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目前，营养策略对肠道健康和肠道微生物菌群组成的影响正日益受到人们的关注。了解碳水化合物、蛋白质、脂肪这日粮中的三大营养素对优化肠道健康至关重要。即使在这三大营养素已经充分取得平衡时，饲料添加剂仍然可以对确保肠道健康提供必要的支持。
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）05-0041-03
随着抗生素使用的减少，当今在动物管理上，肠道问题日益引发人们的担忧。猪最常见的肠道致病菌有猪密螺旋体（B. hyodysenteriae）（引发猪痢疾）、大肠杆菌（E. coli）（造成断奶后腹泻）、沙门氏菌、梭菌和劳森氏菌（L. intracelluaris）（引起猪肠腺瘤）；在家禽中，梭菌（引发坏死性肠炎）、沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆菌和端螺旋菌是引起肠道紊乱最常见的致病菌。尽管动物在感染致病菌后仍有可能被治愈，但是对动物肠道的损伤是不可逆的，并且会导致生产性能下降和大量的经济损失。因此，通过营养手段来维护动物的肠道健康极其重要。
肠道健康是肠道、饲料和肠道内微生物之间复杂互作后的结果（图1）。这三者中任何一个受到影响都会不可避免地对肠道健康产生积极或者消极的影响。最简单的影响因子是饲料，并可以通过这种方式调控肠道健康。饲料主要由碳水化合物、蛋白质和脂肪组成。这三大营养素加上饲料添加剂，在调控动物肠道健康上有着很重要的作用。
1 碳水化合物和纤维
碳水化合物可以分为糖、寡糖、多糖、淀粉、非淀粉多糖（Non-starch Polysaccharides，NSP）和木质素。而NSP和木质素又被称为日粮纤维（Dietary Fibre，DF）。日粮中纤维的种类和水平都是影响动物肠道健康的重要因素。
纤维主要依据其在水中的溶解性和可发酵性进行分类。果胶和瓜尔豆胶是高度可溶性纤维源，可以增加日粮的黏性和水合作用，而不可溶性纤维则可以加快日粮在肠道中的排空速度。纤维可以被碳水化合物降解型微生物发酵，后者将多糖转化为短链脂肪酸。这些脂肪酸可以为肠细胞提供能量。非常重要的是要根据纤维的可发酵性来选择适宜的纤维源：一些纤维可以在肠道中正常发酵，但另一些则需要很长的时间才能发酵。通过正确组合纤维，则可以在整个后肠发酵，而不只是在后肠的前段或者后段进行发酵。这样，日粮纤维就可以和肠黏膜、肠微生物发生相互作用，因此其在肠道健康上扮演了很重要的角色。
一方面，高水平的日粮纤维对肠道健康有积极的作用，可以提高动物的生产性能。另一方面，纤维仅含有很少的能量和蛋白质，而这两种营养素都是动物生长必需的。此外，高水平的日粮纤维会增加动物的饱腹感，因此会降低采食量。在最大化生产性能和肠道健康之间找到平衡是动物营养中最大的挑战之一。
2 蛋白质转化
在动物养殖中，首要目的是将植物蛋白质转化为动物蛋白质。这种转化效率体现在动物的生产性能上，而这很大程度上与饲料的蛋白质水平和某些特定蛋白质的消化率有关。由于胃中pH较低、酶分泌量低，特别是在幼龄动物中，因此日粮蛋白质的消化很成问题。未消化的日粮蛋白质在后肠被微生物当作底物利用，并被转化为胺类和尿素。这将出现肠道菌群组成向有利大肠杆菌生长的方向转变，最终引发大肠杆菌病。
降低日粮的蛋白质水平是降低蛋白质源性腹泻风险的方式之一。理论上而言，较低的蛋白质摄入量（从日粮中）会导致较低的蛋白输出量（肉产品）。添加合成必需氨基酸则可降低这种对生产性能的负面影响。赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸是5种可利用的合成氨基酸。而必需氨基酸中的异亮氨酸和亮氨酸不能以合成氨基酸的形式添加。因此，这两种氨基酸在日粮中的水平只能通过改变日粮蛋白质水平或者改变日粮蛋白质来源来调控。这就意味着降低日粮蛋白质水平有一定程度的限度，而这取决于日粮可利用的蛋白质原料。
