复合微生态制剂在犊牛抗腹泻中应用的研究进展

管晓轩，胡红莲，高民，李兰柱，王典，兰儒冰，孙满吉*

（1．东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150000；2．内蒙古自治区农牧业科学院动物营养与饲料研究所，内蒙古呼和浩特 010031；3．内蒙古优然牧业有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010080）

后备牛培育是奶牛健康高产的基础，也是奶牛养殖的关键环节，犊牛腹泻引发高病死率是目前影响奶业后备牛源的突出问题，也是制约规模化牛场发展的关键。因此，降低犊牛腹泻发生率、提高成活率已成为目前研究的热点问题。犊牛因胃肠道发育不完善、对外界环境的抵抗力较低，易受到细菌、病原菌等侵袭，进而引发各种疾病。

腹泻是犊牛常发病之一，在犊牛出生后的前4周尤为高发，发病率可达25.3%[1]，直接影响犊牛成年后生产性能的发挥，可对牧场造成严重的经济损失。犊牛腹泻通常由病毒和寄生虫引起，包括轮状病毒、冠状病毒和微小隐孢子虫等[2]。以往抗生素是治疗犊牛腹泻的首选，但随着禁抗政策的实施，寻找新的替抗产品迫在眉睫。微生态制剂因具有促生长、增强免疫力、改善生态环境、无毒副作用、无残留、无污染等的优势，是一种理想的替抗添加剂，成为改善动物健康状况的优先选择。本文综述了复合微生态制剂的种类、作用机制以及在犊牛抗腹泻中的应用，为其在畜牧生产中的应用提供参考。

1 复合微生态制剂的概念及种类

微生态制剂也称为微生态调节剂（microecological modulator），是一类主要由乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等有益菌种经发酵、干燥及加工而成的绿色饲料添加剂[3]。根据菌种的组成，微生态制剂可分为单一型和复合型微生态制剂。复合型微生态制剂是指两种或两种以上的菌种按不同比例配比而成的微生态制剂，与传统抗生素类饲料添加剂相比，具有安全无残留、不易产生耐药性、改善动物机体健康等优势。

1.1 酵母菌

酵母菌是一类高等单细胞兼性厌氧菌，现已发现1 000余种。酵母菌不仅可以与有害菌竞争，还可以促进有益菌的繁殖。酵母细胞富含糖类、蛋白质和脂肪等多种营养物质，广泛应用于食品、饲料、生物工程等领域，是一种极具开发价值的益生菌。酵母菌发酵后能够产生甘露聚糖、β-葡聚糖和多肽等多种营养活性物质，能够提高动物胃肠道功能、免疫力和抗病力。

1.1.1 甘露聚糖

甘露聚糖又称甘露寡糖，主要存在于酵母细胞壁的最外层，由90%的甘露糖和10%的蛋白质所构成。甘露聚糖主要作用于动物肠道，对肠道的影响主要表现为：可选择性地促进有益益生菌生长，抑制致病细菌生长，提高动物免疫力等。张立永等[4]研究发现，日粮中添加甘露聚糖可提高坝上长尾雏鸡血清免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）和免疫球蛋白G（IgG）的含量，表明甘露聚糖具有免疫调节作用。

1.1.2 β-葡聚糖

β-葡聚糖位于酵母细胞壁内层，由β-1,3-D-葡聚糖主链和β-1,6-D-葡聚糖侧链构成。正常情况下，宿主肠道内的细菌群落保持动态平衡，当有害细菌进入肠道后会被吸附于肠道黏膜上，破坏细菌群落结构，损伤肠道黏膜，进而影响宿主的健康状态。β-葡聚糖通过促进乙酰胆碱酯酶、P物质和5-羟色胺等神经递质以及肠道上皮的紧密连接蛋白表达，改善肠道机械屏障损伤，维持肠道黏膜的完整性[5]。有研究表明，β-葡聚糖可促进肠道蠕动，增强胃肠道的运输能力；也可以利用肠道细菌进行发酵，增加肠道菌群的丰富度和多样性[6]。β-葡聚糖还能够激活巨噬细胞，调节巨噬细胞和树突状细胞中肿瘤坏死因-α（TNF-α）和白细胞介素（ILs）的分泌，增加巨噬细胞中溶菌酶的数量，抵抗病原体的入侵。

