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益生素的研究进展及其在养猪生产上的应用

来源:成都市蓄康生物科技有限公司  点击数:3013

(祝贺成都市蓄康生物科技有限公司专注围产期母猪研究4周年)


王睿琪

湘南学院化学与生命科学系



批注:

母猪,是多年饲养家畜,所以,母猪不能按照商品猪来养。其最大的差别就是结肠发酵营养(母猪便秘、繁殖障碍等无不与结肠有关),临床一定要综合考虑:纤维素(特别是膳食纤维,如豆皮、麦皮、甜菜粕等)、微生态菌群(乳杆菌、枯草芽抱杆菌等)、功能性双歧因子(木聚糖、水苏糖、壳寡糖等)、酶制剂、抗生素等。另外,母猪的生理阶段也是重要的影响因素,一般认为妊娠阶段:低能高纤维发酵营养为主,哺乳阶段高能高蛋白小肠营养为主,当然了,过渡阶段,即围产期就要围产期母猪饲料了。



摘    要:

随着抗生素应用于生猪生产的弊端逐渐被人重视, 益生素作为一种安全、高效、可部分或全部代替抗生素的绿色添加剂, 也被广泛地研究并应用。本文在简要介绍益生素种类和作用机理的基础上, 着重综述了近几年益生素在生猪生产上的应用, 以期为养殖业者提供参考。

关键词:

益生素; 作用机理; 猪;


抗生素应用于动物饲料的50多年来, 对畜牧生产的发展和经济效益的提高起到了巨大的推动作用, 但抗生素的长期过度使用也暴露出种种弊端, 如动物产生耐药性、肉制品中药物残留、生产成本增加和环境污染等, 在很大程度上影响畜牧业的持续稳定健康发展;因此, 世界各地的科研工作者致力于抗生素替代品的研究, 益生素就是众多替代品中研究较多且较成熟的一种。益生素早在1960年就被学术界定义为:添加于食品或饲料中的一种活的微生物, 能够调节人类或宿主动物肠道中的微生物平衡。益生素以活的形式直接饲喂动物并作用于动物消化道, 在其中能够与病原菌产生竞争性抑制作用, 直接参与调节肠道微生物的平衡, 从而增强机体的免疫力, 使得动物胃肠道功能保持正常状态[1], 进而达到防治疾病、促进生长和提高饲料利用率的作用。较多的研究表明, 益生素是一种安全、低毒、无有害残留、无抗药性的绿色饲料添加剂, 但益生素菌种必须具有无致病性、易于在体内外存活增殖、稳定性好以及促进动物生长发育、提高抗病能力等特点。本文在此对益生素的种类、作用机理以及在猪生产上的应用作一综述, 以期为养殖业者提供参考。

1 益生素的种类

益生素的种类可按照不同形式进行划分, 按菌种组成可分为单一制剂和复合制剂, 按菌种可分为酵母菌制剂、乳酸菌制剂和芽孢杆菌制剂等, 按作用效果可分为微生态生长促进剂和微生态治疗剂, 目前主要是按菌种的不同来分类[2]。

1.1 乳酸菌类

乳酸菌类是一类可分解糖类产生乳酸的细菌总称, 常用的乳酸菌类有嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌和纤维二糖乳杆菌等。这类乳杆菌有耐酸性 (p H值在3.0~4.5仍可正常生长) 、能形成正常菌群、在微氧或厌氧条件下产生乳酸, 但是耐热性弱, 在80℃条件下持续处理5分钟即可损失70%~80%。乳酸菌类不仅可以在肠道内产生乳酸以促进钙、磷、铁等矿物元素吸收, 产生酸性代谢产物、过氧化氢和溶菌酶等抑制肠道内病原菌的生长, 还可以促进B族维生素、维生素K和D、氨基酸和消化酶等的合成, 从而改善矿物质的生物学活性和吸收代谢, 增强食糜的消化和营养代谢, 进而增进机体生长[3]。此外, 乳酸菌类还可以产生乳酸菌素, 这是一种特殊的抗生素, 能够有效地抑制肠道内沙门氏菌和大肠杆菌的生长。

1.2 酵母菌类

酵母菌仅少量存在于动物肠道的微生物菌落中, 主要用于动物生产的酵母种类有热带假丝酵母、产朊假丝酵母、红色酵母和酿酒酵母等, 甘露聚糖和葡萄糖是酵母菌类的细胞壁主要成分, 其可增强吞噬细胞的活性。酵母菌类属于需氧型菌, 不耐热 (60~70℃条件下1小时即可死亡) , 由于其需氧特性, 它可有效地促进厌氧菌的生长繁殖, 抑制病原菌的生长, 改善肠道微生态环境[4]。

