益生菌对肠道菌群的作用及其在畜禽生产中的应用

陈培炼

（岳阳市屈原管理区畜牧水产局）

自抗生素问世以来，其在治疗和预防动物疾病以及促进动物生长方面有着非常重要的作用，被广泛的应用到动物饲料添加剂中，在畜禽生产方面做出了突出贡献。但随着抗生素的普及和滥用，其耐药性和致病性严重危害了人体健康，并对环境造成不可估量的损害。因此，绿色、安全、无污染的益生菌成为一种新型的饲料添加剂，益生菌制剂在改善肠道菌群平衡，提高动物机体免疫力，促进动物生长等方面发挥着重要作用，目前已被世界各国广泛应用。

1 益生菌的定义和分类

“益生菌”一词最早被Lilly和Stillwell于1965年在 《Science》发表研究论文时提出，后由Fuller于1989年给益生菌下定义： “益生菌是通过改善肠道菌群平衡而对宿主健康产生有益作用的活菌添加剂。”后又在2001年由联合国粮农组织 （FAO）世界卫生组织 （WHO）联合专家组给出的定义，益生菌是 “经适量服用后，有益于其宿主健康的活的微生物，”简单来说，益生菌即为服用具有一定数量、活的、并有益宿主健康的微生物。

益生菌的划分方式有很多，迄今为止，科学家已发现的益生菌大体上可分成四大类，其中包括：乳杆菌类 （如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）；双歧杆菌类（如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）；革兰氏阳性球菌 （如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等）；有益类酵母菌。同时也可根据益生菌的作用机理分为微生态生长促进剂和微生态治疗剂；按菌种组成可分为单一制剂和复合制剂；按菌种名称也可分为乳酸菌类、芽孢杆菌类和酵母菌类。此外，益生菌大多指乳酸菌，大致也可分为两大类，乳酸类益生菌和非乳酸类益生菌。

2 肠道菌群

肠道是机体消化代谢的主要场所，肠道内存有数以百计，种类繁多且复杂的有益菌和有害菌，统称为肠道菌群，其中健康人体或动物体内以有益菌主导的有益于宿主生理和免疫功能的调节，且对于营养物吸收、肠道稳态的维持以及外源性病原体的保护发挥了重要作用。肠道菌群失调是微生物受到宿主或者外部环境的影响，导致微生物菌种或数量比例上的平衡状态被打破，进而引发宿主氧化反应产生各种各样的疾病。产生的原因众多，目前可看作有两方面：宿主和菌群。宿主方面，主要是病理状态，包括动物机体损伤，感染，应激等方面。菌群方面主要是外环境的改变和影响，包括外籍菌种的入侵，抗菌和抗生素类药物的使用，日粮配方的改变，有益菌的大量繁殖等。有益菌通过黏附机制黏附在肠道黏膜表面，构成具有免疫机制的微生态机械屏障，通过占位、竞争、分泌有机酸及抑杀菌肽等机制，抑制致病菌和条件致病菌的入侵和生长，从而保持肠道菌群的平衡。

3 益生菌对肠道菌群的作用机制

3.1 定植拮抗作用

益生菌进入肠道后首先要黏附在肠道黏膜表皮粘液上，这也是益生菌通过黏附作用在肠道内黏附或生存一段时间后与原正常菌群形成生物屏障，进而影响过路菌、外源菌、致病菌等在肠道的定植与繁殖，大量研究表明，益生菌通过黏附在肠道内黏膜层不被肠道蠕动所冲走，并参与到与致病菌的生存和繁殖空间，定植部位、营养吸收竞争中，从而限制甚至阻止致病菌在肠道定植。

3.2 竞争抑制作用

竞争抑制作用又称优势种群说，微生物菌群中的优势种群对整个种群起决定作用，益生菌能够竞争性阻断病原微生物在肠道的粘附，导致致病菌不能与肠上皮细胞表面受体结合，起到与致病菌争夺生物所需营养物质和生态位点的作用，从而抑制致病菌在肠道中的定值。Arnall等人研究表明益生菌可与同类型的细胞产生信号交流，当益生菌比致病菌在数量上占优势时，可通过调节来增强屏障功能，增加粘蛋白的产生，从而减少致病菌在肠道粘膜上的附着位点。

3.3 生物夺氧作用

在动物肠道内主要以厌氧型微生物作为优势菌群，当在动物肠道内加入耗氧型益生菌，加速自身的生长和繁殖，即可降低局部的氧分子浓度，从而抑制肠道内需氧型或兼性厌氧菌的生长和繁殖，达到肠道菌群平衡的作用。尤其是芽抱杆菌，当其进人肠道后在繁殖过程能消耗氧气，造成厌氧环境，有助于厌氧微生物的生长，从而使失调的菌群平衡调整恢复到正常状态，达到预防疾病和促生长大的作用。

