馬發(fā)順 牛月琳 吳丹丹 張思雨 元雪湞

（1.安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000；2.安陽(yáng)市文峰區(qū)寶蓮，河南 安陽(yáng) 455000；3.河南省獸藥飼料監(jiān)察所，河南 鄭州 450000）

益生素是一種可通過(guò)改變腸道菌群平衡而對(duì)動(dòng)物產(chǎn)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(tài)制劑等。益生素具有調(diào)控畜禽腸道菌群、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、提高畜禽生產(chǎn)性能等多重功效，是一種無(wú)抗藥性、無(wú)毒、無(wú)殘留、無(wú)不良反應(yīng)的綠色飼料添加劑。

1 益生素的種類

對(duì)于益生素的分類，若按益生素的作用效果可分為生長(zhǎng)促進(jìn)劑和微生態(tài)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(xì)菌等；若按菌種組合的不同可分為單一菌制劑和復(fù)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(chǎn)生乳酸的一類細(xì)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(nèi)可合成多種維生素和氨基酸，可提高礦物質(zhì)元素的生物活性，促進(jìn)維生素和礦物質(zhì)元素的吸收；對(duì)胃中酸性環(huán)境有一定耐受性，能有效抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生長(zhǎng)，但不耐高溫。具有提供營(yíng)養(yǎng)、抑制病原菌生長(zhǎng)和促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收等功能[1]。

芽孢桿菌是好氣性菌，可形成內(nèi)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(duì)植物性碳水化合物具有較強(qiáng)的降解能力。它在動(dòng)物腸道內(nèi)可消耗氧氣、保持腸道厭氧環(huán)境，從而抑制有害菌的生長(zhǎng)，維持腸道生態(tài)平衡。芽孢桿菌還是一種較好的免疫激活劑，能提高體內(nèi)巨噬細(xì)胞的活性，使機(jī)體免疫力增強(qiáng)。其主要特點(diǎn)是：耐高溫、耐酸、耐鹽，穩(wěn)定性好；能產(chǎn)生消化酶，幫助消化。

動(dòng)物腸道中酵母菌的數(shù)量較少，種類主要有熱帶假絲酵母、產(chǎn)阮假絲酵母、啤酒酵母、紅色酵母等[2]。酵母菌能夠?yàn)閯?dòng)物提供多種營(yíng)養(yǎng)，提高消化酶活性，提高胃腸道微生物的活性和對(duì)礦物質(zhì)、維生素的消化率；能夠增強(qiáng)免疫力；能夠提高動(dòng)物采食量。

光合細(xì)菌是一類能夠進(jìn)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(xì)菌雖然不能在動(dòng)物腸道內(nèi)定植，但其菌體營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高達(dá)60%-65%；還可為宿主提供維生素、礦物質(zhì)、核酸等營(yíng)養(yǎng)。

目前，市場(chǎng)上應(yīng)用較多、效果較好的是復(fù)合型益生素[3]。復(fù)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(chǎn)生相互協(xié)同作用，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物機(jī)體的調(diào)節(jié)[2]。試驗(yàn)表明，在日糧中添加復(fù)合益生素可提高肉雞的生產(chǎn)性能、增強(qiáng)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(guò)程主要包括篩選菌種、培養(yǎng)復(fù)壯、菌體發(fā)酵、濃縮干燥、制劑貯藏等步驟[1]。菌種最好選擇來(lái)自動(dòng)物自身腸道中的有益菌群，并且要反復(fù)篩選。益生素制劑的菌種應(yīng)符合以下條件：安全性好，無(wú)毒害作用；耐高溫，保證益生素制劑經(jīng)過(guò)干燥后保持較高的成活率；菌種進(jìn)入動(dòng)物消化道后，能在腸道表面定植，具有耐胃酸、膽鹽等環(huán)境的能力；能產(chǎn)生促進(jìn)消化道吸收營(yíng)養(yǎng)或抑制病原菌的物質(zhì)。益生素生產(chǎn)發(fā)酵的方法主要有固體表面發(fā)酵法和大罐液體發(fā)酵法兩種[3]。固體表面發(fā)酵法投資少，但產(chǎn)量低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。大罐液體發(fā)酵法工藝流程復(fù)雜，成本高，但便于無(wú)菌操作，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

