益生菌、益生元和合生元作为仔猪饲料添加剂的应用研究进展

许 佳，张文府，罗 雨

（金华职业技术学院，浙江 金华 321007）

猪肉是我国目前最重要的肉食品，培育健康优质的仔猪是猪肉供应的重要保障。目前，规模化养猪场通常采用仔猪早期隔离断奶技术，仔猪在21～28 日龄后，进行人为的断奶处理，仔猪早断奶能提高母猪的年产胎数，降低母猪直接向仔猪传播疾病的可能性。但是，断奶后仔猪营养来源和生活环境都发生改变，加之仔猪的肠道环境和生理功能发育还不完善，易引起断奶应激，发生腹泻、生长停滞、甚至死亡。

目前，控制仔猪腹泻最普遍和有效的方法就是在仔猪饲料中添加抗生素。但是，抗生素的长期大量使用会带来诸多弊端：会使病原菌产生耐药性；能够破坏肠道的正常菌群；抗生素在畜产品中残留，能够通过食物链传递给人类。为此，许多发达国家已经颁布法令禁止畜禽饲料中添加抗生素。2015年9 月1 日，我国农业部颁发了关于禁止4 类抗生素在食用动物中使用的第2292 号公告，可谓是我国正式发布了“禁抗令”。

因此，研究人员开始研发优质、高效、无毒、无残留的绿色饲料添加剂作为抗生素的替代品。目前，研究较多并且比较成熟的替代品包括有机酸、微量矿物元素、益生菌、益生元以及合生元，而且在实际应用中也取得了一定的效果。本文就其中的三个替代品益生菌、益生元及合生元的概念、分类、作用机理、以及在仔猪生产中的研究和应用情况做一综述。

1 益生菌

1.1 益生菌简介

自1899 年法国科学家Henry Tissier 首次在法国巴斯德实验室分离出第1 株益生菌“双歧杆菌”至今，人类对益生菌的研究已有一百多年的历史。益生菌（Probiotics）一词最早由Lilly 和Stillwell 两位学者于1965 年在世界权威的学术期刊《科学》上使用，1974 年美国科学家Parker 对益生菌的概念进行了定义]，1989 年英国的博士Fuller 对益生菌的定义做了改进。到2001 年世界卫生组织给益生菌下的定义为“活的微生物，当足量给予时，能够为宿主带来健康益处”。

常见的益生菌主要有以下几大类：（1）乳酸菌：目前常用的乳酸菌主要有保加利亚乳杆菌（Lactobsccillus bulgaricus）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）、发酵乳酸杆菌（L.fermentum）、乳酸乳杆菌（L.lactis）等；（2）芽孢杆菌：主要包括枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、短小芽孢杆菌（B.pumilus）、地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）等；（3）放线菌：主要有两歧双歧杆菌（Bifldobacterium bifldium）、长双歧杆菌（B.longum）、短双歧杆菌（B.breve）等；（4）链球菌：主要有嗜热链球菌（Streptococcus theromophilus）、乳酸链球菌（S.lactis）等；（5）其他细菌：丁酸梭菌（Clostridium butyricum）粪肠球菌（Enterococcus faecium）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等等。

1.2 益生菌作用机理

益生菌种类繁多，代谢产物更是多种多样，造成其产生作用的机理不尽相同。但是概括起来主要主要包括两个方面：一是通过益生菌自身的生长繁殖而发挥作用；二是通过益生菌的代谢产物发挥作用。

益生菌的具体作用主要包括：（1）影响肠道微生物菌群结构，正常机体肠道菌群处于动态平衡，当发病时肠道原有微生物菌群结构遭到破坏，肠道微生态平衡就会失调，当补充益生菌后，其会在短时间内定植、繁殖，调节肠道菌群结构及稳态，从而抵御疾病的发生；（2）促进营养物质的消化吸收，益生菌能够通过调控消化酶活性、改善肠道绒毛高度等方式，促进营养物质的消化、增加营养物质的吸收面积，调节营养物质的消化吸收。另外，益生菌在代谢过程中能够产生的短链脂肪酸，降低仔猪肠道内的pH 值，促进Ca、P 等微量元素以及维生素的吸收和利用；（3）调节机体免疫力，益生菌进入到仔猪的肠道内以后，会刺激机体产生防御素，其是一种抗菌肽，具有抵抗致病菌的作用，同时益生菌还能够提高淋巴细胞的活性，发挥免疫作用；（4）缓解动物应激状况，仔猪在断奶时容易引起断奶应激，出现严重腹泻。益生菌对动物应激也有一定的缓解作用。

