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仔猪日粮禁用药理剂量的氧化锌：后果与解决方案
林子怡 译 李 红 校 孟祥光 制图表
摘 要：断奶是猪生长过程中的一个应激期，容易导致断奶仔猪腹泻。日粮中添加药理剂量的氧化锌是世界各地养猪生产常用的预防断奶仔猪腹泻的方法。但高剂量使用氧化锌存在污染环境、影响畜产品质量、导致仔猪重金属中毒、加速肠道微生物产生耐药性等不足。许多国家已限制或禁止在哺乳仔猪饲料中添加药理剂量的氧化锌。在寻求更好替代品的同时，可以通过以下策略提高仔猪对断奶应激的抵抗力：提高母猪和仔猪的采食量；日粮中添加抗氧化缓冲剂；使用低蛋白日粮；减少霉菌毒素污染；维持肠道健康。
关键词：断奶后腹泻；氧化锌；替代品；哺乳仔猪；母猪断奶是猪生长过程中的一个应激期，容易使仔猪发生胃肠道功能的生理和病理的失衡，并可能会引发断奶后腹泻(post-weaning diarrhoea，PWD)。30多年来，使用氧化锌(ZnO)预防哺乳仔猪断奶后腹泻一直是世界各地养猪生产的常用方法。
然而，经过这些年的使用，氧化锌有效预防哺乳仔猪断奶后腹泻的机制却仍未完全清楚。这可能是由于仔猪肠道的工作机制有多种形式。调节肠道微生物群被认为是氧化锌控制仔猪PWD的主要途径之一。
氧化锌似乎是通过增加仔猪肠道微生物群的多样性发挥作用的，进而与大肠杆菌(导致PWD的主要原因)定植形成竞争。研究人员也提出了其他作用模式，如降低肠旁细胞通透性、激活局部免疫细胞和调节抗炎细胞因子。
氧化锌也有一些不足，如氧化锌的适口性不佳，在仔猪的胃中产生一定的缓冲作用，可与营养物质(如铁)和酶(如植酸酶)发生相互作用。过去几年中，还有证据表明，氧化锌的使用有助于细菌对重金属和抗生素产生耐药性基因的选定。
此外，由于氧化锌在仔猪消化道中的吸收较差，被排出体外后可能会导致土壤和水污染。
由于没有有效的环境风险缓解策略，2017年，欧洲药品管理局制定了禁止在猪饲料中高剂量地使用氧化锌的五年期限。药理剂量的氧化锌禁令已于2022年6月生效。
在过去的五年中，研究人员和养猪生产者清楚地认识到：禁用药理剂量的氧化锌会带来利润损失的风险(丹麦研究机构Seges计算，从仔猪日粮中去除氧化锌可能会使每头猪的产值降低约0.26欧元)，但目前还没找到能够以经济高效的方式替代药理剂量氧化锌的单一解决方案。
在养猪生产中替代药理剂量的氧化锌应该可以通过综合方法实现，这必然包括提高猪场生物安全，在母猪和仔猪饲养计划中采取动物管理和日粮干预措施。
下文将讨论一些可以考虑的营养策略，以提高仔猪对断奶应激的抵抗力。
1 提高母猪和仔猪的采食量
断奶时，哺乳仔猪能够达到目标体重，对确保其在保育阶段拥有良好的生产性能非常重要。体重较轻的哺乳仔猪在断奶时有可能采食量小，甚至在进入保育舍后的头几天根本不采食，从而导致肠道发育不良。仔猪转向采食干饲料时，发生腹泻的可能性会增加，这对其生长和存活产生不利影响。
有几种不同的营养干预措施可帮助哺乳仔猪，包括代乳品、液体和固体教槽料。但大多数仔猪的生长得益于母猪乳汁。
因此，提高哺乳仔猪的断奶重要从母猪开始：哺乳期的采食量需要达到最佳水平，以最大限度地提高母猪的泌乳量。
许多试验表明，使用专门设计的诱食剂来提高母猪的采食量，对母猪和仔猪都有利。在最近发表的一项研究中，母猪采食含有诱食剂的日粮后，采食量明显增加，从而增加了泌乳量，随后断奶时的窝内仔猪的均匀度和体重也得到明显的改善，且母猪的体重或体况未受到额外的影响(表1)。
诱食剂在母猪饲料中的成功使用，促使我们探索将其作为替代药理剂量氧化锌方案的一部分，以便为仔猪的开口料提供感官联系。产房中的仔猪会模仿母猪的采食行为，并经常聚集在母猪喂食器周围，探索地面上的哺乳期饲料。
这是观察性学习的一个例子，也是一种常见的特征：一种动物观察另一种动物的行为并加以学习。在开口料中加入哺乳仔猪熟悉的味道有助于刺激其在断奶时采食。事实证明，这一概念对促进哺乳仔猪在断奶后的早期采食和生长非常有效，可以减少生长检查，并进一步发挥断奶时拥有较高体重的好处。
