益生素的作用機理及在肉仔雞上的應(yīng)用研究進展

摘 要：隨著世界范圍內(nèi)抗生素被逐漸禁用，抗生素替代品的尋找和開發(fā)成為研究熱點。益生素是其中研究較早、認識較深、應(yīng)用比較成熟的替代品之一。本文就益生素的基本性質(zhì)，作用機制和在肉雞上的應(yīng)用效果，以及存在的問題和使用注意事項作一綜述。旨在拓展以益生素為代表的綠色飼料添加劑的應(yīng)用途徑，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

關(guān)鍵詞：益生素；機理；肉仔雞；應(yīng)用

中圖分類號：S816.79 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-0769（2015）08-0069-04

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對畜產(chǎn)品的需求量越來越高，畜牧業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位越來越重要，如何提高畜產(chǎn)品的生產(chǎn)效率成為人們不斷努力的目標(biāo)。在很長一段時間內(nèi)，抗生素的應(yīng)用促進了飼料工業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展。然而，隨之產(chǎn)生的動物腸道正常菌群失調(diào)，耐藥性和藥物殘留等問題，給動物和人類的健康帶來了危害。于是，在1986年以瑞典為首，歐盟等很多發(fā)達國家已逐漸禁止抗生素飼料添加劑的應(yīng)用。尋求抗生素的替代品已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點，益生素就是其中重要的一個方向。

1 益生素的概念及常用菌種

益生素也稱活菌制劑、生菌劑，是可以直接飼喂動物并通過調(diào)節(jié)動物胃腸道微生態(tài)平衡達到預(yù)防疾病、促進動物生長和提高飼料利用率的活性微生物或其培養(yǎng)物，又被稱為微生態(tài)制劑[1-3]。其主要作用是在數(shù)量或種類上補充腸道內(nèi)缺乏的正常微生物，調(diào)節(jié)動物胃腸道微生物的平衡，維持胃腸道的正常生理功能，達到預(yù)防疾病和提高生產(chǎn)性能的目的。目前可以直接飼用且比較安全的益生素菌種有40余種，但能用于配合飼料的種類較少。日本使用的菌種有孢子乳桿菌、豆萁菌、酪酸梭菌、雙歧桿菌、糞鏈球菌、尿鏈球菌和乳酸桿菌等，他們幾乎不使用霉菌及酵母類菌種，美國用于生產(chǎn)的主要有乳酸桿菌、糞鏈球菌芽孢桿菌、雙歧桿菌、仙人屬優(yōu)桿菌及酵母等我國使用的菌種主要有嗜酸乳桿菌、蠟樣芽孢桿菌、枯草桿菌（只限于不產(chǎn)生耐抗生素的菌株）、雙歧桿菌、糞鏈球菌、噬菌蛭弧菌、脆弱擬桿菌及酵母類制劑等。

2 益生素的作用機制

2.1 對病原菌的拮抗作用和對有益菌的促生作用

這是益生素最主要的一個作用機制，也是人們使用益生素的初衷。畜禽腸道菌群是在長期的進化過程中形成的，并保持相對的平衡穩(wěn)定狀態(tài)，對畜禽生長發(fā)育和抵抗疾病具有重要意義，一旦平衡失調(diào)就會出現(xiàn)生產(chǎn)性能下降和疾病狀態(tài)。如造成腹瀉主要原因是腸道微生物菌群失調(diào)，使用益生素后，一方面人為的加大了有益菌群的比例，使有害菌的比例下降。另一方面是由于益生素所含的菌體對致病菌的拮抗作用，而使致病菌的生長受到抑制，絕對數(shù)量降低，正常菌群狀態(tài)得以恢復(fù)。這些拮抗作用體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）改變腸道環(huán)境，抑制有害菌生長。如蠟樣芽抱桿菌有很強的耗氧能力，在作為益生素應(yīng)用后可起到“生物奪氧”的作用，在腸道內(nèi)形成缺氧環(huán)境，從而抑制了具有需氧特性的大多數(shù)病原菌的生長，而有利于厭氧微生物的生長，從而使失調(diào)菌群恢復(fù)正常。乳酸菌作為益生素使用時可產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸和乳酸，降低腸道pH值，提高腸內(nèi)酸度，也可使嗜好堿性的病原微生物的生長受到抑制，如痢疾桿菌等。對pH值及微生態(tài)制劑對腸道菌群的影響研究表明，pH值降低，胃內(nèi)細菌活性受到明顯抑制[4]。

