在现代猪养殖业寻找有效替代抗生素生长促进剂的过程中，植物基精油正展现出提供持久益处的潜力。
阿肯色农业实验站的动物科学家进行了一项罕见的长期公共研究，比较了迷迭香和牛至中的植物化学物质与抗生素生长促进剂的效果。研究发现，给断奶猪只喂食这些天然物质通过保持微生物多样性来改善营养物质利用，从而在猪只生命后期支持良好的肠道健康和生长性能。
"这项研究使我们能够观察植物化学物质暴露的终身影响，"阿肯色大学系统农业部实验站动物科学系项目助理、哲学博士蔡宗政(Tsungcheng "TC" Tsai)表示。"如果你只观察保育阶段——断奶后的前43天——而没有看到任何差异，研究就结束了，你实际上并不知道这些植物化学物质的真正价值。"
蔡宗政是发表在《动物研究与单一健康》(Animal Research and One Health)期刊上这项研究的通讯作者。
该研究中对猪只微生物组的分析是与阿肯色大学医学科学分校合作进行的。
抗微生物耐药性及其他关注点
蔡宗政表示，虽然抗生素药物在兽医学中有其适用时机和场合，但广泛使用已加速了抗微生物耐药性的出现，并导致许多国家实施禁令或限制。
除了抗生素外，高剂量的饲料锌也经常被添加到猪饲料中以减轻断奶后腹泻。然而，蔡宗政指出，过度依赖过量锌排泄也存在环境问题，包括环境中的重金属积累。猪粪通常被用作肥料，这可能导致对植物有毒的锌含量水平。
蔡宗政表示，许多研究表明，来自迷迭香和牛至等植物的精油对动物健康（包括家禽、鱼类和猪只）有有益影响。然而，大多数研究都集中在短期反应上，通常仅限于保育阶段。
长期影响
蔡宗政表示，早期断奶后阶段是猪养殖中生理和免疫学上最具挑战性的时期之一。在此过渡期间，突然的饮食和环境变化，加上母子分离，会干扰肠道发育并破坏微生物生态系统。他补充说，此阶段的肠道健康对饲料效率、生长轨迹和整体生产结果有长期影响。
为进行这项研究，研究人员在断奶后将192头仔猪随机分配到四个组：阴性对照组（猪只未接受抗生素或植物化学物质处理）；阳性对照组（使用抗生素生长促进剂卡巴多斯和高饲料锌）；以及两个补充植物化学物质的饲料组，分别含有牛至和迷迭香植物提取物。
在植物化学物质组中，一组猪只每吨饲料接受300克牛至提取物，另一组每吨饲料接受900克牛至提取物、迷迭香提取物和腐植酸钠的混合物。腐植酸钠是一种从软沉积岩中提取的水溶性盐，具有抗腹泻、抗病毒和抗炎作用。
蔡宗政表示，模拟商业猪场的典型管理实践，抗生素和高锌补充仅限于断奶后的即刻期。这种做法反映了它们在仔猪发育关键早期的常规短期使用。然而，植物化学物质则持续给予不同组别，使研究人员能够评估它们作为抗生素替代品的长期潜力。
生长性能在整个保育、生长和育肥阶段进行监测，共分为七个阶段——三个保育阶段、两个生长阶段和两个育肥阶段。
植物化学物质的耐心
接受抗生素的仔猪与其他组相比表现出更快的生长和更高的体重，但这种优势并未持续。一旦研究人员从猪只饮食中去除抗生素和锌，猪只并未保持其性能优势。
到第155天，接受牛至、迷迭香和腐植酸钠植物化学物质组的猪只在所有组中达到了最高的最终体重，并拥有最佳的料肉比。
研究人员在结论中指出："从生产角度看，这些模式可能提供补充性或替代性生长促进策略，但其影响应谨慎解释。"
蔡宗政表示，虽然未包含在已发表的研究中，但喂食植物化学物质的猪只似乎彼此之间的攻击性较低。
显微镜下的观察
微生物分析强化了关于植物化学物质的生长性能发现，这些物质提高了长期生产力并有助于恢复更健康的肠道微生物谱。研究指出，植物化学物质似乎没有像早期生活中抗生素和高锌暴露所引起的那样对微生物组成变化产生相同的不利影响。