1.3 芽孢杆菌类

芽孢杆菌是所有菌属中最理想的微生物添加剂, 常用于动物生产的有地衣杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌和东洋杆菌等。芽孢杆菌属于需氧型菌, 耐高温、耐酸、耐盐和耐制粒挤压且稳定性好。芽孢杆菌定植于肠道后消耗大量的氧气, 维持了肠道的厌氧环境, 使得厌氧菌容易定植于肠道, 有效地抑制了病原菌的繁殖生长, 从而维持肠道的生态平衡。此外, 芽孢杆菌能产生消化酶, 具有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性, 有效地促进食糜在消化道内的消化吸收, 进而促进动物生长。

2 益生素的作用机理

2.1 维持肠道内微生态平衡

畜禽消化道内存在大量的微生物, 其中, 肠道的微生物以厌氧菌为主 (99%以上) , 其余不到1%为需氧菌和兼性厌氧菌, 因此厌氧菌在肠道内起着决定性作用, 正常状态下有益菌群和有害菌群保持着良好的平衡, 维持着畜禽正常的生长和生产。若这个平衡被破坏, 即厌氧菌减少、需氧菌和兼性厌氧菌增加, 则会导致肠道微生态失去平衡, 引起机体消化机能紊乱, 抑制动物生长发育, 严重者则可以致病[5]。而益生素菌种可通过物理化学因子非特异性的黏附于肠道黏膜, 起到占位作用, 从而使得致病菌不能与肠道黏膜受体结合, 使其不能在肠道内占位及生长繁殖;此外, 益生素菌种中的一些需氧菌在肠道内大量消耗氧气, 使得需氧致病菌和兼性厌氧致病菌的生长繁殖受到抑制, 而厌氧有益菌的生长繁殖则得到促进。

2.2 提高机体免疫机能

益生素是良好的免疫激活剂, 它可以刺激宿主的免疫细胞, 使其被激活, 激发吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用, 还能促进动物产生抗体, 激发机体体液免疫和细胞免疫, 从而使得机体免疫和抗病能力增强;如益生素可刺激动物产生干扰素, 增加黏膜表面和血清中Ig A、Ig G和Ig M水平, 增强体液免疫, 促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖和成熟, 从而增强动物机体的免疫力和抗病力。倪学勤等[6]以72头初生仔猪为对象研究了不同来源益生素 (猪源约氏乳酸杆菌JJB3和枯草芽孢杆菌JSO1) 对仔猪分泌型免疫球蛋白A (SIg A) 和主要肠道菌群的影响, 结果表明:尽管这两种益生素对SIg A没有影响, 但其能增加肠道厌氧菌的数量并有效控制仔猪腹泻和提高仔猪日增重。

2.3 提供营养和加强养分的吸收利用

益生素在动物肠道内代谢, 可产生大量氨基酸和维生素 (如叶酸、盐酸和维生素B等) 供给动物机体, 此外还产生大量的消化酶促进肠道内的食糜被更好地消化吸收。益生素在动物肠道内形成的微酸性环境, 更是有利于维生素D以及钙、铁等离子的消化吸收, 从而促进动物的生长发育, 提高饲料的利用率, 改善动物产品的质量。

2.4 降低环境污染

益生素可抑制肠道内氨及胺等毒性物质的产生, 可极大地降低粪便臭味, 改善舍内空气质量, 降低其对环境的污染。廖新俤等[7]在生长猪基础日粮中持续10天添加0.05%剂量的活菌制剂 (主要包含益菌群、酵素及其他辅助成分) 以研究益生素对猪舍内氨气含量和粪便、尿中总氮和氨氮浓度的影响, 结果表明添加活菌制剂可分别显著降低两个实验区猪舍内氨气含量40.28%和56.46%, 尿中总氮和氨氮显著降低25%~38%。