（2）有些益生素的菌體可產(chǎn)生某種抗菌物質(zhì)來抑制有害菌的生長，如產(chǎn)生抗生素、有機酸、過氧化氫等物質(zhì)抑制有害菌生長。乳酸是腸道微生物活性的首要調(diào)控物質(zhì)，它在小腸內(nèi)進一步代謝生成乙酸，被細菌用來合成揮發(fā)性脂肪酸（VFA），腸道內(nèi)的環(huán)境被酸化可抑制對酸敏感的病原。細菌素是一類選擇性作用于細菌靶細胞的抗菌物質(zhì)，乳酸菌幾乎每一菌株都能產(chǎn)生細菌素。嗜酸乳桿菌產(chǎn)生的細菌素能抑制大腸桿菌DNA的合成。雙歧桿菌產(chǎn)生的細菌素能對腸道腐生菌起抑制作用。乳酸乳桿菌在動物體內(nèi)可產(chǎn)生過氧化氫，激活動物大腸內(nèi)的過氧化物酶D硫氰酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)，從而抑制葡萄球菌等致病菌的生長繁殖。在乳酸桿菌的生長代謝過程中，會產(chǎn)生一些具有抗微生物活性的產(chǎn)物，抑制致病類型的有害外源性病原菌。乳酸桿菌還能產(chǎn)生膽汁鹽水解酶對膽汁進行化學(xué)修飾，而經(jīng)過正常微生物菌群化學(xué)修飾之后的膽汁對病原菌的抑制作用更大。

（3）益生菌可在腸道內(nèi)與有害菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)，從而限制有害菌的生長。

（4）益生菌的生物屏障作用?？膳c有害微生物競爭在上皮的附著部位，通過電鏡觀察證明，正常菌群在腸道粘膜等處是有序排列的，當(dāng)有益菌占據(jù)致病菌的靶上皮細胞或以菌群優(yōu)勢產(chǎn)生一種對致病菌不利的環(huán)境時，使病原菌不能黏附，防止病原菌的定位轉(zhuǎn)移。動物發(fā)生疾病和創(chuàng)傷時腸道上皮的通透性提高，日糧和黏膜抗原通過腸道上皮轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致腸道上皮局部炎癥反應(yīng)甚至是自身免疫感染性腸道疾病，而益生素能形成一層保護性生物膜，并促進腸道上皮的修復(fù)。

2.2 調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和刺激機體的免疫機能

益生菌活菌的黏附特性是誘導(dǎo)免疫的一個重要因素。益生菌可與病原菌競爭附著并進入腸上皮細胞，刺激腸道免疫系統(tǒng)的細胞——巨噬細胞產(chǎn)生IgA、IgM，從而提高局部免疫機能及抗病力，有效抑制感染（Luletal等，2000）。以乳酸菌為例，乳酸菌有2種不同的黏附機理：①需要Ca2+的非特異系統(tǒng)，Ca2+信號活化途徑可促進乳酸菌與腸細胞的特異性受體結(jié)合，所有的乳酸桿菌均可借助此系統(tǒng)進行黏附；②Ca2+獨立系統(tǒng)，有2種乳酸成分參與了乳酸菌的黏附，一種是抗蛋白酶，另一種是對蛋白酶敏感的胞外蛋白，部分乳酸桿菌借助此系統(tǒng)進行黏附。雙歧桿菌的黏附則是借助于細菌表面或雙歧桿菌培養(yǎng)物上清液中類蛋白促黏附因子，通過細絲狀的成分特異性地黏附于腸道黏膜表面上，誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生（Granato等，1999）。另外，由于益生素在動物飼養(yǎng)中往往作為飼料添加劑應(yīng)用，這種低劑量的持續(xù)刺激可使動物機體的整體免疫機能得到調(diào)動和提高，因此提高了其整體抗病能力。其機理主要是益生菌與致病菌有相同或相似的抗原物質(zhì)以刺激動物產(chǎn)生免疫力。益生菌還可作為非特異免疫調(diào)節(jié)因子，通過細菌本身或細胞壁成分刺激宿主免疫細胞，使其激活，促進吞噬細胞活力或作為佐劑發(fā)揮作用此外它還可以促進宿主淋巴細胞產(chǎn)生抗體。