1.3 益生菌在仔猪生产上的研究与应用

益生菌具有影响肠道菌群结构、调节机体免疫及消化等功能。目前，益生菌作为替代抗生素的饲料添加剂，已在仔猪生产上开展了诸多的研究和应用。

陈国福等利用复合益生菌制剂对断奶仔猪生长性能、血清免疫球蛋白含量和特定粪便菌群的影响进行了研究，表明在日粮中添加复合益生菌的组，与对照组相比断奶仔猪的平均日增重（ADG、粪便乳酸杆菌数目均显著提高，耗料增重比（F/G）、腹泻率和粪便中大肠杆菌数目均显著降低；血清免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）含量均显著提高。胡波涛等等选择20～25 日龄断奶仔猪研究了益生菌的饲喂效果。结果表明，试验组仔猪的平均日增重、终末体重明显高于对照组，与对照组相比试验组腹泻率和呼吸道感染率明显降低，仔猪的猪瘟抗体水平明显高于对照组。王志成等研究了饲料中添加枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌对断奶仔猪生长性能、养分表观消化率和肠道菌群的影响。结果显示与对照组相比，饲料中添加复合益生菌取得了显著的效果。何佳等通过在基础饲粮中添加复合益生菌研究了其对断奶仔猪生长性能、腹泻率、粪便微生物菌群及免疫功能的影响，结果显示添加复合益生菌提高了仔猪粪便中有益菌群的数量和仔猪生长性能；降低了大肠杆菌数量和仔猪腹泻。Wang 等研究了鼠李糖乳杆菌在正常条件下对断奶前仔猪肠道屏障功能的影响，将24 只新生仔猪随机分为两组，对照组的仔猪在出生后口服2mL 0.1g/mL 无菌脱脂乳，而治疗组则口服相同体积的无菌脱脂乳，并添加鼠李糖乳杆菌。喂养25d 后显示，治疗组仔猪的断奶体重和日平均体重比对照组增加，而腹泻发生率降低；益生菌处理改变了盲肠内细菌的丰度和组成，特别是厚壁菌门、拟杆菌门和梭杆菌门。此外，鼠李糖乳杆菌通过Toll 样受体调节抗菌肽、细胞因子和趋化因子，增加空肠通透性，促进免疫屏障。Dowarah 等利用从健康仔猪分离的乳酸片球菌饲喂断奶仔猪，结果表明，与对照组相比，补充乳酸片球菌极显著改善了FCR，但对平均日增重和DM 摄入量没有显著影响；对粗蛋白和醚提取物的表观消化率极显著提高；血白细胞总数、红细胞计数、血糖、总蛋白、白蛋白、球蛋白浓度均显著高于对照组，红细胞过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性显著高于对照组；与对照组相比，饲喂乳酸片球菌的断奶仔猪具有较高的营养消化率、较高的生化和抗氧化能力。Naqid 等的研究表明在仔猪饲料中加入植物乳杆菌B2984（约为1×1010cfu/动物/日）增强了血清IgM（P＜0.001）、IgG（P=0.001）和IgA（P=0.039）对伤寒链球菌感染的反应，包括对肠链球菌的交叉反应抗体。Ji 等研究了益生菌淀粉样芽孢杆菌SC06（Ba）对ETEC 诱导的ipec1 细胞促炎反应和对断奶仔猪腹泻的影响。研究数据表明，Ba 可以通过抑制肠上皮细胞中的MAPK 信号通路抑制etec 诱导的促炎反应，为在断奶仔猪饲料中添加Ba 来降低腹泻发生率提供了依据。

2 益生元

2.1 益生元简介

益生元的概念于1995 年由国际“益生元之父”G.R.Gibson 首次提出，2004 年Gibson 等人于又对益生元的概念做了改进，定义益生元是一种选择性的发酵有机物质，可以改变胃肠道中一些特定微生物的组成和活性，进而改善宿主的健康和福利，又称双歧因子。

益生元并不是一种物质，而是一类物质的总称，主要分为低聚糖类和微藻类两大类别。狭义的益生元主要是指低聚糖类益生元，也是目前人们研究开发的重点。低聚糖也称寡糖，一般由20 个以下的单糖分子通过糖苷键连接而成。目前，常见的低聚糖类益生元主要包括低聚果糖（FOS）、甘露低聚糖（MOS）、菊粉（Inulin）、低聚乳果糖（LACT）、低聚木糖（XOS）、大豆低聚糖（SOS）、低聚异麦芽糖（IMO）、棉子糖、低聚半乳糖（GOS）、水苏糖等。益生元具有耐酸、耐碱、耐高温制粒、保存期长等优点。

