低聚木糖和木聚糖酶可提高豬的生產(chǎn)性能

張相鑫 譯自，Vol.28(2020)，№4：24～25

潘雪男 校

在傳統(tǒng)認(rèn)識上，木聚糖酶有助于釋放飼料中的營養(yǎng)成分，由此帶來動物增重加快(每2 kg～3 kg飼料可增重1.493 kg～1.866 kg體重)和飼料轉(zhuǎn)化率改善(改善3%～4%)。據(jù)估測，死亡率降低1%帶來的益處是每頭豬可節(jié)省高達(dá)1.5美元的成本。目前美國許多養(yǎng)豬生產(chǎn)者都在飼料中添加木聚糖酶，因?yàn)樵撁改軌蜷g接降低豬的死亡率，改善飼料轉(zhuǎn)化率。研究表明，在日糧中添加木聚糖酶，豬的死亡率大約可降低三分之一。木聚糖酶能夠分解長鏈阿拉伯木聚糖，釋放出被結(jié)構(gòu)復(fù)雜的纖維束縛的營養(yǎng)物質(zhì)，否則這些營養(yǎng)物質(zhì)將會被排出體外。阿拉伯木聚糖降解后產(chǎn)生的終端產(chǎn)物因作用的木聚糖酶不同而不同，這很可能是該酶分解阿拉伯木聚糖的有效性和其他副作用的結(jié)果。雖然有人指出阿拉伯木聚糖最好能被完全分解(即可以釋放出更多的能量)，但完全分解為木糖會影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化。提高日糧中木糖的含量會導(dǎo)致豬的生長性能下降、飲水量增加，這很可能是豬用來沖掉體內(nèi)過多木糖的一種機(jī)制。阿拉伯木聚糖經(jīng)木聚糖酶水解后，可能會產(chǎn)生不同種類的低聚木糖，具體情況取決于該酶的作用效率和底物對酶的敏感性。當(dāng)豬的健康面臨挑戰(zhàn)時(shí)，所產(chǎn)生的低聚木糖可在維持腸道功能上發(fā)揮重要的作用。

1 腸道功能

在豬消化道遠(yuǎn)端，短鏈低聚木糖經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵后可分解為小分子有機(jī)物，促使腸道有益菌大量增殖。當(dāng)?shù)途勰咎窃谙篮蠖私?jīng)這些有益菌發(fā)酵時(shí)，它們會產(chǎn)生短鏈脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids，SCFA)，其中包括丁酸鹽，其能夠增強(qiáng)豬胃腸道的功能，減少炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)腸道上皮的完整性。丁酸鹽還可以提高畜禽的生長性能，改變腸道微生物區(qū)系的組成，調(diào)整腸道中微生物生態(tài)系統(tǒng)的代謝活性。如果豬消化道后端缺乏碳水化合物或含量很低，腸道有害菌會將蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源，從而產(chǎn)生腐敗反應(yīng)。蛋白質(zhì)分解會增加腸道中支鏈脂肪酸(Branched-Chain Fatty Acids，BCFA)和氨的含量，這預(yù)示腸道的健康水平下降。研究表明，在日糧中添加木聚糖酶以促進(jìn)阿拉伯木聚糖分解產(chǎn)生低聚木糖可減少BCFA的產(chǎn)生。

2 促菌劑

相關(guān)研究人員探討了在日糧中添加低聚木糖對豬生產(chǎn)性能的影響，觀察到幾個有效作用：豬的腸道完整性更好，內(nèi)源性酶更多，免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)更強(qiáng)。在日糧中添加低聚木 糖 (Xylooligosaccharides，XOS)可以增強(qiáng)斷奶仔豬的免疫功能，促進(jìn)腸道黏膜層的生長，提高腸道菌群的多樣性。事實(shí)上，在日糧中添加木聚糖酶和一種特殊的低聚木糖，有利于增強(qiáng)和提高豬腸道后端微生物區(qū)系的發(fā)酵能力。由于低聚木糖的添加水平很低，所以它不能簡單地作為產(chǎn)生大量終端產(chǎn)物的底物。當(dāng)?shù)途勰咎呛可贂r(shí)，豬腸道微生物區(qū)系會產(chǎn)生利用纖維的信號。任何能夠刺激纖維降解微生物以增強(qiáng)細(xì)菌發(fā)酵能力而不會變成底物的添加劑可被定義為“促菌劑”。研究表明，促菌劑可以提高保育豬和生長育肥豬的生產(chǎn)性能(圖1)。這種雙重機(jī)制所產(chǎn)生的作用同等于在日糧中添加木聚糖酶所產(chǎn)生的積極作用，然后通過提供低聚木糖和向腸道微生物發(fā)出開始利用纖維的信號有助于加速該過程。研究發(fā)現(xiàn)，豬在飼喂添加了木聚糖和特殊低聚木糖的日糧后，血液中腫瘤壞死因子α的水平下降，支鏈氨基酸的濃度減小，總VFA的含量增加。豬采食這種日糧后應(yīng)激減少，能夠更好地維持腸道健康，增強(qiáng)SCFAs的發(fā)酵，生產(chǎn)性能也優(yōu)于對照組豬的。該研究還發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)豬消化道后端中的細(xì)菌組成也發(fā)生了變化，有益菌如梭狀芽孢桿菌XIV簇和桿菌綱的細(xì)菌大量增殖，而變形菌(proteobacteria)如大腸桿菌和沙門菌的數(shù)量減少。

3 糖酶

在養(yǎng)豬生產(chǎn)者和動物營養(yǎng)師實(shí)施飼喂策略時(shí)糖酶是一種有用的財(cái)富，可以提高豬的生產(chǎn)性能和健康水平。最近利用健康挑戰(zhàn)系統(tǒng)完成的一項(xiàng)試驗(yàn)表明，當(dāng)在日糧中添加糖酶后，試驗(yàn)豬在生長速度和存活率上優(yōu)于日糧中未添加糖的對照組豬的。然而，糖酶在動物腸道中發(fā)生分解反應(yīng)需要花費(fèi)一定的時(shí)間。在添加糖酶的同時(shí)再添加低聚木糖，可以縮短反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)生更好的效果。另一項(xiàng)試驗(yàn)也表明，豬在面臨健康挑戰(zhàn)時(shí)，飼喂同時(shí)添加低聚木糖和木聚糖酶的日糧后，其存活率高于日糧中未添加低聚木糖和木聚糖酶的對照組豬的(96.2%對87.6%)和只添加木聚糖酶的木聚糖酶組豬的(91.4%)(圖2)。

4 結(jié)語

改善消化道后端日糧纖維的發(fā)酵有利于提高豬的腸道功能、存活率和生產(chǎn)性能，能夠促進(jìn)腸道中纖維發(fā)酵的飼料添加劑(促菌劑)可用于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。