2 日粮中添加抗氧化缓冲剂
母猪乳汁不仅营养价值高，而且含有IgG和IgM等抗体，这为免疫系统尚未完全发育的新生仔猪提供了一种被动传递免疫的方式。
因此，初乳摄入不足或初乳质量差，会使新生仔猪因感染微生物而导致发病率和死亡率升高。除了抗体，母猪向仔猪转移硒(Se)是提高仔猪自然抵抗力的另一种方式。刚出生和刚断奶的这段时间是抗氧化保护的关键时期，因为仔猪特别容易发生氧化应激反应。
硒是一种重要的微量元素，在仔猪的抗氧化系统和免疫系统中具有重要的功能。保持良好的硒状态有助于免疫系统对抗细菌和病毒感染，减少抗氧化损伤，调节炎症。此外，抗氧化营养在维持青年猪的胃肠功能和健康方面发挥重要作用。
硒代蛋氨酸(selenomethionine，SeMet)是一种含硒量高的有机硒源，如羟基硒蛋氨酸(hydroxy-selenomethionine，OH-SeMet)，能够在体内建立起硒储备，进而在应激时进行动员和代谢。在应激条件下，动物机体对硒的需求量会增加，用以满足在氧化应激和免疫调节中发挥作用的硒蛋白的合成。
给母猪饲喂有机硒，有助于它们应对妊娠应激，提高繁殖性能，同时也有助于新生仔猪的健康。
在体内建立硒储备，能够提高母猪在妊娠期和哺乳期将硒转移给仔猪的可能性，同时又可改善母猪对各种挑战的免疫反应，减轻氧化应激。研究发现，当给母猪提供含有有机硒的抗氧化日粮时，可以提高初乳和常乳中IgM的浓度，使仔猪能够获得更多的IgM。
当哺乳期有疾病发生时，这些母猪所产的仔猪受到的影响比其他母猪的小。由于急性炎症降低，它们也更有能力抵抗挑战。
事实上，断奶前的抗氧化状态能够通过免疫调节提高仔猪的健壮性，当挑战出现在断奶过渡期时，免疫调节有利于仔猪健康。
研究还表明，在断奶后的仔猪日粮中加入OH-SeMet，有助于提高仔猪应对挑战的能力。采食富含抗氧化剂的日粮的动物在面对挑战时表现出更好的免疫反应。
断奶仔猪健康是母猪正确饲喂的结果，这不仅要保证母猪能够大量泌乳，也要保证母猪可以获得充足的营养物质，提高其免疫系统功能，以应对未来挑战。
3 使用低蛋白日粮
如果蛋白质在动物的中肠未被完全吸收，到达后肠后会成为潜在有害菌生长的底物。这些细菌可以产生有毒代谢产物，如尸胺、腐胺、氨和乙酸，从而导致肠道炎症和PWD。
因此，在补充必需氨基酸的同时降低日粮粗蛋白(crude protein, CP)水平，可能是一种有效替代氧化锌以控制动物肠道微生物组成的方法。
已有试验证明该策略是可行的。研究人员在低蛋白日粮(粗蛋白含量为18％)和高蛋白日粮(粗蛋白含量为21％)中分别补充了药理剂量的ZnO或氨基酸(主要为甘氨酸和谷氨酰胺)。当从日粮中去除氧化锌时，高蛋白日粮组猪的生长性能未受影响。
然而，与标准CP水平相比，CP水平下降，会显著降低猪的生产性能。这表明，去除氧化锌并不会影响猪的生产性能，但如果将CP含量降低到18％，受非必需氨基酸的限制，猪的生产性能可能会降低。
通过补充非必需氨基酸将日粮CP水平提高到20％可改善动物的生产性能。
其他研究表明，在短期内降低日粮CP水平确实可以减少猪的腹泻，同时保证它们具有较高的饲料利用率。考虑到不同的氨基酸组成，研究人员对不同的日粮蛋白质策略进行了测试。试验发现仔猪从断奶到体重约为15 kg时，饲喂低CP日粮的仔猪腹泻发生率降低，虽增重减少，但饲料转化率未受影响。
总体而言，当仔猪断奶后不再使用药理剂量的氧化锌时，低蛋白日粮可以作为避免仔猪腹泻增加的日粮解决方案的一部分。
同时，我们应高度关注日粮中必需和非必需氨基酸的水平，因为它们会影响猪的生产性能和肠道健康。
4 霉菌毒素的影响
霉菌毒素普遍存在于大多数饲料原料和仔猪的全价饲料中。饲料中的霉菌毒素会增加仔猪的断奶应激，从而会加重对肠道、免疫和抗氧化系统的负面影响。
霉菌毒素是引发动物肠道疾病的主要因素，因为它会增加猪肠道上皮层的通透性，并影响肠道上皮细胞的活力和增殖。
霉菌毒素会损害蛋白质合成，可引起氧化反应和炎症应激，损害肠道细胞，改变肠道中的微生物群，降低营养物质的消化率。