2.2 益生元作用机理

益生菌的作用主要包括：（1）促进益生菌增殖改善肠道微生态，益生元可以被肠道内的益生菌选择利用，促进其大量增殖，但是大多数有害菌不能利用益生元，从而抑制其生长繁殖。同时益生元还可以抑制病原菌在肠道的定植，促使其排出体外。沙门氏菌、大肠杆菌等病原微生物表面含有外源凝集素，而寡糖可与病原菌的外源凝集素特异结合，将病原菌通过消化道排出体外。（2）增强机体免疫力，益生元之所以可以增强机体免疫力是因为某些益生元可以充当辅助因子而提高抗体的免疫应答能力。同时，益生元能够产生特异性免疫应答，因为有些益生元与某些细菌细胞壁内的低聚糖成分相同或相似，使其具有抗原特性。（3）促进营养物质吸收，益生元进入机体肠道内后，会发酵产生短链脂肪酸而降低肠道内的酸碱度，从而促进矿物质的吸收。同时，在摄入一定量低聚糖益生元后，还可以对机体脂类代谢起到调节作用。

2.3 益生元在仔猪生产上的研究与应用

颜莹莉等研究了壳寡糖益生元对断奶仔猪生长性能的影响，研究结果表明，添加壳寡糖能够显著降低仔猪料肉比，提高饲料转化利用率。蔡良选取同窝断奶健壮仔猪研究了果寡糖益生元对断奶仔猪的饲喂效果。结果显示与对照组相比添加果寡糖组的仔猪平均日增重显著高，料肉比显著降低。平伟强等研究了甘露寡糖（MOS） 和丙氨酰- 谷氨酰胺（Ala-Gln）对断奶仔猪生长性能和腹泻率的影响，结果表明丙氨酰-谷氨酰胺和甘露寡糖能够显著提高断奶仔猪的日采食量和生长性能，显著降低断奶仔猪料重比和腹泻率。Duan 等研究了在母猪和（或）仔猪日粮中添加甘露寡糖（MOS）对仔猪肠道细菌，肠道和全身炎症的影响，结果表明在母猪和（或）仔猪日粮添加MOS 可改善仔猪的肠道菌群，增强肠道粘膜免疫能力，并抑制仔猪的肠道和全身炎症。Yin等将19 头断奶仔猪随机分为两组（n=9/10）：对照组（基本日粮）和木寡糖（XOS）组（仔猪饲喂0.01%XOS 28d）研究了木寡糖对断奶仔猪肠道功能和生长性能的影响，结果表明膳食补充XOS 对生长性能，血细胞和生化参数以及肠道形态几乎没有影响。但是，XOS 喂养的仔猪的IFN-γ 下调和ZO-1上调，表明炎症状态和肠屏障得到改善。微生物群分析表明，XOS 增强了α 多样性，并在属水平上影响了乳酸杆菌，链球菌和Turicibacter 的相对丰度。Naqid 等的研究表明在仔猪日粮中加入1%（w/w）的益生元乳果糖，可增强血清IgM（P=0.010）、IgG（P = 0.004）和IgA（P = 0.046）对伤寒链球菌感染的应答，以及对肠内链球菌的交叉反应抗体。Heo 等评价了益生元抗性马铃薯淀粉(RPS)对断奶仔猪的影响。在断奶后立即饲喂28 d 抗性淀粉，添加抗性马铃薯淀粉改善了粪便评分（P＜0.001），在断奶后第14 天，提供1.0% RPS 的猪比提供0.5% RPS 的猪有更多的固体粪便（P＜0.05），且与RPS 形式无关。抗性马铃薯淀粉的补充显著降低（P＜0.05）回肠和盲肠中消化液的pH，而与RPS 水平或分娩方式无关。与对照组相比，无论RPS 水平或形式如何，饲喂含RPS 饲料的仔猪盲肠消化液中VFA 总浓度较高（P＜0.05），但支链脂肪酸摩尔比例较低（P＜0.05）。

3 合生元

3.1 合生元简介及其作用机理

合生元的概念由Gibson 在1995 年首次提出，又称合生素，是由益生菌与益生元的组合而成。合生元既可以发挥益生菌的生理活性，又可以发挥益生元对益生菌的选择性作用，并且能够发挥两种物质的协同作用，达到一加一大于二的效果。

合生元由益生菌与益生元组合而成，功能上能够同时发挥益生菌与益生元的双重作用。其作用机理：（1）包含单一益生菌的作用机理通过直接增加肠道中的益生菌来改善宿主肠道的微生态平衡，从而达到宿主机体保健和疾病防治的目的；（2）又包含单一益生元的作用机理，通过益生元的选择作用特点来强化益生菌的作用效果；同时，合生元还能够发挥益生菌和益生元的双重协同作用。虽然，合生元中益生菌与益生元的协同作用机理尚需进一步研究，但是这两种物质的组合使用可提高胃肠道中部分益生菌的存活率，还可增强其作用，且具有协同性或相加性。

