Transcript 仔猪消化生理缺陷
仔猪消化生理缺陷 及添加剂应用 主要内容 一、乳仔猪消化生理缺陷 二、乳仔猪饲料添加剂的应用 一、乳仔猪消化生理缺陷 消化道发育尚未完善，三周龄前仔猪消化器官的体积和重量比较 小；消化腺处于发育状态，消化酶分泌较少。 与营养物质消化吸收有密切关系的小肠绒毛长度、绒毛面积、小 肠上皮凹陷深度和淋巴细胞等处于快速生长发育阶段。 1.仔猪胃发育不成熟，胃酸分泌不足 • 胃肠道pH高 • 消化不良 • 胃肠道微生物多，易发病 盐酸的作用： • 盐酸可以激活胃蛋白酶，促进饲料蛋白质消化。 • 胃内的低pH值可以防止活细菌从环境中进入小肠下端。 • 促进胰腺分泌蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶、脂肪酶、麦 芽糖酶、乳糖酶。 • 影响微生物区系的构成与定植。 • 反馈性影响胃排空。 • 刺激消化器官发育，促进消化腺分泌。 成年猪正常pH值达2～3.5，是胃蛋白酶发挥效应的最佳范围。 断奶仔猪的目标增重速度 周龄 活重kg 3 6.0 4 7.9 日增重g 周龄 活重kg 7 16.4 271 290 8 5 10.3 343 643 6 13.0 743断乳~20kg分为： 1.5~5kg、5~10kg和10~20kg 日增重g 20.3 9 420 24.3 10 486 557 30.0 消化道发育不成熟，但发育较快 胃重 • 出生 8克 • ３周龄 35克 4.4倍 胃容积 小肠容积 大肠容积 30-40ml ……… ……… 100-150ml 50-60倍 40-50倍 3.8倍 • 仔猪胃底腺不发达, 胃液分泌少而不稳定。 • 仔猪分泌盐酸的能力较差：胃内pH值≥４。 • 仔猪8-10周龄才能达到成年猪胃内pH=2的水平。 mMol/ 100 g 食糜 断奶对仔猪胃中盐酸分泌的影响 16 14 12 10 8 6 4 2 0 胃内 哺乳 1 断奶 盐酸 4 断奶后周数 VFA (哺乳时间35天, 饲喂后3 h测定的浓度; Schnabel 1983) 乳酸 母乳 断奶 固体饲料 胃内乳 酸杆菌 乳糖 乳酸 系酸力大 pH升高>4 维持pH4 促进蛋白质消化 胃蛋白酶活性降低 仔猪胃底腺不发达, 胃液分泌少而不稳定： • 仔猪分泌盐酸的能力较差 • 胃内缺乏游离盐酸, pH过高，胃内pH值≥４ • 21日龄断奶，不利于胃蛋白酶活性提高 • 胃蛋白酶活性受到影响，不利于蛋白质的消化 • 胃内 pH到 2.0时，胃蛋白酶活性达到最大限度 • 仔猪8-10周龄才能达到成年猪胃内pH=2的水平 • 解决的办法是添加酸化剂 日粮添加有机酸的改善程度 • • Kirchgessnger(1976) 增 重 11.6 采食量 3.8 % 肉料比 9.2 • Lewis(1984) 9.5 6.9 3.9 • Giesting(1984) 3.6 -3.4 13.8 • Falkowski(1984) 6.0 -3.5 10.4 • 平均 7.7 1.0 9.3 为什么有机酸对仔猪营养是非常重要的？ 仔猪胃内HCl 产量： 10日龄 3.4 mmol H+/h = 100 50日龄 7.6 mmol H+/h = 223 仔猪如何弥补 HCl生产的不足? 母乳 乳糖 乳酸 pH ↓ 频繁采食 降低胃 pH变异 使用加酸化剂地低缓冲力饲料 胃过高 pH 的负作用 - 胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶的转化率下降 (适宜: 2.0—3.5) 降低蛋白质的消化 胰腺碳酸氢根离子分泌减少 腹泻增加 - 病原菌（如大肠杆菌等）增殖 断奶仔猪胃肠中的消化酶及活性 脂肪酶 淀粉酶 糜蛋白酶 胰蛋白酶 初生 934 121 133 284 1周 2956 11422 469 769 2周 12142 17614 838 1197 3周 15421 37729 1535 1759 4周（断奶） 48756 62406 2222 3251 5周 15711 15809 741 1800 6周 15163 80125 2521 7006 仔猪断奶前后的消化酶变化 脂肪酶与淀粉酶 酶活 糜蛋白酶与胰蛋 白酶酶活 90000 8000 80000 7000 70000 6000 60000 5000 50000 4000 40000 3000 30000 20000 2000 10000 1000 0 0 6 周龄 0 1 2 3 4 5 断奶 脂肪酶 淀粉酶 糜蛋白酶 胰蛋白酶 断乳使消化道内各种酶活性发生变化 受断乳前后食物的改变和消化酶合成障碍 断乳的应激可引起仔猪消化道中各种酶的活性均有不 同程度的短期下降 大约持续一周后消化酶的活性开始回升，恢复到断乳 前的水平， 以后逐渐上升 这是仔猪断奶后头1～2周期间消化不良、生长受抑的 重要原因 • Lindeman等(1986)报道,仔猪在0～4周龄期间，胃 蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶活性成倍 增长 ，4 周龄断奶后一周内各种消化酶活性降低到 断奶前的1/3。 • 断奶后仔猪消化酶活性的下降，导致仔猪常不能适 应以植物为主的饲料，这也是仔猪断奶后头1～2周 期间消化不良、生长受抑的重要原因。 断奶应激 早期断奶仔猪对饲料养分的消化 对乳蛋白的利用率非常高（95-100%） 对复合蛋白的利用率比较低，例如，大豆蛋白的利用 率为60-65%，大豆蛋白的抗原性，引起暂时性过敏 反应，同时能引起仔猪肠道发炎。 • • 断奶后饲料中的NSP难以消化 肠道食糜粘滞、高渗性、导致水分向肠道集中 • 腹泻、拉稀 解决的办法是在乳猪料中加酸化剂 3.失去母乳肠道发育受影响 母乳中有许多生物活性物质，例如：表皮生长因子；类胰岛素样生长 因子－Ⅰ；类胰岛素样生长因子－Ⅱ；免疫球蛋白；谷氨酰胺等。这 些物质有抵抗疾病，促进消化道发育等作用。 猪乳中谷氨酰胺的含量（umol/L脱脂乳） 项目 产仔后第1d 3d 第8d 第15d 第22d 第29d 谷氨酰胺 108 334 1122 1186 1929 3445 • 肠上皮淋巴细胞是肠上皮其他细胞的9倍 • 主要利用谷氨酰胺作为能量来源。 • 谷氨酰胺是合成嘌呤和嘧啶核苷的前体物，为肠上皮 内淋巴细胞增生所必需。 • 断奶导致小肠谷氨酰胺供应不足，肠绒毛萎缩，营养 吸收障碍。 在日粮和动脉血中提供谷氨酰胺对 于维持肠道淋巴细胞功能的重要性 草酰乙酸 乙酰辅酶A 小 肠 能 量 代 谢 主 要 途 径 NADH ( +H+) NAD + 苹果酸 柠檬酸 延胡索酸 异柠檬酸 NAD+ FAD.2H FAD NADH+(H+) 琥珀酸 草酰琥珀酸 GTP GDP ADP ATP CO2 琥珀酰CoA α-酮戊二酸 CO2 NADH ( +H+) HS.CoA NH3 谷氨酸 NH3 NAD+ 谷氨酰胺 吮乳和断奶仔猪小肠微绒毛高度与隐窝深度 项目 十二指肠 微绒毛高度 断奶仔猪 356 空 肠 496 354 回 肠 323 118 285 200 130 104 200 185 十二指肠 隐窝深度 吮乳仔猪 550 空 肠 回 肠 4.免疫力低 • 仔猪出生时, 不具备自身免疫能力。 • 在胚胎期间, 母体血管与胎儿血管之间被几层 组织隔开, 限制了母体抗体通过血液转移到胎 儿的体内。 • 初生仔猪可以通过母乳获得免疫球蛋白, 所以 初乳是仔猪不可替代的食物(见表12) 。 初乳和常乳中各种营养物质的含量 ％ 出生后小时 出生 3 6 12 24 常乳 蛋白 质 18.9 17.5 15.2 9.2 7.3 5.6 脂肪 7.2 7.3 7.8 7.2 8.7 9.4 乳糖 2.5 2.7 2.9 3.4 3.9 5.0 • 初乳含免疫球蛋白7%，常乳0.5%. • 但是仔猪对初乳中免疫球蛋白的吸收能力是 有限的(见图) • 仔猪10日龄后才产生球蛋白。 • 仔猪5周龄前体内抗体的数量很少。 • 仔猪3-4周龄断乳免疫低，易患疾病。 仔猪的主动和被动免疫 被动免疫 100 80 主动免疫 60 40 20 0 1 2 3 4 5 周龄 • Blecha（1993）报道：早期断奶仔猪与哺 乳仔猪比较, 3 周龄断乳免疫能力受到抑制, 抗病力低于正常哺乳仔猪。 • 3-4周龄断乳仔猪，还能吸收牛乳免疫球蛋 白 可提高仔猪成活率和抵抗疾病能力（ Lingdmen)。 • Degregorio(1989，1992)从牛的初乳中提取 的免疫球蛋白, 喂给仔猪后, 可以提高3-4周龄 早期断奶仔猪的成活率和抵抗病源菌的能力 然而这种获得免疫力的方式也给早期断乳 带来的一些麻烦。 仔猪3-4周龄断乳能吸收饲料中抗原蛋白。 腺窝细胞增生、肠绒毛萎缩，吸收不良。 大豆球蛋白(Glycincin)。 大豆聚球蛋白(Conglycincin)。 引起腹泻的因素(通过添加剂，改变肠道环境） 过早的采食固体饲料 早期断奶应激 日粮抗原反应 pH上升 消化酶活性下降 绒毛萎缩、腺窝增生 吸收不良 大肠杆菌、沙门氏菌 冠状病毒、轮状病毒 环境污染 抵抗力下降 腹泻 • 断乳时间对仔猪消化生理的影响 • 早期断乳综合症： • 食欲差，消化不良， • 生长缓慢，饲料利用率低， • 抗病力差，下痢， • 死亡率高，精神症状 • 如何防止断乳对仔猪的应激影响 乳仔猪营养研究的主要目标 • 提高成活率 • 保持健康，低病发率 • 高生长速度 • 高饲料报酬 • 高经济效益（母猪、仔猪、畜舍设施等） • 环境保护与食品安全 二、乳仔猪饲料添加剂的应用 1.