全面“禁抗”时代下的合生元发展现状

王 可，刘显军

（沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁 沈阳 110000）

养猪在畜牧生产中占有十分重要的位置，现代养殖技术中，早期断奶技术在增加母猪产仔量，降低成本方面发挥着作用。但是初生仔猪免疫水平较低、胃肠消化器官发育不健全以及断奶引发的应激，会导致仔猪食欲变差、消化功能紊乱、腹泻等情况的发生，从而在仔猪断奶后的1～2周出现生长抑制，甚至死亡。

针对上述等问题，饲养者往往会在仔猪饲养过程中大量应用抗生素，以此提高仔猪的生产性能。但由于养殖人员的基础知识的薄弱以及利益的驱使，他们肆无忌惮地滥用抗生素的同时也引发了一系列的弊端和十分严重的后果，例如：由于养殖人员对猪长期使用不符合剂量的抗生素，使猪产生各种抗药性而体内药物残留超标及动物体内微生态平衡被破坏等问题，严重影响着仔猪身体机能的提升以及生产性能的提升。由此，动物生产中抗生素的应用引起了政治、经济等各方面专家群体的广泛关注与热烈讨论，我国也在今年宣布，2020年中国饲料端进入全面禁抗时代，养殖端也将进入减抗、限抗时代，抗生素将逐步退出养殖业的历史舞台。文内通过介绍合生元的概念及其组成成分的作用机制，为饲料中添加微生态制剂应用奠定基础，对缓解滥用抗生素的危害及制备绿色无污染的饲料添加剂具有重要的理论和实践意义。

1 合生元研究进展

1.1 概念

合生元（synbiotics），指益生元（Prebiotics） 与 益 生 素（Probiotics）混合使用而形成的生物制剂（Gibson，1995）。合生元既可选择性地刺激有益菌的生长代谢，又能使益生素进入肠道上部的存活和在肠道下部的定植能力增强。倪敬轩（2012）指出，合生元对益生菌的活性具有双重作用，它不仅能发挥菌种的作用，还能选择性地提高该菌的数量，增强其活力，维护菌群平衡[1]。

合生元的应用尚不普遍，但其成本远远低于抗生素等药物，而使用效果却等同或优于抗生素，同时又因其具有绿色无污染等特性，可以有效解决动物体内药物残留等问题而逐步进入研究人员的视野[2]。早在2003年，我国就研制出了能与抗生素相媲美的可以饲用的合生素，并可改善肉质，该成果已通过科技部鉴定。所以合生元非常有望成为抗生素的最佳替代品。

1.2 作用机理

合生元可增加机体有益菌数量。一方面，饲喂合生元可人为补充外源有益菌，增加菌群种类[1]。另一方面，合生元中的益生元可为双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌供给养分，进而被双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌分解利用，从而促进有益菌的大量生长繁殖，同时产生的代谢物对大肠杆菌等有害菌产生抑制其生长繁殖的作用。其次，益生素还可加速肠道蠕动，促进有害菌排空，间接促进有益菌生长，发挥有益菌的增殖效应[3]。

虽然益生素和益生元有着不同的组成成分和代谢方式，但它们都可以抑制早期因感染病毒而引起的死淘率，这是因为它们对内源菌有着相同的调节机制。将益生素和益生元混合应用，具有增强益生素穿过胃部提高存活率的作用，虽然其机理目前尚未明确，但却可以证明二者混合可能具有协同或可加性作用。同时，益生元和益生素也在一定程度上影响着机体的免疫力，两者协同作用，促进免疫因子水平的提高，增强抗病力。因此，它可以很好地促进动物健康生长，主要是因为它可以有效地发挥益生元的促生长作用与益生素的生理活性的双重作用与相似作用。

1.3 合生元在仔猪生产中的应用

目前合生元在动物生产中应用的研究已有一定基础。王佳试验选取21日龄断奶猪72头，分为对照组、木寡糖组、菌液组及合生元组，研究各组对仔猪的作用效果，试验表明，地衣芽孢杆菌合生元对仔猪断奶后生长性能的提高有一定作用，并显著增加血清IgG水平及粪中双歧杆菌的数量，促进了动物健康。邵子芮等研究指出，中药粉（大枣、山药、神曲等）与红曲霉菌制成的合生元，在对仔猪腹泻率的降低及日采食量的提高作用方面，效果要好于抗生素组[4]。陈永刚试验发现，饲粮中添加合生元提高了猪血清中补体C3、C4及免疫球蛋白的水平，且对免疫细胞的DNA不表现出损伤作用[5]。

