益生素制剂在动物生产上的应用研究

马发顺 牛月琳 吴丹丹 张思雨 元雪浈

（1.安阳工学院生物与食品工程学院，河南 安阳 455000；2.安阳市文峰区宝莲，河南 安阳 455000；3.河南省兽药饲料监察所，河南 郑州 450000）

益生素是一种可通过改变肠道菌群平衡而对动物产生有利影响的活的微生物饲料添加剂。益生素俗称饲用微生物添加剂，或益生菌、活菌剂、微生态制剂等。益生素具有调控畜禽肠道菌群、增强机体免疫力、提高畜禽生产性能等多重功效，是一种无抗药性、无毒、无残留、无不良反应的绿色饲料添加剂。

1 益生素的种类

对于益生素的分类，若按益生素的作用效果可分为生长促进剂和微生态治疗剂；若按益生素所用菌种的不同可分为乳酸菌制剂、芽孢杆菌制剂、酵母菌制剂和光合细菌等；若按菌种组合的不同可分为单一菌制剂和复合菌制剂[1]。下面主要按照所用菌种的不同介绍不同各类的益生素。

乳酸菌类是可分解糖类产生乳酸的一类细菌的总称，以乳酸杆菌、双歧杆菌和粪链球菌为代表。乳酸菌类在肠道内可合成多种维生素和氨基酸，可提高矿物质元素的生物活性，促进维生素和矿物质元素的吸收；对胃中酸性环境有一定耐受性，能有效抑制大肠杆菌和沙门氏菌的生长，但不耐高温。具有提供营养、抑制病原菌生长和促进营养物质吸收等功能[1]。

芽孢杆菌是好气性菌，可形成内生孢子。主要有地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等[2]。它具有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，对植物性碳水化合物具有较强的降解能力。它在动物肠道内可消耗氧气、保持肠道厌氧环境，从而抑制有害菌的生长，维持肠道生态平衡。芽孢杆菌还是一种较好的免疫激活剂，能提高体内巨噬细胞的活性，使机体免疫力增强。其主要特点是：耐高温、耐酸、耐盐，稳定性好；能产生消化酶，帮助消化。

动物肠道中酵母菌的数量较少，种类主要有热带假丝酵母、产阮假丝酵母、啤酒酵母、红色酵母等[2]。酵母菌能够为动物提供多种营养，提高消化酶活性，提高胃肠道微生物的活性和对矿物质、维生素的消化率；能够增强免疫力；能够提高动物采食量。

光合细菌是一类能够进行光合作用的微生物，在厌氧光照条件下能利用光能同化二氧化碳。光合细菌虽然不能在动物肠道内定植，但其菌体营养丰富，蛋白质含量高达60%-65%；还可为宿主提供维生素、矿物质、核酸等营养。

目前，市场上应用较多、效果较好的是复合型益生素[3]。复合益生素制剂由多种不同的益生素按一定比例配制而成，各种有益菌能产生相互协同作用，共同实现对动物机体的调节[2]。试验表明，在日粮中添加复合益生素可提高肉鸡的生产性能、增强免疫功能、改善肠道菌群[4]。

2 益生素的制备工艺

益生素的制备工艺过程主要包括筛选菌种、培养复壮、菌体发酵、浓缩干燥、制剂贮藏等步骤[1]。菌种最好选择来自动物自身肠道中的有益菌群，并且要反复筛选。益生素制剂的菌种应符合以下条件：安全性好，无毒害作用；耐高温，保证益生素制剂经过干燥后保持较高的成活率；菌种进入动物消化道后，能在肠道表面定植，具有耐胃酸、胆盐等环境的能力；能产生促进消化道吸收营养或抑制病原菌的物质。益生素生产发酵的方法主要有固体表面发酵法和大罐液体发酵法两种[3]。固体表面发酵法投资少，但产量低，劳动强度大。大罐液体发酵法工艺流程复杂，成本高，但便于无菌操作，适于工业化生产。