抗生素 抗生素（antibiotics） 是微生物在代 谢过程中产生的化学物质，在低浓度下就能 抑制其它种微生物的生长和活动，甚至杀死 其它们。 自20世纪40年代抗生素问世以来，由于 其在防病、保健和促进生长、提高私了效率 方面的神奇功效，在养殖业中得到全方位的 应用，到了20世纪70年代达到顶峰。 抗生素应用效果：促进生长、改善饲料利用率 平均日增重 饲料转化率 资料来源 肉鸡 2.5～6% 1.5～3.5% Swann 1969 肉鸡 4% 4% Gropp与 Schuhmacher1997 牛 7% 7% Gropp与 Schuhmacher1997 生长猪 9% 5.5% Gropp等1992 仔猪 16% 9% Gropp等1992 （9～24%） （3～15%） 仔猪 8% 4～6% Gropp与 Schuhmacher1997 猪 5～10% 5～7% Bickel 1983 猪 6～10% 5～7% Swann 1969 小肉牛 9% 5% Gropp等1992 小肉牛 7% 4.5% Gropp与 Schuhmacher1997 平均值 5～8% 4～7% 抗生素在养殖业中的应用 由于饲养环境较差，我国的畜牧业对抗生素的 依赖性很大，世界每年抗生素花费约50亿美元， 我国约5亿美元，占1/10。 动物产品在近20年间成本下降了几倍。 为追求养殖高额利益，生产者在饲料中超量或 违规添加抗生素，畜产品药物残留严重超标。 面临着畜禽产品出口受阻和消费者身受其害。 抗生素抗病机理 • 核糖体功能抑制作用 • 抑制细胞壁形成 • 破坏离子平衡 • 其他 如，作用于能量代谢系统或作为抗代谢物 破坏离子平衡 细胞外 被转运离子 盐霉素 莫能霉素 马杜拉霉素等 分磷 子脂 层双 作用：破坏细胞内外离子平衡 离子通道 细胞内 运动载体 例：万古霉素和杆菌肽的抗菌机理 1.细菌细胞膜外是一层坚韧的细胞壁，能抗御菌体内强大 的渗透压，具有保护和维持细菌正常形态的功能。 2.细菌细胞壁主要结构成分是胞壁粘肽，由N-乙酰葡萄糖 胺（GNAc）和与五肽相连的N-乙酰胞壁酸（MNAc）重 复交替联结而成。 3.胞壁粘肽的生物合成可分为胞浆内、胞浆膜与胞浆外三 个阶段，每个阶段都有相应的抗生素可以对其进行抑制。 细胞壁的形成示意图 P 膜外受体 P N-乙酰葡萄糖胺 P P 脂载体 胞浆内 N-乙酰胞壁酸-五肽 胞外 细胞膜 万古霉素、杆菌肽的抑菌机理 膜外受体 胞外 万古霉素、杆菌肽 胞浆内 抗生素的负面效应 ！！！ 引起内源性感染（endogenic infection）或 二重感染（superinfection） 产生耐药菌株（resistant strain） 降低机体细胞免疫、体液免疫功能 畜产品如肉、蛋、奶中残留 造成环境污染 例如：四川暴发人感染猪链球菌病 • 2005年6月下旬四川省资阳、内 江等 12 个市相继发生了由猪链 球菌感染引起的人- 猪链球菌感 染： • 以急性起病、高热、伴有头痛 等全身中毒症状、重者出现中 毒性休克、脑膜炎为主要临床 表现的病例，死亡9例。 农业部兽医诊断中 心（2005）检测结果表明 临床治疗猪链球菌病常用的抗生素有卡那霉素、庆 大霉素、青霉素、四环素等。 约 40%猪链球菌分离株有较强的耐药性，未能筛选 出高敏药物； 约 10%的猪链球菌分离株有很强的耐药性，仅对个 别药物，如阿莫西林等有中度敏感性，而对头孢类 药物也不敏感。 结核菌抗药性增强！！！ • 肺结核一度受到遏制，可是由于结核菌抗药性增强，以及 中国农村基本医疗体系的崩溃，肺结核发病率已经高居甲 类传染病前首位。2005年我国第三季度发病人数达37.3万 人，死亡1264人。 • 据估计,全国约有500万肺结核患者,占全球结核病患者总数 的1/4,而且相当多的人具有抗药性。 抗生素及代谢物进入人体的途径 1.饲料中的抗生素通过食品传入人体 2.细菌的抗药性使人治病的抗生素用量加大 3.担心某一天抗生素对医疗人类疾病失效 目前许多国家采取了相应的措施 • 限用或禁用抗生素； • 兽用专用抗生素品种的开发，不与医用抗 生素争品种； • 专用饲料添加用抗生素的研究开发； • 抗生素替代品的研究和开发。 