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益生菌在动物营养中的应用与未来发展,Where are we going now?

益生菌在动物营养中的应用与未来发展,Where are we going now?

    本文我们从「肠道菌群与动物营养」的角度,一起来探讨下益生菌在动物营养中的应用。

什么是益生菌?有哪些种类?

Definition of probiotics & different kinds of probiotics

    简单地说,益生菌指的是被动物食用后,对动物宿主产生有益作用的一类活性微生物。

我们可以把益生菌分为3个大类:

1) 活性酵母(live yeast):活性酵母尺寸相对比较大,比一般的细菌益生菌要大10倍左右,代谢活性很强。

2)乳酸菌(lactic acid bacteria,lactobacillus):顾名思义,乳酸菌可产生乳酸,不过由于其稳定性限制,不容易耐受住饲料加工制粒过程。

3)芽孢杆菌Bacillus probiotics):可产生「芽孢」(spore),因而能够耐受制粒环节,属于需氧菌,通常产酶能力较强。

在谈到益生菌时,有一点非常重要:即使属于同一类,不同的菌株也会有不同的功效 (It is  strain dependent).

益生菌、动物益生菌、益生菌应用

益生菌在动物营养领域的运用:过去和现在?

The historic use and current status of probiotic application in animal nutrition

    益生菌在人医上的运用已有悠久历史(比如布拉氏酵母菌Saccharomyces Boulardii 就是由法国的微生物学家布拉德在十九世纪20年代发现并提取的)。很多在人医、人的营养上的研究应用经验,我们动物营养领域都可以拿来借鉴。

    益生菌在动物营养上的应用大概可以追溯到20-25年之前,而在今天,其研究和应用可以说是爆炸式增长特别是在欧洲,由于饲料全面禁抗、禁止超量添加氧化锌、通过兽医处方制规范养殖现场用药等原因,益生菌在动物身上的应用越来越多了。

    与20年前相比,现在的营养师对不同益生菌的作用机制(MOA, mode of action)有了更多的了解,在选用益生菌时需要特别关注菌株编号,两种益生菌即使属于同一亚种,但在特定基因上的不同,在某些特点上也存在较大的差异,因此要更关注于应用特定的益生菌菌株来达到特定的作用(比如促进肠道健康、保护肠道粘膜等)

因此,整个益生菌市场在不断增长,同时也越来越专业化,营养师对它有越来越特定的要求了。

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益生菌在动物饲料市场上的应用

   益生菌在动物饲料市场上的应用:2018年市场达到35.6亿美元,预计到2026年将达到62.4亿美元,credit to Fortune Business Insights

参考自:https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/probiotics-in-animal-feed-market-101018 


益生菌在欧洲的使用

How probiotics are used in Europe right now?

    主要说说在上的应用吧!目前在欧洲益生菌的使用主要集中在母猪仔猪阶段。

    在仔猪阶段(断奶前和断奶后)使用益生菌,可以帮助促进仔猪肠道健康,缓解断奶应激。而在母猪妊娠期和哺乳期使用益生菌,不仅可以缓解母猪围产期的应激,还对新生仔猪甚至断奶仔猪的肠道健康和生长性能产生积极的影响。

益生菌在仔猪上的作用机制?

How probiotics affect gut health in livestock animals, especially in piglets – mode of action?

    我前面提到,了解不同益生菌菌株的MOA很重要,这里主要讲讲我比较熟悉的布拉迪的作用机制吧,主要有几点:

1)平衡肠道微生物菌群 (maintain better microbial profile)。怎么做到呢?---不同于其他酵母菌株,布拉迪在37℃的活力是最高的,在动物肠道中,它能够非常高效地消耗氧气,为乳酸菌、双歧杆菌和纤维分解菌等有益微生物创造适宜的厌氧环境,同时能够抑制大肠杆菌和沙门氏菌等致病菌和机会性致病菌在肠道内的增殖速度。在应激情况下,有助于保持动物肠道微生物的平衡。

