微生态制剂的作用机理及其在畜牧生产方面的应用

2020-06-17方热军

湖南饲料 2020年3期

戴维班博方热军

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙410128；湖南畜禽安全生产协同创新中心，湖南长沙410128）

微生态制剂亦可称活菌制剂、促生素和益生菌，其主要运用微生态学相关理论，利用有益无害的微生物及其促生长物质，经过培养、发酵、提纯、干燥等特殊工艺制成的活菌制剂。 “Probiotics”一词在最早由Lilley 和Still-well 提出，微生态制剂是含有抗生素以及抑菌物质的这么一类有益食物的组合，由微生物产生的促进因子，许多学者针对这一定义的不全面和不确切性，相继提出了不同概念。1974 年Parker 等将“Probiotics”定义为有助于肠道菌群平衡的微生物和物质。随后Fuller 等将有益菌明确定义为“活的微生物、能改善肠道微生物平衡，对动物产生有利影响的微生物饲料添加剂。 1990 年，我国微生态学会学术研讨会正式提出“微生态制剂”一词，其定义是“根据微生态学原理而制成的含有大量有益菌的活菌制剂。 2014 年，国际益生菌和益生元科学协会进一步强调并解释了益生菌的定义：在适当剂量下，给宿主带来健康益处的活生物体。微生态制剂因其具有无污染、无残留、绿色的特点，被动物摄入机体后，具有提高畜禽生长性能、调节机体肠道微生态平衡、提高机体免疫力等作用而备受关注，许多研究也表明，微生态制剂作为抗生素理想的替代品，现阶段已受到众多畜禽生产者的关注，并广泛应用于畜牧业生产中。本文对目前微生态制剂的种类、作用机理以及在畜禽方面的研究进展进行综述，以期对微生态制剂的应用研究和探索提供一定的参考。

1 微生态制剂的种类

根据微生态制剂的物质组成分或其作用分类为益生菌、益生元和合生素。益生菌是指调节宿主微生态平衡，抑制病原菌生长，从而对动物机体健康发挥有益作用的活菌制剂或代谢产物；益生元是指不被机体自身消化或吸收的物质，可选择性的促进肠内有益菌群生长繁殖或提高其活性，进而利于宿主健康的作用；合生元兼有益生菌和益生元两种特性，两种成分的适当组合较单一成分所发挥作用的效果更为理想。根据微生物的种类可分为光合细菌类制剂、乳酵母类制剂、酸杆菌制剂、芽孢杆菌制剂以及复合微生态制剂。1989 年美国食品药物管理局与美国饲料协会公布了可用于生产动物饲料添加剂菌种有42种。 2003 年我国农业部发布了15 种生产微生物添加剂的菌种有：干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌 (L.planetarium)、嗜酸乳杆菌(Lacidophilus)、屎肠球菌、两歧双歧杆菌、乳酸乳杆菌、粪肠球菌(Streptococcus faecium)、乳酸肠球菌、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、戊糖片球菌、乳酸片球菌 (Pediococcusacidilacticii)、啤酒酵母(Saccharo cerevisiae)、产朊假丝酵母(Candida utilis)和沼泽红假单胞菌。

2 微生态制剂的作用机制

一般而言，动物的微生物种类及其数量通常处于动态平衡的状态。倘若机体微环境受到外界某些因素影响，则会打破这种微生态平衡，使得肠道内的优势菌群数量减少，病原微生物占据主导地位，进而导致机体免疫力降低引发各种疾病。补饲一定的微生态制剂，能够提高优势菌群数量，调节肠道菌群生态失衡，并且其进入肠道后会消耗氧气形成低氧环境，抑制有害需氧型和兼性厌氧菌的生长繁殖甚至杀灭病原微生物，达到防病治病的目的。微生态制剂中的有益菌与肠道中病原微生物发生定植营养与位点的竞争，这些有益菌则会黏附到肠道上皮，形成一道防御屏障，阻挡有害菌的入侵。有益菌在肠道内产生有乙酸、丙酸、乳酸、过氧化氢、细菌等代谢产物，降低肠道内的pH，抑制中性或碱性有害菌的生长与繁殖，有利于机体肠道正常菌群分布恢复平衡。