欧洲抗生素的禁用 1969 英国：禁用人用抗生素 1986 瑞典：在动物生产中禁止使用任何抗生素生 长促进剂(AGP) 1998/2000 丹麦：在猪生产上禁用全部抗生素 1997 欧盟禁用：阿伏霉素 1999 欧盟禁用：杆菌肽、泰乐菌素、螺旋霉素 威里霉素、喹乙醇和卡巴氧。 2006 欧盟禁用：黄霉素、盐霉素钠、卑霉素 莫能霉素钠。 *美国上世纪70年代曾经也全面禁用过抗生素 禁用饲用抗生素的实际后果 • 日增重(ADG)下降 • 饲料转化效率降低 • 采食量减少 • 疾病增加 • 排粪量增多 • 卫生状况变糟 • 环境变差 开发仔猪用饲料添加剂 益生素和益生元 免疫调节剂 谷氨酰胺 植物提取物 纤维、寡糖 酶制剂 herbs 抗氧化剂 有机酸 酵母 矿物蛋白盐 2.有益微生物 动物消化道生态平衡： 1. 动物消化道内的正常微生物群（normal microbiota）。 2. 宿主动物、微生物、外界环境相互依赖、相互制约、 相互受益。 3. 进化过程中形成了动物消化道微生态平衡。 正常菌群构成类型 肠内菌群的构成 菌数 共 109~1011 生 性 中 105~108 间 性 致 病 性 0~104 菌群 类杆菌 优杆菌 消化球菌 双歧杆菌 乳杆菌 大肠埃希菌 链球菌 韦荣球菌 韦氏梭菌 葡萄球菌 变形杆菌 假单胞菌 肠内菌群的功能 对宿主的作用 （有益性） 维生素合成 蛋白质合成 辅助消化 辅助吸收 防止外袭菌 刺激免疫功能 保持健康 （有害性） 肠内腐败 （NH3 、H2S、 胺、酚） 致癌物 毒素 （致病性） 对皮肤,粘膜,脏 器及血液的感 染 促进老化 自身感染 家禽的消化道微生物 空肠 嗉囊 消化道部位 腺胃 肌胃 十二指肠 回肠 小肠 盲肠 泄殖腔 直肠 细菌种类 嗉囊、腺胃、肌胃 乳酸菌属、枯草杆菌； 十二指肠、空肠、 乳酸菌属、枯草杆菌、粪链球菌、双岐杆菌、小 杆菌属、弯曲乳杆菌属、链球菌属、芽孢菌属； 回肠 盲肠、直肠、 泄殖腔 乳杆菌属、枯草杆菌、粪链球菌、双歧杆菌、小 杆菌属、弯曲乳杆菌属、链球菌属、芽孢菌属、 奈瑟氏菌属、大肠杆菌属、粪链球菌属、分枝乳 酸杆菌属、纺锤菌属 猪胃肠道的正常微生物群 成年健康猪的粪便菌群总菌数在 1010 个/g以上，以 乳酸菌和拟杆菌、厌氧弯曲杆菌、 真杆菌等构成最优势 菌群，而肠杆菌一般是107——108个/g。 乳酸菌属：乳杆菌、双歧杆菌、链球菌等； 拟杆菌属：厌氧弯曲杆菌、真杆菌、消化球菌、梭状芽孢杆菌、韦 荣氏球菌等； 肠杆菌属：大肠杆菌、克雷伯氏菌、变形杆菌等； 另外还有葡萄球菌、酵母菌等。 微生态失调与调整 1. 消化道微生态平衡受到外界环境因素影响下，由生理性组合 转变为病理性组合，即导致微生态失调(dysbiosis)。 2. 微生物与微生物之间、微生物与宿主以及微生物、宿主与外 环境统一之间的失调。 3. 表现：①正常微生物群的种类、数量和定位的变化。 ②宿主表现出患病或动物机体出现病理性变化。 有益微生物（益生素）作用机制 益生菌（素）（probiotics) 概念 可以直接饲喂动物，通过调节动物肠 道微生态平衡，达到预防疾病、促进动 物生长和提高饲料利用率的活的微生物 或其培养物（ Parker 1974）。 益生菌（素）的作用机理 优势种群说： 微生物菌群中的优势种群对整个种群和肠道环境起 决定作用。 微生物夺氧说： 益生菌（素）进入消化道后迅速繁殖，消耗肠内的 氧气， 降低局部的氧分子浓度。 膜菌群屏障说： 有益微生物可竞争性抑制病原体在肠细胞上定植 ， 排除或控制潜在的病原体。 微生态制剂可通过改善机体免疫系统和肠道功能， “三流运转”理论： 保证了微生态系统中基因流、能量流和物质流的正 常运转。 益生素作用机理 细菌 孢子 酵母 产酸、乳酸菌素， 维生素、酶 增殖 选择性刺激主要小肠菌群: 乳酸生产菌 刺激机理 回肠远端/ 盲肠 / 结肠近端 抑杀 直接增强抑制微生物 菌群中病原菌的能力 营养 产生乳酸和短链脂肪酸 抑制病原菌： 大肠杆菌，沙门氏菌, 弯曲杆菌, 螺旋体 等 竞争性抑制大肠杆菌 促进胃肠粘膜 再生和健康 抑制假单胞菌、 葡萄球菌、变形假丝酵母 等. 益生菌对肠道组织形态影响的机理 肝脏 畜禽生产性能 抑制 益生菌 产脲酶菌 X 肠道 消化吸收 防御 促进 氨 尿 酸 肠粘膜 绒毛形态、 绒毛高度、宽度； 分化细胞、 吸收细胞 血液 添加益生素对仔猪腹泻率的影响 益生素 日龄 腹泻率 蜡状芽孢杆菌 8周龄 ↓ yes 蜡状芽孢杆菌 1 – 85日龄 ↓ yes 蜡状芽孢杆菌 7 – 21日龄 ↓ yes 蜡状芽孢杆菌 24 – 66日龄 无效 no 蜡状芽孢杆菌 体重25 kg 无效 no 蜡状芽孢杆菌 断奶后2周 ↓ yes 粪肠球菌 1 – 70日龄 ↓ yes 粪肠球菌 断乳 ↓ yes 百得酸小球菌 5 – 28日龄 ↓ yes 5 – 28日龄 ↓ yes 百得酸小球菌 S. cerevisiae 引自 Simon et al., 2003 统计显著性 补加益生素对仔猪生产性能的影响 Simons(2001)汇总了44篇报道，其中大部分试验结果表明益生素可以 提高仔猪日增重，改善饲料增重比(%)。 