3 益生素在猪生产上的应用效果

3.1 益生素在仔猪生产上的应用效果

目前关于益生素应用于仔猪生产的研究较多, 其主要表现出促进生长、改善免疫能力、减少腹泻、调节肠道微生态平衡以及减弱断奶应激等效果。吴黎明[8]研究了不同组合益生素 (协力益生素、协力2000益生素和协力3000益生素) 对断奶仔猪和保育仔猪生产性能及腹泻情况的影响, 发现益生素对提高仔猪的生长性能和减少腹泻具有明显的促进作用, 且和保育猪相比, 其对断奶仔猪的作用更为明显。高军等[9]设置0.0%、0.1%和0.3%三个添加水平, 研究益生素 (含乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌, 总菌数大于1.0×109cfu/g) 对断奶仔猪生产性能和腹泻率的影响, 结果表明:添加益生素有效地提高了仔猪的饲料利用率、降低了腹泻率和腹泻指数, 显著促进有益菌群的增殖并抑制有害菌群的繁殖生长, 且益生素对仔猪的应用效果存在较明显的剂量效应。窦茂鑫等[10]研究证实芽孢杆菌和乳酸杆菌制剂均使断奶仔猪盲肠和结肠中乳酸杆菌相对数量升高, 降低盲肠内容物p H值, 结肠内容物p H值升高, 并显著降低肠道内挥发性盐基氮含量, 这表明二者均能显著改善肠道微生物区系, 降低肠道蛋白质的腐败变质。郭升伟[11]以30日龄仔猪为对象, 设置了1.2、2.0和2.5 g/kg三个添加水平组研究了华邦益生素 (益生菌含量1.0×108cfu/g) 对仔猪免疫指标的影响, 结果表明:仔猪饲粮中添加华邦益生素能有效地提高血液免疫球蛋白中抗体Ig M、Ig G含量以及猪瘟抗体水平, 对提高机体免疫力和抗体水平有一定的作用。杨旭辉等[12]以60头初产仔猪为对象, 设置了0.2 g/kg干酵母+0.4 g/kg嗜酸乳酸杆菌液、0.4 g/kg嗜酸乳酸杆菌液和10 m L/kg鱼肝油乳研究了复合益生素对仔猪免疫功能的影响, 结果发现:在15~55日龄添加单一益生素和复合益生素均可提高血液中总Ig G、IL-2、IL-5和IFN-γ的量, 但复合益生素的效果明显优于单一益生素, 由此证明复合益生素能更好地增强仔猪的免疫功能。孟宏社等[13]以32~33日龄的仔猪为研究对象, 设置0.5%复合酸 (含正磷酸、富马酸和苯甲酸等) 、1.5%益生素 (含枯草芽孢杆菌和乳酸菌等) 、0.5%复合酸+1.5%益生素三个试验组研究了复合酸化剂和益生素对仔猪腹泻的防治效果, 结果发现:益生素能有效地增加仔猪采食量、改善生长性能, 复合酸和益生素均能有效降低仔猪腹泻率, 但未发现这两种添加剂对生产性能的加性效应。郭冬生等[14]以30日龄仔猪为对象研究了加酶益生素 (含3%多维、2%氨基酸、20%复合酶、20%益生菌、20%寡糖和35%载体) 对断奶仔猪应激反应的影响, 结果发现:加酶益生素能有效提高饲料利用率和生长速度, 降低仔猪腹泻频率;祁玉秀[15]也证实断奶仔猪饲粮中添加0.1%加酶益生素能显著改善仔猪生长性能并提高经济效益。