3.2 合生元在仔猪生产上的研究与应用

从国内外已报道的合生元在仔猪生产中的研究与应用情况来看，合生元的添加能够提高仔猪的增长率和消化率，减轻仔猪的腹泻率和死亡率，并增强其免疫机能，在仔猪生产中具有广阔的应用前景。

温晓鹿等研究了合生素替代抗生素对断奶仔猪的影响。结果表明，仔猪饲料中添加合生素替代抗生素不仅不会降低断奶仔猪的生长性能，还可减少腹泻，提高免疫性能，维持肠道微生态平衡。高凯等研究了红曲合生元等对断奶仔猪肠道结构及直肠菌群数量的影响。结果显示，合生元添加组空肠黏膜SOD、T-AOC 和GSH-Px 的活性，十二指肠绒毛长度及绒毛长度与隐窝深度比与对照组相比均极显著或显著提高（P＜0.01；P＜0.05）；合生元添加组有益菌数量显著或极显著增加（P＜0.01；P＜0.05），而有害菌数量均显著下降（P＜0.05）。张仕安等[32]研究了在断奶仔猪饲料中添加合生素对断奶仔猪生产性能、腹泻频率等的影响。结果显示合生素的添加能够提高仔猪日增重、增重效益和产出投入比，而且试验后期提高比例大于试验前期；降低料肉比、发病率、弱猪比例与饲养成本，且试验后期降低比例大于试验前期。Wang 等研究了植物乳杆菌ZLP001 和果寡糖（FOS）作为合生元对断奶仔猪的生长性能，粪便微生物群，营养物质表观消化率和血清免疫指数的影响，结果表明与对照组相比，植物乳杆菌ZLP001 加FOS 显着增加了平均日增重（ADG）并降低了饲料增重比（F/G）。合生元处理还增加了干物质和粗蛋白的表观营养物质消化率。与对照和单独补充相比，合生元对肠道菌群具有显着的调节作用，乳酸杆菌属菌种显著增加，而肠杆菌科的菌种显著减少。此外，合生元还增加了血清IFN-γ 和免疫球蛋白G 的浓度。研究表明FOS 可以被植物乳杆菌ZLP001 很好地利用，在断奶仔猪中二者表现出较好的协同作用。Liang等研究了在断奶仔猪饲粮中添加合生素（由低聚木糖、低聚壳聚糖、枯草芽孢杆菌和丁酸梭菌组成）替代硫酸黏菌素对断奶仔猪生长性能的影响，结果表明合生素能够替代硫酸黏菌素，替代后断奶仔猪的生长性能没有降低与替代前没有显著变化。Andrej áková 等对体内存在产肠毒素大肠杆菌的问题仔猪，在断奶前10d 开始到断奶后14d 内饲喂合生元，结果发现饲喂合生元组的血清和组织提取物中LDH 的渗漏比对照组明显减少，表明在动物的各个器官中细胞膜的完整性更好。益生菌和益生元的联合应用是一种良好的营养来源，可改善感染过程中的免疫状态和空肠粘膜的完整性。Sattler 等利用变性凝胶电泳（DGGE）、real-time PCR 和16S rRNA 基因焦磷酸测序分析了益生菌、菊粉及其组合（合生元）对仔猪不同肠道位置微生物多样性和组成的影响。结果显示，这三种添加剂都能减少肠道各部位的大肠杆菌，表明其对肠道菌群有潜在的有益作用。益生菌、菊粉及其组合（合生元）在不同程度上改变了仔猪菌群的多样性、系统类型的相对丰度和群落结构。然而，肠道细菌群落的变化并不均匀，这说明饲料添加剂的功能具有位点特异性。Krause 等测试了大肠杆菌益生菌（PRO）和作为益生元的生马铃薯淀粉（RPS）组合对感染了K88 大肠杆菌的仔猪的功效。生马铃薯淀粉和益生菌的组合对仔猪的生长性能有良好的影响，可减少腹泻，增加肠道微生物多样性。在生马铃薯淀粉存在的情况下，使用大肠杆菌益生菌菌株对抗大肠杆菌K88，可以有效降低ETEC 的负面影响。

4 总 结

本文概述了益生菌、益生元及合生元的概念、作用机理以及目前在仔猪饲料添加剂的研究应用情况，展现了它们的优良作用及强大应用潜力。三者对仔猪抗应激、改善腹泻率、增强机体免疫力、提高仔猪成活率和改善饲料转化率等方面都显示出优越的应用效果。随着抗生素被禁止作为辅助添加剂应用于畜禽饲料中，三者作为新型绿色饲料添加剂，值得在仔猪饲料中推广应用。