30 日增重 25 20 15 * * 10 5 0 1 -5 -10 饲料增重比 10 5 0 1 -5 - 10 与 对 照 组 相 比 差 异 显 著 * * - 15 - 20 - 25 - 30 - 35 引自 Simon, 2001 影响益生素作用效果的因素 动物种类； 动物年龄与生理状态； 环境卫生状况； 益生素种类、使用剂量、饲料加工储藏条件以及 饲粮中其他饲料添加剂（如抗生素、矿物元素） 的使用情况等。 3.寡糖营养与作用机理 β-1、2糖苷键 分 子 结 构 示 意 图 GF2 kestose GF3 nystose GF4 furanosyl nystose 寡糖的消化 1. 口腔、胃和十二指肠 唾液淀粉酶和胰淀粉酶等消化酶分解α-1,4糖苷键， 2. 小肠刷状缘 淀粉糖化酶、异麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶分解α-1,6糖苷键， 3. 单胃动物消化道 没有分解β-1,2糖苷键和其他糖苷键结合成的寡糖。 FOS结构中的β-1，2糖苷键，很大程度上不能被哺乳动物产生 的 消 化 酶 分 解 ， 故 称 为 非 消 化 性 寡 糖 （ Non-digestible Oligosaccharide，NDO）。Nilsson和 Bjorck（1988）试验表明，雄 Wistar家鼠对FOS的消化率可被抗生素（Nebacitin）抑制18-26%； Tokunaga等（1989）用 14C标记的FOS饲喂无菌家鼠的试验表明， FOS不能被胃小肠降解为单糖，不能被小肠吸收，而直接进入小肠后 部如盲肠、结肠和直肠。 胃肠道中微生物： 分解FOS生成挥发性脂肪酸，丁酸（28.5%）、乙酸 （17.2%）、丙酸（15.6%）和戊酸（5.6%），经盲 肠吸收，参与代谢；但对动物本身不具有消化性。 寡糖作用机理 1）寡糖作为肠道内有益寄生菌的营养基质， 促进机体肠道内健康微生物菌相的形成 2）结合、吸收外源性病原菌 3）调节机体的免疫系统 4）改善肠道生理结构和养分代谢 影响寡糖应用效果的因素 添加量因素 ； 日粮组成 ； 动物种类 ； 动物年龄 ； 饲养环境 ； 与抗生素及益生素的协同作用 ； 其他因素如适应性等 。 仔猪饲料中非消化性寡糖的应用效果 来源 参数 效果 作者 生产性能, 微生物区系 no 免疫系统 yes FOS 生产性能 yes Xu et al., 2002 MOS 生产性能 yes Davis et al., 2002 免疫系统 no FOS, TOS pH, 生产性能 no Houdijk at al., 1998 FOS, TOS pH, VFA,微生物区系 yes Houdijk at al., 1997 消化率 no 生产性能, 消化率 no VFA,微生物区系 no 生产性能 no MOS 半乳寡糖 蔗糖饴 White et al., 2002 Mathew et al., 1997 Orban et al., 1996 果寡糖在断奶仔猪日粮中的应用 F/G 料肉比 1.85b 1.77b 1.72ab 1.68ab 空白 金霉素 1.51a 0.2%果寡糖 0.4%果寡糖 0.6%果寡糖 陈旭东，计成（2004） 试验研究 芽 孢 杆 菌 和 果 寡 糖 对 断 奶 仔 猪 的 作 用 机 理 研 究 芽孢杆菌和果寡糖对断奶仔猪 肠道组织形态学指标的影响 组别 指标 0.4%FOS+ Control Aureomycin 0.2% Bacillus 0.4% FOS 0.2%Bacillus 绒毛高度villous height（μm） 空肠 450±20bc 350±35a 433±11b 460±20bc 507±6c 回肠 448±27ab 425±17a 445±20ab 502±21b 510±20b 盲肠 43±20ab 绒毛脱落a 132±16c 110±25bc 190±41bc 隐窝深度crypt depth（μm） 空肠 483±17c 372±14b 320±18ab 313±19a 370±19b 回肠 410±8b 310±20a 305±28a 312±54a 367±23ab 盲肠 343±35 397±8 360±25 373±14 405±7 杯状细胞比例percent of goblet cell （%） 空肠 5.50±0.43ab 4.33±0.76a 4.50±1.12a 5.17±1.19a 8.00±0.86b 回肠 5.33±1.02a 9.67±3.02ab 11.17±2.41ab 7.83±0.48ab 11.50±0.96b 盲肠 11.00±4.95b -a 21.83±2.10c 14.50±1.34bc 10.50±4.75b 注：同行中不相同字母间差异显著 （P<0.05） 引自：陈旭东（2003），中国农业大学 4.