3 益生素的作用机理

益生素的作用机制较为复杂，目前被人们广泛接受的有微生态平衡理论、菌群屏障学说、优势菌群学说、微生物夺氧学说、提高机体免疫力和改善肠道微生态环境等[5]。

健康动物肠道菌群与宿主保持着动态平衡，对动物正常生长发育和抵抗疾病具有重要意义。肠道内优势菌群厌氧菌占99%，主要包括双歧杆菌、乳酸杆菌等，而需氧菌及兼性厌氧菌只占1%[5]。当动物受到应激刺激时，肠道菌群就会失衡，造成消化机能紊乱，抑制动物生长发育，严重者可导致疾病。益生素可补充优势菌群，一方面通过定植、占位、生长和繁殖与肠道内的有害菌竞争营养物质，抑制有害菌生长；另一方面益生素提供的有益菌生长和繁殖需要消耗大量氧气，争夺其他需氧有害菌的生长条件。同时益生素生长代谢过程中，会产生抗微生物活性产物，如过氧化氢和有机酸等，可抑制一些有害菌生长，从而使肠道菌群恢复生态平衡[6]。

益生素可以刺激免疫器官生长发育，提高免疫器官指数；还具有免疫激活剂的作用，可增强单核吞噬细胞、噬中性粒细胞活性，作为非特异免疫调节因子，增强机体非特异性免疫并启动特异性免疫应答，从而提高机体的免疫力和抗病力[7-8]。

有些益生菌可产生水解酶、发酵酶和呼吸酶。酵母菌和某些芽孢杆菌能产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，能直接消化饲料中营养成分，提高营养物质的消化率；还可降解饲料中的抗营养因子，提高饲料利用率。益生素还能合成一定量的B 族维生素和氨基酸等营养物质，提高饲料转化率[9]。另外，益生素还可以利用果胶、纤维素及半纤维素等动物本身不能直接利用的物质，从而提高动物的生产性能。益生素产生的丙酸和乙酸等挥发性脂肪酸，刺激肠道蠕动，促进消化液的分泌；其中丙酸还能参与三羧酸循环，为物质代谢提供能量。

益生素中的有益微生物可竞争性抑制病原菌附着到肠黏膜上，起到屏障作用，促使病原菌随粪便排出体外[10]；益生素可产生大量的乳酸和乙酸等，降低肠道内pH 值；益生素代谢产生的杆菌肽、细菌素、乳酸菌素等物质具有抑菌、杀菌作用；在抑制有害菌生长的同时，还保持胃肠道黏膜结构的完整性，保障肠道健康；确保了微生态系统中物质流、能量流和基因流的正常运转；创造了一个不利于有害菌生长的环境，起到净化肠道内环境的作用[6]。益生素还可减少粪便中有害物质氨、吲哚等的含量[11]。此外，乳酸的生成还能防止动物腹泻[10]。

4 益生素在动物生产上的应用

益生素可以改善仔猪胃肠道的微生态环境，保障仔猪对饲料良好的消化率和利用率。试验表明哺乳仔猪早期使用益生素补食，可明显提高日增重、降低腹泻率、提高存活率；在断奶仔猪日粮中添加适量的益生素可促进其肠道发育、缓解断奶应激、提高其生长性能和免疫能力[12-13]。

在长大和大长经产3 胎次母猪日粮中添加活性叶酸，母猪的产仔数、产活仔率和仔猪初生重均有明显提高[14]。在母猪日粮中添加酵母菌培养物或枯草菌制剂可显著提高断奶仔猪数和仔猪断奶体重；还能刺激母猪小肠及大肠后段发酵，从而增加挥发性脂肪酸和发酵终产物的产量，为母猪提供更多的能量，有利于母猪的养分利用和产奶量[15]。

益生素具有提高肥育猪生长性能以及改善肉品质的功效[16]。在肥育猪饲粮中添加0.5%益生素可显著提高肥育猪日增重、血清IgA 和IgG 含量、盲肠乳酸杆菌数量，可降低料重比和盲肠大肠杆菌数量[16]。益生素可使33-61 日龄生长阶段肥育猪体重显著提高，益生菌在断奶后仔猪消化系统和免疫系统尚未发育成熟时具有较好的促生长效果；随着日龄增长，猪只的消化系统逐渐完善，免疫力逐渐增强，益生菌对日增重的提高效果逐渐减弱[17]。益生素不仅能提高肥育期苏淮猪的生长性能，还有助于改善苏淮猪的肌肉品质[18]。

益生素能提高机体免疫力，对蛋鸡具有保健作用[19]。益生素具有良好的降血脂作用。在饲粮中添加益生菌饲喂28 周龄的白莱航鸡，10 周后其血清和蛋黄胆固醇含量分别降低了27%和23%；在饲粮中添加嗜酸乳杆菌饲喂20 周龄的白壳蛋鸡，8 周后其血浆和蛋黄胆固醇含量分别下降了56%和17%。这是因为益生素代谢产物在肠道内通过发酵肠道内容物产生短链脂肪酸，可以抑制肝脏脂肪酸和胆固醇的合成，降低甘油三酯和胆固醇的分泌速率；益生素还可通过抑制基因表达途径降低肠道内胆固醇的吸收。