3.4 “三流运转”理论

益生菌可通过改善机体免疫系统和肠道功能,抑制致病菌或有毒物质的过度繁殖，促进肠道的蠕动，加速致病菌或其代谢物质的排放，保证了微生态系统中基因流、能量流和物质流的正常运转。

4 益生菌在畜禽养殖上的应用

4.1 益生菌在猪生产中的应用

益生菌在仔猪生产中的应用主要体现在两个方面：促生长和调节肠道平衡。Mollgaard首次发现用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效增加仔猪体重，改善仔猪健康状况。Thanantong等报道，乳酸菌属中的一些成员已经用于益生素的研制，且肠道中的乳酸菌可以产生抑菌物质，降低宿主血清中胆固醇含量，并且能够促进生长，降低腹泻率。石秋峰等研究表明，与对照组相比，在断奶仔猪的饲粮中添加0.1%的丁酸梭菌和0.012%潞威粪球菌制剂日增重提高，料重比降低；王杰等人研究表明在断奶仔猪的饲料日粮中添加0.30%复合益生菌+0.08%纤维寡糖后试验仔猪的平均日采食量、平均日增重比对照组提高4.38%、13.76%，料重比比对照组降低9.09%。梁明振等人研究表明益生素组仔猪平均日增重比对照组提高4.6%，饲料利用率提高5.7%对增重和饲料利用率的提高有良好的促进作用。大量实验结果表明，益生菌对断奶仔猪的肠道菌群具有改善作用，从而促进仔猪的消化和吸收，提高饲料的利用率和饲养效率。大量的研究表明，益生菌能促进肠道有益菌的生长和繁殖，抑制有害菌，从而维持肠道平衡，降低腹泻率。王娜等人研究表明益生菌制剂不仅能调节断奶仔猪肠道内相应菌群的生长，还能调节其他菌群的生长，促进肠道菌群的平衡。 此外， 她还发现以 1：1：1、 1：2：1、 2：1：2、1：1：2比例配制的蜡样芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌、戊糖乳杆菌混合益生菌制剂均能促进仔猪的生长，降低仔猪的腹泻率。Maneewan等研究发现，枯草芽孢杆菌MP9和MP10对仔猪除了有增重效果，并能够增加肠道菌群中乳酸菌数量并减少大肠杆菌和沙门菌数量，有效降低腹泻率。Yang等人研究发现植物乳杆菌通过改善肠道屏障物理功能并维持肠道通透性，有效防止产毒素大肠杆菌感染，显著降低断奶仔猪的腹泻率。此外，崔志文等人研究发现乳酸菌可以竞争性抑制肠道上的致病菌群，增强细胞免疫和体液免疫，进而增强仔猪的抵抗力，降低仔猪的腹泻率。

此外，益生菌在母猪生产中同样有着不可忽视的作用。刘树栋等人研究表明，在妊娠母猪的饲粮中添加800g/t的益生菌后，显著提高了母猪的采食量和仔猪的断奶重，提高了仔猪的存活率。王伦学等人研究表明，在母猪的饲粮中添加1000g/t的益生菌，较没有添加益生菌大的对照组，母猪便秘明显得到改善，采食量明显增加，在一定程度上可改善仔猪的初生窝重和初生重。张媛媛等人研究表明，由于母猪半数体内携带产气荚膜梭菌，并有严重感染，克洛生能显著降低母猪粪便中梭菌含量，减少抗生素使用，改善猪群肠道健康。Simonl等人研究结果发现，将屎肠球菌添加在母猪及其仔猪饲料中，可以减少致病菌在健康仔猪中定植，降低衣原体致病性大肠杆菌感染，从而降低仔猪腹泻。以上研究表明，益生菌可调节肠道有益菌的生长，从而调节肠道微生态平衡，保护机体肠道健康，降低腹泻率，同时提高相关抗氧化酶活性，减少有害氧化产物的产生，增强对营养物质的消化吸收，提高动物生产性能。