1.2 乳酸菌

乳酸菌是一种无致病性的革兰氏阳性菌，可利用碳水化合物生产乳酸[7]，其中包括乳杆菌、链球菌和片球菌等至少23个属，并在不断进化中。乳酸菌发酵产生的有机酸、特殊酶、酸菌素等物质具有特殊的生理功能。乳酸菌可通过增加肠道有益细菌干扰病原体附着于肠道黏膜而发挥作用；还可通过促进乳酸产生降低肠道内pH值，并抑制肠道需氧病原体的生长，减少肠道内不良代谢产物增殖。持续饲喂乳酸菌可降低犊牛腹泻发生率，延迟发病时间，减少粪便中大肠杆菌菌群数量[8]。Boranbayeva等[9]研究发现，在日粮中添加乳杆菌素TK2显著提高了营养物质消化率、饲料转化率和犊牛日增重，降低了犊牛腹泻和消化不良的严重程度。杨凯鑫[10]研究发现，乳酸菌制剂可改善犊牛的生长性能、增强免疫力、调节消化道菌群平衡并显著减少犊牛腹泻次数。Forte等[11]研究表明，D2/CSL嗜酸乳杆菌可显著提高肉仔鸡黏蛋白产量和体重，对其生长性能和代谢功能具有显著改善作用，表明乳酸菌等益生菌对肠道生态系统具有积极影响。

1.3 枯草芽孢杆菌

芽孢杆菌是世界上分布最广的细菌之一，广泛存在于土壤、淡水、空气和食物中。芽孢杆菌可产生耐热、耐溶剂、耐紫外线和耐寒的孢子，能够休眠多年。芽孢杆菌对动物不具有致病性和毒性，但能够产生抗菌物质，比其他益生菌更适宜作为饲料添加剂。枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属中最具特征的菌种之一，具有以下明显优势：在环境胁迫、制备条件和应用过程中具有产生孢子的能力；在低pH值、胆盐等恶劣条件下具有良好的耐受性；在胃肠道内能够存活并具有维持理想特性的能力；具有形成生物被膜并释放生化化合物的能力[12]。

枯草芽孢杆菌可在消化道中产生大量消化酶，弥补体内内源酶的不足，减少饲料中的抗营养因子，提高饲料转化率，促进营养物质的吸收以及动物生长发育。李靖[13]研究表明，枯草芽孢杆菌可加快育成牛的生长速度，增强机体免疫力，降低瘤胃中有害微生物数量，从而改变瘤胃微生物区系。Sun等[14]将纳豆枯草芽孢杆菌和乳汁混匀后饲喂犊牛，结果显示，纳豆枯草芽孢杆菌能够提高犊牛平均日增重和经济效益，提前犊牛的断奶日龄，显著提高血清IgG和γ干扰素（IFN-γ）的含量，表明纳豆枯草芽孢杆菌具有提高犊牛抗病毒、抗肿瘤以及改善免疫调控等作用。

