益生菌在畜禽生产中的作用及其研究进展

杨亚晋+张颖+李健坤+韩智杰+王奎

【摘 要】近年来畜禽养殖中抗生素的长期滥用导致病原菌的耐药性越来越严重，养殖业成本不断增加，抗生素残留于动物体及其肉蛋奶中更威胁到了人类健康；饲料中限用和禁用抗生素已成为畜牧业发展的趋势，益生菌作为无毒、无害、无残留、无污染的微生态制剂，具有维持动物消化道微生物区系平衡、增强畜禽的抗病能力、提高动物生产性能等优点，可作为绿色畜禽养殖中理想的抗生素替代品。本文综述了畜禽生产中主要的益生菌、对动物的益生作用及其在畜禽养殖中的应用现状。

【关键词】益生菌；畜禽生产；作用机理；菌群平衡

【Abstract】In recent years，The problem of antibiotics abuse led to the drug resistance of pathogenic bacteria was more and more serious，the breeding cost was increasing，the antibiotic residues in animal body has threaten to human health；Limit of antibiotics in feed has become a trend in the development of animal husbandry.The probiotics as a feed additives was nontoxic，no residue，no pollution，is to maintain the animal gut microflora balance，Probiotics can maintained the animal gut microflora balance， strengthen the disease resistance of livestock and poultry and improved animal production performance，It can be used as a kind of ideal substitute for green antibiotics in animal production. The typical probiotics and its application in livestock and poultry production were be reviewed in this article.

【Key words】Probiotics；Livestock and poultry production；The mechanism；Microflora balance

1929年英国科学家Fleming首次发现了青霉菌产生的抑制细菌生长的化学物质-青霉素，并将其提取出来制成了抗细菌感染的药品。目前为止有百种抗生素应用于人类和牲畜传染病的治疗，主要通过化学合成和定向筛选天然产物来得到[1]。而长期使用抗生素会破坏动物肠道微生态平衡，致病菌耐药性不断出现，降低机体免疫力，畜产品的药物残留危害消费者健康，影响养殖业的健康可持续发展。1989年Fuller将益生定义为活的微生物饲料添加剂，通过改善肠道内微生物的平衡而起作用[2]。益生菌作为安全、有效的新型微生物饲料添加剂成为了目前理想的绿色抗生素替代品。饲用微生物添加剂已广泛应用于畜禽的饲料中，益生菌可以为动物提供营养，调节肠道微生态平衡，产生活性代谢产物增强动物免疫功能等。益生菌还可以产生具有择性地抑制或杀灭致病菌的一类抗菌活性的多肽或蛋白质[3]。目前，基于畜禽微生态平衡理论推出的益生菌饲料添加剂（Direct—fed microbials，DFMs），具有较好的发展趋势和应用前景。

1 畜禽饲用益生菌

益生菌按其作用机理可分为微生态生长促进剂和微生态治疗剂；按菌种组成可分为单一制剂和复合制剂；我国《饲料添加剂品种目录（2010）》中允许添加的微生物菌种为：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、嗜热链球菌、罗伊氏乳杆菌、动物双歧杆菌、黑曲霉、米曲霉、迟缓芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、纤维二糖乳杆菌、发酵乳杆菌、保加利亚乳杆菌[4]。其中应用最广的为乳酸菌类、芽孢杆菌类和酵母菌类。

1.1 乳酸菌

乳酸菌（Lactic acid bacteria.LAB）是一类能从可发酵碳水化合物（主要为葡萄糖）产生大量乳酸的细菌的统称，如植物乳杆菌、乳酸链球菌等。CAI等[5]提出自然界中发现的乳酸细菌划分为至少23个菌属，为革兰氏阳性、无芽孢、不运动、有杆菌、球状或链状。菌落除白色或黄色。乳酸杆菌微需氧，在5%-10% CO2环境内生长更好。生长最适温度为30-40℃，最适pH为5.5-6.2，但pH为3.5仍然生长[6]。能合成动物体所需的多种维生素、挥发性脂肪酸以及有机酸、双乙酰、过氧化氢、抗胆固醇因子、消化酶系等多种代谢产物，还能产生具有抑菌或杀菌作用的蛋白类活性物质——细菌素[7]。乳酸菌在自然界中分布广泛，是健康动物肠道内的有益菌群，如今已广泛应用于工业、农业和医药等于人们生活密切相关的重要领域行业，有很高的应用价值。

