益生素的作用及其在仔豬中的應用

林素尾

(福建省永安市農業局,福建 永安　366000)

益生素(probiotic)一般定義為通過改善宿主腸道微生物平衡(Fuller，1989)，并對宿主健康存在有益影響的活的微生物飼料添加劑(Lee等，1999)。益生素對腸道有益菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長具有刺激作用，自二十世紀70年代開始，益生素用以改善動物腸道健康已有30多年。目前已有19種微生物在歐盟注冊并在市場上應用。美國FDA(1989)規定允許飼喂的微生物有42種。我國1999年農業部批準使用的微生物品種有12種。大多數商業益生素是由一種純的微生物或幾種微生物組成，目前作為益生素在動物中使用的微生物主要是乳酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌、鏈球菌、酵母菌。乳酸桿菌和雙歧桿菌在人上的應用最普遍，而芽孢桿菌和啤酒酵母是在家畜中應用最廣泛的微生物(Salminen等，1998)。在豬飼料中益生素按銷量排名為：芽孢桿菌＞腸球菌(乳酸菌)＞酵母菌。芽孢桿菌和腸球菌這兩種在豬中使用最廣泛的益生素，都能對幼齡動物菌群起調節作用。

1　益生素對腸道微生物學的影響

一般認為，小豬建立穩定的腸道菌群需要4～6周(Mul等，1994)，當仔豬斷奶時，仔豬腸道微生物菌群就會發生改變(Jensen，1998)，現己廣泛證實，斷奶后小腸前段大腸桿菌特別是溶血性大腸桿菌顯著增加。腸道病原性大腸桿菌是斷奶后腹瀉的主要感染源(Hopwood等，2003)，含有先天性免疫球蛋白母乳的取消，會中斷對溶血性大腸桿菌增殖的抑制作用(Depre等，1986)。斷奶后日糧和環境的改變也可能導致腸道微生物菌群的改變(Jensen，1998)。胃腸道微生物區系的組成和活動對宿主健康有顯著影響，因為它會影響宿主的營養，腸道生理學、免疫以及病原定殖。斷奶仔豬日糧中添加益生素可通過選擇性刺激促進有益菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長，抑制有害菌的生長，改變腸道微生物區系，幫助腸道菌群平穩過渡，增強對病原菌的抵抗能力 (Modler，1990：Heugten等，2003：Xuan 等，2001)。

益生素抑制病原微生物生長最簡單的機制是通過與病原競爭營養和空間，從而阻止病原菌在胃腸道定殖。Boudeau等(2003)報道，非病原菌與上皮細胞表而上的受體具有更強的親合力，從而占領所有的黏附位點，并在上皮--IIII表面形成一層生物膜，阻止病原菌的黏附；Fujiwara等(1997)，報道Bifidobacterium longum可產生的一種10KD的蛋白在體外對E.coli與糖脂結合受體GAI的結合有抑制作用。

益生素抑制病原菌的作用還包括產生抗微生物條件和物質 (如揮發性脂肪酸、低pH值和抗菌素)。Van den Elzen等(1993)給豬飼喂以乳酸桿菌為基礎的益生素，產生較高濃度的乳酸，從而降低pH值。Ravindran等(1993)也報道，添加以乳酸桿菌為基礎的益生素，可以降低整個胃腸道的pH值，并調整胃腸道微生物區系。在酸性環境下，高濃度的SCFA可以抑制某些條件病原菌發沙門氏菌、梭菌和大腸桿菌的生長(May 等，1994；Prohaszka 等，1986)，未解離形式的乳酸和揮發性脂肪酸本身具有抑菌或殺菌作用(Russell等，1988)?？莶菅挎邨U菌和地衣芽孢桿菌孢子在胃腸道前段萌發產生的抗菌物質，被認為這些細菌具有的益生作用的重要原因(Jonsson等，1992)。

