益生素制劑在動物生產上的應用研究

馬發順 牛月琳 吳丹丹 張思雨 元雪湞

（1.安陽工學院生物與食品工程學院，河南 安陽 455000；2.安陽市文峰區寶蓮，河南 安陽 455000；3.河南省獸藥飼料監察所，河南 鄭州 450000）

益生素是一種可通過改變腸道菌群平衡而對動物產生有利影響的活的微生物飼料添加劑。益生素俗稱飼用微生物添加劑，或益生菌、活菌劑、微生態制劑等。益生素具有調控畜禽腸道菌群、增強機體免疫力、提高畜禽生產性能等多重功效，是一種無抗藥性、無毒、無殘留、無不良反應的綠色飼料添加劑。

1 益生素的種類

對于益生素的分類，若按益生素的作用效果可分為生長促進劑和微生態治療劑；若按益生素所用菌種的不同可分為乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑、酵母菌制劑和光合細菌等；若按菌種組合的不同可分為單一菌制劑和復合菌制劑[1]。下面主要按照所用菌種的不同介紹不同各類的益生素。

乳酸菌類是可分解糖類產生乳酸的一類細菌的總稱，以乳酸桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌為代表。乳酸菌類在腸道內可合成多種維生素和氨基酸，可提高礦物質元素的生物活性，促進維生素和礦物質元素的吸收；對胃中酸性環境有一定耐受性，能有效抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生長，但不耐高溫。具有提供營養、抑制病原菌生長和促進營養物質吸收等功能[1]。

芽孢桿菌是好氣性菌，可形成內生孢子。主要有地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等[2]。它具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，對植物性碳水化合物具有較強的降解能力。它在動物腸道內可消耗氧氣、保持腸道厭氧環境，從而抑制有害菌的生長，維持腸道生態平衡。芽孢桿菌還是一種較好的免疫激活劑，能提高體內巨噬細胞的活性，使機體免疫力增強。其主要特點是：耐高溫、耐酸、耐鹽，穩定性好；能產生消化酶，幫助消化。

動物腸道中酵母菌的數量較少，種類主要有熱帶假絲酵母、產阮假絲酵母、啤酒酵母、紅色酵母等[2]。酵母菌能夠為動物提供多種營養，提高消化酶活性，提高胃腸道微生物的活性和對礦物質、維生素的消化率；能夠增強免疫力；能夠提高動物采食量。

光合細菌是一類能夠進行光合作用的微生物，在厭氧光照條件下能利用光能同化二氧化碳。光合細菌雖然不能在動物腸道內定植，但其菌體營養豐富，蛋白質含量高達60%-65%；還可為宿主提供維生素、礦物質、核酸等營養。

目前，市場上應用較多、效果較好的是復合型益生素[3]。復合益生素制劑由多種不同的益生素按一定比例配制而成，各種有益菌能產生相互協同作用，共同實現對動物機體的調節[2]。試驗表明，在日糧中添加復合益生素可提高肉雞的生產性能、增強免疫功能、改善腸道菌群[4]。

2 益生素的制備工藝

益生素的制備工藝過程主要包括篩選菌種、培養復壯、菌體發酵、濃縮干燥、制劑貯藏等步驟[1]。菌種最好選擇來自動物自身腸道中的有益菌群，并且要反復篩選。益生素制劑的菌種應符合以下條件：安全性好，無毒害作用；耐高溫，保證益生素制劑經過干燥后保持較高的成活率；菌種進入動物消化道后，能在腸道表面定植，具有耐胃酸、膽鹽等環境的能力；能產生促進消化道吸收營養或抑制病原菌的物質。益生素生產發酵的方法主要有固體表面發酵法和大罐液體發酵法兩種[3]。固體表面發酵法投資少，但產量低，勞動強度大。大罐液體發酵法工藝流程復雜，成本高，但便于無菌操作，適于工業化生產。

3 益生素的作用機理

益生素的作用機制較為復雜，目前被人們廣泛接受的有微生態平衡理論、菌群屏障學說、優勢菌群學說、微生物奪氧學說、提高機體免疫力和改善腸道微生態環境等[5]。

健康動物腸道菌群與宿主保持著動態平衡，對動物正常生長發育和抵抗疾病具有重要意義。腸道內優勢菌群厭氧菌占99%，主要包括雙歧桿菌、乳酸桿菌等，而需氧菌及兼性厭氧菌只占1%[5]。當動物受到應激刺激時，腸道菌群就會失衡，造成消化機能紊亂，抑制動物生長發育，嚴重者可導致疾病。益生素可補充優勢菌群，一方面通過定植、占位、生長和繁殖與腸道內的有害菌競爭營養物質，抑制有害菌生長；另一方面益生素提供的有益菌生長和繁殖需要消耗大量氧氣，爭奪其他需氧有害菌的生長條件。同時益生素生長代謝過程中，會產生抗微生物活性產物，如過氧化氫和有機酸等，可抑制一些有害菌生長，從而使腸道菌群恢復生態平衡[6]。

