益生素的研究进展及其在养猪生产上的应用

2014-01-24王睿琪

中国猪业 2014年10期

关键词：芽孢乳酸菌杆菌

王睿琪

（湘南学院化学与生命科学系，湖南郴州 423000）

饲养饲料

益生素的研究进展及其在养猪生产上的应用

王睿琪

（湘南学院化学与生命科学系，湖南郴州 423000）

随着抗生素应用于生猪生产的弊端逐渐被人重视，益生素作为一种安全、高效、可部分或全部代替抗生素的绿色添加剂，也被广泛地研究并应用。本文在简要介绍益生素种类和作用机理的基础上，着重综述了近几年益生素在生猪生产上的应用，以期为养殖业者提供参考。

益生素；作用机理；猪

抗生素应用于动物饲料的50多年来，对畜牧生产的发展和经济效益的提高起到了巨大的推动作用，但抗生素的长期过度使用也暴露出种种弊端，如动物产生耐药性、肉制品中药物残留、生产成本增加和环境污染等，在很大程度上影响畜牧业的持续稳定健康发展；因此，世界各地的科研工作者致力于抗生素替代品的研究，益生素就是众多替代品中研究较多且较成熟的一种。益生素早在1960年就被学术界定义为：添加于食品或饲料中的一种活的微生物，能够调节人类或宿主动物肠道中的微生物平衡。益生素以活的形式直接饲喂动物并作用于动物消化道，在其中能够与病原菌产生竞争性抑制作用，直接参与调节肠道微生物的平衡，从而增强机体的免疫力，使得动物胃肠道功能保持正常状态[1]，进而达到防治疾病、促进生长和提高饲料利用率的作用。较多的研究表明，益生素是一种安全、低毒、无有害残留、无抗药性的绿色饲料添加剂，但益生素菌种必须具有无致病性、易于在体内外存活增殖、稳定性好以及促进动物生长发育、提高抗病能力等特点。本文在此对益生素的种类、作用机理以及在猪生产上的应用作一综述，以期为养殖业者提供参考。

1 益生素的种类

益生素的种类可按照不同形式进行划分，按菌种组成可分为单一制剂和复合制剂，按菌种可分为酵母菌制剂、乳酸菌制剂和芽孢杆菌制剂等，按作用效果可分为微生态生长促进剂和微生态治疗剂，目前主要是按菌种的不同来分类[2]。

1.1 乳酸菌类

乳酸菌类是一类可分解糖类产生乳酸的细菌总称，常用的乳酸菌类有嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌和纤维二糖乳杆菌等。这类乳杆菌有耐酸性（pH值在3.0～4.5仍可正常生长）、能形成正常菌群、在微氧或厌氧条件下产生乳酸，但是耐热性弱，在80℃条件下持续处理5分钟即可损失70%～80%。乳酸菌类不仅可以在肠道内产生乳酸以促进钙、磷、铁等矿物元素吸收，产生酸性代谢产物、过氧化氢和溶菌酶等抑制肠道内病原菌的生长，还可以促进B族维生素、维生素K和D、氨基酸和消化酶等的合成，从而改善矿物质的生物学活性和吸收代谢，增强食糜的消化和营养代谢，进而增进机体生长[3]。此外，乳酸菌类还可以产生乳酸菌素，这是一种特殊的抗生素，能够有效地抑制肠道内沙门氏菌和大肠杆菌的生长。

1.2 酵母菌类

酵母菌仅少量存在于动物肠道的微生物菌落中，主要用于动物生产的酵母种类有热带假丝酵母、产朊假丝酵母、红色酵母和酿酒酵母等，甘露聚糖和葡萄糖是酵母菌类的细胞壁主要成分，其可增强吞噬细胞的活性。酵母菌类属于需氧型菌，不耐热（60～70℃条件下1小时即可死亡），由于其需氧特性，它可有效地促进厌氧菌的生长繁殖，抑制病原菌的生长，改善肠道微生态环境[4]。

1.3 芽孢杆菌类

芽孢杆菌是所有菌属中最理想的微生物添加剂，常用于动物生产的有地衣杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌和东洋杆菌等。芽孢杆菌属于需氧型菌，耐高温、耐酸、耐盐和耐制粒挤压且稳定性好。芽孢杆菌定植于肠道后消耗大量的氧气，维持了肠道的厌氧环境，使得厌氧菌容易定植于肠道，有效地抑制了病原菌的繁殖生长，从而维持肠道的生态平衡。此外，芽孢杆菌能产生消化酶，具有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，有效地促进食糜在消化道内的消化吸收，进而促进动物生长。

