合生素在仔猪生产中的应用研究进展

李运虎 李美君

（1湖南生物机电职业技术学院，湖南长沙 410127；2湖南农业大学，湖南长沙 410127）

合生素在仔猪生产中的应用研究进展

李运虎1李美君2

（1湖南生物机电职业技术学院，湖南长沙 410127；2湖南农业大学，湖南长沙 410127）

抗生素在饲料中应用多年，给畜牧业生产带来巨大经济效益的同时也伴随着一系列的负面效应。即由于病原微生物产生耐药性，对动物身体机能、疾病的预防治疗造成不利影响；由于药物在动物产品中残留，对人类食品及环境安全等有长远的影响，其负面效应已经引起消费者的关注。因此，抗生素在饲料中的应用受到人们的质疑，寻求和开发绿色、无污染、低残留的饲料添加剂替代品已成为当前研究的热点。20世纪90年代，Gibson等人经过深入研究发现将有益微生物与能促进有益微生物生长繁殖的非消化性化学物质结合使用，替代抗生素饲喂动物，率先提出合生元（Synbiotics）的概念 （也称合生素），使用效果相当于或优于抗生素，而其成本低于抗生素等抗菌药，并且不存在药物残留的问题[1]。2003年我国国家饲料工程技术研究中心实验室成功研制出饲用合生素，并将其添加到仔猪日粮中进行一系列试验研究，研究表明，仔猪日粮中添加合生素能不同程度促进仔猪的生产性能，增强仔猪的免疫力，使用户得到较好的经济回报，是非常有前途的抗生素替代产品[2]。本文主要对合生素的概念、作用机理及在仔猪生产中的应用研究进展进行论述。

1 合生素的概念

合生素又称合生元，是益生素与益生元结合的生物制剂[3]。益生素 （Probiotics）又称益生菌、促生素、利生素、生菌素、益康素、活菌制剂等[4]，是选用动物正常菌群中的优势种群，经系列人工培养制成活菌制剂，再回归自然环境，发挥其固有的生理作用。目前应用较多的有乳酸杆菌制剂、双歧杆菌制剂、芽孢杆菌制剂等。益生元 （Prebiotics）又称化学益生素、前生素等，多为非消化性食物成分，目前最具开发前景的益生元是多功能性低聚糖、酸化剂及中草药制剂等[5]。多功能性低聚糖是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成的低度聚合糖，主要包括甘露寡糖（MOS）、低聚果糖 （FOS）、寡乳糖（GOS）、大豆低聚糖 （SOS）、异麦芽寡糖 （IOS）、低聚乳果糖 （LDL）、低聚焦糖 （STOC）和寡木糖 （XOS）等。饲用酸化剂有单一品种的有机酸和复合酸两大类，其中有机酸主要是柠檬酸、延胡索酸，复合酸是利用几种特定的单一酸复合而成[7]。中草药有效成分极为复杂，通过动物实验和人体免疫功能的实验研究证实，中草药含蛋白质、氨基酸、维生素、油脂、树脂、糖类、植物色素、常量元素和微量元素等多种营养物质，并含有大量的有机酸类、生物碱、多糖、挥发油、蜡、甙、鞣质等物质，还含有多种免疫活性物质及一些未知的促生长活性物质。

2003年国家饲料工程技术研究中心首次采用微生物学鉴定、微量快速生化反应和离子色谱分析法等实验手段，将有益微生物与中草药活性成分结合起来，从78种植物中筛选出7种目标植物，采用大罐液体培养法生产有益芽孢杆菌菌种，然后利用空气压缩净化系统及气流干燥系统生产饲用芽孢杆菌添加剂，采用水提、醇提、脂提等定向提取技术提取植物多糖，然后将芽孢杆菌添加剂与植物多糖优化组合而成饲用合生素添加剂。