第二种降低腹泻风险的方式是提高蛋白质的消化率。这可以通过添加促消化剂（酶制剂）或者选择消化率更高的蛋白质原料来实现。豆粕是全世界應用最普遍的蛋白质原料。由于豆粕含有抗营养因子，幼龄动物很难消化普通的豆粕。使用经过深加工处理的豆粕，同时结合使用高品质的蛋白质来源（动物或蔬菜），可以提高蛋白质的消化率，且氨基酸的组成也更加合理。这一结论在一个用高品质混合蛋白质原料（Vitaprotein）替代豆粕的试验中得到了证实（表1）。试验表明平均日增重提高了14%，并且饲料转化率改善了11%，这不光体现了科技的进步，同时成本效益也得到了提高。
3 脂肪水平的作用
虽然纤维和蛋白质对肠道健康的影响有大量的文献记录，但日粮脂肪水平及其来源对肠道健康的影响少有文献记载。但这并不意味着日粮脂肪水平及其来源对动物胃肠道没有影响。有研究表明，高水平的日粮脂肪可能会提高结肠对肠道产物如内毒素（Lipopolysaccharides，LPS）的通透性，这将导致炎症的发生。这种炎症通常发生在结肠，甚至是系统性的，特别是在日粮纤维水平低时更容易发生。在日粮含有高水平脂肪并且有应激存在的情况下，应考虑在日粮中添加一种可以降低肠道氧化应激水平的天然抗氧化剂（Vitanox），Vitanox可减轻肠道通透性和炎症。
高品质的脂肪可以在小肠内得到更充分的消化，进而给后肠微生物留下更少的基质。脂肪的品质可以从脂肪的饱和度、游离脂肪酸的数量以及过氧化物水平来考察。在湿热的环境中，尤其应该尽快在脂肪中添加抗氧化剂。在肠道的高抗菌压力下，某些致病菌可以将胆汁盐转化为胆汁酸，这会降低脂肪的消化率。这表明不仅脂肪的消化率会影响肠道的健康，肠道的健康同样也会影响脂肪的消化率。当在日粮中添加了低品质的脂肪或者肠道中的胆汁盐不足以充分乳化脂肪时，添加具有乳化特性的功能性饲料原料可以恢复脂肪的消化率。
4 结语
总之，除了要检测日粮中碳水化合物、蛋白质和脂肪的水平外，这三大营养素之间的平衡也应该考虑，以避免能量过剩造成负担。即使这三大营养素得到了完美的平衡，饲料添加剂也可以对肠道健康提供必要的支撑。添加剂、中链脂肪酸和益生菌的联合使用，可有效地保障肠道健康。□□
原题名：Helping the big 3 in animal nutrition（英文）
原作者：Kobe Lannoo（Nuscience公司产品经理）
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）05-0041-03
随着抗生素使用的减少，当今在动物管理上，肠道问题日益引发人们的担忧。猪最常见的肠道致病菌有猪密螺旋体（B. hyodysenteriae）（引发猪痢疾）、大肠杆菌（E. coli）（造成断奶后腹泻）、沙门氏菌、梭菌和劳森氏菌（L. intracelluaris）（引起猪肠腺瘤）；在家禽中，梭菌（引发坏死性肠炎）、沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆菌和端螺旋菌是引起肠道紊乱最常见的致病菌。尽管动物在感染致病菌后仍有可能被治愈，但是对动物肠道的损伤是不可逆的，并且会导致生产性能下降和大量的经济损失。因此，通过营养手段来维护动物的肠道健康极其重要。
肠道健康是肠道、饲料和肠道内微生物之间复杂互作后的结果（图1）。这三者中任何一个受到影响都会不可避免地对肠道健康产生积极或者消极的影响。最简单的影响因子是饲料，并可以通过这种方式调控肠道健康。饲料主要由碳水化合物、蛋白质和脂肪组成。这三大营养素加上饲料添加剂，在调控动物肠道健康上有着很重要的作用。
1 碳水化合物和纤维
碳水化合物可以分为糖、寡糖、多糖、淀粉、非淀粉多糖（Non-starch Polysaccharides，NSP）和木质素。而NSP和木质素又被称为日粮纤维（Dietary Fibre，DF）。日粮中纤维的种类和水平都是影响动物肠道健康的重要因素。
