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氧化锌在断奶仔猪上的抗菌作用
发布时间:2016-11-02    文章来源:    浏览次数:1814

作者:ValerieKromm, AgatheRomeo

张永刚

导语 

    众所周知,断奶仔猪日粮中的氧化锌可以提高生长性能并能有效的降低仔猪断奶后的腹泻。但是为什么其他形态的锌源在控制断奶仔猪腹泻上没有氧化锌这么有效呢?下面让我们看一下氧化锌的抗菌作用。

断奶仔猪日粮中的氧化锌

    仔猪在断奶的时候肠道微生物会发生改变并且此时仔猪的免疫系统也没有发育成熟。此时一些病原菌,如产肠毒素大肠杆菌会趁机入侵、定殖并繁殖,这也是我们常见的断奶后腹泻的原因,与之相伴随的是生长受限。在所有可以利用的饲料添加剂中,氧化锌是一种非常不错的选择。非常清楚是氧化锌具有抗菌作用,最近结合基因测序和PCR扩增的研究提出了药用剂量氧化锌(3kg/T)对断奶仔猪肠道微生物作用的新观点。体外试验表明从氧化锌针对猪肠道中75个菌株的最低抑菌浓度来看,很难从菌株分类起源上找出不同菌株对不同浓度的氧化锌有敏感度差异性。但是与肠杆菌和乳酸菌相比,严格厌氧菌对氧化锌的最低抑菌浓度表现出了多样性。与将细菌简单的分为格兰仕阳性菌和格兰仕阴性菌相比,氧化锌的作用更具有菌种的特异性。在模拟体内的条件下发现高剂量的氧化锌会抑制断奶仔猪胃和空肠食糜中微生物的生长,与其他微生物相比,乳酸菌更容易受高剂量氧化锌的影响。在仔猪进食含3000mg/kg氧化锌的日粮时,仔猪肠道菌群的多样性增加,但是肠杆菌科、埃希氏杆菌属和乳酸菌的数量会下降

    即使我们已经了解了氧化锌对断奶仔猪肠道微生物的作用,但是我们仍然还有很多疑问:

    -氧化锌是如何影响微生物的代谢和健康的?

    -氧化锌对仔猪肠道健康的积极作用仅仅局限于它的抑菌活性吗?

    -不同来源的氧化锌具有相同的效果吗?

氧化锌的作用机理

    氧化锌是非水溶性化合物,但是在低pH值条件下氧化锌会发生解离。仔猪胃中的酸性环境非常弱再加上仔猪不成熟的消化系统和胃中食糜构成的缓冲体系,氧化锌在仔猪胃中的解离是非常有限的。氧化锌一旦解离,解离Zn2+  会进入胃肠道。人们一般认为氧化锌的抗菌活性来自这些解离的锌离子,解离的锌离子会与微生物的氨基酸基团互作,然后抑制主动转运。如果氧化锌的抑菌活性依赖于解离的有限的锌离子的话,那么水溶性较高的硫酸锌会因为解离出更多的锌离子发挥更好的抗菌效果。但事实并非如此。最近的研究证实氧化锌的作用来自于氧化锌分子。从氧化锌中解离的锌离子对氧化锌抑菌作用的贡献也是因微生物种类而异但贡献值非常低。对大肠杆菌来说,解离的锌离子贡献的抑菌作用只有15%。

    如果氧化锌对仔猪肠道健康的积极作用仅仅来源于氧化锌的抑菌作用还是有争议的。在关于氧化锌作用机理的众多假说中,在黑暗环境中爆漏在紫外光照射下锌可以产生活性氧自由基,进而对细胞造成严重破坏。活性氧自由基包括氧化应激且活性氧自由基可以引起微生物类脂膜的氧化,进而引起细胞膜组成的改变,这也可以在一定程度上来解释氧化锌可以减少病原菌(如大肠杆菌)对宿主细胞的附着。病原菌在上皮细胞上附着的减少可以有效减少肠毒素的分泌。       目前,关于氧化锌的抑菌机理还不是十分清楚,并且会因细胞的不同作用机理有所差异,但是大家认定的是氧化锌肯定通过某种特定的机理来发挥作用。氧化锌提高肠道健康的作用还要依靠氧化锌产品颗粒化学特性。