益生素可以刺激免疫器官生長發育，提高免疫器官指數；還具有免疫激活劑的作用，可增強單核吞噬細胞、噬中性粒細胞活性，作為非特異免疫調節因子，增強機體非特異性免疫并啟動特異性免疫應答，從而提高機體的免疫力和抗病力[7-8]。

有些益生菌可產生水解酶、發酵酶和呼吸酶。酵母菌和某些芽孢桿菌能產生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，能直接消化飼料中營養成分，提高營養物質的消化率；還可降解飼料中的抗營養因子，提高飼料利用率。益生素還能合成一定量的B 族維生素和氨基酸等營養物質，提高飼料轉化率[9]。另外，益生素還可以利用果膠、纖維素及半纖維素等動物本身不能直接利用的物質，從而提高動物的生產性能。益生素產生的丙酸和乙酸等揮發性脂肪酸，刺激腸道蠕動，促進消化液的分泌；其中丙酸還能參與三羧酸循環，為物質代謝提供能量。

益生素中的有益微生物可競爭性抑制病原菌附著到腸黏膜上，起到屏障作用，促使病原菌隨糞便排出體外[10]；益生素可產生大量的乳酸和乙酸等，降低腸道內pH 值；益生素代謝產生的桿菌肽、細菌素、乳酸菌素等物質具有抑菌、殺菌作用；在抑制有害菌生長的同時，還保持胃腸道黏膜結構的完整性，保障腸道健康；確保了微生態系統中物質流、能量流和基因流的正常運轉；創造了一個不利于有害菌生長的環境，起到凈化腸道內環境的作用[6]。益生素還可減少糞便中有害物質氨、吲哚等的含量[11]。此外，乳酸的生成還能防止動物腹瀉[10]。

4 益生素在動物生產上的應用

益生素可以改善仔豬胃腸道的微生態環境，保障仔豬對飼料良好的消化率和利用率。試驗表明哺乳仔豬早期使用益生素補食，可明顯提高日增重、降低腹瀉率、提高存活率；在斷奶仔豬日糧中添加適量的益生素可促進其腸道發育、緩解斷奶應激、提高其生長性能和免疫能力[12-13]。

在長大和大長經產3 胎次母豬日糧中添加活性葉酸，母豬的產仔數、產活仔率和仔豬初生重均有明顯提高[14]。在母豬日糧中添加酵母菌培養物或枯草菌制劑可顯著提高斷奶仔豬數和仔豬斷奶體重；還能刺激母豬小腸及大腸后段發酵，從而增加揮發性脂肪酸和發酵終產物的產量，為母豬提供更多的能量，有利于母豬的養分利用和產奶量[15]。

益生素具有提高肥育豬生長性能以及改善肉品質的功效[16]。在肥育豬飼糧中添加0.5%益生素可顯著提高肥育豬日增重、血清IgA 和IgG 含量、盲腸乳酸桿菌數量，可降低料重比和盲腸大腸桿菌數量[16]。益生素可使33-61 日齡生長階段肥育豬體重顯著提高，益生菌在斷奶后仔豬消化系統和免疫系統尚未發育成熟時具有較好的促生長效果；隨著日齡增長，豬只的消化系統逐漸完善，免疫力逐漸增強，益生菌對日增重的提高效果逐漸減弱[17]。益生素不僅能提高肥育期蘇淮豬的生長性能，還有助于改善蘇淮豬的肌肉品質[18]。

益生素能提高機體免疫力，對蛋雞具有保健作用[19]。益生素具有良好的降血脂作用。在飼糧中添加益生菌飼喂28 周齡的白萊航雞，10 周后其血清和蛋黃膽固醇含量分別降低了27%和23%；在飼糧中添加嗜酸乳桿菌飼喂20 周齡的白殼蛋雞，8 周后其血漿和蛋黃膽固醇含量分別下降了56%和17%。這是因為益生素代謝產物在腸道內通過發酵腸道內容物產生短鏈脂肪酸，可以抑制肝臟脂肪酸和膽固醇的合成，降低甘油三酯和膽固醇的分泌速率；益生素還可通過抑制基因表達途徑降低腸道內膽固醇的吸收。