2 益生素研究进展

2.1 概念

益生素也称益生菌，是一种活菌制剂，具有调节机体内菌群结构，改善机体健康的作用[3，6]。益生素可以分为以下几种：芽孢杆菌、双歧杆菌制剂、乳杆菌制剂、光合细菌、活酵母制剂以及复合微生物制剂等，其中乳酸菌制剂、芽孢杆菌应用较多[7]。益生素可改善菌群平衡，从而增强动物抗病能力，促进生长及提高饲料利用率。它主要由真菌、细菌、酵母或前述2种或3种微生物混合组成[8]。

2.2 作用机理

益生素作为一种外源性制剂，可非特异性增强吞噬细胞的活性，从而增强巨噬细胞活性和抗体水平，加速抗原递呈及清理，有效减少肠内有毒物质的产生，同时提高免疫系统的防御能力，使黏膜结构保持完整，促进肠道蠕动[7]。郑颖辉等试验指出，乳酸菌对单核细胞活性具有促进作用，间接提高细胞因子的分泌。研究发现，巨噬细胞、白细胞的吞噬能力受到粪链球菌和乳杆菌的影响。益生素对细胞因子产生也有促进作用，早在1994年，Muscettola等就指出，乳酸菌可提高小鼠机体干扰素（IFN-α和IFN-γ）的生成量。

益生素可合成机体所需的多种物质。有研究指出，肠道微生物与营养物质之间存在着十分密切的联系，尤其是盲肠段微生物可为机体供给大量养分。Saavedra等指出，益生菌可迅速在肠道中定位繁殖，产生如氨基酸、脂肪酶、维生素B类、蛋白酶类及生长刺激因子等多种对动物体生长有利的物质，从而提高饲料转化率，促进动物增重。此外，益生素在机体发酵时还能产生或合生多种抗菌物质，维持机体健康。

微生态制剂中大多数活菌都为正常菌，进入机体的益生素能优先定植在肠道的特定部位，与内源菌竞争吸附位点，同时大量快速生长，起到屏障保护作用；其次，益生素大量消耗消化道内养分，与内源菌发生营养竞争，并产生抗菌素、灭菌酶等物质，阻碍其正常生长，防止病原菌危害动物机体，从而起到扼制有害微生物生长繁殖作用[9]。

2.3 益生素在仔猪生产中的应用

仔猪出生前，其肠道处于无菌状态，母猪分娩后，通过哺乳和外界环境的接触，其肠道逐步形成机体的微生物区系，因此，适时地供给哺乳猪益生素利于有益菌在肠道的定植，使其更快、更早地成为肠道优势菌，抑制病原菌，降低腹泻的发生。益生素可以使哺乳仔猪的平均日增重（ADG）提高15.94%（P＜0.01）， 断 奶 仔 猪 的 ADG 提 高8.75%。胡兴义等试验选取哺乳仔猪40头，分为对照组和复合益生菌组（乳杆菌-酵母菌-芽孢杆菌），研究各组对仔猪生长及免疫性能的作用，试验结果表明，添加复合益生菌提高了日增重，极显著降低了腹泻率，增加了细胞因子白细胞介素-6（IL-6）和TNF-α的分泌量，同时对十二指肠、盲肠黏膜SIgA分泌量的提高也有显著影响。这可能是由于乳酸菌的发酵产物乳酸，使肠道pH下降，从而抑制有害菌的生长，芽孢杆菌发酵大量消耗肠道内O2，提供了乳酸菌等有益菌生长所需的厌氧环境，进一步抑制有害菌的繁殖。王国强等研究指出，干酪乳杆菌-粪肠球菌混合益生菌对仔猪直肠内容物中大肠杆菌数量的降低及乳杆菌数量的提高效果显著，且显著提高了粪样中蛋白酶的活性及血清IgA和IgG的含量。

断奶仔猪免疫及胃肠消化机能不健全，加之断奶引发的应激，会导致仔猪食欲下降、消化机能紊乱、腹泻等情况的发生。大量研究表明，益生素在预防仔猪腹泻、提升生产性能方面效果卓越。仔猪日粮中添加0.1%的益生素可以使其ADG增加14.25%，降低8.23%的料重比（F/G）[10]。祝永才等研究发现，0.3%的芽孢杆菌-酵母菌复合菌提高了仔猪的ADG，降低了F/G，提高了血清IL-6、IL-1β和TNF-α的含量，极显著降低腹泻率。在断奶仔猪的日粮中添加0.2%的益生素，可使其提高4.6%的ADG与5.7%的饲料的利用率[11]。黄金华等研究表明，益生菌对仔猪钙、磷、粗蛋白、粗脂肪等养分消化率的提高具有一定的促进作用，并能降低F/G和腹泻率，进而改善其生长性能。

