益生菌在养猪生产上的应用研究现状

益生菌在养猪生产上的应用研究现状 近年来，针对药物残留、食品安全和细菌耐药性等问题，人们开展了无毒、无公害的益生菌 制剂的研究和开发。益生菌由许多有益微生物及其代谢产物组成，具有补充有益菌群，维持 动物肠道菌群平衡，抑制病原菌繁殖，产生过氧化氢，提高饲料转化率，合成营养物质，促 进生长，产生抗生素类物质等作用。因此，目前畜牧业特别是在养猪生产中越来越多应用益 生菌制剂，益生菌制剂已成为国内外养殖界学者研究和生产者关注的热点。 一、益生菌的种类 益生菌亦称益生素、生菌素、益菌素、促生素等。迄今为 止，已证明可在人类、畜牧业和水产养殖等领域广泛使用的 益生菌大体上可分为四大类，其中包括:乳杆菌类（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（长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧 杆菌等） ；芽孢杆菌类（地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡 样芽孢杆菌） ；酵母类真菌（酿酒酵母、石油酵母）及一些 酶。研究较多的有芽孢杆菌制剂、乳酸杆菌制剂、真菌制剂、 链球菌制剂、光合菌制剂和混合菌制剂，在养猪生产上应用 较多的益生菌制剂主要是乳酸菌类和芽孢杆菌类，剂型有 单一菌株和复合菌株两类，以复合菌制剂较为常用。我国 2008 年批准使用的饲料级益生菌菌种有 16 种，用于配合饲 料的主要是乳酸杆菌（以嗜酸乳杆菌为主） 、粪链球菌、芽孢 杆菌、双歧杆菌和酵母等。 二、益生菌的作用机理 动物肠道内的微生态环境非常复杂，有近 400 种菌群 表现栖生、互生、偏生、竞争或吞噬等关系。目前，人们对益 生菌的研究还不够深入，对其作用机理尚不完全清楚，但已 有的研究显示益生菌可能主要通过维持动物肠道的菌群平 衡、增殖有益细菌，减少肠道病原微生物，从而使宿主受益。 1. 乳酸菌 此菌是最早发现和应用最广泛的益生菌群，至少包括 18 个属，其中以乳酸菌属和双歧杆菌属的益生菌作用最为 重要。乳酸菌于厌氧或微好氧、矿物质和有机营养丰富的微 酸性环境中生长繁殖，是动物消化道中的优势菌群，在消化 道的正常菌群平衡中起着决定性作用。其作用机理主要有： 乳酸菌可通过糖类发酵产生有机酸（乳酸、丁酸、醋酸等） 、 双乙酰、过氧化氢等细菌代谢产物，对导致消化道疾病的腐 败菌和病原菌具有抑制作用。此外，乳酸菌发酵产生的一些 特殊酶系、细菌表面成分等物质则具有生理功能，可刺激组 织发育，对机体的营养状态、生理功能、细菌感染等产生作 用，从而成为动物微生态制剂的主要组成菌种。另外，乳酸 菌还具有刺激机体免疫系统的重要作用，乳酸杆菌尤其是 干酪乳杆菌、植物乳杆菌能明显刺激吞噬细胞、自然杀伤细 胞以及肿瘤细胞的活性。 2. 芽孢杆菌 此菌耐高温、高压和酸碱，是一类好氧菌，并非肠道内 的常驻菌，但进入消化道后可萌发为营养体细胞，消耗大量 的氧气，维持肠道厌氧环境，促进乳酸菌、双歧杆菌等厌氧 益生菌的生长，从而抑制需氧致病菌的生长，维持动物肠道 的菌群平衡。一般认为芽孢杆菌从以下途径产生作用：首 先，芽孢杆菌抗逆性强，且很多芽孢杆菌能产生抗菌活性物 质，在与有害菌群的定植、生存空间以及营养物质的竞争中 处于优势地位，可有效拮抗病原菌和腐败菌的生存和繁殖， 减少了有害物质的产生，促进宿主动物的健康和生长；其 次，芽孢杆菌能分泌多种消化酶类，如淀粉酶、蛋白酶和脂 肪酶等多种水解酶类，能促进饲料中大分子物质的消化和 利用。