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在人、动物和家禽体内，种类繁多的微生物菌群生活在一个竞争激烈的环境——肠道中。真菌、原虫和病毒是肠道微生物生态系统的重要组成成员，但是细菌是构成该生态体系中最大且最为人熟知的部分。
中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2017）09-0058-02
动物的胃肠道是已知的微生物种类最多且最密集的环境之一。肠道中已知的微生物超过10 000种。这些微生物菌落与宿主以共栖（互利共生）關系生存，这是经过数百万年的进化形成的，对宿主和微生物菌群均有益。这意味着肠道中典型的微生物菌群构成不是为了确保生产效率、动物健康或食品安全最大化而“谱写”的。比如，家禽所用的能量约有 10%来自肠道细菌对饲料的发酵。这种发酵过程在能量利用上与生俱来效率低下，因为它是在无氧环境下进行的，但是肠道的厌氧环境使得细菌能够分解多种日粮。
近些年，有关于肠道微生物菌群的研究信息已经有很多，许多研究都集中在“微生物菌群（Microbiome）”的作用上。跨物种研究已发现，改变肠道微生物生态系统的组成可以显著改变宿主动物的生理，例如宿主的肥胖程度。小鼠肠道中微生物门（大种群）中的硬壁菌门菌/拟杆菌门菌的比率与肥胖的形成有关。其他研究人员已经发现，“无菌（Germ-free）”饲养的小鼠可以比常规小鼠多喂30%的能量而不会发生肥胖；但是如果给无菌小鼠的肠道接种微生物菌群，它们则会发生肥胖。对人类的研究已经表明，一些特定微生物群（包括罗斯伯里氏菌属菌和真杆菌属菌）与肥胖症增多有关，从而可提高“饲料利用率”。虽然不同宿主动物的一些数据有差异或者相悖，但总体来说，与真杆菌属菌相关的罗斯伯里氏菌属匮乏越多与肥胖增多或饲料利用率提高相关。这些数据共同说明了“我们是否能够使肠道微生物平衡恰到好处”的良机，这样我们就可以提高食品动物的生长性能和生产效率。
1 改变家禽的微生物组成
家禽业在雏鸡生长开始时就为其提供了改变其肠道微生物组成的机遇。随着家禽的成长并成熟，它们肠道中的微生物菌群会发生巨大的变化。在出雏时，雏鸡的肠道本来是无菌的，但是很快会被来自母鸡、蛋壳和/或出雏环境中的细菌定植。肠道微生物菌群的密集度和菌种的多样性迅速增加，菌群转变为产乳酸更多的细菌（典型的是硬壁菌门菌），这些细菌可快速发酵家禽日粮中的组分。其他研究已经表明，肠道细菌多样性和密度的增加使得家禽对随后会影响消费者的动物病原和食源性致病菌（如沙门氏菌）的定植有更强的抵抗力。
为了增强微生物菌群的威力，我们一直致力于采用无抗手段提高动物的生长性能、健康水平和食品安全性。其中采用的一种最常用的方法是替代日粮。
日粮可以简单地通过给细菌提供不同的发酵底物（如淀粉和纤维）来方便地改变肠道菌群组成，这些底物能够改变某些肠道菌群的选择优势。最常见的发酵终产物是挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFA），被宿主吸收并为宿主的生长提供能量。VFA还为肠细胞的生长提供能量，这会增强肠道的营养吸收能力。肠道VFA水平的提高可以使得宿主的能量平衡上移，继而在能量超出动物需要的情况下增加脂肪储备。不幸的是，日粮变化是一种调节微生物菌群的粗糙方法，不能对特定细菌进行定向调节或增加，因此需要目标更明确且更特异的方法。
2 当前的益生菌研究重点
近来益生菌法（包括竞争排他法、益生菌产品和益生元产品）已再次受到重视。用于动物的益生菌被称为直接饲喂型微生物（Direct-fed Microbials，DFM），通常是细菌或真菌培养物，可以是活菌也可以是灭活培养物，可能包含发酵终产物。使用益生菌的目的是提供可以提高生长效率或动物健康水平的微生物菌群。给新出壳雏鸡使用益生菌的方法被称为“竞争排他”法，它通常被用来提高雏鸡出雏后的增重和能量储备情况。它还用于阻止病原菌在肠道的定植。
现已表明，该方法能通过促进细菌菌群传代，从而更快地形成能够多样且密集的肠道细菌生态系统，有效地减少病原微生物的负荷，进而提高家禽的生长性能。益生元是一种引人注目的既属于日粮干预法又属于益生菌法的特殊方法。益生元是宿主不能消化但是肠道细菌可以发酵的底物，如寡糖。这些组分被细菌菌群的特定成员发酵，能够向这些菌群提供可以提高其在激烈竞争肠道中的优势的所需“零食”。
最新研究进展已经使得有关肠道细菌组分以及它们对家禽健康和生产性能影响的信息爆炸式涌现，简直是一个奇迹。开发产品速度之快令人瞠目，在我们看来，我们以前绝不会认识到肠道菌群的重要性以及对宿主动物福利和生产性能的影响会有多深远。事实是，肠道微生物群落和宿主的生长和能量状况极为息息相关，表明通过日粮和益生菌法改变肠道微生物菌群从而提高家禽生长效率具有光明的前途。通过运用我们从更大环境的生态学上所学到的知识，我们可以操控这些微生物菌群，以积极改善它们的生活环境（即家禽体），从而提高家禽的生产效率。□□
原题名：Enhancing the microbial population with poultry（英文）