益生素與腸道內原有微生物協同，產生大量維生素D3，可促進機體對鈣和磷的吸收，從而改善蛋殼質量；益生素可提高蛋雞食欲，促進營養物質的吸收和利用，提高飼料利用率。日糧中添加0.5%合生元，產蛋率和日產蛋量分別提高6.17%和5.97%，破蛋率、日采食量和料蛋比分別降低73.85%、2.53%和8.06%；蛋殼厚度、色澤、強度和哈氏單位分別提高了5.85%、6.50%、15.49%和2.52%[20]。在飼料中添加0.1%益生素，蛋雞產蛋率和累計產蛋數均顯著提高，而料蛋比和死淘率均顯著降低。所以，益生素對蛋雞產蛋高峰期的生產性能具有促進作用[10]。

益生素可有效治療雛雞白痢。用益生素和腐植酸鈉等微生態制劑可抑制有害菌的生長繁殖，調節腸道菌群平衡，制止腹瀉；益生素作為非特異性免疫調節因子，能激發吞噬細胞活力，提高免疫力，促使機體快速康復；益生素通過降低血糖濃度提高蛋雞抗應激能力?？墒沟半u生產期平均延長32 d，使飼料消耗和死亡率明顯下降[21-22]。

益生素可改善肉仔雞生產性能，提高免疫功能；還可提高屠宰率和胸肌率，降低失水率，改善肉質，降低雞舍污染等。在羅斯308 肉雞飼糧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，且混合添加的效果優于單獨使用。復合益生素制劑比復合芽孢菌制劑、嗜乳酸桿菌制劑增重效果更好[4]。研究顯示，在肉雞基礎日糧中添加益生素可降低21 日齡和42 日齡料重比[23]。益生素乳酸芽孢桿菌和鼠李糖乳桿菌共生培養物可以使三黃雞淋巴細胞轉化率及胸腺、脾臟和法氏囊指數顯著提高，能促進免疫器官的生長發育。采用由乳酸菌和芽孢桿菌制備的益生素飼喂雛雞，可有效提高血液IgM、IgG、IgA 的含量[24]。

目前用于犢牛的益生素主要有地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和乳酸桿菌等。芽孢桿菌耐酸堿，乳酸桿菌能促進飼料消化、提高飼料轉化率。犢牛的腸道中若大腸桿菌和梭桿菌成為優勢菌群，則犢牛易出現腹瀉；若雙歧桿菌和乳酸桿菌處于主導地位，則犢牛處于健康狀態。芽孢桿菌和乳酸桿菌可競爭性排斥大腸桿菌和梭桿菌，使雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量增加，從而達到調節犢牛腸道微生態平衡和防止腹瀉的目的[8]。在犢牛期使用益生素比生長后期使用效果更明顯。

在奶牛飼料中添加酵母培養物能提高產奶量、乳脂率和乳蛋白率。酵母培養物適口性好，有助于防止奶牛采食量下降。酵母菌還能提高奶牛對干物質的采食量，改善飼料消化率。酵母培養物可促進瘤胃中乳酸菌群的生長，有利于維持瘤胃pH 值在6.0 以上，提高纖維的消化率[9]。

5 益生素與其他飼料添加劑的配伍使用

益生素和酶制劑具有很強的協同作用，益生素可提高酶制劑的活性。芽孢桿菌制劑可產生動物本身不能分泌的木聚糖酶、纖維素酶等。據報道，飼喂益生素制劑后動物小腸內的α- 蔗糖酶、乳糖酶以及淀粉酶和蛋白酶等的活性都顯著提高[25]。酶制劑可促進益生菌增殖。酶制劑促進飼料的分解，不僅為動物提供大量的營養物質，同時也為益生菌生長繁殖提供必需的養分。研究表明，添加芽孢桿菌0.52%-0.69%酶制劑0.14%-0.21%，鯉魚、草魚的生產性能最佳；在肉雞日糧中添加酶制劑0.1%和益生素0.023%，日增重和飼料轉化率均有極顯著提高，肉雞腹部脂肪質量顯著減輕[26]。斷奶仔豬日糧中添加微生態制劑0.5%和酶制劑0.3%，可顯著提高日增重和飼料轉化率，在預防仔豬腹瀉和提高經濟效益方面效果顯著。