2 合生素的作用机理

益生素通过与有害菌竞争氧、营养或定植位点，抑制有害菌增殖，从而改善肠内菌群的平衡，使肠内环境得到净化；通过抗氧化作用、抗变异作用、生理活性作用、免疫刺激等方式对宿主发挥机体调节、机体防御、治疗疾病等功效；在生产中，益生素具有促进动物生长、提高饲料转化率、改善动物的健康水平和分解抗营养因子等作用。机体胃肠道缺乏水解益生元的酶系统，益生元一般在胃肠道，既不能被水解，也不能被动物吸收，可顺利通过胃和小肠而不被降解利用，但能够选择性地刺激肠有益菌 （双歧杆菌等）生长、繁殖或激活其代谢功能，有害菌对其利用率极低或不能利用，从而使有益菌大量生长繁殖，调节肠内有益于健康的优势菌群的构成和数量，从而起到改善宿主机体健康水平的作用[8]。另外，邵良平发现，低聚糖能使肠道pH值下降，即还原电势降低，具有调节肠道正常蠕动的作用，间接阻止病原菌在肠道中的定植，从而起到有益菌增殖因子的作用。Newman[9]发现，某些寡糖的结构与肠上皮寡糖结构受体相似，可与病原菌的外源凝集素特异性结合，使病原菌不能在肠壁上粘附，而随寡糖通过消化道排出体外。苗晓微等[10]报道，低聚糖由于其分子间结合位置及结合类型特殊，饲喂后本身不能被单胃动物自身分泌的消化酶分解，但单胃动物消化道后部寄生着大量微生物可产生切断多聚糖或低聚糖末端糖苷键的酶，并产生水解聚合链中间各种糖苷键的酶，以非消化性寡糖（NDOS）—单糖—乳酸和丙酮酸—挥发性脂肪酸—二氧化碳和水的消化过程把寡聚糖消化，从而促进低聚糖消化，为有益微生物及机体利用。

益生素和益生元均可提高机体对病原性物质的抵抗力，虽然益生元和益生素的组成和代谢方式不同，但对内源菌群具有相同的调节机制；益生元和益生素均能促进畜禽的生长，降低生长早期由于感染而产生的死淘率。两种物质的混合使用可提高穿过胃肠道益生素的存活率，可以增加益生素在大肠中的作用，这两种物质可能具有可加性或者是协同作用。合生素是将益生素和益生元结合制成的生物制剂，通过促进外源性活菌在动物肠道中定植，选择性刺激一种或有限几种有益菌生长和繁殖，发挥益生素的生理活性和益生元的促生长的双重作用，可最大限度发挥益生素和益生元的相似作用，更好地维持动物健康和促进生长。

3 合生素在仔猪生产中应用

3.1 合生素对断奶仔猪生产性能的影响

3.1.1对平均日增重的影响

吕利军等[11]研究了乳酸菌微胶囊及其合生素 （配伍菊粉）对仔猪生产性能影响，发现乳酸菌组和合生素组平均日增重比对照组分别提高19.63% （P＜0.01）、24.85% （P＜0.01），合生素组比乳酸菌组平均日增重提高4.36% （P＞0.05），合生素的影响更为明显。陈永刚等[12]研究了益生素及其与合生素组合 （配伍中草药）对仔猪生产性能的影响，发现在断奶仔猪日粮中添加不同组合和不同剂量合生素 （配伍中草药），日增重比对照组分别提高 15.16%、23.54%、34.09%、24.42%、41.59%、37.94%，且差异显著。该实验分别饲喂添加益生素 （0.5%）与2个中药配方、不同比例 （0.1%、0.3%、0.5%）组成的合生元日粮 （共6组）。 （试验中与益生素混合的中药为中药组方提取物，组方1：黄芪、党参、麦芽、桅子、山楂、白术；组方2：黄芪、枳实、麦芽、陈皮、山楂、山茱萸的提取物。）

3.1.2对腹泻率的影响

孙鸣等[13]研究合生素与抗生素配伍对断奶仔猪生长性能的影响，发现合生素组断奶仔猪生长性能比对照组和金霉素组有显著改善，腹泻率也明显降低，日粮中添加合生素改善了仔猪胃肠道的微生态环境，促使仔猪尽快从断奶应激中恢复，明显提高了仔猪的生产性能。林勇等研究了益生菌和益生元对仔猪生产性能的影响，发现两者混合饲喂仔猪其日增重比单一益生元提高4.03%， 饲料利用率有所提高 （P＞0.05），腹泻率是实验组中最低的。边传周等在仔猪上的实验表明，芽孢杆菌与植物多糖二者有机结合使用，可提高免疫功能、抑制大肠杆菌生长，明显降低腹泻率。潘宝海等[14]研究合生素替代抗生素对仔猪腹泻率的影响，发现对照组腹泻发生的头数、次数最高，合生素组最低，合生素具有较好的防腹泻效果。