纤维主要依据其在水中的溶解性和可发酵性进行分类。果胶和瓜尔豆胶是高度可溶性纤维源，可以增加日粮的黏性和水合作用，而不可溶性纤维则可以加快日粮在肠道中的排空速度。纤维可以被碳水化合物降解型微生物发酵，后者将多糖转化为短链脂肪酸。这些脂肪酸可以为肠细胞提供能量。非常重要的是要根据纤维的可发酵性来选择适宜的纤维源：一些纤维可以在肠道中正常发酵，但另一些则需要很长的时间才能发酵。通过正确组合纤维，则可以在整个后肠发酵，而不只是在后肠的前段或者后段进行发酵。这样，日粮纤维就可以和肠黏膜、肠微生物发生相互作用，因此其在肠道健康上扮演了很重要的角色。
一方面，高水平的日粮纤维对肠道健康有积极的作用，可以提高动物的生产性能。另一方面，纤维仅含有很少的能量和蛋白质，而这两种营养素都是动物生长必需的。此外，高水平的日粮纤维会增加动物的饱腹感，因此会降低采食量。在最大化生产性能和肠道健康之间找到平衡是动物营养中最大的挑战之一。
2 蛋白质转化
在动物养殖中，首要目的是将植物蛋白质转化为动物蛋白质。这种转化效率体现在动物的生产性能上，而这很大程度上与饲料的蛋白质水平和某些特定蛋白质的消化率有关。由于胃中pH较低、酶分泌量低，特别是在幼龄动物中，因此日粮蛋白质的消化很成问题。未消化的日粮蛋白质在后肠被微生物当作底物利用，并被转化为胺类和尿素。这将出现肠道菌群组成向有利大肠杆菌生长的方向转变，最终引发大肠杆菌病。
降低日粮的蛋白质水平是降低蛋白质源性腹泻风险的方式之一。理论上而言，较低的蛋白质摄入量（从日粮中）会导致较低的蛋白输出量（肉产品）。添加合成必需氨基酸则可降低这种对生产性能的负面影响。赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸是5种可利用的合成氨基酸。而必需氨基酸中的异亮氨酸和亮氨酸不能以合成氨基酸的形式添加。因此，这两种氨基酸在日粮中的水平只能通过改变日粮蛋白质水平或者改变日粮蛋白质来源来调控。这就意味着降低日粮蛋白质水平有一定程度的限度，而这取决于日粮可利用的蛋白质原料。
第二种降低腹泻风险的方式是提高蛋白质的消化率。这可以通过添加促消化剂（酶制剂）或者选择消化率更高的蛋白质原料来实现。豆粕是全世界應用最普遍的蛋白质原料。由于豆粕含有抗营养因子，幼龄动物很难消化普通的豆粕。使用经过深加工处理的豆粕，同时结合使用高品质的蛋白质来源（动物或蔬菜），可以提高蛋白质的消化率，且氨基酸的组成也更加合理。这一结论在一个用高品质混合蛋白质原料（Vitaprotein）替代豆粕的试验中得到了证实（表1）。试验表明平均日增重提高了14%，并且饲料转化率改善了11%，这不光体现了科技的进步，同时成本效益也得到了提高。
3 脂肪水平的作用
虽然纤维和蛋白质对肠道健康的影响有大量的文献记录，但日粮脂肪水平及其来源对肠道健康的影响少有文献记载。但这并不意味着日粮脂肪水平及其来源对动物胃肠道没有影响。有研究表明，高水平的日粮脂肪可能会提高结肠对肠道产物如内毒素（Lipopolysaccharides，LPS）的通透性，这将导致炎症的发生。这种炎症通常发生在结肠，甚至是系统性的，特别是在日粮纤维水平低时更容易发生。在日粮含有高水平脂肪并且有应激存在的情况下，应考虑在日粮中添加一种可以降低肠道氧化应激水平的天然抗氧化剂（Vitanox），Vitanox可减轻肠道通透性和炎症。
高品质的脂肪可以在小肠内得到更充分的消化，进而给后肠微生物留下更少的基质。脂肪的品质可以从脂肪的饱和度、游离脂肪酸的数量以及过氧化物水平来考察。在湿热的环境中，尤其应该尽快在脂肪中添加抗氧化剂。在肠道的高抗菌压力下，某些致病菌可以将胆汁盐转化为胆汁酸，这会降低脂肪的消化率。这表明不仅脂肪的消化率会影响肠道的健康，肠道的健康同样也会影响脂肪的消化率。当在日粮中添加了低品质的脂肪或者肠道中的胆汁盐不足以充分乳化脂肪时，添加具有乳化特性的功能性饲料原料可以恢复脂肪的消化率。
4 结语
总之，除了要检测日粮中碳水化合物、蛋白质和脂肪的水平外，这三大营养素之间的平衡也应该考虑，以避免能量过剩造成负担。即使这三大营养素得到了完美的平衡，饲料添加剂也可以对肠道健康提供必要的支撑。添加剂、中链脂肪酸和益生菌的联合使用，可有效地保障肠道健康。□□
原题名：Helping the big 3 in animal nutrition（英文）
原作者：Kobe Lannoo（Nuscience公司产品经理）