益生素与肠道内原有微生物协同，产生大量维生素D3，可促进机体对钙和磷的吸收，从而改善蛋壳质量；益生素可提高蛋鸡食欲，促进营养物质的吸收和利用，提高饲料利用率。日粮中添加0.5%合生元，产蛋率和日产蛋量分别提高6.17%和5.97%，破蛋率、日采食量和料蛋比分别降低73.85%、2.53%和8.06%；蛋壳厚度、色泽、强度和哈氏单位分别提高了5.85%、6.50%、15.49%和2.52%[20]。在饲料中添加0.1%益生素，蛋鸡产蛋率和累计产蛋数均显著提高，而料蛋比和死淘率均显著降低。所以，益生素对蛋鸡产蛋高峰期的生产性能具有促进作用[10]。

益生素可有效治疗雏鸡白痢。用益生素和腐植酸钠等微生态制剂可抑制有害菌的生长繁殖，调节肠道菌群平衡，制止腹泻；益生素作为非特异性免疫调节因子，能激发吞噬细胞活力，提高免疫力，促使机体快速康复；益生素通过降低血糖浓度提高蛋鸡抗应激能力。可使蛋鸡生产期平均延长32 d，使饲料消耗和死亡率明显下降[21-22]。

益生素可改善肉仔鸡生产性能，提高免疫功能；还可提高屠宰率和胸肌率，降低失水率，改善肉质，降低鸡舍污染等。在罗斯308 肉鸡饲粮中添加益生素和益生元可不同程度地提高平均日增重，降低料重比，且混合添加的效果优于单独使用。复合益生素制剂比复合芽孢菌制剂、嗜乳酸杆菌制剂增重效果更好[4]。研究显示，在肉鸡基础日粮中添加益生素可降低21 日龄和42 日龄料重比[23]。益生素乳酸芽孢杆菌和鼠李糖乳杆菌共生培养物可以使三黄鸡淋巴细胞转化率及胸腺、脾脏和法氏囊指数显著提高，能促进免疫器官的生长发育。采用由乳酸菌和芽孢杆菌制备的益生素饲喂雏鸡，可有效提高血液IgM、IgG、IgA 的含量[24]。

目前用于犊牛的益生素主要有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌等。芽孢杆菌耐酸碱，乳酸杆菌能促进饲料消化、提高饲料转化率。犊牛的肠道中若大肠杆菌和梭杆菌成为优势菌群，则犊牛易出现腹泻；若双歧杆菌和乳酸杆菌处于主导地位，则犊牛处于健康状态。芽孢杆菌和乳酸杆菌可竞争性排斥大肠杆菌和梭杆菌，使双歧杆菌和乳酸杆菌的数量增加，从而达到调节犊牛肠道微生态平衡和防止腹泻的目的[8]。在犊牛期使用益生素比生长后期使用效果更明显。

在奶牛饲料中添加酵母培养物能提高产奶量、乳脂率和乳蛋白率。酵母培养物适口性好，有助于防止奶牛采食量下降。酵母菌还能提高奶牛对干物质的采食量，改善饲料消化率。酵母培养物可促进瘤胃中乳酸菌群的生长，有利于维持瘤胃pH 值在6.0 以上，提高纤维的消化率[9]。

5 益生素与其他饲料添加剂的配伍使用

益生素和酶制剂具有很强的协同作用，益生素可提高酶制剂的活性。芽孢杆菌制剂可产生动物本身不能分泌的木聚糖酶、纤维素酶等。据报道，饲喂益生素制剂后动物小肠内的α- 蔗糖酶、乳糖酶以及淀粉酶和蛋白酶等的活性都显著提高[25]。酶制剂可促进益生菌增殖。酶制剂促进饲料的分解，不仅为动物提供大量的营养物质，同时也为益生菌生长繁殖提供必需的养分。研究表明，添加芽孢杆菌0.52%-0.69%酶制剂0.14%-0.21%，鲤鱼、草鱼的生产性能最佳；在肉鸡日粮中添加酶制剂0.1%和益生素0.023%，日增重和饲料转化率均有极显著提高，肉鸡腹部脂肪质量显著减轻[26]。断奶仔猪日粮中添加微生态制剂0.5%和酶制剂0.3%，可显著提高日增重和饲料转化率，在预防仔猪腹泻和提高经济效益方面效果显著。