3.1.3对料肉比的影响

宋青龙等[15]研究断奶仔猪日粮中合生素替代抗生素的效果，发现合生素组仔猪的料肉比分别比抗生素组和对照组低3.01%和4.40% （P＞0.05）。

3.1.4对仔猪成活率及抗应激能力的影响

宋青龙等在断奶仔猪日粮中合生素替代抗生素的试验中发现，合生素组和抗生素组仔猪成活率比对照组高出4.3%。孙鸣等研究报道，通过向断奶仔猪日粮中添加抗生素和微生态制剂均可不同程度减轻断奶仔猪应激。

3.2 合生素对断奶仔猪血液生理生化指标的影响

3.2.1合生素对ALT、AST和ALP的影响

谷丙转氨酶 （ALT）和谷草转氨酶（AST）是目前在动物体内发现的活力较强的2种转氨酶，在动物氨基酸代谢中占有重要地位。碱性磷酸酶 （ALP）是一类广泛分布于机体内、在碱性条件下具有一定活性的酶，能催化水解磷酸单酯，在机体代谢中有重要作用。宋凡等[16]报道，断奶仔猪饲粮中添加复合益生素，饲养60天后，仔猪血清中ALT降低4.5%，AST降低24%，ALP提高25.9%，血清总蛋白 （TP）无明显变化。王龙昌等报道，饲料中添加0.05%和0.10%的合生素使仔猪血清中ALT分别提高28.6% （P＞0.05）和63.3% （P＜0.01），而 AST和 ALP均无显著差异（P＞0.05）。孙鸣等报道，与对照组相比合生素组仔猪血清中ALT提高63.2%（P＜0.01），AST降低11.4% （P＞0.05），ALP提高11.2% （P＞0.05）。

3.2.2 合生素对总蛋白、白蛋白、球蛋白和葡萄糖的影响

血清总蛋白 （TP）、白蛋白 （ALB）和球蛋白 （GLB）的含量反映了机体蛋白质的吸收和代谢状况。宋凡等报道，断奶仔猪饲粮中添加复合益生素，对仔猪血清中TP无明显影响。结果表明，添加0.05%和0.10%的合生素，对仔猪血清中的TP、ALB、GLB均无显著影响 （P＞0.05）。在家畜体内的血糖（GLU）是机体内糖代谢的细胞外代谢池，机体的所有细胞都从这个代谢池中摄取GLU作为能源，或者作为细胞内糖类转化的原料。王龙昌等[17]报道，添加0.05%和0.10%的合生素，血清中GLU分别提高3.8%和6.4%，但无显著差异 （P＞0.05）。

3.2.3 合生素对 TC、TG、HDL-C和LDL-C的影响

血清中总胆固醇 （TC）、甘油三酯（TG）等水平的高低反映了脂类物质代谢的状况。研究表明，血清胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇 （HDL-C）和甘油三酯含量可分别反映出体内胆固醇合成、清除及日粮中脂类在机体内的吸收利用状况。孙鸣等报道，与对照组相比，合生素组总胆固醇提高69.6% （P＜0.01），高密度脂蛋白胆固醇提高60% （P＜0.01）。迟玉杰等[18]报道，猪在不同日龄时血脂含量不同，1月龄时甘油三酯、总胆固醇和高密度脂蛋白含量最高，之后血脂含量明显降低。王恬等[19]报道仔猪出生 1周后，血浆总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇 （LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇浓度极显著提高。以上研究结果说明，仔猪的脂类代谢比较活跃，较高的血脂水平是1月龄仔猪生长发育所必需的，对仔猪的生长发育起促进作用。王龙昌等报道，添加0.05%合生素的试验组仔猪血清中的TC、TG、HDL-C分别提高 5.6%、31.3%和6.7%，但无显著差异 （P＞0.05），LDL-C也无显著差异；添加0.10%合生素的试验组仔猪血清中的TC提高58.4% （P＜0.01），TG提高56.3% （P＞0.05），HDL-C提高45.3% （P＜0.01），LDL-C提高 77.8% （P＜0.05）。添加0.1%合生素的试验组仔猪血脂水平明显提高，反映出其脂类代谢的水平提高，可以促进脂肪的沉积。