2.3 營養(yǎng)素的提供

益生素（如芽抱桿菌、雙歧桿菌等）能夠合成多種維生素，如葉酸、煙酸、維生素、維生素等，并能促進機體對蛋白質(zhì)、鈣、和維生素的消化吸收，從而起到促進畜禽生長和提高生產(chǎn)性能的作用。蘇志勇等[5]生態(tài)寶（酵母菌、鏈球菌、乳酸桿菌、芽抱桿菌的復(fù)合劑）飼喂蛋雞發(fā)現(xiàn)，試驗組產(chǎn)蛋率比對照組高，產(chǎn)蛋量提高，飼料轉(zhuǎn)化率提高，腹瀉率下降。另外益生菌還可以產(chǎn)生各種酶（如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、植酸酶等）和氨基酸。陳惠等[6]研究表明，生長育肥豬飼喂芽孢桿菌添加劑后，可使其淀粉酶及胰蛋白酶活性顯著增強。

2.4 防止有毒物質(zhì)積累，凈化腸道內(nèi)環(huán)境和動物生長環(huán)境機制

動物自身及許多致病菌都會產(chǎn)生多種有毒物質(zhì)，如毒性胺、氨、細菌毒素、氧自由基等。益生素則可以阻止胺和氨的合成，并且可利用它們合成菌體蛋白。實驗證實保加利亞乳桿菌的代謝產(chǎn)物能夠中和大腸桿菌外毒素。多數(shù)好氧菌產(chǎn)生SOD（超氧化物化酶），可幫助動物消除氧自由基?？莶菅挎邨U菌可在大腸中產(chǎn)生氨基氧化酶、氨基轉(zhuǎn)移酶及分解硫化物的酶，將臭源吲哚化合物完全氧化，將硫化物氧化成無臭、無毒物質(zhì)，從而降低血液及糞便中有害氣體的濃度，并減少其向外界的排放量，改善飼養(yǎng)環(huán)境。嗜胺菌能消化腸道游離的氨（胺）及吲哚等有害物質(zhì)，抑制大腸桿菌的活動，糞中含有的活菌體可消化剩余的氨。將芽孢桿菌添加到禽舍內(nèi)，可抑制蛆的孵化，減少蒼蠅；用放線菌微生物作除糞臭劑，除臭66 %，改善動物生長環(huán)境。