2 复合微生态制剂的作用机制

2.1 促进犊牛瘤胃发育

反刍动物的消化系统在刚出生一段时期内为无菌状态，胃肠道pH值接近中性，为各种致病菌的繁殖生长提供了有利环境。饲喂微生态制剂可促进幼龄反刍动物瘤胃生长发育[15]，调节瘤胃pH值，促使其提早断奶。陈凤梅等[16]研究发现，饲喂由枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和低果聚糖组成的复合微生态制剂能够改变犊牛瘤胃微生物菌群组成，原因可能是复合微生态制剂中的乳酸菌可充分利用食入的牛奶，使乳糖分解成细菌素、乳酸等产物，有效地抑制沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等条件致病菌生长，并利用低聚果糖分解生成维生素和有机酸，从而抑制有害细菌的产生；而且枯草芽孢杆菌产生的枯草菌素、短杆菌肽等活性物质对致病菌具有抑制作用。枯草芽孢杆菌作为好氧菌可迅速消耗环境中的游离氧进行大量增殖，能够促进植物乳酸菌等有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低胃肠道pH值，从而间接控制其他致病菌的生长。符运勤[17]研究表明，给0～8周龄的犊牛补饲地衣芽孢球菌以及复合菌种能够改善犊牛瘤胃发酵功能，提高瘤胃内主要纤维分解菌的数量，进而影响瘤胃微生物区系的多样性。由此可见，微生态制剂可以通过调节瘤胃微生物菌群组成或影响微生物数量进而影响犊牛瘤胃发育。

2.2 调节肠道菌群平衡

肠道内环境由细菌、真菌等微生物组成。肠道微生物一般可分为：与宿主共生的专性厌氧菌、与宿主共栖的条件致病菌、病原微生物。胃肠道菌群处于平衡状态是动物保持健康的重要因素，一旦菌群平衡被打破，细菌的发酵环境会发生明显改变，引发免疫系统、消化系统和代谢系统等疾病。大量研究均表明了益生菌对动物健康的影响，早期应用益生菌不但能够为有益细菌在小肠内的定植创造条件，还可对有害细菌的定植形成竞争作用。刘俊阳[18]研究发现，补饲15 g复合微生态制剂可显著降低犊牛粪便中大肠杆菌数量，表明复合微生态制剂对犊牛肠道菌群平衡起到了积极作用。陈凤梅等[19]研究发现，饲喂植物乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌联合低聚果糖可显著降低犊牛梭状芽孢杆菌的相对丰度，显著提高拟杆菌属的相对丰度，改变了犊牛肠道的菌群多样性，导致犊牛的腹泻率显著降低。由此可见，复合微生态制剂能够明显改善肠道微生物菌群构成，对梭形芽孢杆菌等有害菌具有抑制作用，从而有效防治犊牛腹泻。

2.3 提高机体免疫力

益生菌在取代抗生素方面效果显著，可作为具有潜力的抗生素替代品在畜禽养殖中应用。益生菌具有一定的免疫刺激性，不仅可以产生细菌素，还可以刺激宿主分泌干扰素产生免疫因子，有效刺激动物免疫细胞的活性，增强机体的免疫力和抗病能力。范利霞[20]研究发现，利用复合微生态制剂可改善吞噬细胞的吞噬功能，提高循环血液中的抗体水平，从而增强机体的免疫功能。Xu等[21]发现，日粮中添加枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌可显著提高肉鸡血清中IgA、IgM、免疫球蛋白Y（IgY）和抗炎因子白细胞介素-10（IL-10）含量，并显著降低血清中促炎因子白细胞介素-1b（IL-1b）和白细胞介素-6（IL-6）的含量，激活了机体免疫功能。白雪等[22]研究表明，补饲含嗜酸性乳杆菌、枯草芽孢杆菌和布拉氏酵母的复合微生态制剂联合寡聚糖能够提高50日龄犊牛血清IgG和白细胞介素-2（IL-2）的含量，显著降低TNF-α含量，表明补饲复合微生态制剂能够减轻犊牛炎症，增强抗应激能力，提高犊牛对病原性感染的抵抗力。