2　影響益生素在仔豬中作用效果的因素

2.1　仔豬腸道微生物狀態

仔豬腸道微生物區系隨著日齡的增長不斷發育、成熟和穩定，因此仔豬不同的生長階段，腸道微生物狀態不盡相同。另外飼養管理(包括斷奶、轉群、免疫接種、換料等)以及環境應激(包括溫濕度變化、空氣質量、感染壓力等)均會導致腸道微生物菌群發生改變。益生素的主要作用方式就是在于調節胃腸道的微生物菌群，幫助建立正常菌群的生態平衡。因此在仔豬腸道不同微生物狀態下，益生素使用的效果存在差異。目前認為，使用益生素的最適時機是在微生物區系處于發育階段或微生物區系穩定性受到破壞的時候(Stavic 和 Komegay，1995)。 如：(1)出生后，由于胎兒的消化道是無菌的，只有在分娩時接觸到母體陰道粘膜后細菌才開始定殖；(2)應激階段。斷奶、換料、利用不適宜的飼料；(3)群體治療處理后(特別是抗生素治療)，可誘導腸道微生物平衡的調整。

2.2　仔豬日糧成分

日糧中的抗生素的添加對于微生態制劑的效果的影響很大，在仔豬方面，甚至抗生素的添加可以掩蓋某些微生態制劑的效果，共同添加時可能破壞微生態制劑的活力。但是從另一個角度來說，抗生素可能抑制或殺死病原菌而對益生素無影響，從而增進微生態制劑的作用效果。因此，在使用抗生素的日糧中添加益生素時，必需了解益生菌對添加水平的抗生素之耐受性，否則需要考慮給飼途徑(如飲水)或給飼方法。另外日糧組分(如碳水化合物的組成等)也會對腸道微生物組成產生影響；日糧營養也會影響免疫機能，從而影響益生素的效果，因為益生素可通過調節免疫機能而發揮作用。

2.3　益生素產品本身

不同益生菌的作用方式并不完全一致，間樣菌種也存在屬科的差異以及細菌選育(細菌活性)和選育方向(如代謝產物)的差異。益生菌對體內外環境耐受性非常重要，用作益生素的微生物應該不能被宿主防御機制殺死，且可以耐受機內特殊的環境條件，它們應當可以耐受pH、膽汁和胰液環境研究表明，在L.acidophilus和Bifidobacterium spp．幾種菌株在酸性及正常膽汁濃度條件下，存活率很低(Shah等，1995)。另外益生素在加工過程(如熱處理或貯存)的耐受性及穩定性／存活率也影響其作用效果。嗜熱／耐熱菌在耐受較高溫度的加工過程和貯存具有一定的優勢(Gardiner等，1998；Gardiner等，2000)。 不同益生素制劑中的細菌的活性和穩定性存在變化。芽孢桿菌是形成芽孢的細菌，以芽孢制劑應用。而腸球菌和小球菌不形成芽孢，以干粉形式應用。芽孢桿菌在飼料加工過程中更加穩定(包括制粒和飼料貯藏)，芽孢桿菌制粒后仍可存留95%的活性。微包被技術，它可以幫助益生素在飼料制粒、貯存以及被遞送到胃腸道中保持存活性。乳酸桿菌益生素經過微膠囊化后，制粒的破壞作用減少，大約有40%乳酸桿菌能存活。另外對于多菌株益生素產品來說，不同菌株(特別是發酵過程中產生的雜菌)相容性可能也會影響益生素產品的效果。

2.4　益生菌的飼喂時間和飼喂量

與抗生素相比，益生素對病原微生物通常側重于防止腸道病原菌的增殖，是間接作用，效果相對慢，因此益生素的飼喂時間影響其效果的體現，連續飼喂可能效果更好。另外益生素要發揮功能，必須是活的且具有足夠的劑量水平(一般每克飼料106一107CFU)(Galdean0等，2004)，劑量太低不足以發揮作用，當然劑量太高也可能會產生不利作用。

3　展望

人類治療藥物的交叉耐藥性的擔心使得禁用飼用抗生素成為必然的趨勢，益生素在畜禽中應用展現出的綜合作用(抑制病原菌，調節免疫機能，改善養分利用等)使其成為抗生素的首要替代產品。即使我國目前還允許在飼料中使用部分抗生素，但益生素對高劑量抗生素和頻繁應激導致的腸道菌群紊亂和免疫抑制具有重要的修復和調理作用。盡管益生素產品在實際應用中的效果目前還不盡一致，但這主要是益生素如何應用和益生素產品本身質量的問題，隨著對益生素及其工業化生產研究的不斷深入，益生素必將在改善畜禽健康，提高畜禽生產性能，提高養殖效益方面展示無限光明的前景。