飼料蛋白質含量影響動物腸道健康

畜牧養殖永續發展

     飼料是動物體內與外界物質接觸的第一線,飼料中的營養組成濃度除了影響動物的生長表現及排泄的物質以外,與動物的健康也息息相關。在後抗生素時代,由於各種使用於飼料中的含藥飼料添加劑逐步減少使用,動物腸道問題也隨之增加,因此為了達成綠色養殖的目標,發展兼顧動物健康的營養策略也是必要的。
  腸道中食糜的成分是影響腸道微生物菌相一大因素,飼料中過多的營養分除了無法經消化吸收而排出,形成易造成污染的排泄物以外,大部分會在動物的腸道與其中的微生物接觸,並在腸腔中發酵反應,產生一些不利腸道健康的物質,其中又以蛋白質發酵及非澱粉多醣類(NSP, Non-starch Polysaccharides) 的影響為大宗。

        高蛋白飼料進入仔豬胃中,由於蛋白質的中和緩衝效應導致胃內容物偏鹼,這會使胃泌素的活性不足,因而造成蛋白質的消化率降低,且不夠酸的胃無法起到前期殺菌的效果,使得細菌進入腸道造成負面的影響 ( 游義德等,2002)。可以供腸道微生物發酵的蛋白質主要來自胃及小腸中未消化的膳食蛋白,以及部分的內源性蛋白,這些蛋白質發酵的產物包括了具刺激性的揮發性脂肪酸(SCFA) 及其他不友善的物質,像是產生臭味的氨、糞臭素(skatole)、吲哚(indole) 及其他含硫化合物或胺類、酚類等,這些物質除了排出後對環境造成影響,刺激性的物質也會使腸道組織受損,甚至引發炎症,影響營養分及水份的再吸收,造成高量的內源性損失。發酵過程也會提高腸道內的pH 值,使得腸道環境偏向適合病原菌的增值。

  除了一般蛋白質發酵以外,許多病原菌也會利用這些未消化的膳食蛋白作為其蛋白質代謝來源,造成病原菌大量的增殖,與有益菌競爭並改變腸道原有菌相,對於病原菌來說是一極佳的發展溫床。常見的病原菌包括Escherichia coli, Salmonella spp., Klebsiella spp.,Campylobacter spp., Streptococcus spp., Clostridium perfringens, Clostridium difficile 等都是強勢的蛋白質發酵菌 (Jha and Berrocoso, 2016),這些病原菌一旦大量繁殖即會造成各種腸道疾病。除了病原菌本身的致病性以外,其蛋白質發酵代謝過程中所產生的毒素更會透過受損的腸道組織進入血液循環,引發全身性的感染或敗血症狀,刺激免疫系統,抑制動物生長,甚至導致死亡,造成嚴重經濟損失。
  除了病原菌大量增殖造成的影響外,大多數高「粗蛋白」的飼料原料皆含有抗營養因子,除了本身就難以消化外,這些抗營養因子對於仔豬腸道的組織及功能也有負面影響,部分抗營養因子甚至會影響酵素活性,使得腸道內消化吸收的功能減弱,造成營養性的腸道問題。

與飼料蛋白質含量相關的腸道疾病

1. 仔豬腸道健康與飼料蛋白質比例的關係
  腸胃道不健康、發育欠佳的仔豬往往會影響後期的生長表現,造成經濟損失。仔豬離乳後下痢 (PWD, Postweaning Diarrhea) 一直是牧場中經常重複發生的問題,仔豬離乳後下痢是一綜合因素的癥候,其成因包括仔豬消化道尚未發育完全、腸道菌叢不穩定、內源性消化酵素不足導致飼料消化不良、各種抗營養因子的刺激等,上述在營養管理上可使用酵素添加劑補足腸胃道條件上的不足而改善。除了基本生理因素外,造成離乳仔豬下痢最重要且最難以處理的病源為腸毒型大腸桿菌(ETEC, Enterotoxigenic Escherichia coli)。此類型的大腸桿菌株會附著在離乳仔豬的腸道內壁後大量增生,並產生毒素破壞腸道功能 (Heo et al., 2008),以往的解決方法大多是在飼料中預防性添加抗生素進行控制,但近年來大腸桿菌出現抗藥性的比例越來越高,抗生素更換頻繁甚至需要加量使用,更容易誘發其他問題 (Bhandari et al.,2010)。