3 益生素對肉仔雞生產(chǎn)的影響和可能原因

3.1 對肉仔雞生產(chǎn)性能的影響

關(guān)于益生素對肉仔雞生產(chǎn)性能影響的研究較多，Mohan等[7]用不同濃度梯度的益生素，適當(dāng)?shù)奶砑訚舛饶艽龠M肉雞生長；Yeo等[8]和Zulkif li等[9]用含乳酸菌培養(yǎng)物日糧飼喂肉仔雞，發(fā)現(xiàn)21日齡前試驗組比對照組的體重和增重高；而Lima等[10]在肉仔雞日糧添加0 mg/kg、200 mg/kg和400 mg/kg的枯草芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)對生產(chǎn)性能沒有顯著影響；益生素的最佳添加劑量與菌株有關(guān)，高劑量添加益生素未必有好的促生長效果[11]；黃曉亮等[12]通過試驗發(fā)現(xiàn)前期（1～21日齡）益生素組與對照組相比肉雞平均日增重差異不顯著（P>0.05），后期（21～42日齡）、全期（1～42日齡）平均日增重都顯著提高（P<0.05）；李菊[13]等指出益生素（乳酸菌CAU6001）對肉仔雞日增重和飼料轉(zhuǎn)化率沒有明顯影響，就促生長效果而言，益生素不及抗生素效果明顯；蘇軍[14]報道在肉雞飼料中添加0.4 %的益生素可顯著促進肉雞對飼料蛋白質(zhì)的利用；馮國華等[15]在肉雞生產(chǎn)中添加益生素，可顯著降低腹瀉率；向貴友等[16]用蠟狀芽孢桿菌飼喂肉用仔雞，增重提高21.6 %，飼料消耗減少10.1 %，并顯著降低雛雞腸內(nèi)的大腸桿菌數(shù)；還有報道，在21日齡的肉仔雞飼料中添加 0.14 %的活菌制劑，日糧中能量利用率提高4.7 %，蛋白沉積率提高 9.4 %。對雛雞飼喂乳桿菌制劑，其平均日增重提高24.4 %，雛雞死亡率降低20 %。在肉雞飼料中添加益生素的量為0.15 %～0.20 %；黃軍龍等[17]添加益生素能顯著提高雛雞的平均日增重和飼料報酬。在肉雞日糧中添加益生素，日增重提高12 %，且益生素對預(yù)防雞白痢有顯著效果[18]。

綜上，益生素對于肉仔雞作用效果總體上有積極的促進作用，但個別研究中影響不大，0～3周齡時添加益生素對增加肉仔雞平均日增重、采食量以及降低料肉比的效果較4～6周齡好?？赡茉蛴校阂环矫媸侨庾须u的年齡和生理狀態(tài)不同，動物出生后各個時期腸道中的正常菌群生理、免疫狀態(tài)都不一樣。在初生期，正常菌群還處于連續(xù)變化的階段，這期間剛出生的小雞其腸道內(nèi)微生物菌群處于逐漸形成的過程，前期體內(nèi)微生態(tài)系統(tǒng)還不健全，這時通過添加外源有益菌可以迅速占據(jù)腸道有利位置，從而對病原菌在腸道定植產(chǎn)生排斥作用，達到有益健康，提高生產(chǎn)性能的目的。而后期其自身的微生物菌群已經(jīng)比較健全，再次添加益生素，對其效果就沒那么明顯。因此在動物出生后盡早添加益生素是可取的。幼年動物在不同的生理狀態(tài)時益生素的作用效果差異很大，如在運輸、飼料改變、天氣變化、轉(zhuǎn)群或患病等應(yīng)激條件下使用益生素比在清潔、合適的環(huán)境下明顯。另一方面菌種類別和質(zhì)量不同，益生素有很多類型，對某種特定動物，某一種類型可能比其他類型更適宜。現(xiàn)在研究表明，適于肉仔雞上的菌株多為乳酸菌、芽抱桿菌、酵母菌等。但不同的菌種其活力和效果差異較大。同時益生素的活性是影響作用效果的重要因素，益生素制劑生產(chǎn)用菌種必須規(guī)定在一定傳代范圍內(nèi)。

3.2 對肉仔雞屠體性能的影響

國內(nèi)外有關(guān)益生素對屠體性能的影響研究較少，宋青龍等[19]發(fā)現(xiàn)合生素能降低腹脂和碎肉重，表明合生素能改善胴體品質(zhì)；李菊等[13]飼喂0.15 %乳酸菌CAU6001發(fā)酵液（飼料中活菌數(shù)達到109個/kg）對肉仔雞屠宰指標(biāo)的影響主要表現(xiàn)在能顯著提高肉仔雞胸肌率，而對肉仔雞的全凈膛率、腿肌率和腹脂率等沒有明顯影響；羅慧等[20]添加2 g/kg益生素屠宰性能也有一定提高，益生菌添加組全凈膛率較對照組提高3.82 %，胸肌率提高8.70 %，腿肌率提高 4.20 %；徐剛等[21]發(fā)現(xiàn)益生素能顯著降低肉仔雞的腹脂率（P<0.05）。一系類的報道顯示了益生素對屠體性能的改善作用。