3.2.4对IgG、IgA和IgM的影响

血清中免疫球蛋白 IgG、IgA和IgM的含量能反映出机体的免疫机能状况。王继成等[20]研究表明，添加低木聚糖对杜×长×大三元杂交断奶仔猪血清中IgA及IgM含量无显著影响，但能显著提高血清 IgG的含量。陈代文等[21]研究表明，单独添加益生素和寡糖都能明显提高长白×长白×太湖三元杂交断奶仔猪血液IgG水平，前者对IgA无显著影响，后者对IgA有极显著提高作用；联合添加益生素和寡糖能显著提高血液IgG和IgA水平，对血液IgM水平无显著影响。王龙昌等报道，添加0.05%和0.10%合生素的试验组仔猪血清IgG、I-gA、IgM无显著差异 （P＞0.05）。

3.2.5 合生素对血液其它常规指标的影响

血液中白细胞、血红蛋白的减少都可看作抗体抵抗力与反应性下降的标志；在血细胞分类计数中，嗜酸性白细胞和淋巴细胞的减少及嗜中性细胞增加，既可作为抵抗力下降的标志，又是应激反应的典型变化，可作早期断奶应激诊断的依据。王龙昌等报道，添加0.05%和0.10%合生素，仔猪血清中的白细胞计数和淋巴细胞、中间细胞、中性粒细胞计数及比值均无显著差异 （P＞0.05）；血红蛋白、红细胞计数、红细胞压积、平均红细胞体积均无显著差异（P＞0.05），但都有不同程度的提高。

3.3 合生素对断奶仔猪免疫力的影响

合生素能影响仔猪血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的含量，促其升高，而血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的含量反映了机体的免疫机能状况 （前已述）。另外，在T淋巴细胞亚群中，CD8+细胞主要是细胞毒性T细胞，其检测结果代表着整个机体细胞免疫功能状态，CD8+细胞数量和功能的低下是动物发病的重要因素。CD4+细胞与CD8+细胞的合适比例是维持机体健康的重要因素，其中CD4+细胞/CD8+细胞比值的减少是免疫缺陷的重要表征。单核-巨噬细胞可吞噬消灭入侵的病原体、有害异物，清除损伤、衰老、死亡和突变细胞及代谢废物，能加工、递呈抗原给淋巴细胞，其数量的多少是反映机体非特异性免疫功能强弱的重要指标。吕利军等试验研究结果表明：乳酸菌组CD4+细胞、CD4+细胞/CD8+细胞和单核-巨噬细胞显著高于对照组 （P＜0.05）；合生素组CD4+细胞、CD4+细胞/CD8+细胞和单核-巨噬细胞也显著高于对照组 （P＜0.05），但是与乳酸菌组相比差异不显著，这可能与断奶仔猪本身免疫系统发育逐步完善有关。该试验证实了乳酸菌微胶囊及其合生素具有增强仔猪免疫功能的作用。

4 前景展望

目前，合生素在仔猪生产中的应用效果表明，合生素作为饲料添加剂，绿色、无污染、无残留，能不同程度影响仔猪的血液生理生化指标，增强仔猪的免疫功能，提高平均日增重和消化率，降低料肉比，减少腹泻率和死亡率，减轻断奶应激反应，可显著提高仔猪的生产性能，具有非常大的潜在价值和较好的经济回报，在仔猪生产中的应用前景非常广阔。但是合生素的研究和发展主要停留在使用效果上，对其作用机理了解得还不十分清楚，关于益生素和益生元相互协同作用机理的研究也很少，仍需广大科研工作者共同努力探索，以期最大限度地发挥合生素在仔猪生产中的作用。

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