因此，霉菌毒素会增加动物发生大肠杆菌病、PWD和其他健康问题的可能性，从而带来风险。2021年，我们通过分析西班牙105份仔猪饲料样本(图1和图2)，发现90％的饲料样本受到霉菌毒素污染。此外，87％的受污染饲料样本同时含有2～8种霉菌毒素，即多重污染，而低剂量霉菌毒素之间可能存在协同作用。
大约一半的样本被伏马菌素(fumonisin，FUM)(54％)和脱氧雪腐镰刀菌素(deoxynivalenol，DON)(49％)污染，即使污染水平非常低，也会增加动物机体对病原体的易感性。
大多数霉菌毒素，包括DON、T-2毒素、黄曲霉毒素和FUM，会通过降低猪体内免疫细胞的活性和疫苗接种后的抗体滴度对免疫系统产生负面影响。
在法国进行的一项案例研究表明，尽管接种了疫苗，但断奶仔猪饲料中低水平的霉菌毒素增加了断奶后腹泻(PWD)和断奶仔猪水肿病(edema disease，ED；由大肠杆菌引起)的发病率。霉菌毒素控制策略的实施显著降低了断奶仔猪的PWD和ED发病率。
应采用基于能够结合极性霉菌毒素(黄曲霉毒素、麦角菌)的系统方法，通过肝细胞、肠上皮细胞、肠道微生物群等刺激非极性霉菌毒素(DON、T-2毒素、FUM等)在动物体内的自然生物灭活，以此灭活霉菌毒素。
这种对免疫系统和抗氧化系统的帮助，以及对仔猪器官的支持，将有助于它们在断奶期间更有效地应对霉菌毒素中毒。
5 支持肠道健康
除霉菌毒素外，其他几个因素对仔猪消化道的健康和功能也有极强的破坏作用。小肠和大肠的健康状态取决于三个方面：肠道黏膜、(局部)免疫系统和肠道微生物群。
然而，仔猪肠道健康的这三个方面非常容易失衡，特别是在断奶期。例如，绒毛出现萎缩迹象，上皮层完整性被破坏导致“肠漏”。
肠道微生物的组成是不稳定的，对与PWD有关的机会性潜在致病菌(如F4+或F18+大肠杆菌)的过度生长敏感。最后，在断奶期间，仔猪肠道会暂时处于炎症状态。
在这种情况下，作为饲料添加剂的一系列有机酸，如短链和中链脂肪酸(图3)应运而生。广泛研究证实，在饲料中添加有机酸可以作为减轻仔猪断奶负面影响的一种备选方案。
不同有机酸的效果也不尽相同，取决于分子的确切性质。
例如，几十年来，短链脂肪酸、乳酸和柠檬酸等酸性物质一直被用作酸化分子，既可作为饲料防腐剂，又可弥补断奶期间胃酸分泌不足。
根据不同的应用，它们通常以纯酸或酸及其缓冲盐混合物的形式补充。
丁酸作为一种信号分子，发挥着特殊的作用，因为它是单胃动物后肠生成的内源性短链脂肪酸(short-chainfatty acids, SCFAs)之一，启动了对肠道健康至关重要的机制。
在断奶仔猪的肠道中，丁酸盐已被证明具有抗炎作用，可增加肠道紧密连接的形成并上调抗菌肽的表达。
然而，丁酸盐的效果在很大程度上取决于它在胃肠道中的传递位置。
商用产品，如脂肪包被的丁酸盐或丁酸甘油酯，具有独特的丁酸盐释放特征，会引发不同的生理反应。例如，在严重感染大肠杆菌的情况下，精确递送包被型丁酸盐已被证明比未包被型丁酸盐能更有效改善肠道的形态和动物生产性能。
另一方面，中链脂肪酸(medium-chain fatty acids , MCFAs)以其抗菌活性而闻名，甚至可以对抗几种猪源性病原体。这是因为其分子结构可以干扰细菌的膜。
为了更好地使用MCFAs，应考虑以下两个因素。第一个是侧链的长度：在比较SCFAs和MCFAs的抗菌效果时，月桂酸(C12)对革兰阳性菌(如猪链球菌)的活性，通常在体外筛选试验中表现为“同类最佳”。另一方面，某些革兰阴性菌(如大肠杆菌)对碳链较短的MCFAs和SCFAs(C3-C10)更为敏感。
第二个是在游离MCFAs或MCFAs-甘油酯之间进行选择：游离MCFAs具有pH依赖性，猪消化道的上端迅速被吸收，而MCFAs-甘油酯没有pH依赖性，可通过肠道传递。此外，甘油酯(特别是α-单甘酯)的抗菌作用比游离脂肪酸的抗菌作用更为显著。
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