合生素饲料添加剂有助于促进动物健康、提高其生产性能

张江

中图分类号：S8-1 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）01-0076-03

1 前言

全球人口已经从1959年的30亿增加到2012年3月的70多亿。随着人口增长，许多地区持续存在饥饿的情况，据报道有将近10亿人存在营养不良。据估计到2050年作物产量翻一番才能满足需求，这意味着未来10年全球对食物的需求年增长率达到2.5%。科学家和营养专家认为动物生产可以在增加食物供应方面起到作用。人们使用大量的抗生素来控制动物疾病、提高生产性能和产量。抗生素最常用的替代品是益生菌、益生元、微生物代谢产物和合生素。

益生菌是活菌饲料添加剂，通过改善肠道微生物平衡对宿主动物产生有益的影响。益生元是难消化的发酵日粮底物，可选择性刺激胃肠道微生物菌群的组成、生长和活性。合生素是益生菌和益生元协同起效的组合式营养添加剂，可以起到增强效果的作用。当两种营养成分或添加剂一起使用时，其机理通常遵循以下三种模式之一：增强作用、协同作用和累加作用。合生素通过刺激一种或几种有益菌的代谢和生长，改善宿主胃肠道中活菌的存活和定植，从而对宿主产生影响。此外，合生素还可改变耗料、营养成分吸收以及肠道结构，而在胃肠道中发挥有益作用。与单一使用益生菌和益生元相比，使用合生素可更好地改善动物的生长性能、饲料转化率、血液及生化参数。合生素也可提高维生素、矿物元素和蛋白质等多种营养素的消化率和利用率。但是有关合生素应用的资料较少。

本综述提供了合生素对动物生长、生产以及对免疫系统、消化道、代谢、肠道器官和血液健康影响的最新科学证据。

2 肠道菌群

肠道菌群是由多样化生态微环境构成的生态系统，包括多种细菌及大量的菌株。肠内有100万亿个对健康很重要的微生物（称为“微生物菌落”），同时微生物从土壤和植物移居到动物肠道，基因组学产生适应性变化。肠道微生物的主要功能包括代谢活动（回收能量及可吸收营养成分）、对肠道上皮细胞的营养作用以及保护宿主免受有害微生物的侵袭。胃肠道中存在一个巨大的微生物生态系统，据估计仅结肠中就含有身体70%的微生物。肠道共生菌群在维持宿主健康方面起着至关重要的作用。但是，随着动物年龄的增长，肠道菌群组成发生相应的变化，细菌（主要是肠杆菌）数量增加，有益菌如乳杆菌和双歧杆菌数量减少。同时菌群种类多样性下降和日粮及消化生理如肠道传递时间变化可能导致结肠中腐败物增加，更易感染疾病。不同消化道部位微生物数量和组成是不同的，胃、小肠和大肠都有自己独特的微生物菌群。哺乳动物肠道微生物菌群主要包括链球菌、乳杆菌、拟杆菌、梭菌、链球菌、乳酸杆菌、真杆菌、消化链球菌、梭杆菌和双歧杆菌。

3 益生菌

益生菌起源于希腊和罗马人的发酵饮食，是“单一或混合活菌制剂，以合适剂量使用时对宿主具有保健作用”。美国儿科营养学会对益生菌的最新定义是“产生小分子代谢副产物的微生物，对宿主生物学功能发挥有益的调节作用，并可能具有免疫调节剂作用”。益生菌主要是產乳酸菌，大多数为乳酸杆菌（嗜酸乳杆菌DDS-1、干酪乳杆菌（L. casei）、乳酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌）、双歧菌（长双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌）和酵母菌（啤酒酵母）及酿酒酵母。益生菌可在肠微生物组成、治疗效果、代谢影响和免疫调节等方面起到有益的作用。

4 益生元

益生元是“不可被消化的发酵底物，可选择性地刺激胃肠道微生物菌群的组成、生长和活性，从而改善宿主的健康”。日粮纤维是最常用的益生元，在西红柿、菊芋、燕麦、香蕉、亚麻籽、芦笋、大麦、浆果、大蒜、小麦、洋葱、菊苣和绿叶菜豆科植物等果蔬中都含有碳水化合物类益生元。低聚果糖等益生元可用于狗和猫等动物的日粮添加剂，以保持胃肠健康。胃酶不能分解益生元，而是进入大肠，然后选择性发酵，产生有益作用。一项研究表明，摄入益生元可导致肠道有益菌群（特别是双歧杆菌）数量增加。益生元还可增加镁和钙等矿物质吸收。

5 合生素

将益生元和益生菌组合在一起就是合生素。单一的益生菌在消化系统中不能很好地存活，益生菌和益生元组合成合生素可产生协同效果。联合国粮农组织建议，具有协同保健作用时方可使用“合生素”一词。对已确认有效的益生菌和益生元应该进行组合试验，以确定是否存在加性效果，或者采用更为结构化的方法来确定益生元对益生菌的有益作用，并据此选择益生元。合生素不仅可以提供有益微生物种群，还可促进肠道内原产特异性菌株的增殖。关于合生素对代谢健康影响的研究仍然较少。值得一提的是，其保健效果可能取决于合生素的组合。因此，合生素在调节肠道微生物构成方面似乎很有潜力。

6 益生菌、益生元和合生素的比较

益生元不会增加现有菌群数量，而是为现有菌群提供营养，使菌株自然生长。益生菌主要在小肠中起作用，而益生元只在大肠中有效，所以两者组合可产生协同效应。益生菌是一种对宿主有益的活菌，而益生元是一种不易消化的日粮成分，通过选择性刺激一种或多种结肠微生物的生长和活性，潜在改善宿主健康。合生素是益生菌和益生元的混合物，通过改变肠道菌群组成起到有益宿主的作用。常用合生素包括乳酸菌+菊粉、双歧杆菌+低聚半乳糖、乳酸杆菌+低聚果糖等。

