益生菌的作用机理及在养猪生产中的应用研究进展

刘 维，励 飞，聂 勇

（湖南九鼎动物营养研究院有限公司，长沙 410007）

近年来，针对养殖业滥用抗生素引发的细菌耐药性及食品安全等问题，人们开始对无污染、无残留的绿色饲料添加剂的研制和开发。目前，我国绿色饲料添加剂主要分为：生物类（益生菌制剂、酶制剂等）、化学类（酸化剂、寡糖等）、中草药饲料添加剂[1-5]。其中益生菌是一种新型的微生物饲料添加剂，可平衡动物肠道微生物菌群，影响动物体的免疫反应过程，从而有效抑制病原菌的繁殖，提高畜禽生产养殖的效率。因此，益生菌的研究已成为畜牧业特别是养猪生产中关注的焦点。本文主要从益生菌的作用机理、在养猪生产中的应用以及国内外研究进展等方面进行详细阐述，以期为养猪业提供一些理论参考，以便更加高效地利用益生菌。

1 益生菌的作用机理

益生菌是一类定植于宿主肠道及生殖系统内，帮助改善宿主体内的微生态平衡，发挥有益作用的活性微生物。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、放线菌、酵母菌等。目前，研究最多、功能最强大的主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌，其主要通过调节肠道微生物菌群结构、影响机体免疫调节以及促进机体营养物质的吸收等机制发挥作用，现已广泛用于工业、农业以及生物工程等各个领域。

1.1 调节肠道微生物菌群结构

复合活性益生菌进入宿主肠道后，与宿主及宿主自身的肠道微生物群共同构成了一个更加复杂的微生物群落，通过改变肠道微生物结构，有效抑制病原微生物的生长和繁殖。复合益生菌一方面产生细菌素、吡啶二羧酸过氧化氢和溶菌酶等抑菌物质抑制病原微生物的繁殖；另一方面产生乳酸、乙酸和丙酸等有机酸，促使肠道微环境pH下降，有效抑制了病原微生物的生长。Strompfová等从鸡嗉囊中分离出屎肠球菌EF55，其所产生的BLIS（细菌素）能够有效抑制革兰氏阳性菌的生长繁殖[6]。双歧杆菌和乳酸菌进入宿主肠道后，体内发酵产生大量的乙酸和乳酸等，促使肠道pH降低，创造一个不利于病原菌生长的环境，抑制病原菌的生长[7]。

1.2 影响机体免疫调节

益生菌可作为一种非特异性免疫调节因子，进入宿主肠道内能够提高机体的免疫应答水平，影响机体的免疫反应。研究表明，当肠道受损时益生菌能促进肠上皮细胞和肠道免疫细胞抗炎性细胞因子的分泌，减少促炎性细胞因子的分泌[8]。益生菌还可增加淋巴细胞的活性，增强机体细胞免疫和体液免疫的功能，从根本上提高了机体的免疫力。Vinderola等研究发现，用乳酸杆菌灌喂的小白鼠，其小肠中sIgA+浆细胞的数量明显增加，表明乳酸菌能够刺激小鼠肠道淋巴细胞发挥免疫保护的功能[9]。

1.3 促进机体营养物质的吸收

益生菌进入宿主肠道后，一方面可以在体内可产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多种消化酶，促使饲料中的某些抗营养因子降解，提高饲料的利用转化率；另一方面益生菌通过发酵直接产生维生素、氨基酸、短链脂肪酸和生长因子等多种营养物质，为宿主直接吸收利用。邝哲师等研究发现，日粮中添加芽孢杆菌饲养的断奶猪仔，体内消化酶活性显著提高，其中胃蛋白酶和胰蛋白酶活性分别提高58.68%和24.05%，回肠内蛋白酶和淀粉酶活性分别提高61%和20.3%[10]。