1.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌（Bacillus）是一类能形成芽孢（内生孢子）的杆菌或球菌。为革兰氏阳性菌，以芽孢和营养体形式存在，以内生孢子形式广泛存在于土壤、水、空气以及动物肠道等处，耐酸、耐盐、耐高温，一般在pH2-10和90-110℃仍可存活，最适生长pH为7.2-7.5。代谢能产生较强活性的蛋白酶和淀粉酶等，有助于降解饲料中大分子营养物质，有些能产生多肽、脂肽、蛋白类等多种抑菌物质[8]。料中应用较广的主要有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌等。国内外对芽孢杆菌在畜禽生产上的应用研究很多，添加芽孢杆菌制剂能提高畜禽成活率，提高增重及饲料效率。

1.3 酵母菌

酵母菌属是以芽殖为主，形态结构简单的一类单细胞真菌，专性或兼性厌氧生活，以出芽方式无性繁殖，最适pH为4.5-5.0，最适生长温度为20-30℃，少数种类可耐45-47℃的高温[9]，酵母细胞含有丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖类和人体所必需的8种氨基酸、维生素D、粗纤维、矿物质元素等，同时还含有丰富的酶系统和多种生物活性物。可利用多种酵母菌的产酶活性和各种促生长因子的共同作用，来提高动物的饲料消化率和利用率，有利于动物的生长和繁殖。饲料酵母蛋白质含量高，含量高达45%-50%，可代替鱼粉作为蛋白质饲料[10]。在饲料工业中应用较广的有酿酒酵母，产朊假丝酵母等。

2 益生菌对动物机体的生物学作用

2.1 维持畜禽消化道菌群平衡

健康畜禽的消化道内栖息着多种微生物，它们维持着畜禽胃肠道内的微生态平衡和畜禽机体的健康。益生菌在肠粘膜表面定植占位，形成生理屏障，阻止病原菌的定植和入侵，维持动物肠道微生态平衡，促进机体健康[11]。其作用机制：（1）益生菌阻止有害菌在肠黏膜的附着与繁殖；（2）益生菌产生的乳酸和乙酸使消化道内pH下降，抑制有害菌存活；（3）益生菌产生的溶菌酶、过氧化氢等代谢产物具有抑菌作用。

2.2 刺激机体免疫系统，提高机体免疫力

益生素是良好的免疫激活剂，直接饲喂动物可有效提高巨嗜细胞的活性， 增强机体的免疫功能。由于益生素在动物饲养中往往作为饲料添加剂应用，这种低剂量的持续刺激可使动物机体的整体免疫机能得到调动和提高，促进肠道的免疫屏障；刺激宿主对病原菌的非特异性反应，通过降低过敏反应来调整宿主对病原菌的免疫反应[12]。从而提高畜禽整体抗病能力。此外肠道中某些致病菌可以产生酚、吲哚、胺、硫化氢等致癌物质，而乳酸菌细胞壁对这些变异和致癌物质有吸附现象。印度尼西亚、中国、高加索地区传统发酵乳中乳酸菌的细胞壁及其对氨基酸加热分解物和挥发性N-亚硝基胺化合物的结合，吸着率98%以上。

2.3 促进机体消化，提高饲料利用率

有些益生菌可产生水解酶、发酵酶和呼吸酶，有利于降解饲料中蛋白质、脂肪和复杂碳水化合物，从而提高饲料利用率。如芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，可降低饲料中的某些抗营养因子，从而提高了饲料利用率。对于反刍动物，益生菌能刺激反刍瘤胃微生物的生长和活性，增加瘤胃微生物菌群的数量，并使瘤胃内丙酸量提高，维持瘤胃内pH的正常化。Yang等[13]研究表明饲料中添加乳酸菌制剂可以显著降低仔猪的腹泻频率，改善生长性能和肠道形态。