2.4 促生长、提高饲料效率

复合微生态制剂中的乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等定植于动物胃肠道可产生营养活性物质。如乳酸菌进入小肠发酵后可形成乳酸和挥发性脂肪酸等，降低胃肠道pH值，提高养分利用率。酵母菌不仅可以提高饲料的适口性，还可以产生氨基酸和维生素等多种营养物质，通过促进消化道营养物质的吸收利用和结肠微生物的发酵，促进动物的生长发育。芽孢杆菌可生成淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和各种消化酶，帮助机体消化吸收有机物，促进肠道消化吸收养分，提高饲料转化率。Kawakami等[23]研究发现，饲喂含酵母和乳酸菌的代乳品可显著提高犊牛的日增重和饲料转化率，降低腹泻率。魏小霜等[24]研究表明，补饲含有双歧杆菌、芽孢杆菌、乳酸菌的复合微生态制剂可显著提高断奶犊牛的日增重和采食量，降低料重比。

2.5 改善体内外生态环境

动物生产中会产生一些有毒有害气体污染环境，影响动物的生长发育。氮排放是引起污染的最主要原因之一，为优化养殖环境，降低家畜氮排放造成的污染尤为重要，而微生态制剂的使用是提高氮利用率的一种有效手段。有研究表明，微生态制剂可在肠道中产生多种酶，能够分解消化道中的游离氨和其他有害物质，降低肠道、粪便和血液中的氨含量，减少氨和其他有害气体的排放。朱万宝等[25]研究发现，由蜡状杆菌、酵母菌等微生物菌种组成的复合微生态制剂能够显著降低母猪粪便中硫代物和氨态氮的浓度，改善粪便的臭味。李文春等[26]研究发现，添加含有乳酸杆菌、芽孢杆菌和光合细菌的复合微生态制剂可降低育肥猪舍内氨气（NH3）和硫化氢（H2S）含量，明显改善猪舍气味。单婕等[27]使用微生态制剂处理奶牛粪便，产生了良好的除臭和保氮效果，表明微生态制剂在粪便处理方面也具有积极作用。

3 复合微生态制剂在防治犊牛腹泻中的应用

新生犊牛胃肠道细菌数量较少，肠道细菌平衡容易被破坏，特别是早期断奶犊牛。微生态制剂是一种利用促生长物质对宿主有益无害的活菌制剂，不仅能够提高动物的生长性能和饲料转化率，还可防治腹泻。Renaud等[28]研究发现，犊牛腹泻时饲喂含酸性乳球菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌的复合微生态制剂可缩短腹泻持续时间。Kim等[29]研究发现，在犊牛代乳粉中添加含有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和非致病性大肠杆菌组成的复合微生态制剂可降低犊牛腹泻率65%，粪便总评分由0.93降至0.31，表明犊牛在断奶前补饲复合微生态制剂可降低腹泻率，具有替代抗生素的潜力。Guo等[30]研究发现，与对照组相比，补饲6 g/d由双歧杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌和酿酒芽孢杆菌组成的复合微生态制剂可降低犊牛腹泻率和粪便稠度指数（FCI），腹泻率由70%降至10%，同时提高了粪便中有益菌群普氏菌（Prevotella）相对丰度，降低了条件致病菌Dorea的相对丰度。综上，复合微生态制剂可影响犊牛粪便微生物组成和多样性，进而降低腹泻率。Wu等[31]研究也进一步表明了复合微生态制剂影响粪便微生物组成和多样性是犊牛腹泻率降低的重要原因。

4 结论

复合微生态制剂因具有促进瘤胃发育、调控肠道菌群平衡、增强机体免疫、促进生长发育和改善畜产品品质等益生作用，已逐渐成为抗生素替代品的主力军。单一益生菌的应用已取得了良好的效果，多种益生菌联合应用的使用剂量和实际应用效果许多需要探究和解决的方面，在实际应用中还面临以下问题：菌种来源及适配比例对产品质量的影响尚不完全明确；菌种易失活，产品货架期较短；益生菌检测缺乏的统一标准；多菌种协同作用机制不明和综合作用成本相对偏高等。未来需要加强对复合微生态制剂作用机制与实践的研究，以期充分发挥复合微生态制剂的积极作用，推动微生态制剂的进一步应用。