如何選擇添加劑？唐茂妍：以改善畜禽消化道健康為基準
“替代方案都是建立在對抗生素作用機理的深入理解之上的。”唐茂妍介紹，促生長抗生素儘管自20世紀50年代起就開始使用，但其作用機理尚不完全清晰。特別是對於長期添加於飼料中的促生長抗生素作用機理研究並不深入。
促生長類的抗生素從兩個方面發揮作用。一是對腸道微生物的作用，主要是降低微生物種類和數量，同時降低有害菌產生的毒素量。二是對動物機體的的影響，降低腸壁厚度，改善腸道形態如絨毛長度和隱窩深度等等。特別是對於有害菌的抑制作用一直被認為是抗生素的主要作用。
但隨着近年來研究的深入，研究者對抗生素的作用機理有了更加清晰的認識。研究發現，即使低於MIC的抗生素添加也會有穩定的促生長作用，這可能與一直被忽視的抗生素的抑炎、調控腸道免疫的作用密切相關。在飼料當中添加抗生素，會降低動物腸道炎症反應水平，改善腸道的形態，因而使動物獲得更多營養，同時用於腸道微生物的營養減少，腸道微生物載荷也隨之減少。綜合使然，動物機體表現出更高的腸道健康水平和更好的生產性能。值得一提的是，在當前集約化養殖中，豬雞長期處於應激狀態，腸道炎症一直存在，這也就解釋了為什麼在飼料中添加即使是低劑量的抗生素，也會對動物生產性能有穩定的改善作用。
“養殖動物就是養腸道”是行業廣為流傳的一句話，這充分説明從業者對消化道的重要性有了深入而全面的認識。唐茂妍對消化道的重要性進行了重申。首先消化道是營養物質消化吸收的地點；其次消化道是機體最大的免疫器官，有約65%的免疫組織和免疫細胞，產生體內80%的抗體；同時消化道也是一個巨大的微生物庫，其中微生物的種類多達上百種，腸道微生物數量達到1014。消化道還是大型分泌器官，所有的消化酶、粘液以及20多種激素都是消化道分泌的。這就決定了消化道本身是維持需要最高的器官，20%的體能消耗都是用於腸道自身。在人類醫學上，消化道更被譽為“第二大腦”。
消化道健康如此重要，但在畜禽養殖中卻沒有統一明確的標準。唐茂妍認為，結合科研成果和生產實踐經驗，消化道健康標準應當包括三個層面。第一層次，結構正常和功能完整。腸道上皮細胞能正常分化、遷移、增殖，絨毛、隱窩功能正常。如果腸道上皮細胞正常增殖分化，腸絨毛就會保持正常狀態，養分的消化吸收、水分的代謝正常，機體的功能和免疫較好。否則，腸絨毛損傷萎縮，養分的消化吸收以及機體健康情況受損。所以腸道上皮結構正常且功能完整是腸道發揮一切功能的基礎，也是替代抗生素進行營養調控必須要考慮的指標。
第二層面，屏障完整。腸道不同部位起到不同的屏障作用，形成了物理、化學、免疫及微生物等四大屏障。其中最基礎的是完整的腸粘膜上皮細胞及細胞間的緊密連接形成的物理屏障。主要是吸收養分並對有害物質和毒素進行阻隔。如果腸道上皮細胞發生萎縮，細胞間緊密連接失常，就會造成腸漏。
緊貼腸上皮細胞有一層緻密的粘液組織稱為內粘液層。主要是上皮細胞分泌的粘液、消化酶以及正常的共生菌分泌的抗菌肽、黏蛋白等物質，對有害菌進行化學性的干涉，保證上皮細胞的潤滑，使其免受物理、化學的侵襲，構成化學屏障。結腸內黏液層外是外粘液層，主要是腸道菌的寄生地，腸道菌具有定植性、繁殖性和排他性，構成微生物屏障。而腸粘膜淋巴細胞和腸道分泌型抗體（slgA）構成免疫屏障。
值得強調的是，免疫最佳狀態是處於低水平動態平衡，過高和過低對於動物機體都會造成傷害。如果從飼料角度調控免疫，要儘量避免在飼料當中含有免疫原性大分子、黴菌毒素、不可消化蛋白等促進炎症反應的原料，而是要提高可發酵纖維以及改善消化道形態、微生物區系平衡的功能性添加劑，抑制炎症過度反應，從而調控腸道促炎/抑炎反應的平衡。
