人、猪、家禽等单胃动物的消化道中寄居有大量的活细菌。肠道微生物可分为三类：1）共生性细菌：为主要菌群（＞90％），包括球菌、丙酸菌、乳酸菌及双歧杆菌等。这类细菌有利于宿主，细菌将复杂的碳水化合物（纤维素或非淀粉多糖）发酵成为乳酸或挥发性脂肪酸（如丙酸），乳酸在肠道形成酸性环境对其他致病菌可产生“竞争排除作用”，但乳酸堆积过多也会刺激肠道蠕动，使肠道内容物排空加快。 2）机会性细菌：约占10 ％，包括无病原性的大肠杆菌、链球菌及肠球菌等。这类细菌视肠道环境而改变停留在肠道的数量及时间。3）致病性细菌：含量极少（＜0．01％），包括梭菌、葡萄球菌、伪单胞菌、病原性大肠杆菌、曲型菌及部分真菌。这类菌群不仅具有致病性，同时会消耗宿主的能量，其发酵产物（如 NH3、H2S等）也可能对宿主有害。

    1消化道微生物菌群

    消化道由口腔、胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠等部分组成，每一部分均具有其处于平衡态的独特菌群。

    1．1胃 胃是食物停滞的第一个部位，也是细菌繁殖的重要场所。胃内为酸性环境，食物还会带来氧气，因此胃中优势菌为耐酸菌和兼性厌氧菌，以乳杆菌和链球菌为主，也有少量酸敏感菌和严格厌氧菌。

    1．2十二指肠 从胃以后细菌总数随小肠长度的增加而减少，十二指肠的微生物数量比较少。研究表明，凡能降低小肠蠕动速率的物质皆可引起某些细菌的生长和数量的增加，在小肠下部食糜的蠕动较慢，细菌的繁殖量增大。

    1．3空肠和回肠 在十二指肠之后，进入空肠，随着肠段的延伸细菌数量不断增加。据报道，猪的空肠内容物（湿重）每克所含细菌数的对数值为乳酸杆菌7．3±0．6、双歧杆菌 7．2±0．7、消化球菌5．8±1．2、肠杆菌5．7±1．3、小梭菌5．5±1．4、葡萄球菌5．4±1．0、肠球菌4．9±1．5、优杆菌2．9± 0．2、拟杆菌2.8±0．4．酵母菌2．1±0．4；回肠内容物（湿重）每克所含细菌数的对数值为双歧杆菌7．6±0．8、乳酸杆菌7．4±0．6．消化球菌6．2±1．4、肠杆菌6．L±l．6、肠球菌6．0±l．l、小梭菌5．7±1．5、拟杆菌5．3±1．1、葡萄球菌5．1±0．4、优杆菌4． 0±1．2．酵母菌2．4±0．8。很显然，乳酸杆菌和双歧杆菌是小肠的优势菌，其次为消化球菌、肠杆菌、小梭菌和葡萄球菌。

    l．4盲肠和结肠 盲肠和结肠是食物停滞的主要部位，也是细菌量最大的部位，优势菌由严格厌氧菌组成，兼性厌氧菌一般比严格厌氧菌少10－100倍。如从成年大鼠盲肠中分离的细菌有28个种属（Dueluzeau，1990），其中兼性厌氧菌有8属：乳杆菌属、链球菌属、葡萄球菌属、微球菌属、棒杆菌属、芽孢杆菌属、放线菌属和肠杆菌属，严格厌氧菌有真杆菌属、链条杆菌属、枝杆菌属、运动杆菌属、丁酸杆菌属、发酵杆菌属、双歧杆菌属。消化链球菌属、消化球菌属、梭菌属、韦尔奇氏菌属、鼓胀菌属、针形菌属、槌形菌属、韦荣氏菌属、瑞斯特氏菌属、巴斯德氏菌属、产球菌属、内孢菌属、副锤形菌属共20属。

    在消化道中，除细菌外还有原生动物（个体大而数量少）、酵母、支原体或相近的微生物、大量的噬菌体、肠病毒等。

    2消化道菌群与动物的代谢关系

    近年来对消化道菌群进行的研究表明，正常微生物菌群参与宿主对营养素的消化、吸收与合成。超微结构研究表明，肠道正常微生物群与肠粘膜上皮细胞是密切接触的，说明微生物与宿主细胞基本融为一体。代谢是指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程，是生物活动的基本动力。细菌代谢也是分解与合成两个过程，即一方面从外界摄取营养物质，在细胞内经过各种化学变化把这些物质转变为细菌本身的组织，另一方面细菌的组织又不断分解为不能再利用的物质排出体外。新陈代谢过程包括营养物质的消化、吸收、中间代谢以及代谢产物的排泄等阶段。

    2．l消化道菌群对脂类代谢的影响 Williams（1987）认为，在母猪日粮中添加细菌培养物或酵母培养物刺激了后肠的发酵，导致挥发性脂肪酸产量和细菌发酵终产物增加，从而可为母猪多提供30 ％的能量需要，提高了母猪的养分利用率和产奶量。