对于微生物组数据，研究人员从每组中选择一头猪进行直肠拭子采样。他们在第0天、第16天、第126天和第155天对每组的同一头猪进行采样，并评估微生物特征的组间差异。
在断奶后接受抗生素和高饲料锌的组中，微生物群落分析显示多样性减少，潜在病原体富集增加。相反，与抗生素和高锌组相比，仅接受牛至植物化学物质组中与有益肠道定植和血清素介导的宿主发育相关的细菌显著增加。
蔡宗政表示："这些化合物可能不会像抗生素那样给生产者带来即时反应，但随着时间推移，它们似乎有助于调节胃肠道和微生物组，使猪只在生命后期更好地应对压力。"
关于研究人员
该已发表论文的第一作者是阿肯色大学戴尔·邦珀斯农业、食品与生命科学学院动物科学系研究生刘子宇(Ziyu Liu)。
动物科学系的其他合著者包括博士后研究员萨曼莎·豪(Samantha Howe)、实验室技术员阿丽桑·N·沃森(Alisun N. Watson)、副教授黄岩(Yan Huang)、前系教授赵江潮(Jiangchao Zhao)以及系主任兼教授迈克尔·卢珀(Michael Looper)。
其他合著者包括生物与农业工程系博士后研究员田阳(Yang Tian)、阿肯色大学医学科学分校阿肯色儿童研究所遗传学核心的杰森·E·法勒(Jason E. Farrar)博士和研究助理克里斯托弗·E·伦道夫(Christopher E. Randolph)，以及哥伦比亚Promitec Santander S.A.S.公司的阿尔瓦罗·何塞·乌里韦(Álvaro José Uribe)和海梅·安德烈斯·安赫尔·伊萨扎(Jaime Andrés Ángel Isaza)。
伦道夫和法勒申请了资助，用于在研究中使用遗传学核心的Illumina MiSeq设备。Promitec Santander S.A.S.提供了额外支持。
塑造更健康的畜群
对蔡宗政来说，这项长期研究酝酿已久。小时候，他对祖父母小农场上猪只不同的生长速率感到好奇。这种好奇心延续到了佐治亚大学，他在那里获得了动物营养学的研究生学位。随后，作为阿肯色大学系统农业部的项目助理，他进一步获得了免疫学和微生物学的知识。
"我们已经达到了了解某些治疗类型导致表型反应优势的基本机制的阶段，但我们今天面临的挑战是，我们无法确定适用于所有生产系统的单一解决方案，使其在广谱范围内与抗生素相比同样有效。我们必须考虑定制或调整生产系统，以确定哪种治疗可能更好。"
蔡宗政表示，在进行这项研究的费耶特维尔萨沃伊研究综合体(Savoy Research Complex)，每一代猪都有所不同，有些比其他更健康。
"关于这些植物化学物质，我们仍需要进一步探究和学习，"蔡宗政谈到植物化学物质时说。"我认为好的一点是，我们现在处于一个时代，可以将高端分子科学与我们可以适应生产端和营养端的技术相结合。我们有具备专业知识的人员可以合作，获得更全面的视角或更好地理解正在发生的事情。"
卢珀表示，这项研究表明，农民有希望的天然选择可以支持健康动物，而无需过多依赖抗生素。
"这是迈向更可持续和负责任的猪肉生产的一个令人鼓舞的步骤，"卢珀说。"消费者希望食品以负责任的方式饲养，而这项研究为猪农提供了更多天然工具来实现这一目标。看到支持动物健康同时帮助生产人们可以放心食用的猪肉的选项令人兴奋。"
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