2 益生素的作用机理

2.1 维持肠道内微生态平衡

畜禽消化道内存在大量的微生物，其中，肠道的微生物以厌氧菌为主（99%以上），其余不到1%为需氧菌和兼性厌氧菌，因此厌氧菌在肠道内起着决定性作用，正常状态下有益菌群和有害菌群保持着良好的平衡，维持着畜禽正常的生长和生产。若这个平衡被破坏，即厌氧菌减少、需氧菌和兼性厌氧菌增加，则会导致肠道微生态失去平衡，引起机体消化机能紊乱，抑制动物生长发育，严重者则可以致病[5]。而益生素菌种可通过物理化学因子非特异性的黏附于肠道黏膜，起到占位作用，从而使得致病菌不能与肠道黏膜受体结合，使其不能在肠道内占位及生长繁殖；此外，益生素菌种中的一些需氧菌在肠道内大量消耗氧气，使得需氧致病菌和兼性厌氧致病菌的生长繁殖受到抑制，而厌氧有益菌的生长繁殖则得到促进。

2.2 提高机体免疫机能

益生素是良好的免疫激活剂，它可以刺激宿主的免疫细胞，使其被激活，激发吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用，还能促进动物产生抗体，激发机体体液免疫和细胞免疫，从而使得机体免疫和抗病能力增强；如益生素可刺激动物产生干扰素，增加黏膜表面和血清中IgA、IgG和IgM水平，增强体液免疫，促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖和成熟，从而增强动物机体的免疫力和抗病力。倪学勤等[6]以72头初生仔猪为对象研究了不同来源益生素（猪源约氏乳酸杆菌JJB3和枯草芽孢杆菌JSO1）对仔猪分泌型免疫球蛋白A（SIgA）和主要肠道菌群的影响，结果表明：尽管这两种益生素对SIgA没有影响，但其能增加肠道厌氧菌的数量并有效控制仔猪腹泻和提高仔猪日增重。

2.3 提供营养和加强养分的吸收利用

益生素在动物肠道内代谢，可产生大量氨基酸和维生素（如叶酸、盐酸和维生素B等）供给动物机体，此外还产生大量的消化酶促进肠道内的食糜被更好地消化吸收。益生素在动物肠道内形成的微酸性环境，更是有利于维生素D以及钙、铁等离子的消化吸收，从而促进动物的生长发育，提高饲料的利用率，改善动物产品的质量。

2.4 降低环境污染

益生素可抑制肠道内氨及胺等毒性物质的产生，可极大地降低粪便臭味，改善舍内空气质量，降低其对环境的污染。廖新俤等[7]在生长猪基础日粮中持续10天添加0.05%剂量的活菌制剂（主要包含益菌群、酵素及其他辅助成分）以研究益生素对猪舍内氨气含量和粪便、尿中总氮和氨氮浓度的影响，结果表明添加活菌制剂可分别显著降低两个实验区猪舍内氨气含量40.28%和56.46%，尿中总氮和氨氮显著降低25%～38%。

3 益生素在猪生产上的应用效果

3.1 益生素在仔猪生产上的应用效果

目前关于益生素应用于仔猪生产的研究较多，其主要表现出促进生长、改善免疫能力、减少腹泻、调节肠道微生态平衡以及减弱断奶应激等效果。吴黎明[8]研究了不同组合益生素（协力益生素、协力2000益生素和协力3000益生素）对断奶仔猪和保育仔猪生产性能及腹泻情况的影响，发现益生素对提高仔猪的生长性能和减少腹泻具有明显的促进作用，且和保育猪相比，其对断奶仔猪的作用更为明显。高军等[9]设置0.0%、0.1%和0.3%三个添加水平，研究益生素（含乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌，总菌数大于1.0×109cfu/g）对断奶仔猪生产性能和腹泻率的影响，结果表明：添加益生素有效地提高了仔猪的饲料利用率、降低了腹泻率和腹泻指数，显著促进有益菌群的增殖并抑制有害菌群的繁殖生长，且益生素对仔猪的应用效果存在较明显的剂量效应。窦茂鑫等[10]研究证实芽孢杆菌和乳酸杆菌制剂均使断奶仔猪盲肠和结肠中乳酸杆菌相对数量升高，降低盲肠内容物pH值，结肠内容物pH值升高，并显著降低肠道内挥发性盐基氮含量，这表明二者均能显著改善肠道微生物区系，降低肠道蛋白质的腐败变质。郭升伟[11]以30日龄仔猪为对象，设置了1.2、2.0和2.5 g/kg三个添加水平组研究了华邦益生素（益生菌含量1.0×108cfu/g）对仔猪免疫指标的影响，结果表明：仔猪饲粮中添加华邦益生素能有效地提高血液免疫球蛋白中抗体IgM、IgG含量以及猪瘟抗体水平，对提高机体免疫力和抗体水平有一定的作用。杨旭辉等[12]以60头初产仔猪为对象，设置了0.2 g/kg干酵母+0.4 g/kg嗜酸乳酸杆菌液、0.4 g/kg嗜酸乳酸杆菌液和10 mL/kg鱼肝油乳研究了复合益生素对仔猪免疫功能的影响，结果发现：在15～55日龄添加单一益生素和复合益生素均可提高血液中总IgG、IL-2、IL-5和IFN-γ的量，但复合益生素的效果明显优于单一益生素，由此证明复合益生素能更好地增强仔猪的免疫功能。孟宏社等[13]以32～33日龄的仔猪为研究对象，设置0.5%复合酸（含正磷酸、富马酸和苯甲酸等）、1.5%益生素（含枯草芽孢杆菌和乳酸菌等）、0.5%复合酸+1.5%益生素三个试验组研究了复合酸化剂和益生素对仔猪腹泻的防治效果，结果发现：益生素能有效地增加仔猪采食量、改善生长性能，复合酸和益生素均能有效降低仔猪腹泻率，但未发现这两种添加剂对生产性能的加性效应。郭冬生等[14]以30日龄仔猪为对象研究了加酶益生素（含3%多维、2%氨基酸、20%复合酶、20%益生菌、20%寡糖和35%载体）对断奶仔猪应激反应的影响，结果发现：加酶益生素能有效提高饲料利用率和生长速度，降低仔猪腹泻频率；祁玉秀[15]也证实断奶仔猪饲粮中添加0.1%加酶益生素能显著改善仔猪生长性能并提高经济效益。

