仔猪消化生理缺陷.ppt

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 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 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 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 断乳 20kg分为 1 5 5kg 5 10kg和10 20kg 胃重胃容积小肠容积大肠容积出生8克30 40ml 周龄35克100 150ml50 60倍40 50倍4 4倍3 8倍 消化道发育不成熟 但发育较快 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 仔猪8 10周龄才能达到成年猪胃内pH 2的水平 断奶对仔猪胃中盐酸分泌的影响 断奶 哺乳时间35天 饲喂后3h测定的浓度 Schnabel1983 胃内 母乳 固体饲料 乳糖 促进蛋白质消化 维持pH4 胃内乳酸杆菌 乳酸 系酸力大 pH升高 4 胃蛋白酶活性降低 断奶 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 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 增重采食量肉料比Kirchgessnger 1976 11 63 89 2Lewis 1984 9 56 93 9Giesting 1984 3 6 3 413 8Falkowski 1984 6 0 3 510 4平均7 71 09 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 4mmolH h 10050日龄7 6mmolH h 223 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 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 断奶仔猪胃肠中的消化酶及活性 仔猪断奶前后的消化酶变化 断奶 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 断乳使消化道内各种酶活性发生变化 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 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 断奶应激 猪乳中谷氨酰胺的含量 umol L脱脂乳 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 类胰岛素样生长因子 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 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 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 乙酰辅酶A 柠檬酸 异柠檬酸 草酰琥珀酸 酮戊二酸 琥珀酰CoA 琥珀酸 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸 CO2 小肠能量代谢主要途径 谷氨酰胺 NH3 NH3 谷氨酸 吮乳和断奶仔猪小肠微绒毛高度与隐窝深度 十二指肠空肠回肠 十二指肠空肠回肠 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 4 免疫力低 初乳和常乳中各种营养物质的含量 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 80604020 012345周龄 被动免疫 主动免疫 100 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 过早的采食固体饲料 早期断奶应激 大肠杆菌 沙门氏菌冠状病毒 轮状病毒 环境污染 引起腹泻的因素 通过添加剂 改变肠道环境 腹泻 抵抗力下降 pH上升 消化酶活性下降 日粮抗原反应 绒毛萎缩 腺窝增生 吸收不良 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 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 1 抗生素 抗生素应用效果 促进生长 改善饲料利用率 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 抗生素在养殖业中的应用 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 细胞外细胞内 被转运离子 离子通道 运动载体 磷脂双分子层 盐霉素莫能霉素马杜拉霉素等 作用 破坏细胞内外离子平衡 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 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 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 例 万古霉素和杆菌肽的抗菌机理 粘肽前体 十肽二糖聚合物 脂载体 膜外受体 P P P P N 乙酰葡萄糖胺 N 乙酰胞壁酸 五肽 细胞壁 细胞膜 胞浆内 胞外 细胞壁的形成示意图 粘肽前体 膜外受体 细胞膜 胞浆内 胞外 万古霉素 杆菌肽 万古霉素 杆菌肽的抑菌机理 十肽二糖聚合物 引起内源性感染 endogenicinfection 或二重感染 superinfection 产生耐药菌株 resistantstrain 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 抗生素的负面效应 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 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 抗生素及代谢物进入人体的途径 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 目前许多国家采取了相应的措施 欧洲抗生素的禁用 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 植物提取物 有机酸 矿物蛋白盐 酵母 抗氧化剂 酶制剂 herbs 益生素和益生元 免疫调节剂 纤维 寡糖 谷氨酰胺 2 有益微生物 动物消化道生态平衡 动物消化道内的正常微生物群 normalmicrobiota 宿主动物 微生物 外界环境相互依赖 相互制约 相互受益 进化过程中形成了动物消化道微生态平衡 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 肠内腐败 NH3 H2S 胺 酚 致癌物毒素 对皮肤 粘膜 脏器及血液的感染 致病性 有害性 肠内菌群的功能 对宿主的作用 肠内菌群的构成 类杆菌优杆菌消化球菌双歧杆菌 109 1011 共生性 0 104 韦氏梭菌葡萄球菌变形杆菌假单胞菌 致病性 105 108 乳杆菌大肠埃希菌链球菌韦荣球菌 中间性 正常菌群构成类型 家禽的消化道微生物 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 