2)通过分泌两种特异性的酶,分别可以中和艰难梭菌(Clostridium difficile)产生的毒素和大肠杆菌的内毒性。

3)在应激情况下,有利于肠道微绒毛保持比较理想的形态,保持正常的消化、吸收功能。同时布拉迪酵母能够直接作用于肠道上皮细胞,强化细胞间的「紧密连接」(tight junctions)阻止致病菌和毒素通过细胞间的缝隙,进入血液

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Tight junction在肠道屏障中起到的重要作用
DOI : 10.2174/1389203720666190125095122

4)调控炎症反应 (modulating inflammatory responses):在应激情况下(热应激、病原菌入侵、断奶等...),可以抑制炎症反应,有益于免疫系统正常地发挥作用。

除了酵母菌之外,我们知道,乳酸菌可以通过分泌乳酸、调节肠道酸碱环境来作用;另外有一些益生菌的主要作用机制在于分泌消化酶、帮助营养消化。

所以,还是回到前面提到过的,不同益生菌有不同的作用机制,要根据目的来选择性地使用。

酿酒酵母布拉迪在肠道中的作用方式 |MoA of Saccharomyces cerevisiae var. boulardii CNCM I-1079引自 Lallemand) 

益生菌种类这么多?如何评估?

How should nutritionists evaluate probiotics?

    我认为最重要的还是要猪场的需求出发 --- 是想要减少仔猪腹泻率?想提高饲料消化率?还是想总体提高生长数据?可根据不同的需求来评估及选择益生菌。在仔猪阶段,减少腹泻、保证肠道健康是尤其重要的。

    当然,从益生菌本身的角度出发,首先我们要保证益生菌在经历制粒等一系列处理后,喂到动物的嘴里的时候要还“活着”,能发挥作用,所以「活菌」是一个需要关注的指标(在今天的技术下这一点一般都不是问题)。其二,我们需要评估一个菌株在建议的添加量范围内是否的确对肠道菌群有调控能力

于益生菌的常见误解?

what are the common myths about probiotic application in our field that you’ve seen?

    第一个误解是:在还未禁抗的时候,很多人认为将益生菌和抗生素一起添加会让益生菌失效。其实不会,至少对于活性酵母来说这是一种误解,两者是可以兼容的        第二种误解是: 我已经添加了这个、那个添加剂,就没有必要在加益生菌了。其实,我们应该关注的是每个产品不同的作用机制,益生菌的作用机制和酸化剂、精油、酶制剂都不一样,所以我的观点是配方的时候,要从产品的作用机制方面来考量

益生菌应用的未来?

Future directions in probiotics application.

    未来有几个方向需要我们继续努力:

1)做配方时,根据不同的作用机制,组合使用不同益生菌以及其他添加剂,互补互助,达到最佳效果。

2)更深一步地理解不同益生菌的作用机制和应用场景,了解它们对付什么情况最有效的;那么,如果能将不同益生菌的作用机制和应用场景形成一个系统的、不断更新的文档,这样营养师们便可以根据这些信息来更好地选择合适的益生菌啦。

3)更全面地研究「母体微生物印记效应(maternal microbial imprinting) --- 理解在母猪上使用益生菌对仔猪断奶前后、乃至后期生长健康的影响。

编辑搜图

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复合添加益生菌对断奶仔猪生长性能的作用(Liu & Ye et al. 2018)

补充?

Anything to add?

    当前我们的行业面临很多的压力 --- 全面禁抗的压力、动物福利的压力、可持续发展的压力...营养师的工作也已与以前有很大的不同,对跨学科的了解和理解越来越重要了。

    回到益生菌上,正确有效地使用益生菌、更好地理解其作用机制,帮助猪儿们健康成长,应该是应对当前行业压力一个不错的工具。

部分参考自网络收集整理,供交流学习。

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