酶制剂 （1）蛋白降解酶 乳猪断乳使消化酶活性下降 – 植物蛋白中含一些抗营养因子，降低对营养物 质的吸收，抑制动物生长 • 蛋白酶抑制因子，植物凝集素，单宁等 – 动物性原料如羽毛粉，含大量角蛋白和纤维 蛋白,羽毛蛋白质消化率特别低 – 进一步提高植物性蛋白质的消化率？ 蛋白酶能够降低蛋白酶抑制因子，提高消化率 蛋白酶是水解蛋白质链的酶的总称，包括酸性 (pH 2.5—3)、中性(pH 7左右)和碱性(pH 8左右)3 种，在饲料中多采用酸性和中性蛋白酶，以提高动 物对蛋白质的水解效率，促进动物对饲料蛋白质的 吸收效率。 生物学功能： 补充内源蛋白酶的不足。 降解植物蛋白，提高饲料蛋白质的可消化性。 降解植物饲料中的蛋白类抗营养因子，改善饲 料营养价值 猪鸡部分饲料中4种必需氨基酸的利用率% 饲料 赖氨酸 色氨酸 猪 鸡 猪 大麦 73 78 73 蚕豆 82 88 70 玉米 80 81 70 棉粕 65 67 73 鱼粉 89 90 80 豆粕 85 84 78 肉骨粉 64 61 53 花生饼 79 83 ---豆饼 87 81 81 小麦 80 81 78 苏氨酸 猪 鸡 70 77 82 87 73 84 63 71 85 92 74 89 56 56 ---- 82 77 83 74 83 蛋氨酸 猪 鸡 82 79 ---- 91 89 91 70 73 88 93 88 90 73 70 ---- 88 86 80 85 87 （2）植酸酶 • 饲料中磷60%～85%以植酸磷形式存在，利用率比较低。 • 它与一些阳离子如Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+ 和K+等有很强的螯合能力，形成不溶性盐。 • 与饲料中的蛋白质、氨基酸、淀粉和脂质结合。 • 与淀粉酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶和酸性磷酸酶等结合 饲料原料中磷含量及利用率 饲料原料 玉米 小麦 米糠 麦麸 棉籽粕 菜籽粕 大豆粕 总磷(%) 0.28 0.37 1.5 1.15 0.97 1.17 0.62 植酸磷比例(%) 71.4 64.9 85.3 82.6 77.3 74.4 64.5 总磷利用率(%) 28 35 15 17 23 21 35 据统计，一个万头猪场每年食入磷总量为27－44 吨（平均40吨），排出磷总量为20－33吨（平均31 吨），排出的磷相当于118吨磷酸钙，造成很严重的环 境污染。 使用植酸酶的生态效益 2000 年 2010 年 2020 年 配合饲料产量，亿吨 不使用 植酸酶情况 使用 植酸酶情况 1.0 1.5 1.7 磷酸氢钙需求量，万吨/年 100 150 170 粪便中磷的排出量，万吨/年 250 375 425 植酸酶需求量，万吨/年 10 15 17 替代磷酸氢钙量，万吨/年 80 120 136 粪磷排出减少量，万吨/年 180 210 306 植酸磷水解示意图 植酸酶 P P P P P 六磷酸肌醇－植酸 五磷酸肌醇 四磷酸肌醇 三磷酸肌醇 二磷酸肌醇 P 2－磷酸肌醇 添加植酸酶的优点 • 替代磷酸氢钙,节约饲料成本 (猪7元 / 吨)。 • 提高钙锌铜镁等矿物元素的利用率提高20％。 • 增加饲料中蛋白质、氨基酸、淀粉和脂质的利用率。 • 植酸酶降解植酸所生成的产物肌醇为动物所必需。 • 减少粪便排泄物中磷含量30 ~ 50%，减少环境污染。 • 节省饲料配方空间. 