一种用于改善动物肠道菌种的免疫调节和促生长组合物及其应用

本发明涉及饲料领域，具体地说，涉及一种用于改善动物肠道菌种的免疫调节和促生长组合物及其应用。

背景技术：

1、肠道微生物群落在动物肠道健康和宿主健康中起着至关重要的作用。在生命早期调节肠道菌群对动物尤其是幼龄动物肠道健康和生长性能具有长期的影响。抗生素作为广谱有效的抗菌促生长剂，在畜禽饲料中被长期使用。畜禽生产中抗生素的长期和过度使用带来了越来越多的环境污染和细菌抗性问题。开发绿色无污染、对动物安全有效的天然抗生素替代物并阐明其作用及内在机制是目前抗生素替代研发工作的重点。随着抗生素替代产品的研究深入，益生菌制剂、益生元和后生元等受到广泛关注。大量研究表明，益生菌是改善生命早期菌群失调的有效手段之一，益生菌制剂可以提高畜禽的生长性能和饲料利用率，调节畜禽胃肠道微生态系统和免疫系统，并保护宿主免于胃肠疾病的危害。然而，益生菌的应用在饲料生产中存在诸多限制因素，菌株活性受环境因素和个体差异性影响较大而导致饲喂效果不稳定，限制了其在畜禽饲料中的应用。随着发酵饲料的研究和应用，益生菌的功能性初级/次级代谢产物受到广泛关注。

2、前期研究发现，饲喂罗伊氏乳杆菌i5007(l.reuteri i5007)可以显著改善仔猪的生长性能，调节仔猪肠道菌群结构和增强肠道屏障功能，降低腹泻率。进一步证实l.reuteri i5007通过代谢色氨酸促进肠道特定菌群产生吲哚-3-乙酸(indole-3-aceticacid，iaa)而发挥益生效果。肠道微生物测序发现，与健康仔猪相比，发生腹泻的断奶仔猪肠道菌群中参与iaa代谢的乳酸杆菌、双歧杆菌等的相对丰度显著降低。作为最早发现的植物生长调节剂和色氨酸肠道菌群代谢物，iaa的体内外抗氧化、抗炎、调节脂质代谢和抗癌功能越来越受到关注。目前，iaa在畜禽生产中的应用存在大量空白。

3、仔猪断奶期是整个生产周期最为关键的阶段，早期断奶应激会导致仔猪生长性能下降和肠道功能紊乱，且这种影响会一直持续到其成年阶段。断奶仔猪腹泻通常在断奶后1～2周发生，且在大约10天后达到发病高峰，常常出现病原微生物e.coli和salmonella感染、肠道炎症和肠道微生态紊乱，严重影响仔猪肠道功能和全群生产性能。前期研究发现，三种能代谢色氨酸的乳酸菌通过吲哚衍生物介导的ahr激活治疗肠道炎症和病原菌感染；色氨酸抑制断奶仔猪肠道炎症、改善肠道屏障功能的能力，可能与其通过肠道菌群代谢产生吲哚衍生物(iaa、ipa等)有关。作为天然存在的植物和微生物来源的活性小分子有机酸，iaa/iaa-na在畜禽生产中可能具有替代抗生素和替代氧化锌的潜能。广泛研究表明，氧化锌能提高肠道菌群的稳定性和多样性，减少腹泻，提高机体免疫力，增强抗氧化能力；氯化胆碱可以调节肠道菌群平衡，改善消化功能，进一步增强动物的免疫力。

4、低蛋白日粮(lpd)是一种旨在减少饲料中蛋白质含量，同时通过添加合成氨基酸来平衡动物对氨基酸需求的饲养模式。这种日粮设计不仅考虑了动物对必需氨基酸的需求，还关注了非必需氨基酸的平衡，以提高饲料蛋白质的利用效率，促进动物健康生长，并减少环境污染。本课题组前期研究表明，无抗生素低蛋白质日粮能促进仔猪肠道发育及营养物质消化吸收，调节粪便微生物结构及其代谢产物。

技术实现思路

1、本发明旨在探究日粮添加吲哚-3-乙酸(iaa)和/或其钠盐(iaa-na)对断奶仔猪生长性能、腹泻率和肠道健康的影响，本发明的目的是提供一种用于改善动物肠道菌种的免疫调节和促生长组合物及其应用。

2、为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种用于改善动物肠道菌种的免疫调节和促生长组合物，所述组合物包含以下组分：

3、(a)吲哚-3-乙酸(iaa)和/或其钠盐(iaa-na)；

4、(b)氧化锌(zno)；

5、(c)氯化胆碱；

6、所述组合物中a、b、c三种组分的重量比为(1-4):(5-10):(5-10)。

7、优选地，所述组合物中a、b、c三种组分的重量比为1:10:10、1:5:5、2:5:5或4:5:5。

8、第二方面，本发明提供一种提高断奶仔猪生长性能和肠道健康的饲料，所述饲料含有所述组合物，且所述饲料为不含抗生素的低蛋白日粮饲料。

9、其中，每千克饲料(组合物)中含有200～1600mg(优选400～800mg，更优选400mg)吲哚-3-乙酸和/或其钠盐。

10、本发明中，所述饲料为低蛋白日粮饲料，且所述低蛋白日粮饲料不含抗生素。

11、本发明中，所述低蛋白日粮饲料的粗蛋白cp水平为16％-17.5％(优选17.5％)。

12、在本发明的一个具体实施方式中，所述低蛋白日粮的组成和化学成分见表1。

13、表1基础日粮组成和营养水平(％，饲喂基础)1

14、

15、

16、注：1每个处理的基础日粮配方相同。试验组b-e在基础日粮额外添加200、400、800和1600mg/kg iaa-na(纯度＞98％)，以及2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱。