3.2 益生素在生长育肥猪生产上的应用效果

益生素对生长育肥猪的应用效果主要表现为增加平均日增重和采食量、降低料重比、提高免疫能力和生长性能、改善猪肉品质和血液生化指标等。张海棠等[16]以120头15 kg左右的杜×长×大三元杂交猪为对象, 设置抗生素对照组和0.1%、0.2%和0.4%益生素 (主要含枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌等, 活菌数≥5.0×109个/g) 组研究了益生素对生长猪生产性能和免疫功能的影响, 结果发现:益生素能有效地促进育肥猪生长并提高饲料利用率, 并能提高血清中免疫球蛋白Ig G、Ig M和Ig A及补体C3、C4水平, 其中, 生长猪日粮中添加0.2%益生素替代抗生素效果较佳。严念东等[17]以180头杜×长×大三元杂交猪为对象, 设置对照组、抗生素组、试验1组 (益生菌发酵饲料0小时) 和试验2组 (益生菌发酵饲料24小时) 研究了益生菌 (分别含植物乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌3.0×106、1.0×106、1.0×106cfu/g) 发酵饲料对生长育肥猪生长性能及部分血液生化指标的影响, 结果发现:益生菌发酵24小时的饲料能有效提高生长猪的生长性能和饲料利用率, 且能显著增强血清碱性磷酸酶活性和降低血液中尿素含量。丁文强等[18]以24头日龄相当的“杜×太”杂交仔猪为对象, 研究了银耳孢子发酵物 (TSF) 与益生素对生长肥育猪生长性能及肉品质的影响, 结果发现:在体重10~20 kg阶段, TSF和益生素均能有效提高平均日采食量和平均日增重;体重50 kg以上时, 益生素能显著提高平均日增重和血清胰岛素样生长因子-I的含量;整个试验阶段, 益生素均能有效促进有益菌在肠道内增殖。毛倩等[19]以120头10 kg左右的健康DLY仔猪为对象, 设置对照组、抗生素组和0.1%、0.2%复合益生素组研究了复合益生素 (分别含植物性乳酸菌和酵母菌1.0×107、2.0×106cfu/g) 对生长育肥猪生产性能、盲肠菌群及代谢产物的影响, 结果发现:体重30~50 kg阶段, 0.2%复合益生素添加水平的促生长效果最佳, 而体重80~100 kg阶段则0.1%添加水平的效果最佳;0.1%和0.2%的复合益生素添加水平均能有效提高盲肠内容物中乙酸、丁酸和挥发性盐基氮的含量。张天阳等[20]研究证实乳酸菌液可显著改善育肥猪肌肉失水率、滴水损失、烹饪损失以及剪切力, 但对肉色、大理石纹、拿破率和常规化学成分无显著影响, 综合各项指标, 育肥猪每天采食100~150 m L乳酸菌液 (乳酸菌浓度≥1×109cfu/m L, 乳酸含量≥30 mg/m L) 的效果最佳。

4 展望

随着人们消费生态、健康、绿色食品的要求越来越强烈, 益生素作为一种新型绿色饲料添加剂对我国养猪业的影响也日益增大, 因此, 研究开发出安全、高效、专一的益生素具有非常广阔的应用前景。但为使益生素能够在生猪生产上得以更广泛的应用, 研究者应使益生素产品做到以下三点:首先, 应保证益生素产品的稳定性, 必须保证益生素从产品生产出来到猪的消化道这一漫长过程中能够具有较强的稳定性;其次要保证益生素产品功效的稳定性, 益生素的使用不能仅看其在实验条件下对猪生产的有益作用, 更要注重其在生产实践中的功效能否持续稳定和高效;最后, 益生素产品要能够提升养殖业者的经济效益, 养殖业者总是以能否取得更大的经济效益来决定是否使用该产品的。相信随着在实验条件和生产条件下均重复性良好、质量稳定的益生素产品面世, 益生素产品必将得以更广泛的应用, 并推动我国养猪业的健康发展。

参考文献

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[2]刘星, 许丽.益生素在畜牧养殖业中的应用及发展趋势[J].饲料博览, 2012 (5) :24-26.

[3]林彬彬, 占今舜, 张彬.益生素在猪生产中的应用研究进展[J].猪业科学, 2012 (9) :76-79.

[4]王世红, 赵继德, 赵薇娜.益生素的作用机理及其在猪生产中的应用[J].中国猪业, 2008 (11) :43-45.

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[6]倪学勤, 曹希亮, 曾东, 等.猪源约氏乳酸杆菌JJB3和枯草芽孢杆菌JS01对仔猪肠道分泌型免疫球蛋白A和菌群的影响[J].动物营养学报, 2008, 20 (3) :275-280.

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[14]郭冬生, 彭小兰, 龚群辉.加酶益生素对断奶仔猪应激反应的影响[J].贵州农业科学, 2012, 40 (7) :152-153.

[15]祁玉秀.加酶益生素饲喂断奶仔猪效果试验[J].养猪, 2013 (4) :16.

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[17]严念东, 李绍章, 魏金涛, 等.益生菌发酵饲料对生长育肥猪生长性能及部分血液生化指标的影响[J].饲料工业, 2010, 31 (3) :30-32.

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[19]毛倩, 陈代文, 余冰, 等.复合益生素对生长育肥猪生产性能、盲肠菌群及代谢产物的影响[J].中国畜牧杂志, 2010, 46 (17) :34-39.

[20]张天阳, 徐海鹏, 曾勇庆, 等.饲喂不同剂量乳酸菌液对肥育猪肉质特性及抗氧化性的影响[J].养猪, 2014 (1) :41-43.