3 益生元研究进展

3.1 概念

益生元（prebiotics）是一种发酵促进剂，同时也是一种选择性的发酵原料，是可以改变胃肠道菌群组成和活性并对宿主健康有益的一类非消化性的化学物质。近几年来，人们对它的概念并不统一，广义上人们把多糖、肽类、低聚糖、维生素、蛋白质、氨基酸等都看作是益生元。

3.2 益生元作用机理

益生元具有调节菌群组成，促进养分吸收和改善免疫等多方面功能，其机理有以下几个方面。

益生元作为一种原料和能量物质，可为益生素发酵和其生长提供能源，有机酸就是益生元被动物体食用后选择性地被生物膜中的有益菌群利用所产生的，通过益生元提供的作用底物促进益生素增殖。益生元中某些功能性低聚糖可促进芽孢杆菌等有益菌的增殖，抑制沙门氏菌等有害菌的繁殖与定植，胡学智试验得出益生元能有效扼制大肠杆菌、沙门氏菌和梭状菌等有害菌的生长繁殖，促进芽孢杆菌等有益菌生长繁殖的结论；同时具有参与酯类代谢，调节内分泌和免疫的功能[12]。

大量试验结果指出，益生元对机体养分的吸收具有调节作用。翟红梅等报道，益生元对矿物质代谢具有调控作用，推测其机理可能是益生元代谢物中的某些成分，增强了矿物质的吸收率。沈祥森发现，钙的吸收率与菊糖正相关，其主要吸收部位在大肠，因此，饲喂菊糖可起到一定的增加骨密度，调节骨代谢的作用。周熙成等报道，益生元可增加结肠中Ca2+浓度，利于Ca2+通道的开启，促进主动转运，增强雌激素的肠肝循环，因而发挥对Ca2+的调节功能。脂类代谢也与益生元存在一定关系。有研究指出，添加10%的菊糖，可降低小鼠血清中甘油三酯（TG）的含量，其机理仍有待研究。

早在1974年就有报道，细胞壁有增强免疫的作用，其中发挥作用的是细胞壁内的低聚糖。低聚糖可促进肠道有益菌如乳杆菌的增殖，抑制有害菌的生长，提高抗病能力[13]。益生元被肠道微生物利用产生的有机酸，可以调节结肠糖苷的生长和定位，具有刺激细胞从而提高免疫的能力。李小宁等研究指出，低聚糖可促进淋巴细胞增殖，提高免疫水平[14]。刘福君等试验发现，小鼠饲粮中添加2 mg/kg的香菇多糖可促进其淋巴细胞增殖[15]。

3.3 益生元在仔猪生产上的应用

在20世纪90年代中期，日本有近40%的猪饲料中添加了益生元，饲料中应用的低聚糖物质数量也超过十余种。杜妮等试验选取断奶仔猪180头，分为对照组、1.5%低聚糖组和3.0%低聚糖组，研究其对仔猪生长性能的影响，结果发现，3.0%低聚糖对仔猪ADG和平均日采食量（ADFI）的提高具有显著影响，并有降低F/G的功能，同时对仔猪毛色和体型的改善也起到了较好的作用。张丽等在研究褐藻寡糖对断奶仔猪作用效果的试验中发现，日粮中添加褐藻寡糖对仔猪血清过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）和总抗氧化能力（T-AOC）的含量(P＜0.05）显著提高，同时对空肠钠葡萄糖共转运载体（SGLT1）和金属离子转运蛋白（DMT1）基因表达量也有提高作用，增强了抗氧化能力，改善了生长性能。

4 小结

合生元是由益生素和益生元结合制备而成的微生态制剂，它既可以促进益生素发挥其生理活性作用，又能促进益生元发挥其促生长作用，从而达到双重作用效果，并在最大限度内发挥益生素和益生元的相似作用，更好地保障动物体健康生长。生产实践表明，将合生元添加到畜禽饲料中，可以起到促进畜禽生长，改善饲料利用率，防治畜禽疾病，减少死亡率等作用。随着人们对合生元作用机理的进一步研究，以及对使用方法的不断探索和作用效果的不断提高，合生元这种新型的微生态制剂将以其独特的功能影响饲料行业的发展，有助于养殖业全面“禁抗”工作的实施，伴随着人们绿色、环保、安全意识的不断提升，合生元的应用将具有更加广阔的发展前景。