2.4 补充某些营养成分，促进畜禽生长，提高繁殖力

益生菌（如乳酸菌、双歧杆菌等）能够合成多种维生素，如叶酸、烟酸、维生素B1等，促进机体对蛋白质、铁和维生素D的消化吸收，促进消化道内多种氨基酸、维生素等一系列营养成分的有效合成和吸收利用，从而起到促进畜禽生长和提高繁殖能力的作用。

2.5 净化环境，改善畜产品品质

有益微生物可阻止外来有害菌的侵袭，竞争性地排斥或抑制肠道内原有的腐败菌群，减少蛋白质向氨及胺转化，使肠内和血液中氨及胺的含量下降，减少随粪便排出体外的致病菌和氨等有害气体，减少了对环境的污染[14]。

3 益生菌的作用机理

3.1 优势种群说

正常动物肠道内的细菌与宿主保持着动态平衡，且微生物种群中的优势种群对整个种群起决定作用，维持畜禽的正常生长和生产。这些菌群一旦失去平衡，就会使原来的优势菌群发生更替，引起机体消化机能紊乱，抑制动物生长发育，严重的则可致病。而添加益生素的目的就是为了补充有益菌，使有益菌在数量和作用强度上占绝对优势，使优势菌群得到恢复。这些菌群的繁殖和代谢，大大地抑制致病菌群的生长繁殖，从而保持菌群的正平衡，有效防止菌群失调症发生。

3.2 微生物夺氧说

正常动物肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系，当益生素以孢子形式添加时，它们在生长繁殖过程中可消耗肠内氧气，在局部范围内形成厌氧环境，有利于厌氧微生物的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态，以达到防病、治病、提高免疫力和促生长等目的。

3.3 微生物屏障说

益生素参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争，益生素可竞争性地抑制病原菌附着在肠壁上，有的通过改变有害菌附着的受体结构，有的由于与病原菌结构相似同病原菌竞争附着空间，限制致病菌的生存、繁殖。有益菌在消化道内生成致密的膜菌群，形成微生物屏障，一方面可抑制消化道粘附病原菌，中和毒性产物，另一方面也可防止毒素以及废物等有毒成分的吸收。

3.4 “三流运转”理论

微生态制剂可以抑制腐败微生物的过度生长和毒性物质产生，促进肠蠕动，维持黏膜结构完整，从而保证了微生态系统中基因流、物质流和能量流的正常运转[15]。

4 在畜禽生产中的应用及其发展趋势

目前，益生菌作为活菌制剂已广泛应用于畜禽养殖过程中。梁海威等[16]研究表明日粮中添加1.6‰植物乳杆菌可提高大肠杆菌攻毒与未攻毒肉鸡的ADG、降低ADFI和F/G。祝天龙等[17]在基础日粮中添加1%枯草芽孢杆菌制剂证实可提高弱仔猪血清 IgA、IgG、C3、C4水平，显著促进弱仔猪生长性能，提高免疫水平。史慧玲等[18]研究枯草芽孢杆菌的益生菌组合能够有效提高氮、磷和粗纤维的表观消化率，减少粪便中氮和磷含量，降低畜禽粪便对环境的污染。金尤等[19]研究结果表明，在生长牛的日粮中添加一定量的酵母培养物，可提高干物质采食量，提高日增重。

复合菌制剂一般都具有协同作用，因此呈现出由单一菌株益生素逐渐向复合益生素发展的趋势，如肠道共生复合菌、瘤胃复合菌等。同时在饲用益生素发展的基础上，逐渐向农业、医疗保健及环境改良等方面发展。为了提高益生菌剂有效性，人们正着力于益生素辅剂的研制开发，如微胶囊的应用。近年来，国外开发了一些具有双歧杆菌增殖效果的寡糖，并开展了寡糖与益生素复合添加试验，取得了可喜的效果。同时人们也在开发和研究益生素与其他制剂间的联合使用，如酶制剂、酸化剂、中草药等，充分利用制剂间的协同作用[20]。益生菌这种新型的生物制剂正以其独特的功能影响着日益发展的畜牧业，随着微生态学研究的进一步深入以及人们对绿色、安全和环保意识的不断增强，益生素的应用前景会更加广阔。

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[责任编辑：汤静]