    无菌动物研究证明，微生物对肠道的脂质与固醇类的代谢起着重要的作用。肠道微生物可通过直接作用于食物脂质和内源脂类，或间接改变胆固醇及主要衍生物一胆盐的代谢。

    2．2消化道菌群对碳水化合物代谢的影响 碳水化合物主要由碳、氢、氧元素组成，少数含有磷。氢或硫元素，通常分为两大类，即糖类和非糖类。植物性饲料中大部分是多糖类，是由许多个葡萄糖分子组成的碳水化合物，包括淀粉、糖元、纤维素、半纤维素、木质素和果胶，它们是大分子化合物，是宿主不能直接消化的物质。它们的消化与肠内菌群有重要关系，经过肠内菌分泌的酶类的作用，使这些大分子物质变成小分子的葡萄糖后才能被宿主吸收。很多肠内细菌不仅对单糖和双糖，而且对寡糖、多糖、糖苷、糖醇等糖类也具有酵解能力。其对糖类的分解主要通过以下途径中的一种或数种进行代谢：l）双磷酸己糖降解途径（糖酵解，EMP途径）；2）单磷酸己糖降解途径（磷酸戊糖， HMP途径）；3）2一酮一3一脱氧一6一磷酸葡萄糖酸裂解途径（糖类厌氧分解，ED途径）；4）磷酸解酮酶途径。

    动物饲料中均含有大量淀粉，因此淀粉的利用直接影响到动物对碳水化合物的利用效率。细菌产生的淀粉酶有几种，但在饲料中起作用的主要有α-淀粉酶和糖化酶，其分解淀粉的方式也不同：l）α-淀粉酶：放线菌、霉菌、部分地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等能产生该酶，可将淀粉水解为麦芽糖或其他双糖等；2）糖化型淀粉酶：肠内的乳杆菌、双歧杆菌、链球菌、拟杆菌、梭状芽孢杆菌等菌属的部分菌种可产生该酶，能将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖。α-淀粉酶为内切酶，将淀粉大分子水解成易溶解的中等和低分子物质；糖化酶则是将被α-淀粉酶水解成的中等和低分子物质如线性寡糖、双糖和糊精等进一步水解成葡萄糖，被动物所利用。糖化酶为内切酶，其活性的高低直接影响到动物的生长。

    普通动物通过肠道菌群的发酵作用以利用粗纤维及非淀粉多糖（NSP）。纤维素及NSP是单胃动物消化系统无法分解的成分，必须借助结肠部位的菌群进行发酵作用或分泌消化酶，才能被分解并吸收。在接近猪结肠的部位存在复杂的菌群，能够分解在上消化道中未被消化的残余碳水化合物，从而产生挥发性脂肪酸，并被宿主吸收利用。

    单胃动物的盲肠中，微生物可向宿主提供25％－35％因细菌酶降解多糖而产生的营养物质。英国Rowett研究所的一项综合性研究证实（Hotten， 1988），芽孢属杆菌具有可降解许多植物性碳水化合物的酶的活性。Thormburn等（1965）在研究鸡盲肠消化碳水化合物的能力时发现，去盲肠鸡对小麦、黑麦、燕麦（带壳）于物质的总消化率显著低于正常鸡。可见胃肠道微生物的存在有利于动物更好地利用碳水化合物，并能提高饲料的消化率。

    纤维素的利用在反刍动物或单胃动物的后肠营养中十分重要。能利用纤维素生长的细菌均具有Cl酶、Cx酶和纤维二糖酶等。常见的纤维素分解菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、产琥珀酸拟杆菌、丁酸弧菌以及瘤胃中的一些分解纤维素的菌。植物细胞壁里还有半纤维素，它的结构与组成随植物种类或部位的不同有明显不同。最常见的半纤维素是木聚糖，在草本或木本植物中均广泛存在。由于半纤维素的组成类型很多，因而分解它们的酶也各不相同。半纤维素主要经细胞外水解过程释放出木二糖，再由细胞内水二糖酶水解为木糖。一般能水解纤维素的细菌也能利用半纤维素，但某些能利用半纤维素的细菌却不能利用纤维素。

    果胶是构成高等植物细胞间质的主要成分，它是由D-半乳糖醛酸通过α-（1，4）糖苷键连接起来的直链高分子化合物。果胶分解的产物为半乳糖醛酸。半乳糖醛酸最后进入糖代谢途径被分解成挥发性脂肪酸并释放出能量。细菌中如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、栖瘤胃拟杆菌以及溶纤维拟杆菌等均具有分解果胶的能力。

    短链脂肪酸又称挥发性脂肪酸，是由草食动物的前胃发酵以及所有动物的下部消化道（主要在大肠）发酵而产生的。大肠发酵的物质主要是食物纤维等未被消化的多糖经过细菌酶的分解产生中间代谢产物丙酮酸，再继续分解为乙酸、丙酸、丁酸等。反刍动物的前胃发酵产生的短链脂肪酸大部分作为能源被消耗，而单胃动物从大肠吸收的短链脂肪酸作为能量的来源也不应忽视。另外，前胃以及大肠吸收的短链脂肪酸有一部分也能形成为脂质合成的主要前驱物。

    2．3消化道菌群对蛋白质代谢的影响蛋白质

    是由许多氨基酸通过肽键连接的大分子化合物。蛋白质分解过程分两步，一是在蛋白酶作用下分解成多肽，二是在肽酶作用下分解成氨基酸。几乎所有细菌都有肽酶，而具有蛋白酶的细菌则较少。据报道，水解蛋白质的细菌有变形杆菌、梭菌、芽孢杆菌、假单胞杆菌等，而大肠杆菌只能分解蛋白质的降解产物。如嗜热脂肪芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等都能产生碱