寡聚糖能選擇性激活一種或幾種有益菌群生長繁殖，并被有益菌消化利用，抑制有害菌生長。益生素的添加可直接提高畜禽腸道內有益菌群的數量，而寡聚糖和益生素配伍使用能提高有益菌在腸道內的成活率和定植率，增強有益菌的競爭優勢，促進益生素更好地發揮作用。羅曼蛋雞日糧中添加寡聚糖益生素后，可顯著提高雛雞成活率，促進青年雞的生長，降低雞舍氨氣濃度[27]。在AA 肉雞日糧中添加益生素與低聚木糖組合，能有效提高空腸乳酸菌數量。在豬飼糧中添加甘露寡聚糖和益生素制劑可提高生長速度和飼料利用率。

活性肽具有免疫調節、抗菌等作用，能提高機體的免疫力；活性肽還能增強益生菌的益生效果，刺激發酵糖和淀粉的微生物生長；益生菌又能反過來促進活性肽的吸收和利用。由于益生菌產生的蛋白酶可將蛋白質分解成活性肽，而活性肽的吸收與腸道pH 值有關聯，產酸益生菌產生的有機酸能穩定腸道pH 值，從而加速機體對其吸收利用。研究表明，將活性肽和乳酸桿菌聯合使用，在防治消化道疾病、降低腹瀉豬死亡率、提高生長速度等方面均有良好的效果。

6 影響益生素使用效果的因素

在顆粒飼料制粒過程中的工藝條件對益生菌的存活有重要影響。由于各種益生素的穩定性不同，在制粒過程中受影響的程度不盡相同，一般乳酸桿菌受影響較大，而鏈球菌和芽孢桿菌受影響較小。通常乳酸菌和酵母菌等在粉料中使用效果優于顆粒料，而在顆粒料中多選用穩定性較好的芽孢桿菌或經特殊材料包被的其他菌類。益生素的適宜添加量是保證其使用效果的重要因素：若添加量不足就不能達到預期效果；若添加過量，過量的微生物會同機體爭奪營養物質，導致飼料轉化率下降，提高飼料成本。

日糧的營養水平不同，益生素的作用效果也不同。在豬的日糧中，低蛋白或未添加賴氨酸時益生素的使用效果更好，能顯著提高生長豬的日增重和飼料轉化率。某些飼料中的部分微量元素和抗菌物質對微生物具有破壞作用，會影響益生素的使用效果。若動物的飼養環境惡劣，腸道中有害菌群數量較大，則添加適量的益生素制劑對增加腸道內有益微生物數量、平衡腸道菌群構成有顯著效果。若仔豬受到應激刺激或在斷奶過程中胃腸道菌群趨于失衡，益生素菌株更易于在胃腸道黏膜定植，使用效果更好。對于幼年動物以及處于運輸、飼料改變、天氣變化、轉群或患病等應激條件下的動物，比在適宜環境條件下生活的動物，益生素的使用效果更明顯。

益生素在腸道的定植有動物特異性，動物品種、用途、年齡和個體差異對益生素的適應和感受程度也不同。對于特定種類的動物應使用某種更合適的益生素。動物的生理階段不同，益生素的使用效果也不同。在使用時應充分考慮其作用對象和使用目的，這樣才能達到理想的效果。動物出生時，及時添加益生素可使有益菌搶占腸道成為優勢菌群；動物生長后期，適量添加益生素可以改善腸道有益菌群數量，維持動物健康。

7 益生素應用中存在的問題及展望

益生素是一種安全、環保的綠色飼料添加劑，具有無殘留、無公害、無副作用、無污染、不產生耐藥性等優點。益生素在畜牧業健康養殖上的應用是近年來飼料工業的研究熱點，但在益生素應用中存在產品質量和生產經營管理方面的問題。雖然益生素新產品較多，但質量不夠穩定，在運輸、使用、保存過程中易失活；有些菌株在消化道抵抗胃酸、膽堿能力差，無法長期發揮作用；菌種的安全性還需要進一步研究和驗證；其作用機理的研究還不夠深入和全面。針對這些問題，今后應加強高效菌株的選擇，改進生產工藝條件，開發新的劑型，以保證益生素制劑的高效性和穩定性；還應針對動物種類和特定生長階段篩選研制專用的益生素制劑，并確定其最佳使用劑量，以保證使用效果。通過作用機理研究和安全性評價，解決益生素應用上的理論支撐，排除對應用風險的顧慮，為益生素的科學應用奠定堅實基礎。