益生素的作用及其在仔猪中的应用

林素尾

(福建省永安市农业局,福建 永安　366000)

益生素(probiotic)一般定义为通过改善宿主肠道微生物平衡(Fuller，1989)，并对宿主健康存在有益影响的活的微生物饲料添加剂(Lee等，1999)。益生素对肠道有益菌如乳酸杆菌和双歧杆菌的生长具有刺激作用，自二十世纪70年代开始，益生素用以改善动物肠道健康已有30多年。目前已有19种微生物在欧盟注册并在市场上应用。美国FDA(1989)规定允许饲喂的微生物有42种。我国1999年农业部批准使用的微生物品种有12种。大多数商业益生素是由一种纯的微生物或几种微生物组成，目前作为益生素在动物中使用的微生物主要是乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、链球菌、酵母菌。乳酸杆菌和双歧杆菌在人上的应用最普遍，而芽孢杆菌和啤酒酵母是在家畜中应用最广泛的微生物(Salminen等，1998)。在猪饲料中益生素按销量排名为：芽孢杆菌＞肠球菌(乳酸菌)＞酵母菌。芽孢杆菌和肠球菌这两种在猪中使用最广泛的益生素，都能对幼龄动物菌群起调节作用。

1　益生素对肠道微生物学的影响

一般认为，小猪建立稳定的肠道菌群需要4～6周(Mul等，1994)，当仔猪断奶时，仔猪肠道微生物菌群就会发生改变(Jensen，1998)，现己广泛证实，断奶后小肠前段大肠杆菌特别是溶血性大肠杆菌显著增加。肠道病原性大肠杆菌是断奶后腹泻的主要感染源(Hopwood等，2003)，含有先天性免疫球蛋白母乳的取消，会中断对溶血性大肠杆菌增殖的抑制作用(Depre等，1986)。断奶后日粮和环境的改变也可能导致肠道微生物菌群的改变(Jensen，1998)。胃肠道微生物区系的组成和活动对宿主健康有显著影响，因为它会影响宿主的营养，肠道生理学、免疫以及病原定殖。断奶仔猪日粮中添加益生素可通过选择性刺激促进有益菌如双歧杆菌和乳酸杆菌的生长，抑制有害菌的生长，改变肠道微生物区系，帮助肠道菌群平稳过渡，增强对病原菌的抵抗能力 (Modler，1990：Heugten等，2003：Xuan 等，2001)。

益生素抑制病原微生物生长最简单的机制是通过与病原竞争营养和空间，从而阻止病原菌在胃肠道定殖。Boudeau等(2003)报道，非病原菌与上皮细胞表而上的受体具有更强的亲合力，从而占领所有的黏附位点，并在上皮--IIII表面形成一层生物膜，阻止病原菌的黏附；Fujiwara等(1997)，报道Bifidobacterium longum可产生的一种10KD的蛋白在体外对E.coli与糖脂结合受体GAI的结合有抑制作用。

益生素抑制病原菌的作用还包括产生抗微生物条件和物质 (如挥发性脂肪酸、低pH值和抗菌素)。Van den Elzen等(1993)给猪饲喂以乳酸杆菌为基础的益生素，产生较高浓度的乳酸，从而降低pH值。Ravindran等(1993)也报道，添加以乳酸杆菌为基础的益生素，可以降低整个胃肠道的pH值，并调整胃肠道微生物区系。在酸性环境下，高浓度的SCFA可以抑制某些条件病原菌发沙门氏菌、梭菌和大肠杆菌的生长(May 等，1994；Prohaszka 等，1986)，未解离形式的乳酸和挥发性脂肪酸本身具有抑菌或杀菌作用(Russell等，1988)。枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌孢子在胃肠道前段萌发产生的抗菌物质，被认为这些细菌具有的益生作用的重要原因(Jonsson等，1992)。