2 益生菌在养猪生产中的应用

2.1 益生菌对仔猪的影响

在生猪养殖过程中，断奶这一阶段显得尤为重要。早期断奶仔猪消化器官不发达以及免疫能力较弱，再中断易消化吸收的母乳喂养，改为不易消化的固体饲料，容易产生应激反应，导致严重腹泻甚至死亡，造成养殖者的经济损失。研究表明，在仔猪日粮中添加有益活性菌，能够在尚未发育完全的仔猪肠道中定植，抑制有害致病菌的大量繁殖，改善肠道微生态，提高消化吸收能力。刘传虎等在仔猪基础日粮中添加活菌1×109cfu·kg-1，结果表明，添加益生菌可以提高断奶仔猪的平均日增重，同时降低料重比和腹泻率，断奶仔猪第7天的血清白介素-1β水平，以及第21天血清免疫球蛋白G含量、白介素-6、肿瘤坏死因子-α水平和回肠黏膜分泌性免疫球蛋白A含量显著提高[11]。黄金华等在断奶仔猪饲粮中添加复合益生菌，结果表明，添加复合益生菌同样可以提高仔猪的生长性能及仔猪对饲料日粮的消化吸收，同时提高断奶仔猪的血清总蛋白、球蛋白、免疫球蛋白（IgG）的含量，增强仔猪免疫力[12]。何佳等选取体重相近的健康28日龄断奶仔猪，在基础日粮中添加复合益生菌，结果表明，在提高断奶仔猪的生长性能和降低腹泻率的同时，饲喂复合益生菌可以显著降低粪便中大肠杆菌数量，提高双歧杆菌和乳酸菌的数量，由此可知，日粮中添加复合益生菌能够改善肠道微生物菌群[13]。陈奥运等研究枯草芽孢杆菌与乳酸杆菌复合应用对断奶仔猪肠道菌群的影响，结果表明，处理组多样性指数Shannon指数均高于对照组（P＜0.05），Simpson指数均低于对照组（P＜0.05）；门水平分类上拟杆菌门和厚壁菌门为优势菌群，拟杆菌门在联合益生菌组中的比例高达61.6%，属水平分类上的颤螺菌属和瘤胃球菌属存在显著性差异（P＜0.05），因此，枯草芽孢杆菌与乳酸杆菌的联合应用可以改善断奶仔猪肠道菌群结构，促进肠道内有益菌群的生长[14]。在断奶仔猪日粮中添加经益生菌发酵的饲料也具有良好的效果。岳晓敬等在断奶仔猪日粮中添加复合益生菌发酵的豆粕，研究其对断奶仔猪肠道形态及消化酶活性的影响，结果表明，试验组与对照组相比，显著提高了仔猪的日增重以及降低料重比和腹泻率（P＜0.05），提高了仔猪的生长性能；试验组中血清D-乳酸含量、血清中二胺氧化酶含量和血清内毒素含量分别显著降低（P＜0.05），同时小肠黏膜的绒毛形态显著改善（P＜0.05）；与对照组相比，断奶仔猪的胰脏和十二指肠内容物脂肪酶和胰蛋白酶活性均显著提高（P＜0.05），十二指肠内容物淀粉酶活性显著提高（P＜0.05），空肠和回肠黏膜乳糖酶和麦芽糖酶显著提高（P＜0.05）[15]。

2.2 益生菌对母猪的影响

养猪生产过程中，母猪的营养与健康对其繁殖性能至关重要，母猪的泌乳能力以及乳汁的质量对哺乳阶段的仔猪生长发育直接相关。研究表明，在日粮中添加益生菌能够改善母猪的肠道健康，同时提高母猪的生产繁殖性能和仔猪的存活率。农斯伟等在妊娠期与哺乳期繁殖母猪日粮中添加复合益生菌，结果表明，仔猪初生质量、初生窝质量和健仔率均有所提高，平均断奶窝质量相比对照组分别提高4.98%和5.45%；免疫球蛋白各试验组指标均高于对照组，其中IgG、IgA显著高于对照组（P＜0.05）[16]。刘晴等研究在日粮中添加益生菌菌剂对母猪生产性能、肠道菌群和哺乳仔猪健康的影响，结果表明，添加益生菌试验组母猪乳酸菌增加，同时有害病菌减少，试验组仔猪初生平均体重（1.62±1.2）kg，断奶仔猪平均体重（7.24±1.2）kg，分别比对照组高18.25%、30.21%（P＜0.01），同时降低了仔猪腹泻率85.74%（P＜0.05）和仔猪死淘率90.64%（P＜0.01）[17]。众多研究表明，在母猪日粮中添加益生菌发酵料，能加强母猪的健康与提高繁殖性能。赵臣在母猪日粮中添加嗜酸乳杆菌发酵料，结果表明，与对照组相比仔猪出生成活率、断奶成活率和仔猪平均日增重分别提高了2.60%、9.20%和9.10%，仔猪腹泻率降低53.24%，哺乳母猪平均日采食量提高了13.79%；哺乳母猪血清中IgG含量提高7.58%；初乳中蛋白质、总固形物、IgA和IgM的含量分别提高18.08%、1.30%、4.06%和5.61%；鲜粪中乳酸菌数量由7.59 lg（cfu·g-1）提高到9.04 lg（cfu·g-1）[18]。