有益微生物进入机体后会产生维生素、氨基酸、乳酸、未知促生长因子等营养物质，这些代谢物可以除为动物提供营养素外，还能增强肠道对蛋白质、钙、镁和维生素D 等物质的吸收，另一方面，有益菌在生长繁殖过程中还会产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、水解酶、发酵酶、呼吸酶等酶，有利于饲料中脂肪、蛋白质以及复杂的碳水化合物的降解，从而使得营养物质更有效地被机体吸收利用，再者，饲用微生态制剂所产生的代谢产物可中和致病菌产生的肠毒素，减轻其损伤胃肠道，某些益生菌还可产生基酸氧化酶及分解硫化物的酶类，能够降低不良代谢物的浓度，能改善环境卫生。

微生态制剂中的活菌进入机体后，促进动物机体免疫器官成熟，提高动物T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、巨嗜细胞以及自然杀伤性细胞活力的活性，刺激机体产生干扰素、白细胞介素等活性因子，激发机体的细胞免疫和体液免疫，提高抗体水平和免疫球蛋白含量，增强动物机体免疫力。并且微生态制剂还可调节肠道细胞的黏附力来保障动物机体健康，提高动物机体的免疫能力。研究发现微生态制剂也可与肠道病原菌竞争营养物质，抑制细菌产生毒素等自身活动来刺激动物肠道，促进免疫调节，增强机体免疫机能。

3 微生态制剂在畜禽生产中的应用

处于哺乳期的仔猪自身的消化系统发育尚不完善，在断奶初期时，由于饲粮和生活环境的改变极易使得仔猪产生应激，引发腹泻等疾病，影响生长发育。陈勇等研究发现，饲喂复合微生态制剂后可提高断奶仔猪对营养物质的表观消化率，促进仔猪的生长。祝永才等报道，在断奶仔猪日粮中添加复合益生菌后可使平均日增重显著提高，料重比和腹泻率显著降低，同时还可以刺激其肠道上皮细胞免疫球蛋白的分泌，增强机体的体液免疫能力。屈圣富等研究发现生长猪饲料添加复合微生态制剂后，生长猪末体重和平均日增重显著提高，腹泻率显著降低，同时改善了机体的免疫性能。农斯伟等研究表明，在妊娠母猪日粮中添加复合微生态制剂可有效提高仔猪的初生质量、初生窝质量、断奶平均个体重和健仔率以及有效降低肠道疾病发生率，治疗或预防仔猪腹泻。吴贝等研究发现饲喂育肥猪微生态制剂不仅提高了育肥猪的生长性能，还能去除猪舍的氨气，起到改善猪舍环境的作用。

众多研究发现，日粮中添加微生态制剂能提高家禽生产性能，改善家禽肠道菌群，减少疾病的发生，增强机体的免疫力和抵抗力。张雷等通过饮水给与复合微生态制剂能够提高雏鸡的平均体重，显著增加雏鸡的胸腺指数和法氏囊指数，并促进十二指肠和盲肠内乳酸杆菌和双歧杆菌增殖。褚素乔等报道，在蛋鸡饲粮中添加益生菌微生态制剂可显著提高罗曼褐蛋鸡的产蛋率和平均蛋重以及显著降低料蛋比，还能够显著提高鸡蛋中的蛋壳颜色、蛋黄颜色和蛋白高度。陈西风等研究发现，在日粮中添加复合微生态制剂能提高肉仔鸡平均日采食量和平均日增重、降低料重比，显著增加了胸腺指数、脾脏指数和法氏囊指数，并促进了乳酸杆菌数和双歧杆菌数的生长发育，抑制大肠杆菌和沙门菌数的增值，还可提高机体血清免疫蛋白含量，提高机体的免疫机能。

犊牛肠道内环境自身调节能力很弱，其自身机体的免疫、消化、营养吸收等多方面的能力都十分低，微生态平衡极易受到破坏，腹泻和下痢引发犊牛死亡尤为常见。刘俊阳等研究表明，日粮中添加微生态制剂能有效改善犊牛肠道菌群并且降低犊牛的腹泻率，减少疾病的发生。高堂亮研究发现，在肉牛日粮中添加复合微生态制剂后，平均日增重和平均日采食量均显著提高，料重比显著降低。现有研究报道，当微生态制剂饲喂到奶牛后身上，不仅能提高奶牛的泌乳性能，对奶牛乳品质也有增强作用。张进红等研究证实，用微生态制剂饲喂奶牛后能显著提高日产奶量、乳脂率和乳蛋白率，以及降低料奶比。