鄭玨昊,嚴平宇,2
(1.武漢輕工大學動物科學與營養工程學院,湖北 武漢 430023;2.動物營養與飼料安全湖北省協同創新中心,湖北 武漢 430023)
仔豬早期斷奶技術已經在國內外普遍使用,該技術可通過縮短母豬的繁殖周期以提高母豬生產性能,并使仔豬盡早攝食,保證充足的營養。然而仔豬早期斷奶后的高發性腹瀉一直是難以攻克的問題。仔豬腹瀉不僅降低其飼料利用效率,從而影響生長性能,更加嚴重地則會導致死亡。因此,有效控制腹瀉病成為極為重要的環節。仔豬腹瀉病因較多,大致可分為疾病與非疾病型,早期研究常集中于疾病因素(細菌、病毒、寄生蟲等)。
而近年大量研究證實,仔豬的營養水平與腹瀉存在緊密聯系,病原或許已不再是腹瀉的原發性病因。由營養因素導致的腹瀉稱為營養性腹瀉,相關研究將腹瀉機理與營養調控手段結合,為減少腹瀉提供了更專業的方法。
母豬妊娠期如果營養不良或發生疾病,常導致仔豬宮內發育遲緩(IUGR),IUGR仔豬消化道發育和功能受阻已被廣泛研究,結果揭示IUGR仔豬更易發生滲透性腹瀉。哺乳期內仔豬營養來自母乳,母體營養不良會造成乳汁稀薄、營養素缺乏,易引發仔豬黃白痢;當母豬患有乳房炎或子宮內膜炎時,血液中炎性細胞因子(IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等)含量上升并隨乳汁進入仔豬體內,破壞體內細胞因子的穩態,導致免疫抑制、抗感染力減弱和胃腸炎。
仔豬消化生理功能存在缺陷,極大地限制了消化吸收,這是營養性腹瀉最主要的因素。其消化生理具有以下特點:
1.2.1 消化道發育不健全
仔豬消化器官體積小重量輕,形態和結構未發育成熟,小腸絨毛正生長分化,消化吸收與免疫應答弱,斷奶后小腸絨毛被飼料迅速磨損消耗。Cera等[1]研究表明,21日齡仔豬斷奶7 d內腸絨毛高度顯著降低且低于同齡未斷奶仔豬。Hampson[2]報告顯示,第21天斷奶能夠馬上降低仔豬腸道絨毛高度。
1.2.2 胃酸分泌不足
仔豬哺乳期攝入豐富的乳糖,在腸道微生物的作用下發酵為乳酸并維持腸道內低pH,保證較好消化能力。但斷奶后乳糖缺乏,此時仔豬胃底腺分泌酸力低且量少,并且飼料有較強的酸結合能力,導致胃腸道內pH快速升高,引發如下后果:1)胃蛋白酶原激活不足,蛋白質消化率低并發生異常發酵,增加吸收壓力;2)對細菌阻斷能力減弱,適于有益菌的酸性環境消失,有害菌繁殖加速,菌群失衡,最終出現下痢、腸炎等。
1.2.3 消化酶系統不健全
初生豬體內富含與乳成分相匹配的脂肪酶、乳糖酶、酪蛋白酶和凝乳酶等,而消化植物性飼料中的蛋白酶及淀粉酶活性在21日齡還未達成年豬一半,因此無法立刻適應固體飼料。斷奶應激導致胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶、糜蛋白酶和胰腺內消化酶等活性急速下降。這些酶活性降低,一是胃腸道的酸度不足以激活酶原;二是斷奶限制消化器官發育,酶的分泌受到影響。
1.2.4 腸道微生物區系易變
豬腸道的主要菌系包括:大腸桿菌、韋氏梭菌、鏈球菌、乳酸桿菌、擬桿菌。健康仔豬以乳酸桿菌為優勢菌群,pH可維持在較低水平,有助于腸道健康。但乳酸桿菌也最容易受到刺激干擾,斷奶會造成乳酸菌和雙歧桿菌數量減少,有害菌相應增多,不良產物也隨之增加,腸道微生物區系失衡,引發仔豬腹瀉。
1.3.1 蛋白、脂肪含量過高
日糧中蛋白質、脂肪含量過高導致仔豬消化不良,未充分消化的食糜被有害細菌降解并釋放毒性胺、酚類、吲哚和硫化氫等,造成腸黏膜損傷并引發大腸內滲透壓上升,血液水大量進入大腸,隨即發生腹瀉。對于仔豬可適當控制豆粕等植物蛋白的用量,改用魚粉、血漿蛋白、奶制品、發酵大豆等。
1.3.2 缺乏維生素和礦物質
缺乏維生素導致幼齡動物代謝紊亂:缺乏維生素K出現生長抑制和頑固性腹瀉;過低的B族維生素供應會導致能量代謝問題、厭食并消化不良以及彌漫性腸炎;缺鐵性貧血常與腹瀉相伴;缺硒造成腸道平滑肌受損、消化紊亂,引起頑固性腹瀉;缺鋅引起腸黏膜炎、腸胃功能失調、含鋅消化酶活性降低,食糜堆積引發腹瀉。
