生產(chǎn)和應(yīng)用中的難點(diǎn)。在后期研究工作中，有待針對(duì)不同畜禽品種和不同生長(zhǎng)性狀開(kāi)發(fā)出更有效的微生物制劑，同時(shí)探究更精準(zhǔn)的菌群組合和添加配比，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化。