17、2l-异亮氨酸、l-缬氨酸由北京三元禾丰牧业有限公司提供。

18、3三氯蔗糖(蔗糖素)由安徽金禾实业股份有限公司提供。

19、4维生素和矿物质预混料按每kg日粮提供以下营养成分：维生素a，12,000iu；维生素d3，2,500iu；维生素e，≥30iu；维生素k3，≥2.5mg；维生素b1，≥2.5mg；维生素b2，≥4mg；维生素b6，≥3mg；维生素b12，≥0.02mg；烟酰胺，≥40mg；泛酸，≥12.5mg；叶酸，≥0.7mg；生物素，≥0.14mg；铁，0.3g；铜，0.09g；锌，0.09g；锰，0.05g；碘，0.5mg；硒，0.33mg。

20、其中，以粗蛋白水平17.5％的低蛋白日粮中添加400mg/kg iaa/iaa-na、2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱效果最优。

21、第三方面，本发明提供所述组合物作为家畜促生长添加剂中的应用。

22、所述家畜包括鸡(包括产蛋母鸡)、猪、牛、羊、鱼、宠物等。

23、第四方面，本发明提供所述饲料的以下任一应用：

24、1)用于制备改善畜禽断奶应激，提高幼龄动物生长性能，提高平均体重和降低腹泻率的生物制品；

25、2)用于制备提高动物抗氧化能力和免疫功能，降低炎症水平的生物制品；

26、3)用于促进肠上皮细胞增殖，增加肠道菌群多样性，促进畜禽肠道有益菌群生长繁殖；

27、4)用于降低动物肠道通透性，并降低肠道致病菌数量。

28、本发明中，所述有益菌群包括厚壁菌门的毛螺菌科(lachnospiraceae)、红蝽菌科(coriobacteriaceae)、真杆菌科(eubacteriaceae)、瘤胃菌科(ruminococcaceae)、理研菌科(rikenellaceae)、伊格尔兹氏菌科(eggerthellaceae)，以及蓝藻菌门(gastranaerophilales)等参与肠道短链脂肪酸或吲哚衍生物合成代谢的微生物。

29、进一步地，所述有益菌群包括乳酸杆菌属(lactobacillus)、理研菌_rc9属的rikenellaceae_rc9_gut_group、高氏瘤胃球菌属(ruminococcus_gauvreauii)、真杆菌属的挑剔真杆菌(eubacterium_eligens)和嗜木聚糖真杆菌(eubacterium_xylanophilum)、拟杆菌属的嗜果胶拟杆菌(bacteroides_pectinophilus)、欧陆森氏菌(olsenella)、毛螺菌属(lachnospiraceae)、毛螺旋菌属(moryella)、考拉杆菌属(phascolarctobacterium)和罗氏菌属(roseburia)等的微生物。

30、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

31、本发明首次在断奶仔猪低蛋白日粮中直接添加微生物色氨酸代谢物iaa/iaa-na和氧化锌、氯化胆碱的组合物，从仔猪断奶应激阶段入手，利用靶向血清生化分析和16srrna基因测序等分析手段，证实了iaa/iaa-na配合氧化锌和氯化胆碱在改善仔猪断奶应激、提高平均体重和降低腹泻率方面的显著效果，其中以粗蛋白水平17.5％的低蛋白日粮中添加400mg/kg iaa/iaa-na、2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱效果最优。此外，该组合物的益生效果可能与其提高血清抗氧化和免疫水平，以及降低肠道通透性的能力有关；其对肠道菌群多样性的恢复、促进有益菌群生长繁殖和抑制致病菌感染，可能同样发挥了重要作用。

32、通过低蛋白日粮添加iaa/iaa-na、氧化锌和氯化胆碱的组合物，探究其对断奶仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道菌群的影响。体外试验表明，不同浓度iaa/iaa-na(25～1,000μmol/l)与猪肠道上皮细胞ipec-j2共培养，其未引起细胞活力下降和细胞膜损伤，显著提高细胞增殖活力(p<0.05)，安全性良好。试验选取270头28日龄健康的杜×长×大三元杂交断奶仔猪，随机分为五个日粮处理组：对照组(基础日粮)，试验组在基础日粮中分别添加200、400、800和1600mg/kg iaa/iaa-na以及2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱，试验持续28天。分别在试验第14和28天收集仔猪血清，第7、14、21和28天收集仔猪粪便。结果显示，断奶仔猪低蛋白日粮添加iaa能够显著提高仔猪试验28d体重(p<0.05)，400mg/kgiaa/iaa-na配合2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱对仔猪有显著的促生长和抗腹泻效果，显著提高仔猪血清超氧化物歧化酶(sod)、谷胱甘肽过氧化物酶(gsh-px)活性和总抗氧化能力(t-aoc)(p<0.05)，改善仔猪肠道氧化应激。400mg/kg iaa/iaa-na配合2,000mg/kg氧化锌和2,000mg/kg氯化胆碱对仔猪血清免疫球蛋白igg、iga和igm水平具有较为明显的提高(p<0.1)，且显著降低血清二胺氧化酶(dao)活性(p<0.05)，降低肠道通透性，保护仔猪肠黏膜屏障功能。16s rrna基因测序结果表明，组合物处理组显著提高粪便微生物的物种丰富度(p<0.05)，显著改变肠道菌群的群落组成(β多样性，p＝0.023)。物种组成上，组合物处理显著增加了厚壁菌门的毛螺菌科、红蝽菌科、真杆菌科、瘤胃菌科、理研菌科的相对丰度(p<0.05)，显著降低病原菌大肠埃氏菌属-志贺氏菌属的相对丰度(p<0.01)；降低粪便中e.coli数量以及提高乳酸杆菌数量(p<0.05)。