研究表明，添加芽孢杆菌后能明显降低动物肠道内大 肠杆菌、产气假膜杆菌、沙门氏菌的数量，使机体内的益生 菌增加而潜在的致病菌减少，排泄物中的益生菌数量增多， 致病菌减少，从而净化了体内外环境，减少疾病的发生。 与乳酸菌等益生菌相比，芽孢杆菌具有抗逆性好、稳定 性强、生长速度快、产多种酶类、能有效抑制病原菌生长等 特点，再加上保存期长，易于加工和生产，是理想的动物益 生菌制剂生产菌。目前，应用较多的有枯草芽孢杆菌、凝结 芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌等。 3. 酵母菌 此菌是一类非丝状真核微生物，一般泛指能发酵糖类 的各种单细胞真菌。酵母菌不是肠道正常菌群，但能耐受肠 道胃酸和胆盐的不良影响而生长；加上其蛋白质含量高、杂 食性、代谢产物多、易培养，因而在食品、饲料领域已得到广 泛使用和推广。目前，人们对酵母菌的作用机理了解甚少， 但知道它进入肠道后能快速繁殖成优势种群，消耗掉肠道 内的氧气，并能产生过氧化氢、细菌素等，建立微生态平衡， 促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌如大肠杆菌、沙 门氏菌的生长。同时，酵母菌体中含有非常丰富的蛋白质、 B 族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。大量试验证明， 酵母菌在提高动物免疫力、提高动物生产性能和减少应激 等方面均起作用。 三、益生菌在养猪生产中的作用 1. 调节肠道微生物作用 研究发现，益生菌能够有序地定植于黏膜、皮肤等表面 或细胞之间而形成生物屏障，起着占位保护作用、争夺营 养、互利共生或拮抗作用，阻止病原菌的侵入、黏附、定居和 繁殖，从而对有害菌（大肠杆菌属、产气荚膜梭菌属、葡萄球 菌属等）的定植产生抑制作用。虞泽鹏等（2002）报道，在断乳 仔猪日粮中添加 0.4%益生菌，有降低仔猪腹泻、改善胃肠功 能的作用。一般情况下，乳酸菌类益生菌制剂可以降低仔猪 腹泻，提高仔猪成活率，提高饲料报酬；而芽孢杆菌类益生 菌制剂不仅能降低肠道疾病的发生率，增强机体的免疫功 能，且对仔猪、生长猪、育肥猪均有促生长作用。但也有研究 表明，益生菌制剂可能对部分仔猪不敏感或作用不显著。 一般认为，益生菌拮抗肠道病原菌的主要途径有：通 过产生挥发性短链脂肪酸（如乙酸、乳酸、丙酸等）降低肠腔 pH 值，促进肠蠕动，从而使外源菌未能与胃肠道黏膜表面 接触、黏附就被排出体外；营养竞争，使致病菌缺乏生长 所需的某种营养；降低肠腔的氧化还原电位；在厌氧环 境下产生过氧化氢和天然抗生素类物质，减少肠道内毒性 物质的产生，形成抑制或杀死有害菌的环境；产生特殊的 有益代谢产物和抗菌物质，如细菌素等。 2. 营养促生长作用 动物胃肠道菌群依赖动物体自身营养或分解动物胃肠 道内食物而赖以生存，菌群及其代谢过程产生的维生素和 胞外酶产物能被动物机体吸收，在营养、消化和吸收方面具 有重要作用。丁祥力等（2009）按日粮的 0.3%添加复合益生 菌制剂，饲喂试验结果表明：饲喂复合益生菌制剂能够使猪 肤色红润，生长势好，增强猪的体质；饲料利用率提高 11.7%；处理组日增重较对照组提高 15.4%，对猪具有明显 的促生长作用；粪便中的大肠菌群数量降低，氮、磷排放量 减少，氨气等有害气体产生量减少，对环境的污染减轻。