 為了讓豬隻在離乳時期就貯備較佳的生產潛能,通常會使用較高營養濃度,特別是高蛋白的飼料配方,但也因離乳仔豬消化道尚未發育完全,無法完全利用這些剩餘未經消化吸收的蛋白質,成為腸毒型大腸桿菌最佳的發酵機質,因此餵飼高蛋白日糧會大大提高離乳仔豬罹患腸毒型大腸桿菌症的機會。
  Wellock et al. 在一2008 年的研究中指出,在未添加抗生素生長促進劑 (AGPs) 的狀況下,降低日糧中的蛋白質可有效維護離乳仔豬腸道健康,並藉由減少腸毒性大腸桿菌增生以降低離乳仔豬下痢的風險; 另有研究表明,採用低蛋白日糧的仔豬不論是採其腸道內容物或是腸道組織,驗出腸毒型大腸桿菌 (E. coli K88) 的機率皆低於採用高蛋白日糧的仔豬 (Opapeju et al., 2014)。Heo et al. 於2008 年的研究也證實,經大腸桿菌攻毒之仔豬於離乳後餵飼較低蛋白質比例的日糧,可成功降低其腸道中蛋白質發酵的程度以及下痢發生率。

2. 產氣莢膜梭菌所引起之壞死性腸炎與飼料蛋白質比例的關係
  壞死性腸炎 (NE, Necrotic Enteritis) 是家禽常見的腸道疾病,普遍發生於孵化後2-6 周的階段,其成因之一是與腸道中的產氣莢膜梭菌 (Clostridium perfringens) 過度增生繁殖有關,一般也會於飼料中添加如Bacitracin, lincomycin 等抗生素生長促進劑作為預防使用。C.perfringens 屬家禽腸道中的常在菌,一般在腸道中的菌量不高,正常每克食糜中大約含有約10^4 cfu 的菌量,但在某些特殊情況下,此梭菌會大量繁殖至10^7~10^9 cfu/ 每克食糜,達到致病
菌量,出現臨床症狀。

     誘發雞隻壞死性腸炎有許多因素,像是球蟲破壞腸細胞組織提供梭菌入侵的條件、免疫過度反應等,其中一主要誘發因素是飼料中的營養成分。第一個相關的營養因素是穀物中難以消化的水溶性不可消化非澱粉多醣 (Timbermont et al., 2011),其會提高食糜黏性,增加病原菌留於腸道中的時間,讓病原菌較有機會破壞腸道組織。第二個關鍵的營養因素則是飼料中的蛋白質比例含量( 尤其是動物性來源蛋白質),高濃度未消化的蛋白質亦會引起產氣莢膜梭菌在腸道中大量增殖,提高壞死性腸炎的發病機率,Drew et al. 於2004 年的研究指出,飼糧中的粗蛋白含量、蛋白質原料種類、胺基酸含量比例等皆是影響產氣莢膜梭菌在後腸中增殖的重要因素。

        低蛋白飼料的定義是指能提供動物足夠之必需蛋白質及胺基酸但又不過量的飼料配方,在降低飼料中不易消化的粗蛋白的同時,也需注意理想胺基酸的平衡,不足的部分可藉由額外添加胺基酸進行調整,也可添加適當的酵素添加劑,除了讓每一分的營養分都能完整分解並利用在對的生長目標上,並且減少抗營養因子造成的影響。Wang et al. 在2011 年的研究中發現,蛋白酵素無論使用於較高(22%) 或較低粗蛋白比例(19%) 的飼糧中,皆有改善豬隻腸道問題的效果,其試驗發現餵飼蛋白酶的豬隻其小腸絨毛的型態更趨完整,盲腸內胺濃度、結腸中大腸桿菌濃度降低,發炎反應也有改善。
  適當的降低飼料中不易消化的「粗蛋白」,避免過剩的營養提供病原菌發展的空間是減少動物腸道健康問題的有效方法,平時利用適當的營養管理,及關鍵的綠色飼料添加劑達到減少動物腸道問題的風險,在綠色養殖的潮流中也可改善用藥情形,減少藥物濫用導致抗藥性的產生,讓藥物回歸治療使用,避免在嚴重病情發生時無藥可用的狀況,是一舉數得的絕佳養殖策略。

 

參考文獻:
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3(4) :1-9)
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