1.3.3 抗營養因子
日糧中的抗營養因子包括:蛋白酶抑制因子、植物凝集素、單寧、植酸和抗原蛋白等。這些因子易造成仔豬消化器官受損和頑固性腹瀉。更多的研究顯示,大豆中抗原蛋白因素可以誘發仔豬短時的過敏,這直接導致仔豬斷奶后腹瀉。免疫學研究[3-5]揭示出日糧抗原過敏造成腸絨毛虛脫、酶濃度和活性下降, 最后導致吸收不良及臨床腹瀉。
注重母豬產前保健與產后護理:給予優質飼料保證營養的全面均衡;盡量防范母豬產仔前后發生疾病,保證母豬宮內仔豬正常發育;防治母豬產后泌乳障礙綜合征,消除亞健康狀態等方法均可減少腹瀉。
Deprez等[6]報告顯示,濕喂狀態下仔豬腸道絨毛在斷奶時正常,采食量、增重指標上比干喂狀態下好,腹瀉率下降較明顯。Sissons等[7]研究表明仔豬斷奶后限飼可防止腹瀉,原理是腸道內攝入蛋白含量較少,因此蛋白質的抗原和腐敗較少。
2.3.1 蛋白質
仔豬斷奶后需要豐富的營養物質,但不是含量越高越好。日糧中提供適當蛋白水平,可以減弱蛋白質在腸道中的腐敗,但同時必須保證幾種限制性氨基酸的供給。王華朗等[8]研究表明,隨著日糧蛋白水平升高(19%升至23%)仔豬腹瀉率也隨之上升。辛小召等[9]試驗結果揭示,當飼糧蛋白水平從21.5%降至17.5%時,仔豬腹瀉率顯著降低77.6%。
綜上所述,仔豬飼料中蛋白質水平比營養標準推薦值下降1%~3%,且保證賴氨酸的供給,能明顯減輕腹瀉,且對生長無明顯影響。
2.3.2 纖維素
傳統營養學把粗纖維(CF)歸為抗營養因子,而近年來專家開始重新認識CF的作用,尤其突出于調控仔豬腸道發育。李雁冰[10]以苜蓿草粉作為纖維來源,結果表明與對照組(CF水平2.8%)的相比,試驗組(CF水平5.3%)仔豬性腹瀉顯著降低。Yan[11]將甜菜粕作為纖維來源,設計了CF從3.23%~6.56% 4個水平,結果揭示隨CF水平的提升,仔豬腹瀉率有下降的趨勢,且最佳CF水平在5.5%左右。楊玉芬[12]以甜菜渣與苜蓿草粉作為主要纖維源,將仔豬日糧纖維含量由2.96%提高到5.91%,發現試驗組仔豬消化道發育更好,十二指腸中消化酶活性高,腹瀉頻率降低。
2.3.3 維生素與礦物質
維生素極易被溫濕度和金屬離子影響而氧化失效,因此應注意維生素真實效價以保證足夠攝入量。如考慮高溫制粒和膨化等因素,應使用穩定型維生素。
仔豬缺鐵性貧血常伴隨腹瀉,所以應當盡早補充鐵元素。鋅元素在促進幼畜生長、調控胃腸道消化功能發揮著核心作用,且價格低廉,因此氧化鋅成為控制仔豬腹瀉最重要的礦物元素添加劑。Hill等[13]報告顯示飼料添加3 g/kg的氧化鋅顯著降低了仔豬腹瀉率,生長性能上升。但是飼料高鋅添加也帶來負面影響:影響消化道正常發育、仔豬后期生長抑制、糞便高鋅殘留等,因此研究者們開始對氧化鋅進行加工處理:王超[14]將563 mg/kg包膜氧化鋅添加到飼料中可顯著降低斷奶仔豬腹瀉率,生長性能上升;李強[15]研究表明750 mg/kg包被氧化鋅可顯著提升仔豬抗腹瀉能力;龍麗娜等[16]以納米氧化鋅為新型鋅源,證實500 mg/kg的添加量即可顯著提高斷奶仔豬的生長性能并降低腹瀉率。
為達到加強飼料添加劑的管理,調整飼料添加劑使用規程,2017年11月17日原農業部發布的《飼料添加劑安全使用規范》第二輪修訂意見稿中,其中要求仔豬(體重≤ 25 kg))鋅元素的添加上限為110 mg/kg,這成為一個極為嚴苛的劑量標準。據此可以推斷未來生產中更高效價的新鋅源將替代傳統氧化鋅。
抗營養因子可以導致腸道結構變化并形成消化不良從而誘發腹瀉。因此,各種能減少抗營養因子的方法均可用于加工飼料,主要包括物理法(加熱、膨化、擠壓等)、化學法(酸堿處理、特殊溶劑浸提)及生物法(微生物發酵、加酶制劑等)。