蔡 一鸣等（2002）等用自己分离鉴定的益生菌制成复合型饲料 添加剂，对 60180 日龄的生长猪进行饲养育肥试验，结果 表明，在基础日粮中添加 0.2%益生菌制剂的试验组比对照 组增重率提高了 16.5%，起到明显的促生长作用。 目前，有营养特性的益生菌主要是芽孢杆菌，其次是双 歧杆菌、乳酸杆菌等。益生菌营养特性具体表现在：芽孢 杆菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发 性酸，这些酸类能够降低动物肠道 pH 值，有效抑制病原菌 的生长，为乳酸菌的生长创造条件；双歧杆菌不仅可以产 生机体所需的各种维生素，还能通过抑制某些维生素分解 菌来保障维生素的供应；乳酸杆菌能合成动物所需的多 种维生素，其产生的乳酸能抑制植酸对肠道中钙和磷的络 合，增加机体对钙和磷的吸收。 3. 免疫调节作用 在正常状态下，肠道菌群的组成、种类和数量比较稳 定，一般不会引起或仅产生低水平的免疫反应。但当肠道有 益菌群缺乏时，往往造成肠道免疫系统发育不良，肠道的形 态受到破坏，免疫球蛋白处于较低水平。因此，动物胃肠道 稳定的菌群结构能协助动物免受感染，特别是胃肠道感染。 益生菌是良好的免疫激活剂。乳酸菌、双歧杆菌、芽孢 杆菌等产生的有机酸及其代谢产物对一些病原菌有抑制作 用，并能激活免疫活性细胞，增强机体抵抗力。益生菌通过 在肠道内定植，抑制致病菌黏附肠黏膜，可有效降低致病菌 的数量，从而维持肠道菌群平衡，刺激胸腺、脾脏和法氏囊 等免疫器官的发育，增强巨噬细胞的吞噬活性，活化肠道相 关淋巴组织，促进免疫球蛋白的生成，调节机体的免疫功 能。吕利军等（2009）选取 48 头 25 日龄断奶仔猪，分别饲喂 基础日粮、添加 0.05%乳酸菌微胶囊的基础日粮和添加 0.1%菊粉0.05%乳酸菌微胶囊的基础日粮，结果表明乳酸 菌 组和 合 生 素 组 单 核 巨 噬 细 胞 数 量 比 对 照 组 分 别 提 高 12.21%和 13.17%。据报道，乳酸菌可以通过提高巨噬细胞和 单核细胞的活性、促进免疫细胞分泌细胞因子的方式来提 高机体的细胞免疫水平。另外，双歧杆菌也具有良好的抗菌 性，并能增强机体的免疫功能。 益生菌对肠黏膜的黏附能力是菌株激活免疫性能的前 提，益生素在肠道具有抗原识别部位的淋巴组织集合上发 挥免疫佐剂作用，活化肠黏膜内的相关淋巴组织，使抗体分 泌增强，提高免疫识别力，并诱导淋巴细胞和巨噬细胞产生 细胞因子，通过淋巴细胞再循环而活化全身免疫系统，从而 增强机体的非特异性和特异性免疫功能等。益生菌可通过 3 条途径刺激动物的免疫系统：首先，作为活细胞在动物胃肠 道表面定植与繁殖，增殖到一定数目刺激动物免疫系统；其 次，由死细胞释放出来的抗原物质（包括脂多糖、肽聚糖和 DNA 等大分子物质） 被动物吸收后直接刺激动物免疫系 统；最后，乳杆菌通过影响胃肠道中微生物菌群组成来间接 影响免疫系统。 四、益生菌应用存在的问题和发展方向 目前，益生菌在养猪生产中所起的重要作用已为国内外 所认可，但其所面临的一些问题仍需要进一步研究和改进。 首先，益生菌在体内定植机理尚未阐明、作用机制仍不十分 明确，所以益生菌的使用仍存在争议，作用机制的不明确不 利于益生菌制剂的推广和应用。据报道，某些芽孢杆菌和假 单胞菌的抗菌效应是由于它们产生的抗生素引起