植酸酶对猪生产性能的影响 添加量 体重(kg) 日增重 料肉比 (％) 资料来源 利用率（％） （％） DM N P 300U/kg 7.5 -11.1 - +3.4 +2.8 +4.8 300mg/kg 9 10.6 7.3 - 4.9 21.3 500U/kg 28.4 -2.8 3.5 5.3 1000mg/kg 45 8.15 4.18 1.18 2.71 68 125mg/kg 8.5 -23.59 4.6 - 5.7 31.25 800mg/kg 45.0 - 2.86 2.86 - 73.27 1200mg/kg 6.4 28.17 5.46 - 27.16 42.92 14.9 蔡青和，计成， 2004 张克英 等， 2003 Gary Apgar,2002 刘宗慧，2002 徐建雄等， 2001 Mrone等， 1994 Lei等，1993 （3）非淀粉多糖酶 谷物干物质中的化学成分 (% DM干物质) : 小麦 黑麦 玉米 大麦 豆粕 淀粉 65-68 60-63 68-72 54-68 3 蛋白质 11-16 10.5-14 8.5-11.5 11-12 52 11 11 9 16 22 非淀粉多糖 * Literature review, 2002 谷物间NSP的差异主要表现在NSP的含量和特性上。 主要NSP包括：戊聚糖, 葡聚糖, 纤维素和果胶。 非淀粉多糖的抗营养作用 笼子效应 细胞壁木聚糖 内源酶 (淀粉酶, 脂酶,... ) × 淀粉 脂类 蛋白质 sol NSP 粘度 • 降低日粮和消化物的粘稠度 • 促进营养物质的消化和吸收 • 减少氮磷的排泄(环境污染) • 提高日粮的有效能值(代谢能、消化能) • 提高采食量、增重、饲料转化率 • 减少饮水、降低排泄物中的含水量 • 减少排泄物中的氨味 Arabinoxylan 木聚糖酶作用 阿拉伯木聚糖 b-1,4--木聚糖内切酶 a-阿拉伯呋喃糖糖苷酶 小分子多糖 阿魏酸 b-木糖苷酶 木糖 阿拉伯糖 葡聚糖酶和纤维素酶作用 小分子多糖 b-glucan b-1,3连接 b-1,4 连接 b- 1,3(4)-葡聚糖内切酶 b-glucan 葡聚糖 纤维素二糖分解酶 b-1,4连接 b-1,3连接 b-葡糖苷酶 b- 1,4-葡聚糖内切酶 寡聚糖 葡萄糖 纤维素 葡萄糖 外源性非淀粉多糖能够使内源性酶 更好地接近底物（养份） 外源性非淀粉多糖酶 (如: 木聚糖酶) 木聚糖 回肠粘性 : 恢复正常 蛋白质 蛋白质 脂类 淀粉 脂类 淀粉 内源酶 降低了回肠 微生物发酵 NSP片段不能被消化 饲料中NSP含量与能量代谢率的关系 5.酸化剂 仔猪消化系统尚未完全发育 盐酸分泌不足 (Cranwell, 1985) •9-12日龄为3.4 mmol H+/小时 •27-40日龄为7.6 mmol H+/小时 •成年猪胃pH值2.0-3.5；断奶仔猪胃内pH值通常高 于4.2；仔猪日粮的pH值通常高于5.8 酶活不足 (胃蛋白酶) 病原微生物繁殖 断奶应激 饲料变更 有机酸的作用机理 1.饲料: - 降低pH值 - 抑菌 (细菌，酵母，霉菌） 2.胃肠道: - H+ 降低胃内容物的 pH值 提高胃蛋白酶额活力 (适宜pH： 2.5— 3.5) 影响肠道微生物菌群 - 阴离子 结合阳离子 (Ca2+, Mg2+, Fe2等.) 3.中间代谢: 能源 各种有机酸抑制饲料真菌和细菌的最小有效剂量 (%) 菌种 甲酸 乙酸 丙酸 山梨酸 金色葡萄球菌 0.125 0.25 0.25 0.5 枯草芽孢杆菌 0.25 0.5 0.5 >1 大肠杆菌 0.1 0.5 0.5 0.5 黑曲酶 0.5 0.5 0.25 0.5 青霉菌 0.1 0.1 0.125 0.05 雪腐廉孢 0.25 0.25 0.125 0.05 细菌 真菌 Sing-Verma, 1973 有机酸对仔猪生产性能的影响 添加剂 n 酸水平( g/kg) 日增重 采食量 料肉比 甲 酸 10 3–8 11.1* 6.4* - 2.4* 延胡索酸 27 5 – 25 4.5* 0 - 2.5* 柠 檬 酸 19 5 - 25 3.7* - 1.1 - 4.1* 二甲酸钾 3 4 - 24 11.2* 7.7* - 3.7* Mroz, 2003; Partanen, 2001 * 和对照组相比差异显著 105 120 100 100 95 80 90 60 85 40 80 20 75 0 0% FA 780 meq pH 6.0 Eckel et al., 1992 0.6% FA 760 meq pH 5.2 1.2% FA 745 meq pH 4.8 1.8 % FA 735 meq pH 4.2 Frequency of diarrhoea (control=100) FCR % (control=100) 甲酸对仔猪开食料饲料转化率和仔猪腹泻率的影响 FCR Frequency of diarrhea 不同报道的比较：甲酸对仔猪生产性能的影响 Relative changes in daily gain (%) 30 26.9* 25 