譙仕彥等[17]的研究結果顯示:高溫膨化使大豆中胰蛋白酶抑制因子活性降低了70%以上。Sessa[18]在75 ℃下用亞硫酸鈉溶液浸泡大豆粕,可以鈍化92%的胰蛋白酶抑制因子。趙娜[19]研究結果顯示,酶解發酵后使飼料抗原蛋白和植酸磷大幅度降解,飼喂仔豬可降低腹瀉率并促進生長。岳曉敬等[20]報告表明,仔豬飼料中用8%、12%的益生菌發酵豆粕替代豆粕,對比對照組腹瀉率明顯降低,消化酶活性明顯上升。
2.5.1 酶制劑
酶制劑能夠補充動物體內消化酶的不足、鈍化抗營養因子,從而提高消化率。張麗[21]發現飼料中添加0.03%的木瓜蛋白酶將仔豬腹瀉率顯著降低了26.0%,且糞便中大腸桿菌數下降。李元鳳[22]報告顯示添加角蛋白酶在21日齡斷奶仔豬上可使腹瀉率下降43.6%。
2.5.2 酸化劑
酸化劑產品已從初代無機酸發展到有機酸,再發展到現在的小分子復合有機酸化劑,逐步克服了酸化劑異味重、效價時間短、損傷胃腸道、破壞飼料營養成分等難題。張旭暉等[23]研究了不同組合酸化劑對仔豬的影響,發現多類型有機酸配合使用可顯著或者極顯著降低腹瀉率。蘇永騰等[24]在仔豬日糧添加0.3%和0.5%的復合酸化劑(乳酸鈣、甲酸鈣、檸檬酸、蘋果酸、苯甲酸等)都能夠極顯著降低仔豬腹瀉率。
2.5.3 微生態制劑
微生態制劑是活性微生物及其培養物,或促微生物生長物質的統稱,可通過建立優勢菌群、抑制有害病菌凈化胃腸道達到促生長和提高飼料報酬的目的。動物體況良好的重大標志是腸道菌群平衡穩定,微生態制劑能夠促進免疫器官發育、增加抗體含量、提高免疫力。尹清強[25]等在仔豬料中加入0.10%和0.05%微生態制劑,能夠降低仔豬腹瀉率以及死亡率并明顯低于對照組,效果超過抗生素。文超越等[26]研究發現0.5%酵母水解物+0.03%微生態制劑明顯降低仔豬腹瀉率。
2.5.4 中草藥類制劑
中草藥的應用是數千年來中醫的智慧結晶,具有獨特的效果。在抗生素使用越來越嚴苛甚至推行無抗飼養的時代背景下,學者們開發出中草藥類添加劑(中草藥制劑、植物精油、中草藥多糖等)。由于其純天然、低毒性、無耐藥性,因此有極大潛力替抗。
江山[27]以黨參、黃芪、益母草為主料制成中草藥復方飼料添加劑,報告顯示添加0.1%的劑量可以提升日增重并明顯降低腹瀉率,采食量指標保持正常。博落回提取物主要的活性成分為血根堿,作為添加劑有抑菌、抗炎、降低發病率和促生長的作用,Liu[28]等研究表明仔豬日糧添加血根堿對于降低仔豬腹瀉率有顯著效果。
植物精油是存在于芳香植物中的一類活性物質,其復雜的成分反而具有組分間協同性,可發揮多途徑、多靶點的優勢[29]。Li等[30]發現精油(主成分肉桂醛和百里香酚)提升了仔豬腸道黏膜免疫系統功能,顯著降低腹瀉率。Cairo等在飼料中添加1.5 g/kg紅胡椒精油顯著降低了仔豬腹瀉率。
仔豬飼糧中添加中藥多糖能有效刺激胃腸道,促進消化腺酶的分泌和飼糧養分的吸收,提高仔豬的日增重,有利于仔豬的健康生長。蔡旭濱等[31]研究發現0.1%太子參莖葉多糖極顯著降低了仔豬腹瀉率,免疫球蛋白含量顯著提高。
但是由于中草藥種類繁多,成分復雜,作用機理尚未明確,再者使用中也受到添加劑量、處理工藝、藥劑類型,藥方構成等諸多因素的影響。
各種添加劑均具有一定的促生長、抗腹瀉作用,因此筆者認為,寬領域、多層次、廣覆蓋的使用最為合理有效。
中國養殖的禁抗之路勢在必行,因此在科研與生產實際中,營養調控手段將會有更廣闊的施展空間。對仔豬進行更精準的營養供給,探尋高效且健康綠色的抗生素替代品是從事動物營養的工作者們未來更應該注重的方向。
仔豬營養性腹瀉成因復雜,任何單一的調控舉措都是片面的,應從仔豬的生理消化特點、飼料設計及加工、消化道環境和微生物之間的關系考慮,并通過外源性補充各類添加劑,利用綜合的營養手段改善仔豬腹瀉狀況。我們還應清楚,由營養性腹瀉導致的繼發病原性腹瀉會加重仔豬病情,因此除了關注營養因素外,也應及時對防疫、病原檢查及藥物治療給予重視。