3.2 益生素在生长育肥猪生产上的应用效果

益生素对生长育肥猪的应用效果主要表现为增加平均日增重和采食量、降低料重比、提高免疫能力和生长性能、改善猪肉品质和血液生化指标等。张海棠等[16]以120头15 kg左右的杜×长×大三元杂交猪为对象，设置抗生素对照组和0.1%、0.2%和0.4%益生素（主要含枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌等，活菌数≥5.0×109个/g）组研究了益生素对生长猪生产性能和免疫功能的影响，结果发现：益生素能有效地促进育肥猪生长并提高饲料利用率，并能提高血清中免疫球蛋白IgG、IgM和IgA及补体C3、C4水平，其中，生长猪日粮中添加0.2%益生素替代抗生素效果较佳。严念东等[17]以180头杜×长×大三元杂交猪为对象，设置对照组、抗生素组、试验1组（益生菌发酵饲料0小时）和试验2组（益生菌发酵饲料24小时）研究了益生菌（分别含植物乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌3.0×106、1.0×106、1.0×106cfu/g）发酵饲料对生长育肥猪生长性能及部分血液生化指标的影响，结果发现：益生菌发酵24小时的饲料能有效提高生长猪的生长性能和饲料利用率，且能显著增强血清碱性磷酸酶活性和降低血液中尿素含量。丁文强等[18]以24头日龄相当的“杜×太”杂交仔猪为对象，研究了银耳孢子发酵物（TSF）与益生素对生长肥育猪生长性能及肉品质的影响，结果发现：在体重10～20 kg阶段，TSF和益生素均能有效提高平均日采食量和平均日增重；体重50 kg以上时，益生素能显著提高平均日增重和血清胰岛素样生长因子-I的含量；整个试验阶段，益生素均能有效促进有益菌在肠道内增殖。毛倩等[19]以120头10 kg左右的健康DLY仔猪为对象，设置对照组、抗生素组和0.1%、0.2%复合益生素组研究了复合益生素（分别含植物性乳酸菌和酵母菌1.0×107、2.0×106cfu/g）对生长育肥猪生产性能、盲肠菌群及代谢产物的影响，结果发现：体重30～50 kg阶段，0.2%复合益生素添加水平的促生长效果最佳，而体重80～100 kg阶段则0.1%添加水平的效果最佳；0.1%和0.2%的复合益生素添加水平均能有效提高盲肠内容物中乙酸、丁酸和挥发性盐基氮的含量。张天阳等[20]研究证实乳酸菌液可显著改善育肥猪肌肉失水率、滴水损失、烹饪损失以及剪切力，但对肉色、大理石纹、拿破率和常规化学成分无显著影响，综合各项指标，育肥猪每天采食100～150 mL乳酸菌液（乳酸菌浓度≥1×109cfu/mL，乳酸含量≥30 mg/mL）的效果最佳。

4 展望

随着人们消费生态、健康、绿色食品的要求越来越强烈，益生素作为一种新型绿色饲料添加剂对我国养猪业的影响也日益增大，因此，研究开发出安全、高效、专一的益生素具有非常广阔的应用前景。但为使益生素能够在生猪生产上得以更广泛的应用，研究者应使益生素产品做到以下三点：首先，应保证益生素产品的稳定性，必须保证益生素从产品生产出来到猪的消化道这一漫长过程中能够具有较强的稳定性；其次要保证益生素产品功效的稳定性，益生素的使用不能仅看其在实验条件下对猪生产的有益作用，更要注重其在生产实践中的功效能否持续稳定和高效；最后，益生素产品要能够提升养殖业者的经济效益，养殖业者总是以能否取得更大的经济效益来决定是否使用该产品的。相信随着在实验条件和生产条件下均重复性良好、质量稳定的益生素产品面世，益生素产品必将得以更广泛的应用，并推动我国养猪业的健康发展。

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