3 益生素的作用機(jī)理

益生素的作用機(jī)制較為復(fù)雜，目前被人們廣泛接受的有微生態(tài)平衡理論、菌群屏障學(xué)說(shuō)、優(yōu)勢(shì)菌群學(xué)說(shuō)、微生物奪氧學(xué)說(shuō)、提高機(jī)體免疫力和改善腸道微生態(tài)環(huán)境等[5]。

健康動(dòng)物腸道菌群與宿主保持著動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)動(dòng)物正常生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗疾病具有重要意義。腸道內(nèi)優(yōu)勢(shì)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(dāng)動(dòng)物受到應(yīng)激刺激時(shí)，腸道菌群就會(huì)失衡，造成消化機(jī)能紊亂，抑制動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重者可導(dǎo)致疾病。益生素可補(bǔ)充優(yōu)勢(shì)菌群，一方面通過(guò)定植、占位、生長(zhǎng)和繁殖與腸道內(nèi)的有害菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，抑制有害菌生長(zhǎng)；另一方面益生素提供的有益菌生長(zhǎng)和繁殖需要消耗大量氧氣，爭(zhēng)奪其他需氧有害菌的生長(zhǎng)條件。同時(shí)益生素生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生抗微生物活性產(chǎn)物，如過(guò)氧化氫和有機(jī)酸等，可抑制一些有害菌生長(zhǎng)，從而使腸道菌群恢復(fù)生態(tài)平衡[6]。

益生素可以刺激免疫器官生長(zhǎng)發(fā)育，提高免疫器官指數(shù)；還具有免疫激活劑的作用，可增強(qiáng)單核吞噬細(xì)胞、噬中性粒細(xì)胞活性，作為非特異免疫調(diào)節(jié)因子，增強(qiáng)機(jī)體非特異性免疫并啟動(dòng)特異性免疫應(yīng)答，從而提高機(jī)體的免疫力和抗病力[7-8]。

有些益生菌可產(chǎn)生水解酶、發(fā)酵酶和呼吸酶。酵母菌和某些芽孢桿菌能產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，能直接消化飼料中營(yíng)養(yǎng)成分，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率；還可降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高飼料轉(zhuǎn)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(dòng)物本身不能直接利用的物質(zhì)，從而提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。益生素產(chǎn)生的丙酸和乙酸等揮發(fā)性脂肪酸，刺激腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)消化液的分泌；其中丙酸還能參與三羧酸循環(huán)，為物質(zhì)代謝提供能量。

益生素中的有益微生物可競(jìng)爭(zhēng)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(chǎn)生大量的乳酸和乙酸等，降低腸道內(nèi)pH 值；益生素代謝產(chǎn)生的桿菌肽、細(xì)菌素、乳酸菌素等物質(zhì)具有抑菌、殺菌作用；在抑制有害菌生長(zhǎng)的同時(shí)，還保持胃腸道黏膜結(jié)構(gòu)的完整性，保障腸道健康；確保了微生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流、能量流和基因流的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；創(chuàng)造了一個(gè)不利于有害菌生長(zhǎng)的環(huán)境，起到凈化腸道內(nèi)環(huán)境的作用[6]。益生素還可減少糞便中有害物質(zhì)氨、吲哚等的含量[11]。此外，乳酸的生成還能防止動(dòng)物腹瀉[10]。

4 益生素在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用

益生素可以改善仔豬胃腸道的微生態(tài)環(huán)境，保障仔豬對(duì)飼料良好的消化率和利用率。試驗(yàn)表明哺乳仔豬早期使用益生素補(bǔ)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(jìn)其腸道發(fā)育、緩解斷奶應(yīng)激、提高其生長(zhǎng)性能和免疫能力[12-13]。

在長(zhǎng)大和大長(zhǎng)經(jīng)產(chǎn)3 胎次母豬日糧中添加活性葉酸，母豬的產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)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(yǎng)物或枯草菌制劑可顯著提高斷奶仔豬數(shù)和仔豬斷奶體重；還能刺激母豬小腸及大腸后段發(fā)酵，從而增加揮發(fā)性脂肪酸和發(fā)酵終產(chǎn)物的產(chǎn)量，為母豬提供更多的能量，有利于母豬的養(yǎng)分利用和產(chǎn)奶量[15]。