并不是所有的氧化锌都是一样的

    氧化锌的来源可谓千差万别。不能用标准化的分析级微量元素来推测饲料级的微量元素

    纳米氧化锌会与常规氧化锌有所区别,饲料行业会对纳米氧化锌有一定兴趣但是在使用纳米氧化锌之前需要认识到以下几点:要用正确的分析方法来鉴别实验室所得到的样品是否具有代表性在动物上的ADME (吸收、分散、代谢、排泄)和毒性研究对操作工人人身安全和环境安全的影响以及了解当地法规是否允许使用。

活性氧化锌

    专利工艺生产的活性氧化锌--汇锌(HiZox®),已经用于动物饲料行业。专利工艺对氧化锌的物理化学特性进行了改造,颗粒大小、颗粒形状和比表面都得到了改变。微孔状的汇锌(HiZox®)的比表面积比常规氧化锌增加了10-15倍。微孔使氧化锌比表面大大增加,表面积得增加大大加大了氧化锌与肠道微生物的接触机会,从而增加了微孔氧化锌的抗菌活性。科学研究也证实了微孔氧化锌在肠道和食糜中能更高效的控制微生物的生长。

体外抑菌

   德国柏林大学开展体外试验比较了常规氧化锌与汇锌(HiZox®)对病原菌--大肠杆菌(有毛缘的大肠杆菌 PS79/K88/F4 和PS7/K81/F18)生长的抑制作用。在模拟断奶仔猪胃(pH 4.6)和肠道(pH 6.5)环境的条件下,汇锌(HiZox®) 始终表现出比常规氧化锌更高的对大肠杆菌生长抑制作用

在模拟体内环境中的抑菌作用

    优化肠道微生物不仅可以减少有害菌,还可以减少其他一些微生物在肠道上的附着。Vahjen等(2012)比较了常规氧化锌和汇锌(HiZox®)对断奶仔猪胃和空肠食糜中微生物的抑制作用,与常规氧化锌相比,汇锌(HiZox®)对微生物生长的抑制表现出明显差异

对小肠微生物菌群的抑制

    比利时根特大学的科研团队(Michiels,2016)在给断奶仔猪饲喂分别含有110 mg/kg Zn(来自氧化锌,负对照)3 kg/T氧化锌(正对照)110 mg/kg Zn(来自汇锌(HiZox®))和220 mg/kg Zn(来自汇锌(HiZox®))的四种日粮后测定小肠中大肠杆菌和大肠杆菌群的数量。试验结果显示低剂量的汇锌会有效减少小肠中大肠杆菌和大肠杆菌群的数量

粪便中大肠杆菌致病因子

    在德国柏林大学开展的试验中 (Vahjen,JAS in press)分别给断奶仔猪饲喂四种(负对照,日粮含有110 mg/kg Zn,Zn来自氧化锌;正对照,日粮含有3 kg/T  ZnO;汇锌组(HiZox®1,日粮含有110 mg/kg Zn,Zn来自汇锌;汇锌组(HiZox®)2,日粮含有220 mg/kg Zn,Zn来自汇锌)试验日粮,然后通过PCR来确定断奶仔猪粪便中总的肠杆菌、埃希氏肠杆菌以及大肠杆菌致病因子数量。负对照组中有一半以上的样品检测出大肠杆菌致病因子为阳性,其他三个处理组的样品中大肠杆菌致病因子阳性检出的比例要低的多。

粪便微生物菌群

   在韩国Dankook University (Choetal, Anim.Sci.Journ.2015)开展的试验中,分别给断奶仔猪饲喂不同剂量不同来源氧化锌的日粮(负对照,Zn只来自预混料中含有的110 mg/kg Zn 正对照,含有3 kg/T ZnO ;汇锌(HiZox®)组,保育前期料和保育后期料中分别添加300 mg/kg和200 mg/kg的汇锌),然后测定不同剂量和不同来源氧化锌对断奶仔猪生长性能、养分消化率、血液生化指标、粪便微生物以及粪便成型分数的影响。试验结果显示汇锌(HiZox®)改变了粪便中乳酸菌/大肠杆菌的比例从而提高了粪便的成型分数和生长性能。

结  论

    降低仔猪日粮中的抗生素和药用剂量的氧化锌的使用已经变得刻不容缓。过量添加和长时间使用高剂量的氧化锌会产生一些列的副作用:重金属污染,营养拮抗,环境污染,加速微生物产生耐药性等。配方师们正在寻找能减少断奶后消化紊乱的原料和添加剂。在这种情况下可以选择使用汇锌(HiZox®),汇锌(HiZox®)可以与其他的抗生素替代物结合使用,以一种预防的方式来提高肠道健康,从而降低一些不可持续方案的使用。(本文节选自畜牧微品汇,参考文献略。)





















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