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补充:


益生素的作用机理及其在畜牧生产中的应用

皮宇 李华伟 陈青 孙丽莎 顾雯雯 王洪荣

扬州大学动物科学与技术学院

摘    要:

益生素具有无毒、无不良反应、无残留、成本较低且使用方便等特点, 是目前公认的绿色添加剂之一。文章主要就益生素的作用机理、在畜牧业生产中的应用及发展前景等作以综述。

关键词:

益生素; 添加剂; 机理; 畜牧生产;

作者简介:皮宇 (1988-) , 男, 安徽宿州人, 硕士研究生, 研究方向为反刍动物营养代谢与调控。

作者简介:王洪荣 教授, 博士生导师, E-mail:hrwang@yzu.edu.cn。

The Mechanism of Probiotics and Its Application in Livestock Production

PI Yu LI Huawei CHEN Qing SUN Lisha GUN Wenwen WANG Hongrong

College of Animal Science and Technology, Yangzhou University

Abstract:

As one of the green additive, probiotics have the features of non-toxic, no adverse reactions, no residual contamination, low cost and easy to use.This paper reviewed the mechanism of probiotics and application in livestock production in recent years.

Keyword:

probiotics; additive; mechanism; livestock production;

随着生活水平的不断提高, 人们要求提供更多的绿色环保的肉、蛋、奶等畜产品, 规模化健康养殖、生态养殖已成为畜禽养殖的主要发展趋势。益生素又称促生素、生菌剂、微生态制剂、活菌制剂, 是将动物体内的有益微生物经过人工筛选培育, 再经过现代生物工程工厂化生产, 专门用于动物营养保健的微生物制剂, 是从动物、自然界分离、鉴定或通过生物工程人工组建的有益微生物, 经一定的工艺 (培养、发酵、干燥、加工等) 制成并用于动物以促进动物健康为目的的活体微生物或休眠体, 是目前公认的绿色添加剂之一[1-3]。益生菌具有无毒、无不良反应、无残留、成本较低且使用方便等特点, 能保障人类的身体健康, 具有抗生素替代产品的特点, 目前已被广泛用于畜禽养殖业[4-5]。

1 益生素的种类

目前在畜牧生产中应用的益生素, 按其使用目的可分为饲料益生素添加剂和药用益生素;按菌种组成可分为单一菌剂和复合菌剂;按其作用机理可分为微生态治疗剂和生长促进剂;按微生物构成的种类可以把益生素分为乳酸菌类、酵母菌类、芽孢杆菌类和光合细菌类[6]。

1.1 乳酸菌

乳酸菌是一类可分解糖类产生乳酸细菌的总称, 其中有益菌以嗜乳酸杆菌、双歧杆菌和粪链球菌属为代表。乳酸菌可以在肠道内合成维生素D、维生素K、B族维生素和氨基酸等物质, 可提高矿物质元素的生物学活性、改善矿物质的吸收功能, 进而为宿主提供必需的营养物质, 以增强动物的营养代谢、促进机体生长[7]。乳酸菌还能产生乳酸菌素、有机酸等酸性代谢产物, 使肠道环境偏酸性, 可有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌等病原微生物的生长[8]。

1.2 酵母菌

酵母菌益生素中酵母的种类主要有酿酒酵母、石油酵母、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、红色酵母等。其主要特点是好氧、喜生长在多糖、偏酸环境中, 不耐热, 体内富含蛋白质和多种B族维生素[9]。大量研究证明, 酵母菌类益生素添加剂在提高动物生产性能、提高动物免疫力和减少应激等方面均起到一定作用[10]。

1.3 芽孢杆菌

芽孢杆菌益生素包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌及短小芽孢杆菌等。芽孢杆菌具有耐受性较好的芽孢, 其具有耐酸、耐高温 (100℃) 、耐盐及耐挤压等特性, 具有较高的稳定性[11]。芽孢杆菌还具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、植酸酶及纤维素酶活性, 能够有效降解复杂的碳水化合物[12]。此类芽孢杆菌进入肠道, 在肠道内定植可消耗肠道内大量的氧气, 保持肠道厌氧环境、抑制致病菌的生长、维持肠道正常生态平衡。

1.4 光合细菌

光合细菌类益生素是具有光合作用的一类微生物, 其能为动物体提供丰富的维生素、蛋白质、矿物质等营养物质, 且可产生类胡萝卜素、番茄红素等天然色素以及辅酶Q等生物活性物质, 提高动物宿主的免疫力[13]。另外光合细菌还可以吸收分解水中的硫化氢、氨等有毒物质, 具有消除污染、净化水质的作用[14]。