寡聚糖能选择性激活一种或几种有益菌群生长繁殖，并被有益菌消化利用，抑制有害菌生长。益生素的添加可直接提高畜禽肠道内有益菌群的数量，而寡聚糖和益生素配伍使用能提高有益菌在肠道内的成活率和定植率，增强有益菌的竞争优势，促进益生素更好地发挥作用。罗曼蛋鸡日粮中添加寡聚糖益生素后，可显著提高雏鸡成活率，促进青年鸡的生长，降低鸡舍氨气浓度[27]。在AA 肉鸡日粮中添加益生素与低聚木糖组合，能有效提高空肠乳酸菌数量。在猪饲粮中添加甘露寡聚糖和益生素制剂可提高生长速度和饲料利用率。

活性肽具有免疫调节、抗菌等作用，能提高机体的免疫力；活性肽还能增强益生菌的益生效果，刺激发酵糖和淀粉的微生物生长；益生菌又能反过来促进活性肽的吸收和利用。由于益生菌产生的蛋白酶可将蛋白质分解成活性肽，而活性肽的吸收与肠道pH 值有关联，产酸益生菌产生的有机酸能稳定肠道pH 值，从而加速机体对其吸收利用。研究表明，将活性肽和乳酸杆菌联合使用，在防治消化道疾病、降低腹泻猪死亡率、提高生长速度等方面均有良好的效果。

6 影响益生素使用效果的因素

在颗粒饲料制粒过程中的工艺条件对益生菌的存活有重要影响。由于各种益生素的稳定性不同，在制粒过程中受影响的程度不尽相同，一般乳酸杆菌受影响较大，而链球菌和芽孢杆菌受影响较小。通常乳酸菌和酵母菌等在粉料中使用效果优于颗粒料，而在颗粒料中多选用稳定性较好的芽孢杆菌或经特殊材料包被的其他菌类。益生素的适宜添加量是保证其使用效果的重要因素：若添加量不足就不能达到预期效果；若添加过量，过量的微生物会同机体争夺营养物质，导致饲料转化率下降，提高饲料成本。

日粮的营养水平不同，益生素的作用效果也不同。在猪的日粮中，低蛋白或未添加赖氨酸时益生素的使用效果更好，能显著提高生长猪的日增重和饲料转化率。某些饲料中的部分微量元素和抗菌物质对微生物具有破坏作用，会影响益生素的使用效果。若动物的饲养环境恶劣，肠道中有害菌群数量较大，则添加适量的益生素制剂对增加肠道内有益微生物数量、平衡肠道菌群构成有显著效果。若仔猪受到应激刺激或在断奶过程中胃肠道菌群趋于失衡，益生素菌株更易于在胃肠道黏膜定植，使用效果更好。对于幼年动物以及处于运输、饲料改变、天气变化、转群或患病等应激条件下的动物，比在适宜环境条件下生活的动物，益生素的使用效果更明显。

益生素在肠道的定植有动物特异性，动物品种、用途、年龄和个体差异对益生素的适应和感受程度也不同。对于特定种类的动物应使用某种更合适的益生素。动物的生理阶段不同，益生素的使用效果也不同。在使用时应充分考虑其作用对象和使用目的，这样才能达到理想的效果。动物出生时，及时添加益生素可使有益菌抢占肠道成为优势菌群；动物生长后期，适量添加益生素可以改善肠道有益菌群数量，维持动物健康。

7 益生素应用中存在的问题及展望

益生素是一种安全、环保的绿色饲料添加剂，具有无残留、无公害、无副作用、无污染、不产生耐药性等优点。益生素在畜牧业健康养殖上的应用是近年来饲料工业的研究热点，但在益生素应用中存在产品质量和生产经营管理方面的问题。虽然益生素新产品较多，但质量不够稳定，在运输、使用、保存过程中易失活；有些菌株在消化道抵抗胃酸、胆碱能力差，无法长期发挥作用；菌种的安全性还需要进一步研究和验证；其作用机理的研究还不够深入和全面。针对这些问题，今后应加强高效菌株的选择，改进生产工艺条件，开发新的剂型，以保证益生素制剂的高效性和稳定性；还应针对动物种类和特定生长阶段筛选研制专用的益生素制剂，并确定其最佳使用剂量，以保证使用效果。通过作用机理研究和安全性评价，解决益生素应用上的理论支撑，排除对应用风险的顾虑，为益生素的科学应用奠定坚实基础。