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目前有關益生菌和益生元對牛胃腸菌群調控的報道不多。本文通過討論應用益生菌和益生元對反芻動物胃腸道微生物的調控作用,探索如何更好地使用益生菌和益生元來提高反芻動物的生產力。

初生牛犢的腸道處于無菌狀態,胃腸道中的細菌在小牛出生后立即開始定殖。此后隨著動物生長發育,一個復雜和動態的微生物生態系統與大量活菌在腸道中建立起來。分子監測結果顯示,小于3 周的小牛體內檢測到的主要細菌屬于普氏擬桿菌、球形梭菌-直腸真桿菌、柔嫩梭菌屬和阿托波氏菌屬。小牛出生后12周內,普氏擬桿菌和球形梭菌-直腸真桿菌是菌群的主要成分(約50％~70％),阿托波氏菌屬、柔嫩梭菌屬和一些益生元細菌(如乳酸桿菌和雙歧桿菌屬)則在動物生長的過程中逐漸減少。斷奶之后,野生瘤胃球菌和纖維桿菌可以在排泄物的樣本里大約有1％~2％。這種未成熟的且不斷變化的腸道菌群在面對飲食的突然變化時,會導致犢牛對病原體的抵抗力減弱,進一步導致了腹瀉和呼吸系統疾病的發生。

飲食和管理限制等會顯著影響瘤胃菌群的結構和活動，影響家畜的健康，其生產力降低。利用生物技術對泌乳奶牛中與亞急性瘤胃酸中毒相關的微生物群落變化進行監測，T-RFLP分析結果顯示,酸中毒奶牛瘤胃中革蘭陰性擬桿菌減少。而細菌死亡釋放的脂多糖會引起奶牛炎癥。奶牛瘤胃中高效的發酵系統主要負責能量轉換和積累,而這些均來自于腸道內微生物的發酵作用。奶牛過肥后是新陳代謝、傳染、消化和生殖障礙的主要風險因素。控制瘤胃微生物發酵將有助于反芻動物的健康。

3.1 益生菌對犢牛健康的作用

益生菌中乳酸菌等益生菌已經用來代替抗菌藥物作為犢牛生長促進劑。乳酸菌在早期進入腸道生態系統可能會減少病原體在腸道黏膜上的附著。目前已證明穩定的乳酸桿菌含量能夠提高幼齡小牛的高免疫能力，但益生菌的效果取決于牛犢的飼養條件。從糞便或直腸溫度可以確定,當對照(未處理)小牛不健康時,益生菌的效果往往非常明顯。

給新生犢牛補充乳酸桿菌和鏈球菌將有助于降低腹瀉的發生率。幼齡反芻動物隨著年齡的慢慢增長,體內的微生態體系也更加趨于穩定,所以在動物剛出生后使用益生乳酸菌能達到最佳效果。

3.2 益生元對犢牛健康的作用

一些低聚糖對犢牛具有特殊作用。有報道稱,單獨添加一定量的甘露低聚糖顯著提高了犢牛的生長速度和經濟效益。研究證明,甘露低聚糖、果寡糖等均可以充當免疫刺激因子,激活機體的免疫系統,增強機體對抗原的免疫應答能力,促進動物體液免疫和細胞免疫能力,進而提高機體的抗病及生長能力。此外,與益生菌相似的是,對于健康的犢牛,益生元的作用表現一般不明顯。

纖維低聚糖由葡萄糖吡喃糖通過β-1-4 糖苷鍵連接而成。補充纖維低聚糖能夠在飼喂全乳時有效地調節牛腸道中的細菌群落。一般認為纖維低聚糖被牛腸道中的特定微生物利用,導致屬于球形梭菌-直腸真桿菌的產丁酸細菌數量增加，提高腸道內丁酸鹽的含量，改善腸道細胞的上皮結構并提高消化和吸收效率,促進有益菌群的增殖和發育,減少腸毒素的產生。

雖然飼喂纖維低聚糖能夠在牛斷奶后提高其每日增重和飼料效率,而在斷奶前則沒有這種作用。斷奶后,固態飼料直接進入瘤胃由微生物進行處理。瘤胃纖維低聚糖最終可能成為體內各種原有微生物的營養來源。除了特別幼小的反芻動物,口服益生元會被瘤胃微生物消耗而無法到達腸下端。

通常奶牛使用的益生菌主要是不同的酵母菌菌株(大多為釀酒酵母)。成年反芻動物飼喂產乳酸菌(腸球菌、乳酸桿菌)比牛鏈球菌的作用更為穩定。能夠利用乳酸鹽的埃氏巨球形菌或丙酸菌種也已作為飼用微生物用于防止瘤胃乳酸積累。

日糧中添加活性干酵母可顯著提高粗飼料(苜蓿顆粒、玉米秸稈青貯、黑麥干草)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維在肉牛瘤胃的快速降解比例,提高其有效降解率。

酵母產品的作用方式尚未明確,但通常認為其與瘤胃發酵效率和形式的變化有關。酵母不僅是益生菌,還幫助瘤胃內其他微生物生長,因此還扮演了益生元的角色。活性干酵母的特定菌株對提高和穩定瘤胃pH 尤其有效。目前已證明酸性較弱的環境有益于水解纖維素的微生物的生長和纖維素的降解活動。在飲食中添加酵母培養菌最持續的作用是提高產乳奶牛和產肉肉牛的生產力。酵母能夠調控胃腸道的發酵,促進瘤胃微生物生長和纖維消化率,增加干物質采食量,從而可以提高犢牛生長速度。

目前已證明牛胃腸道中的微生物構成因不同因素導致菌群對環境做出適應性反應而有所不同,這些因素包括飲食、年齡和應激。益生菌和益生元都有潛力提高家畜的生產力和人類健康。