益生素具有提高肥育豬生長(zhǎng)性能以及改善肉品質(zhì)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(shù)量，可降低料重比和盲腸大腸桿菌數(shù)量[16]。益生素可使33-61 日齡生長(zhǎng)階段肥育豬體重顯著提高，益生菌在斷奶后仔豬消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟時(shí)具有較好的促生長(zhǎng)效果；隨著日齡增長(zhǎng)，豬只的消化系統(tǒng)逐漸完善，免疫力逐漸增強(qiáng)，益生菌對(duì)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(zhǎng)性能，還有助于改善蘇淮豬的肌肉品質(zhì)[18]。

益生素能提高機(jī)體免疫力，對(duì)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?yàn)橐嫔卮x產(chǎn)物在腸道內(nèi)通過(guò)發(fā)酵腸道內(nèi)容物產(chǎn)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(guò)抑制基因表達(dá)途徑降低腸道內(nèi)膽固醇的吸收。

益生素與腸道內(nèi)原有微生物協(xié)同，產(chǎn)生大量維生素D3，可促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣和磷的吸收，從而改善蛋殼質(zhì)量；益生素可提高蛋雞食欲，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，提高飼料利用率。日糧中添加0.5%合生元，產(chǎn)蛋率和日產(chǎn)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(qiáng)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(chǎn)蛋率和累計(jì)產(chǎn)蛋數(shù)均顯著提高，而料蛋比和死淘率均顯著降低。所以，益生素對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋高峰期的生產(chǎn)性能具有促進(jìn)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(tài)制劑可抑制有害菌的生長(zhǎng)繁殖，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，制止腹瀉；益生素作為非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，能激發(fā)吞噬細(xì)胞活力，提高免疫力，促使機(jī)體快速康復(fù)；益生素通過(guò)降低血糖濃度提高蛋雞抗應(yīng)激能力?？墒沟半u生產(chǎn)期平均延長(zhǎng)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(chǎn)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(zhì)，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(yōu)于單獨(dú)使用。復(fù)合益生素制劑比復(fù)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(chǔ)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(yǎng)物可以使三黃雞淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率及胸腺、脾臟和法氏囊指數(shù)顯著提高，能促進(jìn)免疫器官的生長(zhǎng)發(fā)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(jìn)飼料消化、提高飼料轉(zhuǎn)化率。犢牛的腸道中若大腸桿菌和梭桿菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，則犢牛易出現(xiàn)腹瀉；若雙歧桿菌和乳酸桿菌處于主導(dǎo)地位，則犢牛處于健康狀態(tài)。芽孢桿菌和乳酸桿菌可競(jìng)爭(zhēng)性排斥大腸桿菌和梭桿菌，使雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量增加，從而達(dá)到調(diào)節(jié)犢牛腸道微生態(tài)平衡和防止腹瀉的目的[8]。在犢牛期使用益生素比生長(zhǎng)后期使用效果更明顯。

在奶牛飼料中添加酵母培養(yǎng)物能提高產(chǎn)奶量、乳脂率和乳蛋白率。酵母培養(yǎng)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(duì)干物質(zhì)的采食量，改善飼料消化率。酵母培養(yǎng)物可促進(jìn)瘤胃中乳酸菌群的生長(zhǎng)，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(qiáng)的協(xié)同作用，益生素可提高酶制劑的活性。芽孢桿菌制劑可產(chǎn)生動(dòng)物本身不能分泌的木聚糖酶、纖維素酶等。據(jù)報(bào)道，飼喂益生素制劑后動(dòng)物小腸內(nèi)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(jìn)益生菌增殖。酶制劑促進(jìn)飼料的分解，不僅為動(dòng)物提供大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)也為益生菌生長(zhǎng)繁殖提供必需的養(yǎng)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(chǎn)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(zhuǎn)化率均有極顯著提高，肉雞腹部脂肪質(zhì)量顯著減輕[26]。斷奶仔豬日糧中添加微生態(tài)制劑0.5%和酶制劑0.3%，可顯著提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，在預(yù)防仔豬腹瀉和提高經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)繁殖，并被有益菌消化利用，抑制有害菌生長(zhǎng)。益生素的添加可直接提高畜禽腸道內(nèi)有益菌群的數(shù)量，而寡聚糖和益生素配伍使用能提高有益菌在腸道內(nèi)的成活率和定植率，增強(qiáng)有益菌的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)益生素更好地發(fā)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(jìn)青年雞的生長(zhǎng)，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(shù)量。在豬飼糧中添加甘露寡聚糖和益生素制劑可提高生長(zhǎng)速度和飼料利用率。