原作者：Todd R. Callaway（调查微生物学家，美国农业部农业研究服务中心食品和饲料安全研究部）
中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2017）09-0058-02
动物的胃肠道是已知的微生物种类最多且最密集的环境之一。肠道中已知的微生物超过10 000种。这些微生物菌落与宿主以共栖（互利共生）關系生存，这是经过数百万年的进化形成的，对宿主和微生物菌群均有益。这意味着肠道中典型的微生物菌群构成不是为了确保生产效率、动物健康或食品安全最大化而“谱写”的。比如，家禽所用的能量约有 10%来自肠道细菌对饲料的发酵。这种发酵过程在能量利用上与生俱来效率低下，因为它是在无氧环境下进行的，但是肠道的厌氧环境使得细菌能够分解多种日粮。
近些年，有关于肠道微生物菌群的研究信息已经有很多，许多研究都集中在“微生物菌群（Microbiome）”的作用上。跨物种研究已发现，改变肠道微生物生态系统的组成可以显著改变宿主动物的生理，例如宿主的肥胖程度。小鼠肠道中微生物门（大种群）中的硬壁菌门菌/拟杆菌门菌的比率与肥胖的形成有关。其他研究人员已经发现，“无菌（Germ-free）”饲养的小鼠可以比常规小鼠多喂30%的能量而不会发生肥胖；但是如果给无菌小鼠的肠道接种微生物菌群，它们则会发生肥胖。对人类的研究已经表明，一些特定微生物群（包括罗斯伯里氏菌属菌和真杆菌属菌）与肥胖症增多有关，从而可提高“饲料利用率”。虽然不同宿主动物的一些数据有差异或者相悖，但总体来说，与真杆菌属菌相关的罗斯伯里氏菌属匮乏越多与肥胖增多或饲料利用率提高相关。这些数据共同说明了“我们是否能够使肠道微生物平衡恰到好处”的良机，这样我们就可以提高食品动物的生长性能和生产效率。
1 改变家禽的微生物组成
家禽业在雏鸡生长开始时就为其提供了改变其肠道微生物组成的机遇。随着家禽的成长并成熟，它们肠道中的微生物菌群会发生巨大的变化。在出雏时，雏鸡的肠道本来是无菌的，但是很快会被来自母鸡、蛋壳和/或出雏环境中的细菌定植。肠道微生物菌群的密集度和菌种的多样性迅速增加，菌群转变为产乳酸更多的细菌（典型的是硬壁菌门菌），这些细菌可快速发酵家禽日粮中的组分。其他研究已经表明，肠道细菌多样性和密度的增加使得家禽对随后会影响消费者的动物病原和食源性致病菌（如沙门氏菌）的定植有更强的抵抗力。
为了增强微生物菌群的威力，我们一直致力于采用无抗手段提高动物的生长性能、健康水平和食品安全性。其中采用的一种最常用的方法是替代日粮。
日粮可以简单地通过给细菌提供不同的发酵底物（如淀粉和纤维）来方便地改变肠道菌群组成，这些底物能够改变某些肠道菌群的选择优势。最常见的发酵终产物是挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFA），被宿主吸收并为宿主的生长提供能量。VFA还为肠细胞的生长提供能量，这会增强肠道的营养吸收能力。肠道VFA水平的提高可以使得宿主的能量平衡上移，继而在能量超出动物需要的情况下增加脂肪储备。不幸的是，日粮变化是一种调节微生物菌群的粗糙方法，不能对特定细菌进行定向调节或增加，因此需要目标更明确且更特异的方法。
2 当前的益生菌研究重点
近来益生菌法（包括竞争排他法、益生菌产品和益生元产品）已再次受到重视。用于动物的益生菌被称为直接饲喂型微生物（Direct-fed Microbials，DFM），通常是细菌或真菌培养物，可以是活菌也可以是灭活培养物，可能包含发酵终产物。使用益生菌的目的是提供可以提高生长效率或动物健康水平的微生物菌群。给新出壳雏鸡使用益生菌的方法被称为“竞争排他”法，它通常被用来提高雏鸡出雏后的增重和能量储备情况。它还用于阻止病原菌在肠道的定植。
现已表明，该方法能通过促进细菌菌群传代，从而更快地形成能够多样且密集的肠道细菌生态系统，有效地减少病原微生物的负荷，进而提高家禽的生长性能。益生元是一种引人注目的既属于日粮干预法又属于益生菌法的特殊方法。益生元是宿主不能消化但是肠道细菌可以发酵的底物，如寡糖。这些组分被细菌菌群的特定成员发酵，能够向这些菌群提供可以提高其在激烈竞争肠道中的优势的所需“零食”。
最新研究进展已经使得有关肠道细菌组分以及它们对家禽健康和生产性能影响的信息爆炸式涌现，简直是一个奇迹。开发产品速度之快令人瞠目，在我们看来，我们以前绝不会认识到肠道菌群的重要性以及对宿主动物福利和生产性能的影响会有多深远。事实是，肠道微生物群落和宿主的生长和能量状况极为息息相关，表明通过日粮和益生菌法改变肠道微生物菌群从而提高家禽生长效率具有光明的前途。通过运用我们从更大环境的生态学上所学到的知识，我们可以操控这些微生物菌群，以积极改善它们的生活环境（即家禽体），从而提高家禽的生产效率。□□
原题名：Enhancing the microbial population with poultry（英文）
原作者：Todd R. Callaway（调查微生物学家，美国农业部农业研究服务中心食品和饲料安全研究部）