22.1 21.8* 17.4 18.6 20 13.5 15 11.1* 9.9 10 5 7.4 3.8 4.6 3.1 Studies 0 -5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -6.5 -10 -15 0,25 - 2,4% Formic acid -20 * = P < 0,05 引自 FB Agrarwirtschaft Soest, 1998 -15.1* 有机酸通过不同作用模式稳定仔猪的生长环境 - 饲料微生物活性 ↓ - 饲料缓冲力 ↓ - 胃缓冲力 ↓ - 胃pH ↓ - 乳酸产量 ↑ - 小肠大肠杆菌 ↓ - 小肠发酵不良 ↓ - 生产性能和健康水平 ↑ 液体蛋氨酸（DL-HMB ）是短链有机酸 NH2 CH3 CH3 S S CH2 CH2 CH2 CH2 C H DL-蛋氨酸 (DLM, 粉状) COOH OH C COOH H DL-2-羟基-4 (甲硫基) 丁酸 (DL-HMB, 液体) HMB 在断奶仔猪日粮中 作为酸化剂 降低日粮 pH值和系酸力 在断奶后 6周内表现为正效 应 HMB 在断奶后6周内经济使 用的剂量是 2 kg/吨 HMB 在酸化日粮方面节约 的成本大约是 4美元/吨 由于HMB 的抑菌作用，故 延长了饲料的保存时间。 HMB是一种短链脂肪酸， 可以作为酸化剂 HMB的 pH值为 1, 有抑制 细菌活性的能力，如同乳酸、 丙酸一样 2kg HMB 可提供 1,760 g 有机酸 谷氨酰胺 • 动物细胞内合成嘌呤和嘧啶，核苷酸，NAD+，氨基糖 （如糖胺）的必需前体物 • 快速分解细胞的主要“燃料” • 在器官之间的氨基酸的氮、碳代谢上起重要作用 • 肝脏和肾脏内主要的生糖氨基酸 • 通过肾内氨的生成，谷氨酰胺在调节酸碱平衡上也起重要 作用 小肠的结构 1）粘膜层； 粘膜上皮， 固有层， 粘膜肌层 2）粘膜下层； 3）外肌层； 4）浆膜层； • 小肠---利用谷氨酰胺的最主要器官； • 在吸收后状态下，谷氨酰胺是小肠从动脉血中显 著摄取的氨基酸； • 新生仔猪血浆中的谷氨酰胺的含量为(0.4-0.5mM)， 低于其他哺乳动物 (0.6-0.7mM)； • 日粮中的谷氨酰胺在第一次通过小肠时被广泛降 解。循环血液中的谷氨酰胺主要来源于骨骼肌， 脂肪组织和肺的内源合成。 断奶仔猪血清中的谷氨酰胺含量明显低于 哺乳仔猪 断奶后谷氨酰胺供应不足 谷氨酰胺利用率的下降可能是刚断奶的仔 猪肠道萎缩现象的原因之一 代乳料中添加谷氨酰胺对小肠绒毛高度和 隐窝深度的影响 代乳料 代乳料 + 谷氨酰胺 绒毛高度 前 (um) 中 后 545 406 291 596 455 338 隐窝深度 前 (um) 中 后 168 165 142 155 144 125 Pluske et al, 1991 日粮添加谷氨酰胺对早期断奶仔猪空肠绒毛高度 的影响 225 绒毛高度（um） 200 175 150 C 35d T C 49dT 仔猪日龄 张军民等,2000 引用美国NRC(1998 )乳仔猪营养物质需要量 体重（kg） 体重范围（kg） 3~5 5~10 10~20 平均体重（kg） 4 7.5 15 饲料消化能（kcal/kg） 3400 3400 3400 粗蛋白（%） 26 23.7 20.9 氨基酸需要量 赖氨酸（%） 1.50 1.35 1.15 蛋氨酸（%） 0.40 0.35 0.30 蛋+胱（%） 0.86 0.76 0.65 苏氨酸（%） 0.98 0.86 0.74 色氨酸（%） 0.27 0.24 0.21 矿物质元素（%） 钙 0.90 0.80 0.70 总磷 0.70 0.65 0.60 可利用磷 0.55 0.40 0.32 钠 0.25 0.20 0.15 配合早期断奶仔猪日粮应注意： •酸化剂：富马酸、乳酸、柠檬酸、甲酸、复合酸等 •抗生素：种类很多，但不要长期使用一种 •酶制剂：蛋白酶、植酸酶、非淀粉多糖酶等 •促生长物质：赖氨酸、谷氨酰胺 •适当降低日粮蛋白质含量 选用蛋白质饲料 1. 根据断乳周龄确定仔猪日粮组成。 2. 乳清粉、脱脂奶粉、喷雾血浆蛋白粉、喷 雾血粉、优质鱼粉、肠膜蛋白粉（DPS） 3. 植物性蛋白质原料需经细致的加工才能应用 例如：大豆或饼粕的处理：蒸汽积压膨化，乙醇处理 应用优质动物性蛋白质饲料 结语 我们的国民经济发展迅速，很多领域已经赶超发 达国家。我国消费者对动物产品质量的关注，正逐渐 与国际并轨，这是我们畜牧工作者不可忽视的问题。 环境是人类的健康的保证，安全绿色食品是市场的需 求。开发新型促生长添加剂，任重而道远！