活性肽具有免疫調(diào)節(jié)、抗菌等作用，能提高機(jī)體的免疫力；活性肽還能增強(qiáng)益生菌的益生效果，刺激發(fā)酵糖和淀粉的微生物生長(zhǎng)；益生菌又能反過(guò)來(lái)促進(jìn)活性肽的吸收和利用。由于益生菌產(chǎn)生的蛋白酶可將蛋白質(zhì)分解成活性肽，而活性肽的吸收與腸道pH 值有關(guān)聯(lián)，產(chǎn)酸益生菌產(chǎn)生的有機(jī)酸能穩(wěn)定腸道pH 值，從而加速機(jī)體對(duì)其吸收利用。研究表明，將活性肽和乳酸桿菌聯(lián)合使用，在防治消化道疾病、降低腹瀉豬死亡率、提高生長(zhǎng)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(guò)程中的工藝條件對(duì)益生菌的存活有重要影響。由于各種益生素的穩(wěn)定性不同，在制粒過(guò)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(yōu)于顆粒料，而在顆粒料中多選用穩(wěn)定性較好的芽孢桿菌或經(jīng)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(dá)到預(yù)期效果；若添加過(guò)量，過(guò)量的微生物會(huì)同機(jī)體爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致飼料轉(zhuǎn)化率下降，提高飼料成本。

日糧的營(yíng)養(yǎng)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(shí)益生素的使用效果更好，能顯著提高生長(zhǎng)豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。某些飼料中的部分微量元素和抗菌物質(zhì)對(duì)微生物具有破壞作用，會(huì)影響益生素的使用效果。若動(dòng)物的飼養(yǎng)環(huán)境惡劣，腸道中有害菌群數(shù)量較大，則添加適量的益生素制劑對(duì)增加腸道內(nèi)有益微生物數(shù)量、平衡腸道菌群構(gòu)成有顯著效果。若仔豬受到應(yīng)激刺激或在斷奶過(guò)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(duì)于幼年動(dòng)物以及處于運(yùn)輸、飼料改變、天氣變化、轉(zhuǎn)群或患病等應(yīng)激條件下的動(dòng)物，比在適宜環(huán)境條件下生活的動(dòng)物，益生素的使用效果更明顯。

益生素在腸道的定植有動(dòng)物特異性，動(dòng)物品種、用途、年齡和個(gè)體差異對(duì)益生素的適應(yīng)和感受程度也不同。對(duì)于特定種類的動(dòng)物應(yīng)使用某種更合適的益生素。動(dòng)物的生理階段不同，益生素的使用效果也不同。在使用時(shí)應(yīng)充分考慮其作用對(duì)象和使用目的，這樣才能達(dá)到理想的效果。動(dòng)物出生時(shí)，及時(shí)添加益生素可使有益菌搶占腸道成為優(yōu)勢(shì)菌群；動(dòng)物生長(zhǎng)后期，適量添加益生素可以改善腸道有益菌群數(shù)量，維持動(dòng)物健康。

7 益生素應(yīng)用中存在的問(wèn)題及展望

益生素是一種安全、環(huán)保的綠色飼料添加劑，具有無(wú)殘留、無(wú)公害、無(wú)副作用、無(wú)污染、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。益生素在畜牧業(yè)健康養(yǎng)殖上的應(yīng)用是近年來(lái)飼料工業(yè)的研究熱點(diǎn)，但在益生素應(yīng)用中存在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理方面的問(wèn)題。雖然益生素新產(chǎn)品較多，但質(zhì)量不夠穩(wěn)定，在運(yùn)輸、使用、保存過(guò)程中易失活；有些菌株在消化道抵抗胃酸、膽堿能力差，無(wú)法長(zhǎng)期發(fā)揮作用；菌種的安全性還需要進(jìn)一步研究和驗(yàn)證；其作用機(jī)理的研究還不夠深入和全面。針對(duì)這些問(wèn)題，今后應(yīng)加強(qiáng)高效菌株的選擇，改進(jìn)生產(chǎn)工藝條件，開(kāi)發(fā)新的劑型，以保證益生素制劑的高效性和穩(wěn)定性；還應(yīng)針對(duì)動(dòng)物種類和特定生長(zhǎng)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(guò)作用機(jī)理研究和安全性評(píng)價(jià)，解決益生素應(yīng)用上的理論支撐，排除對(duì)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的顧慮，為益生素的科學(xué)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。