2.3 益生菌对生长育肥猪的影响

生猪育肥阶段，提高日增重和降低料肉比对养殖户是较为直观的经济效益，同时国民生产水平的提高，对猪肉的品质和安全性要求更为严格，解决这一问题也变得尤为重要。众多学者研究表明，益生菌能够有效提高生长育肥猪的生长性能，改善猪肉品质。候改凤等在育肥猪基础饲粮中添加德氏乳杆菌制剂0.1%，结果表明，育肥猪的生长性能有所改善，试验组前期和中期的粗蛋白质和粗脂肪消化率均显著提高（P＜0.05），总能和粗灰分消化率均极显著提高（P＜0.01），促进饲粮的消化吸收，同时还改善育肥猪肠道结构[19]。相伟等用不同剂量乳酸菌饲喂育肥猪，结果表明，饲喂乳酸菌能够降低猪肉总胆固醇，同时提高肌苷酸（IMP）含量，试验组猪肉中的总胶原蛋白（TC）、可溶性胶原蛋白（SC）均高于对照组，猪肉总氨基酸（TAA）、鲜味氨基酸（DAA）、总单不饱和脂肪酸（MUFA）和总多不饱和脂肪酸（PUFA）含量显著提高（P＜0.05），显著提升了猪肉品质[20]。

3 展望与总结

兽用抗生素的滥用导致的药物残留和细菌耐药性等问题日趋严重，严重威胁畜禽水产品质量安全和公共卫生安全，给人类和动物健康带来隐患。益生菌因安全无毒害等特性作为替代抗生素使用，用于改善养殖所产生的问题具有巨大潜力。目前，益生菌应用主要包括两种形式：作为饲料添加剂直接加入饲料中进行饲喂，益生菌保持有较高的活性，能够顺利在动物肠道中定植，达到预期效果，饲料加工过程相对简单，易于操作；利用益生菌发酵饲料原料，添加在全价料中进行饲喂，经过益生菌发酵后，能够有效降低饲料中的抗营养因子，提高饲料的适口性增加采食量，同时益生菌发酵产生的代谢产物也能增加饲料的营养物质，有利于动物生长发育[21-22]。

与此同时，益生菌的生产应用也面临许多问题。部分益生菌制剂生产与保存技术并不成熟，导致菌剂活性较低且保存时间较短，同时较为优质益生菌剂产品价格也相对昂贵，增加养殖成本，亟待提高益生菌制剂稳定性、生产以及保存技术；益生菌经动物摄入体内，部分菌剂难以耐受动物体内较低pH胃酸环境，无法在动物肠道中有效定植到达预期效果，筛选耐受性强的菌株能够在动物肠道中定植并产生相应效果显得尤为重要；国内外报道具有益生作用的菌株较为单一，另外只有部分益生菌作用机理研究较为清楚，大多数益生菌作用机理较为复杂尚未明确，现在大多采用复合益生菌进行饲喂其作用机理更为复杂，因此探索益生菌作用机理对菌剂有效安全的使用十分关键。寻找上述相关问题的解决办法，将能推动益生菌的生产应用，为养殖户带来经济效益，保障人民生活安全以及生存环境卫生安全。