2　影响益生素在仔猪中作用效果的因素

2.1　仔猪肠道微生物状态

仔猪肠道微生物区系随着日龄的增长不断发育、成熟和稳定，因此仔猪不同的生长阶段，肠道微生物状态不尽相同。另外饲养管理(包括断奶、转群、免疫接种、换料等)以及环境应激(包括温湿度变化、空气质量、感染压力等)均会导致肠道微生物菌群发生改变。益生素的主要作用方式就是在于调节胃肠道的微生物菌群，帮助建立正常菌群的生态平衡。因此在仔猪肠道不同微生物状态下，益生素使用的效果存在差异。目前认为，使用益生素的最适时机是在微生物区系处于发育阶段或微生物区系稳定性受到破坏的时候(Stavic 和 Komegay，1995)。 如：(1)出生后，由于胎儿的消化道是无菌的，只有在分娩时接触到母体阴道粘膜后细菌才开始定殖；(2)应激阶段。断奶、换料、利用不适宜的饲料；(3)群体治疗处理后(特别是抗生素治疗)，可诱导肠道微生物平衡的调整。

2.2　仔猪日粮成分

日粮中的抗生素的添加对于微生态制剂的效果的影响很大，在仔猪方面，甚至抗生素的添加可以掩盖某些微生态制剂的效果，共同添加时可能破坏微生态制剂的活力。但是从另一个角度来说，抗生素可能抑制或杀死病原菌而对益生素无影响，从而增进微生态制剂的作用效果。因此，在使用抗生素的日粮中添加益生素时，必需了解益生菌对添加水平的抗生素之耐受性，否则需要考虑给饲途径(如饮水)或给饲方法。另外日粮组分(如碳水化合物的组成等)也会对肠道微生物组成产生影响；日粮营养也会影响免疫机能，从而影响益生素的效果，因为益生素可通过调节免疫机能而发挥作用。

2.3　益生素产品本身

不同益生菌的作用方式并不完全一致，间样菌种也存在属科的差异以及细菌选育(细菌活性)和选育方向(如代谢产物)的差异。益生菌对体内外环境耐受性非常重要，用作益生素的微生物应该不能被宿主防御机制杀死，且可以耐受机内特殊的环境条件，它们应当可以耐受pH、胆汁和胰液环境研究表明，在L.acidophilus和Bifidobacterium spp．几种菌株在酸性及正常胆汁浓度条件下，存活率很低(Shah等，1995)。另外益生素在加工过程(如热处理或贮存)的耐受性及稳定性／存活率也影响其作用效果。嗜热／耐热菌在耐受较高温度的加工过程和贮存具有一定的优势(Gardiner等，1998；Gardiner等，2000)。 不同益生素制剂中的细菌的活性和稳定性存在变化。芽孢杆菌是形成芽孢的细菌，以芽孢制剂应用。而肠球菌和小球菌不形成芽孢，以干粉形式应用。芽孢杆菌在饲料加工过程中更加稳定(包括制粒和饲料贮藏)，芽孢杆菌制粒后仍可存留95%的活性。微包被技术，它可以帮助益生素在饲料制粒、贮存以及被递送到胃肠道中保持存活性。乳酸杆菌益生素经过微胶囊化后，制粒的破坏作用减少，大约有40%乳酸杆菌能存活。另外对于多菌株益生素产品来说，不同菌株(特别是发酵过程中产生的杂菌)相容性可能也会影响益生素产品的效果。

2.4　益生菌的饲喂时间和饲喂量

与抗生素相比，益生素对病原微生物通常侧重于防止肠道病原菌的增殖，是间接作用，效果相对慢，因此益生素的饲喂时间影响其效果的体现，连续饲喂可能效果更好。另外益生素要发挥功能，必须是活的且具有足够的剂量水平(一般每克饲料106一107CFU)(Galdean0等，2004)，剂量太低不足以发挥作用，当然剂量太高也可能会产生不利作用。

3　展望

人类治疗药物的交叉耐药性的担心使得禁用饲用抗生素成为必然的趋势，益生素在畜禽中应用展现出的综合作用(抑制病原菌，调节免疫机能，改善养分利用等)使其成为抗生素的首要替代产品。即使我国目前还允许在饲料中使用部分抗生素，但益生素对高剂量抗生素和频繁应激导致的肠道菌群紊乱和免疫抑制具有重要的修复和调理作用。尽管益生素产品在实际应用中的效果目前还不尽一致，但这主要是益生素如何应用和益生素产品本身质量的问题，随着对益生素及其工业化生产研究的不断深入，益生素必将在改善畜禽健康，提高畜禽生产性能，提高养殖效益方面展示无限光明的前景。