2 益生素的作用机理

益生素进入畜禽肠道后, 与肠道内正常菌群产生共生、栖生、竞争及吞噬等复杂作用, 因此益生素的作用机理目前还不明确。目前, 提出较多的机理有3种学说, 即优势菌群学说、菌群屏障学说以及微生物夺氧学说。

2.1 建立优势菌群, 改善肠道微生物菌落

健康动物的肠道内存在着超过百种的细菌, 这些细菌与宿主保持着动态平衡, 肠道内细菌多数以厌氧菌 (优势菌群) 为主, 比例>99%, 因此优势菌群即厌氧菌对整个菌群起决定作用。当动物受到应激时, 肠道菌群会发生变化[15]。当应激超过一定生理范围时, 这些肠道菌群就会失去平衡, 兼性厌氧菌及需氧菌大量繁殖, 专性厌氧菌减少, 肠道菌群失调, 引起机体消化机能的紊乱, 抑制动物生长发育, 严重的可导致疾病发生。使用益生素的目的就是为了补充优势菌群, 益生素是通过提供活的有益微生物进入到动物肠道后定植、占位、生长和繁殖, 与肠道内的有害菌竞争营养物质, 从而有效抑制了有害菌的生长;并且益生素提供的有益菌在肠道内生长和繁殖需要消耗大量的氧气, 夺取其他需氧菌 (有害菌) 的生存条件, 使有害菌分解、排出体外。研究还发现, 益生素能够有秩序地定植于黏膜、皮肤等表面或细胞之间, 形成生物屏障, 这些屏障可以阻止病原微生物的定植, 起到占位、争夺营养、互利共生或颉颃作用[16]。最终在肠道内建立优势菌群, 改善肠道微生物菌落, 维持机体正常的微生态平衡。

2.2 刺激免疫系统, 提高动物机体免疫力

益生素中的有益菌可以成为宿主的非特异性免疫调节因子, 能够增强吞噬细胞、嗜中性粒细胞、NK细胞的活力, 促使机体细胞产生干扰素;同时益生素也可以作为佐剂刺激特异性免疫应答, 增强血清中Ig A、Ig M和Ig G水平。乳酸杆菌能够以某种免疫调节因子的形式发挥作用, 刺激肠道局部免疫反应。另外, 有研究发现, 乳酸双歧杆菌和约氏乳杆菌能在体外增强吞噬细胞对大肠杆菌的吞噬作用, 而当沙门氏菌和噬热链球菌一起使用时可显著提高血清中的Ig A含量[17]。最终通过激发机体体液免疫和细胞免疫, 来增强机体免疫力和抗病能力。

2.3 提供机体营养, 提高饲料转化率

有益菌在动物肠道内生长繁殖可以产生多种消化酶, 如水解酶、发酵酶和呼吸酶等, 有利于降解饲料中的蛋白质、脂肪和复杂的碳水化合物, 并能促进消化道内多种氨基酸、B族维生素等营养成分的有效合成和吸收利用, 促进铁、钙等元素的吸收, 补充机体营养素, 促进畜禽生长[18]。另外, 许多微生物本身富含营养物质, 添加到饲料中可作为营养物质被动物摄取吸收, 从而促进动物的生长发育。

2.4 抑制有害菌生长, 净化胃肠道内环境

益生素在生长代谢过程中, 会产生二氧化碳、过氧化氢、细菌素及有机酸等一些抗微生物活性的代谢产物, 降低肠道p H, 同时改变黏膜层及肠道内环境, 创造不利于有害菌生长的环境, 从而抑制病原菌生长, 净化肠道内环境[19]。另外, 某些细菌如双歧杆菌和乳酸杆菌还能减少内毒素等有害物质, 还能产生一些抑制酶, 抑制肠道内氨、生物胺、吲哚和酚及腐败物等物质的产生, 使有害产物得到控制, 进一步净化肠道内环境。