第三個層次是菌羣平衡並且具有多樣性。研究表明，很多消化道類的疾病都和菌羣失衡有關。只有微生物羣間、菌羣與宿主之間達到平衡，才能夠促進腸道養分消化吸收、能量合理分配。
菌羣多樣性也很重要。因為菌羣平衡評判比較難，而從微生物多樣性來側面評判菌羣平衡更加合理。菌羣多樣性較高時，當腸腔中一類微生物受到損傷，會有其它替代菌羣，從而更容易降低對腸道內穩態的影響。通過膳食調控消化道菌羣多樣性，可以利用高膳食纖維飲食提高微生物多樣性。但通過小鼠模型研究發現，飲食手段調控微生物多樣性，從父母代或祖代調控對後代的影響更加顯著。
為便於理解，我們將各個指標獨立説明，但實際上畜禽消化道一直都是動態發展、相互影響的過程。消化道的結構功能以及腸道微生物區系的建立、免疫的發育，都是一個動態變化的過程。宿主動物、微生物區系和免疫是相互影響、相互制約的共生關係。宿主的遺傳背景和日糧結構是微生物區系的決定因素；宿主年齡、微生物區系和日糧會影響免疫建立。
飼料中抗生素的替代並不是一個簡單的替換過程，而是要從生物安全、飼養管理、精準營養、免疫水平、疾病控制等五個方面進行系統調整，以達到一個新的動態平衡。唐茂妍介紹，具體到某一種功能性添加劑的評估和使用，如果想做到針對性定量使用，可以遵循以下評估辦法。熟知國家法律法規要求；對於產品作用位點和作用機理有系統的瞭解；產品質量控制體系要科學可控；生產加工和消化道對產品穩定性影響程度；開發者對於產品的試驗結果；產品試驗設計、實施和分析要具有科學性；對產品做不同規模和養殖條件下的試驗；生產性能和經濟效益分析。
目前市場上比較常見的替抗添加劑包括以下幾類：有機酸、丁酸類、精油/植物提取物、益生菌、益生元、酶製劑和酵母衍生物。唐茂妍表示，不同替抗添加劑的特點及針對性作用完全不同。要把不同添加劑按照使用目的去做綜合評估調控，使之發生相互促進、相互提攜的作用。為此舉了三個例子：
1、有機酸
有機酸是歐盟在飼料禁抗後使用最普遍的添加劑。從機理上講，有機酸可以在整個消化道都可以發揮作用。直接且最主要的功能是，飼料中添加酸化劑可以起到抑制微生物的作用，然後降低飼料系酸力，使得胃部食糜pH值降低，胃蛋白酶活性提升。在小腸的間接功能是酸度更高的食糜在向腸道蠕動中促進膽汁和胰液的分泌，更多的消化酶進入腸腔，提高了蛋白質消化率和礦物質吸收。在大腸中的作用體現為，前腸過來的未消化底物減少，從而抑制有害菌的發酵和過度增殖，所產生的有害物質也將降低。
2、丁酸類產品
丁酸類產品在人類醫學上的研究較為深入透徹，其作用機理比較清晰。研究發現，丁酸對腸粘膜的促生長和損傷修復的作用明顯。三丁酸甘油酯（TB）對斷奶仔豬生長緩滯有着良好的調節作用，對斷奶仔豬炎性因子具有調節作用，特別在應激的情況下，調控作用更明顯。還能顯著提高仔豬結腸組織和盲腸內容物揮發性脂肪酸含量。
3、酶製劑
酶製劑在應用技術上的研究比較缺乏。主要因為酶製劑在使用中受到很多因素和條件的影響。比如日糧類型和飼料原料的複雜性、動物種類和生理階段的差別性；加工條件對酶作用的變異性；酶的多樣性與專一性；日糧營養水平與酶可提供營養的比較性。這就使得生產中針對性、定量使用酶製劑還需要走很長一段路，但已經有很多科研單位和企業做了大量研究，從底物結構差異、酶的專一性，單酶選擇體系到加酶後對日糧養分的改善、底物與酶的定量關係等方面，對於酶的定量應用具有很大的指導意義。
對於酶製劑的評估主要從底物、酶以及影響因素三個方面入手，但每個方面都是龐大的研究體系。對影響酶作用的因素也要分一下主要和次要矛盾，從解決主要矛盾開始，以最大程度發揮酶製劑的作用，使得酶製劑應用更加定量、更加精準。