7 合生素与肠道菌群

胃肠道是一种重要的免疫器官，也是保护宿主免受毒素、病原体和炎症损伤的最大防御屏障，并促进共生微生物的生长。肠道也是多种微生物菌群的宿主。通过调节细菌活性改善肠道微生物功能的观念有着悠久的历史。天然肠道菌群对减少动物疾病非常重要，对促进消化和抗病起着至关重要的作用。合生素中的益生元可改善益生菌在肠道中的存活，并提高宿主内源菌的活性。添加益生素可提高粗蛋白和干物质消化率，减少有毒气体排放及致病菌进入到早期断奶仔猪体内。有研究人员报道，饲料中添加合生素增加了乳酸和抗体生成，改变了肠道菌落，减少有害菌生长。添加合生素可将盲肠食糜和小肠中无害菌或潜在病原体（大肠杆菌）维持在相对较低的水平。此外，添加合生素可提高绒毛高度/隐窝深度比和回肠绒毛高度。与对照肉鸡相比，日粮添加合生素降低了回肠隐窝深度。

8 合生素与生产性能

动物饲料中添加抗生素可以提高饲料效率和生长性能。但添加抗生素会加大抗生素残留危害，并增加细菌耐药性，在动物生产中应用抗生素对人体健康有害。抗生素最常用的替代品是合生素。添加合生素可以改善早期断奶猪的饲养环境，减少育肥猪硫化氢和氨气排放。但是添加厌氧菌及益生元并不影响断奶仔猪的生产性能。类似的研究表明，在绵羊日粮中添加合生素对饲料转化率、日增重和干物质等性能无影响。干物质、粗蛋白和有机物的消化率也未受合生素的影响。添加合生素的肉鸡最终体重、饲料转化率、增重明显高于对照组。与对照组相比，日粮中添加1 g/kg的合生素显著提高了鸵鸟的体重和饲料转化率。此外，与对照组相比，饲喂不同水平合生素的鸵鸟血糖显著增加，但是胆固醇下降，血清总蛋白和尿酸也降低。合生素中的益生元具有降胆固醇作用，通过与胆汁酸结合，降低肠内脂质吸收，增加胆固醇清除及肝脏新胆汁酸的合成。

9 合生素与血液及生化指标

研究人员发现，添加合生素对肉仔鸡血清胆固醇水平有提高作用，在日粮中添加合生素，肉仔鸡血液和胆固醇水平较高。在肉仔鸡中使用合生素，可调节有机酸的浓度并降低胆固醇水平。日粮中添加合生素对血液参数（包括总血清蛋白和胆固醇）有显著影响。与对照组相比，添加合生素可显著提高尿酸、肌酐、红细胞压积和尿浓度。

10 合生素与健康

肠道相关性淋巴组织和肠道微生物菌群是消化和免疫系统发挥功能、维持稳定的基本组成部分。胃肠道中的微生物通常可以分成潜在致病菌和有益菌。有害菌可能参与局部或全身感染、毒素形成和肠道腐败。有些肠道微生物可能具有有益作用，如生成维生素、通过非致病机制刺激免疫系统、抑制有害菌群的生长和定植。通过琼脂扩散试验对益生菌（双歧杆菌属）、益生元（菊苣根，菊糖）以及合生素（雙歧杆菌+菊苣，双歧杆菌+菊糖）的抗菌作用进行研究，结果发现合生素（双歧杆菌+菊糖）和（双歧杆菌 +菊苣）对致病菌的协同抑制效果高于单独使用双歧杆菌、菊苣或单独使用菊糖的效果。哺乳动物胃肠道可以视为微生物种类丰富、数量较多、代谢活跃的器官。益生菌和益生元对不同动物品系免疫系统的积极影响已得到证实。目前正在研究合生素对健康的特定影响，包括缓解慢性肠道炎性疾病、预防和治疗病原体引起的腹泻、泌尿生殖系统感染和特应性疾病。合生素具有抗菌、抗癌、刺激免疫和抗过敏的效果，还可改善矿物质的吸收、防止腹泻，改善营养物质消化过程。添加乳酸杆菌类合生素可减少腹泻，提高断奶猪早期的饲料效率和生产性能。

11 结论与展望

从研究中可以得出结论，肠道是有益菌和有害菌容易发生变化的区域。它们以不同的方式使宿主获益或受损。胃肠道拥有复杂的微生物菌群，以多种不同的方式使宿主受益，包括合成营养素、预防致病菌、解毒、代谢药物和调节免疫系统等。动物研究证实使用合生素可导致肠道微生物菌群发生变化；现有文献也发现益生菌、益生元和合生素对动物有益，使用合生素可能会获得比单独使用益生菌或益生元更大的效果。近年来，合生素已成为动物生产中不可或缺的一部分，用于改善生长、增强血象、刺激肠道结构、提高性能及抵抗病原体。但是有关合生素在动物科学中的应用信息仍较为有限。专家建议应进一步开展研究，以证实其预防疾病和治疗保健效果、作用机制、最佳摄入量、摄入时间，并选择最佳的合生素，实现畜禽饲养目标。

原题名：Synbiotic as feed additives relating to animal health and performance（英文）

原作者：Hozan Jalil Hamasalim（伊拉克苏莱曼尼大学农业科学学院动物生产系）