3 益生素在畜牧生产中的应用

3.1 家禽

3.1.1 改善肠道菌群, 增强机体免疫力

唐志刚等研究在不同营养水平日粮中添加益生菌对肉鸡免疫器官指数、血清等指标的影响, 结果显示, 在不同营养水平下, 添加益生菌能促进肉鸡前期免疫器官的生长和发育, 增强血液和肠黏膜抗氧化能力, 促进肠黏膜免疫球蛋白分泌, 并能促进回肠乳酸杆菌增殖、抑制大肠杆菌增殖[20]。焦喜兰等研究表明, 在饲料中添加益生素可提高肉鸡的日增重, 降低料重比, 提高肠道中乳酸菌数量, 降低大肠杆菌数量, 使免疫器官指数和免疫球蛋白数量增加[21]。黄冠庆等研究表明, 酸化剂和益生素合用能不同程度的提高血清总蛋白、白蛋白和总胆固醇含量及谷胱甘肽S转移酶活性, 不同程度降低血清尿素和丙二醛含量及谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性, 说明酸化剂和益生素合用可增强蛋白质的吸收、降低体内蛋白质的分解及提高机体抗氧化能力, 从而促进肉仔鸡的生长[22]。靳二辉等研究了芽孢杆菌类益生素对AA肉鸡血细胞和免疫器官组织结构的影响, 试验Ⅰ组和Ⅱ组分别添加益生素200和400 mg·kg-1, 结果显示, 与对照组相比, 试验Ⅱ组第21和42天肉鸡红细胞数量、嗜碱性粒细胞和单核细胞比例分别显著或极显著增加 (P<0.05或P<0.01) , 第42天胸腺、法氏囊重量和器官指数分别显著增加46.60%和38.23%、66.67%和47.62% (P<0.05) ;试验Ⅰ组第21和42天肉鸡法氏囊重量和器官指数分别显著增加35.40%和36.92%、88.03%和153.97% (P<0.05) , 第42天胸腺重量和器官指数显著增加46.27%和28.13% (P<0.05) , 说明芽孢杆菌类益生素具有增强机体免疫功能作用[23]。阿琪玛在海兰褐壳蛋鸡日粮中添加益生素, 结果显示, 益生素具有维持动物消化道有益菌的优势, 能够维持微生物平衡, 促进蛋鸡免疫器官成熟, 增强蛋鸡免疫能力, 提高抗应激能力, 改善蛋鸡的生产性能[24]。

3.1.2 提高生产性能

郭云霞等探讨了鸡源芽孢益生菌对雏鸡的应用效果, 结果显示, 益生菌组雏鸡日增重比对照组高0.975 g, 比抗生素组高0.310 g, 死亡率比抗生素组下降8%, 说明鸡源芽孢益生菌可使雏鸡肠道消化酶活性提高, 肠道内容物p H降低, 能够促进有益菌的增殖, 抑制有害菌的生长, 进而促进日粮中营养物质的消化吸收, 提高生产性能[25]。王玮等研究表明, 饲粮中添加益生素能促进肉仔鸡的生长, 推荐益生素 (5 000 U·g-1) 的适宜添加量为0.1%[26]。孙金艳试验结果表明, 不同水平益生菌制剂均可显著提高雏鹅日增重 (P<0.05) ;与对照组相比, 各试验组16~30日龄采食量均显著增加 (P<0.05) ;不同水平益生菌制剂均可显著提高能量代谢率及粗蛋白质消化率 (P<0.05) , 其中2 g·kg-1益生素添加组干物质、粗蛋白质、粗纤维消化率及能量代谢率均显著高于对照组, 分别较对照组提高8.98%、14.14%、18.54%、11.48% (P<0.05) [27]。王尚荣研究表明, 在蛋鸭日粮中添加益生菌能显著提高产蛋率和总蛋重比 (P<0.05) , 各试验组的生长激素 (GH) 、胰岛素 (IGF) 、三碘甲状腺原氨酸 (T3) 及甲状腺素 (T4) 的含量均显著高于对照组 (P<0.05) [5]。

3.1.3 促进营养物质吸收, 提高饲料利用率

李万军研究报道, 在蛋鸡日粮中添加益生菌可以提高蛋鸡的产蛋率和平均蛋重, 降低料蛋比, 改善蛋壳质量, 增加经济效益, 促进机体对蛋白质、钙和磷的吸收利用, 增强机体抗应激能力, 并对蛋鸡有一定的保健作用[28]。张诗玉等研究表明, 饲粮中添加益生素能显著提高四川白鹅的生产性能和屠宰性能, 表明益生素是一种安全、绿色的饲料添加剂, 可以部分替代药物残留较高的抗生素[29]。