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 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 表现 正常微生物群的种类 数量和定位的变化 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 Parker1974 益生菌 素 的作用机理 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 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 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 保证了微生态系统中基因流 能量流和物质流的正常运转 优势种群说 微生物夺氧说 膜菌群屏障说 三流运转 理论 益生素作用机理 抑制病原菌 大肠杆菌 沙门氏菌 弯曲杆菌 螺旋体等 抑制假单胞菌 葡萄球菌 变形假丝酵母等 直接增强抑制微生物菌群中病原菌的能力 竞争性抑制大肠杆菌 选择性刺激主要小肠菌群 乳酸生产菌 产酸 乳酸菌素 维生素 酶 产生乳酸和短链脂肪酸 细菌孢子酵母 促进胃肠粘膜再生和健康 刺激机理 营养 增殖 抑杀 结肠远端 益生菌对肠道组织形态影响的机理 X 添加益生素对仔猪腹泻率的影响 补加益生素对仔猪生产性能的影响 日增重 饲料增重比 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 引自Simon 2001 与对照组相比差异显著 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 GF4furanosylnystose GF3nystose GF2kestose 分子结构示意图 1 2糖苷键 寡糖的消化 口腔 胃和十二指肠唾液淀粉酶和胰淀粉酶等消化酶分解 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 1 6糖苷键 3 单胃动物消化道没有分解 1 2糖苷键和其他糖苷键结合成的寡糖 FOS结构中的 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 digestibleOligosaccharide 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 乳酸菌属的双歧杆菌能特异性利用果寡糖 有害菌则不能利用或在很低程度上利用果寡糖 双歧杆菌繁殖抑制有害菌的生长 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 寡糖作用机理 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 1 85b 1 68ab 1 72ab 1 51a F G 空白 金霉素 0 2 果寡糖 0 4 果寡糖 0 6 果寡糖 1 77b 果寡糖在断奶仔猪日粮中的应用 料肉比 陈旭东 计成 2004 芽孢杆菌和果寡糖对断奶仔猪的作用机理研究 试验研究 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 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 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 pH2 5 3 中性 pH7左右 和碱性 pH8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 饲料赖氨酸色氨酸苏氨酸蛋氨酸猪鸡猪猪鸡猪鸡大麦73787370778279蚕豆8288708287 91玉米80817073848991棉粕65677363717073鱼粉89908085928893豆粕85847874898890肉骨粉64615356567370花生饼7983 82 88豆饼87818177838680小麦80817874838587 猪鸡部分饲料中4种必需氨基酸的利用率 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 2 植酸酶 饲料原料中磷含量及利用率 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 六磷酸肌醇 植酸 植酸磷水解示意图 P P P P P P 植酸酶 五磷酸肌醇 四磷酸肌醇 三磷酸肌醇 二磷酸肌醇 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 谷物间NSP的差异主要表现在NSP的含量和特性上 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 非淀粉多糖 11 11 9 16 22 谷物干物质中的化学成分 DM干物质 主要NSP包括 戊聚糖 葡聚糖 纤维素和果胶 Literaturereview 2002 3 非淀粉多糖酶 非淀粉多糖的抗营养作用 solNSP 内源酶 淀粉酶 脂酶 粘度 笼子效应 细胞壁木聚糖 脂类 蛋白质 淀粉 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 木聚糖酶作用 Arabinoxylan 阿拉伯木聚糖 阿魏酸 b 木糖苷酶 木糖 a 阿拉伯呋喃糖糖苷酶 阿拉伯糖 小分子多糖 葡聚糖酶和纤维素酶作用 b glucan b glucan葡聚糖 b 1 3连接 b 1 4连接 小分子多糖 葡萄糖 脂类 蛋白质 淀粉 回肠粘性 恢复正常 NSP片段不能被消化 降低了回肠微生物发酵 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 内源酶 木聚糖 脂类 蛋白质 淀粉 饲料中NSP含量与能量代谢率的关系 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 4mmolH 小时27 40日龄为7 6mmolH 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 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 有机酸的作用机理 各种有机酸抑制饲料真菌和细菌的最小有效剂量 Sing Verma 1973 有机酸对仔猪生产性能的影响 甲酸对仔猪开食料饲料转化率和仔猪腹泻率的影响 Eckeletal 1992 75 80 85 90 95 100 105 0 FA 780meqpH6 0 0 6 FA 760meq pH5 2 1 2 FA 745meq pH4 8 1 8 FA 735meq pH4 2 FCR control 100 0 20 40 60 80 100 120 Frequencyofdiarrhoea control 100 FCR Frequencyof diarrhea 0 25 2 4 Formicacid 不同报道的比较 甲酸对仔猪生产性能的影响 引自FBAgrarwirtschaftSoest 1998 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 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2kg 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