4.2 益生菌在鸡生产中的应用

大量研究表明，益生菌不仅能提高家禽的生长性能，还具有抗菌抗虫的作用，以此增强机体免疫力。秦康乐等人研究表明，在肉仔鸡的基础日粮中添加0.5%的复合益生菌，可以改变鸡肠道的隐窝深度和绒毛高度，可显著提高肉仔鸡的生长性能，提高饲料的消化利用率、降低生产成本。陆银等人研究发现以蜡样芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌和粪肠球杆菌的复合益生菌添加在1日龄的肉仔鸡饲料中，复合益生菌显著提高21～35日龄肉鸡的生长性能 （P<0.05），并显著提高了肌肉的系水力和嫩度。周泉勇等人研究表明，在蛋鸡的日粮中添加乳酸粪球杆菌组和复合益生菌组均降低了蛋鸡的料蛋比5.99%，并且在蛋品质方面蛋白高度和哈氏单位明显优于对照组。此外，有研究表明，益生菌具有与致病菌相同或者相似的抗原物，可以激活机体的免疫抗体物质，从而增强动物抗病感染能力，提高动物免疫能力。李凤华等指出，蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和粪链球菌Q68三种益生菌对鸡新城疫Ⅳ系弱毒苗都有不同程度的免疫增效作用 (蜡样芽孢杆菌>枯草芽孢杆菌>粪链球菌Q68)。上述研究表明，益生菌作为一种绿色安全的饲料添加剂应用于家禽生产中不仅可以提到家禽的产品品质，而且还能增强机体免疫力。

4.3 益生菌在反刍动物生产中的应用

研究表明，在反刍动物的饲粮中添加益生菌可以调节肠道菌群平衡，提高产奶质量。Bayatkouhsar等研究表明，当给初生的犊牛饲喂乳酸杆菌后，犊牛的采食量和日增重都有增加的趋势，而且犊牛的最终体重也显著增加；益生菌还可改善肠道菌群平衡，降低犊牛的腹泻率，例如，李冬野等人研究表明，给新生犊牛口服假长形双歧杆菌和岐酸乳杆菌，均可提高增重和饲料转化率，若将两者同时饲喂，可以减少腹泻的发生频率；在奶牛方面还可改善乳品质，提高产奶量，黄良策等研究表明：在奶牛的饲粮中添加乳酸菌和纳豆芽孢杆菌可显著提高泌乳后期奶牛产奶量和改善乳品质。此外，利用益生菌发酵的饲料还可降低料肉比，何爽等利用乳酸菌发酵的秸秆饲料饲喂架子牛，试验结果表明，试验组平均日增质量提高0.17kg（P<0.05），料肉比降低11% （P<0.05）。上述研究结果表明，益生菌通过调节肠道菌群平衡，保护肠道健康，提高反刍动物对营养物质的消化吸收能力，改善其生产性能，进而提高奶牛产奶量。

4.4 益生菌在水产养殖中的应用

益生菌具有丰富的菌体蛋白，作为水产动物的部分饵料，具有提高蛋能比，促进动物消化吸收的作用。最新研究表明，益生菌通过增加肠道褶皱、肠上皮细胞以及微绒毛的高度以此扩大胃肠道的吸收区，这有利于增强水产动物对营养物质的吸收，进而提高营养利用率，促进生长性能和饲喂效率的提高。Suzer等通过给金赤鲷饲喂乳酸菌发现，乳酸菌不仅可提高金赤鲷的消化酶活力，从而提高饲料的消化率，而且还能降低鱼的死亡率。值得一提的是若直接将乳酸菌投入池水中，则会丧失其效果。Das等研究表明，将海洋链霉菌作为益生菌应用于水产养殖中，可促进斑节对虾的生长。此外，益生菌还能抑制病原菌的生长，增强水产动物的免疫力。大量研究报道，在海水养殖中有着诸多病原菌 （如弧菌、气单胞菌等）。研究发现，利用益生菌可以与病原菌竞争黏附位点，进而阻止病原菌在水产动物易感部位黏附定植。刘成国等研究表明，益生菌比病原菌更易黏附于大菱鲆的肠黏液中，进而抑制鱼类养殖环境中弧菌的生长，保护水产动物的健康。Kumar等将从海洋放线菌中提取的抗菌物质与食物一同喂养凡纳滨对虾，结果表明，饲喂过抗菌物质的对虾对携带白点综合症病毒的对虾产生抗病毒效应。由此可见，将益生菌应用于水产养殖中不仅可以提高水产动物的生产性能，还能增强其抗虫抗病能力，增强机体免疫力。

5 小结

综上所述，益生菌作为一种绿色环保又高效的新型饲料添加剂，其研究前景十分广阔，在畜禽生产应用领域，其能调节动物肠道菌群平衡，提高动物肠道对营养物质的消化吸收，增强动物免疫力，但益生菌在实际应用在还存在诸多问题：由于益生菌容易失活，在使用过程中使其必须具备耐高温、耐强酸强碱等条件，对环境有一定的要求，其保存方法有待进一步研究；其次，益生菌种类繁多，每种菌其特定的功效又大小各异，其作用机制机理尚未研究透彻。目前，益生菌的复合使用将会是未来研究的主要方向。