3.1.4 净化环境, 改善畜产品质量

陆银等研究表明, 蜡样芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌和粪肠球菌组成的复合益生菌能显著提高21~35日龄的肉鸡平均日增重、降低采食量和饲料增重比 (P<0.05) , 200 g·t-1添加组效果最好。同时该复合益生菌能改善鸡肉品质[30]。黄冠庆等研究了酸化剂和益生素联用对肉仔鸡屠宰性能和肉品质的影响, 结果表明, 酸化剂和益生素联用时, 当添加量为0.3%时可显著降低胸肌滴水损失 (P<0.05) ;添加量为0.5%时可显著提高腿肌率及显著降低胸肌滴水损失和胸肌率 (P<0.05) [31]。章平等发现, 益生素拌料或饮水均能提高固始快大型种鸡产蛋率、种蛋合格率, 降低死淘率, 净化舍内环境, 改善蛋壳质量[32]。庞云杰研究发现, 蛋鸡饲料中添加益生菌可提高饲料中蛋白质的消化吸收率, 从而减少粪便中蛋白质含量, 使鸡舍内氨气浓度降低。同时改善肠道微生态平衡, 提高鸡的抗病能力, 改善蛋品质[33]。黄劼等报道, 在产蛋鸡饲料中添加不同水平的复合益生菌, 对蛋鸡生产性能、鸡蛋品质及病死率等指标均有所改善, 且复合益生菌在产蛋鸡饲粮中的推荐添加水平为300 mg·kg-1[34]。

3.2 猪

益生素主要运用在仔猪阶段, 其能够改善仔猪的肠道微生物菌群, 具有降低腹泻率、增强机体免疫力、提高生产性能等作用。窦茂鑫等研究表明, 芽孢杆菌和乳酸杆菌均能改善肠道微生物区系, 降低肠道蛋白质的腐败变质[35]。陈丽仙等试验结果显示, 益生菌制剂能显著降低仔猪腹泻率 (P<0.05) , 促进仔猪生长;大肠杆菌和肠球菌是仔猪肠道内非常住菌群 (过路菌) , 乳酸杆菌、双歧杆菌、产气荚膜梭菌为常住菌群;益生菌剂能极显著的减少仔猪肠道内的好氧菌 (P<0.01) , 极显著增加仔猪肠道的厌氧菌、双歧杆菌和乳酸杆菌 (P<0.01) , 显著降低仔猪肠道的产气荚膜梭菌 (P<0.05) , 表明益生菌剂能有效改善仔猪肠道菌群[36]。晴空一燕发现, 益生素不仅可以维持仔猪肠道菌群平衡, 还有效抑制肠道病原菌, 提高动物抗病力, 提高仔猪的生产性能, 从而提高养殖者的经济效益[37]。祁玉秀对加酶益生素在断奶仔猪生产中的应用效果进行了试验, 结果表明在断奶仔猪饲粮中添加加酶益生素0.1%能改善仔猪生长性能、提高经济效益[38]。

3.3 奶牛

益生素可以提高产奶量、增强机体免疫、减少奶牛热应激对生产性能的影响。陈碧红等在断奶利木赞犊牛日粮中分别添加益生素2.5、2.0和1.2 g·kg-1, 与对照组相比, 犊牛腹泻率分别降低4.67%、5.86%和3.85%[39]。叶锋等研究发现, 益生素能够提高犊牛的增重速率, 促进瘤胃发育, 同时降低死亡率[40]。刘彩娟等研究表明, 在泌乳中期奶牛日粮中添加复合益生菌制剂50和100 m L·kg-1, 60 d后能够显著提高产奶量 (P<0.05) [41]。在泌乳后期添加乳酸菌和纳豆芽孢杆菌能显著提高奶牛产奶量 (P<0.05) , 其中乳酸菌提高的幅度最大, 明显改善乳品质[42]。王尚荣研究结果表明, 益生素能显著提高西门塔尔×本地黄牛杂交奶牛的产奶量 (P<0.05) , 以100 g·头-1·d-1添加量为宜[43]。Moallem等试验表明, 炎热季节里在奶牛日粮中添加益生素, 奶牛日平均产奶量增加1.5 kg, 比对照组提高4.1%[44]。黄祥来研究结果表明, 益生素能显著提高杂交试验牛的产奶量 (P<0.05) , 且日粮中适宜添加量为100~150 g·d-1[45]。

4 小结

益生素具有改善肠道菌群结构、增强畜禽机体免疫力、提高生产性能等功效, 是抗生素的替代品之一, 已被广泛应用于养殖业, 在畜牧生产上具有广阔的应用前景。为了进一步提高其应用效果, 今后应从细胞水平和分子水平上进一步深入研究益生素的作用机制;通过基因工程手段获得能永久性定居在肠道的益生菌和多功能性微生态制剂;加强益生素与酸化剂、中草药制剂等绿色饲料添加剂的协同效应和作用机理研究;加强益生素最佳添加时期和添加方式的研究, 以保证其发挥最佳功效。

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