3.3 對肉仔雞肉品質(zhì)的影響

國內(nèi)外關(guān)于益生素對肉品質(zhì)影響的研究較少。李菊等[13]飼喂0.15 %乳酸菌CAU6001發(fā)酵液（飼料中活菌數(shù)達到109個/kg）從不同角度系統(tǒng)研究了益生素對肉品的養(yǎng)分含量、感官性狀及風(fēng)味物質(zhì)的作用效果，結(jié)果表明，乳酸菌對肉仔雞的肉品質(zhì)有改善作用。主要表現(xiàn)在益生素改善了肌肉顏色，即肉色的a3值、b3值有顯著提高，極顯著改善了雞腳顏色，優(yōu)化了胸肌脂肪酸的組成，提高不飽和脂肪酸的比例和含量，提高了胸肌校正肌苷酸。含量，提高了胸肌部分必需氨基酸和風(fēng)味氨基酸含量。對于肉色的改變，可能是益生素在體內(nèi)的活化作用。促進了葉黃素在皮下脂肪的沉積。而對于肌肉風(fēng)味的改善，氨基酸含量的提高具體機制還待進一步研究。

3.4 對肉仔雞免疫水平的影響

益生素對肉仔雞免疫水平的影響因使用的菌種、測定的指標(biāo)等差異而呈現(xiàn)一定的分歧，但總體上呈有利趨勢。王玉梅等[22]益生素對肉仔雞的體液免疫水平的影響，血清的IgG、IgM、IgA的影響不顯著，谷草轉(zhuǎn)氨酶的含量顯著提高，血清中總膽固醇含量也有所提高，總蛋白含量影響不顯著。益生素對肉仔雞免疫器官的影響，胸腺、法氏囊、脾指數(shù)各組差異不顯著。劉克林等[23]用芽孢桿菌制劑飼喂雛雞后發(fā)現(xiàn)試驗組的中樞免疫器官發(fā)育比對照組快，胸腺內(nèi)淋巴細胞密度加大，細胞數(shù)量增加，法氏囊粘膜形成皺囊數(shù)量增加，血中淋巴細胞值亦較高。有研究還表明益生菌可刺激產(chǎn)生干擾素，同時提高免疫球蛋白的濃度和巨噬細胞的活性；陳麗艷[24]益生素能刺激機體免疫系統(tǒng)活性，提高免疫球蛋白的合成和分泌。

4 小結(jié)

益生素在肉雞上的應(yīng)用取得了很大的進展，給畜牧業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益，但其在使用過程中還存在一些問題和和注意事項，如益生素必須是非病原性，并能迅速長繁殖，保持較強的活力；益生素最好能對儲存和加工條件有較好的耐受力，能耐高溫、高壓、高等。并且所選菌種必須有較好的穩(wěn)定性，對胃酸具有較強的抵抗力；使用前要了解是單一菌種還是復(fù)合菌種及活菌含量，以便有針對性的選用益生素；對已有保健藥品的飼料再添加益生素仍有協(xié)同互補作用好于治療效果，適宜長時間連續(xù)飼喂（作用效果慢）等等。目前益生素的使用效果在現(xiàn)代生產(chǎn)中還不能完全代替抗生素應(yīng)用，在對一些疾病的防治上抗生素還起主要作用，但是隨著綠色畜牧業(yè)的發(fā)展，抗生素的應(yīng)用會越來越少，動物專用益生素、益生素的聯(lián)合開發(fā)應(yīng)用、益生素穩(wěn)定性的研究會越來越多。