益生菌在犢牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

吳健豪

（光明牧業(yè)有限公司，上海 202177）

近年來，動物飼料中抗生素的違規(guī)使用已經(jīng)嚴(yán)重影響畜牧業(yè)的發(fā)展和人類的健康。這些問題主要表現(xiàn)在：飼料中抗生素的不規(guī)范使用導(dǎo)致動物體內(nèi)一些細(xì)菌產(chǎn)生了耐藥性，引起動物機(jī)體內(nèi)源性感染。并且抗生素殘留現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在畜產(chǎn)品上殘留的抗生素不僅會危害人類的健康，最終還會破壞微生態(tài)平衡［1］。因此，研究者們急需尋找一種抗生素替代品以降低抗生素給畜牧生產(chǎn)帶來的危害。與抗生素相比，益生菌不但具有增強(qiáng)動物的抗病力、提高飼料利用率、提高動物生長性能等優(yōu)點(diǎn)，而且其無耐藥性、無毒副作用、無殘留，因而可作為抗生素的替代品。目前關(guān)于益生菌在單胃動物上的應(yīng)用研究比較多，但在反芻動物尤其是幼齡反芻動物上的應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究。

對于牛來說，幼齡階段胃腸道系統(tǒng)發(fā)育情況對其以后的生長發(fā)育至關(guān)重要。犢牛發(fā)育的好壞直接影響其生產(chǎn)性能。而且剛出生的犢牛消化系統(tǒng)中的微生物數(shù)量微乎其微，如果在該階段人為地幫助其建立一個優(yōu)勢菌群和良好的微生物區(qū)系，對于牛的健康生長至關(guān)重要。最新的研究發(fā)現(xiàn)在反芻動物幼齡階段添加益生菌不僅可以促進(jìn)其胃腸道系統(tǒng)發(fā)育，而且通過建立一個穩(wěn)定微生物區(qū)系，對反芻動物以后的生長發(fā)育具有關(guān)鍵作用。該文主要概述復(fù)合益生菌在反芻動物消化道中的作用機(jī)制及近年來益生菌在犢牛生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 益生菌的定義及分類

1.1 益生菌的定義

“益生菌”一詞最早始于希臘［2］。 1907 年，Elie Metchnikoff博士率先發(fā)現(xiàn)了一些細(xì)菌能在動物體內(nèi)發(fā)揮積極的作用，并且由于腸道微生物對食物的依賴性，可能通過采取一些措施讓機(jī)體內(nèi)有益微生物代替有害微生物，進(jìn)而改變動物機(jī)體內(nèi)的菌群組成。直到 1965 年，Lilly 和 Stillwell［3］將這種微生物定義為“益生菌”。后來，Sperti將益生菌定義為“刺激微生物生長的組織提取物”。益生菌被用來描述微生物產(chǎn)生的物質(zhì)，是一種具有與抗生素相反功能的藥物。

隨著對微生物制劑研究的深入，益生菌的定義也在逐漸改進(jìn)和完善。目前研究者們將益生菌普遍定義為：從動物體內(nèi)提取的有益微生物經(jīng)過加工得到的只含活菌或者活菌及其代謝產(chǎn)物共同存在的微生物制劑。益生菌作為對宿主有益的微生物，因為對酸和膽鹽有耐受性，所以可以在消化道內(nèi)長期存在［4］。將益生菌添加到反芻動物飼料中可以改善反芻動物胃腸道菌群，促進(jìn)有益微生物的生長和繁殖，進(jìn)而提高動物生長性能，增強(qiáng)動物機(jī)體的免疫力和抗病力。益生菌作為反芻動物飼料添加劑既能提高動物的生長性能，又在保護(hù)環(huán)境的同時給養(yǎng)殖戶帶來經(jīng)濟(jì)效益，所以研究益生菌在反芻動物生產(chǎn)中的作用有著非常重要的意義。

1.2 益生菌的分類

多年來，關(guān)于微生物特征的研究主要集中在腸道微生物群。隨著對益生菌研究的深入，研究者們按照菌種不同將益生菌劃分為3種類型，包括乳酸菌類（主要包括乳桿菌屬、丙酸菌屬、腸球菌屬、鏈球菌屬、片球菌屬等）、芽胞桿菌類（主要包括凝結(jié)芽胞桿菌、枯草芽胞桿菌、地衣芽胞桿菌等）、酵母類（啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等）［5］。

2 犢牛的生長發(fā)育特點(diǎn)

無論是肉牛還是奶牛，犢牛時期胃腸道菌群的建立在其以后的生長發(fā)育過程中均起著至關(guān)重要的作用。要想養(yǎng)好牛，就必須重視其犢牛階段的飼養(yǎng)。但是犢牛免疫力較弱，且極易受到外界應(yīng)激的影響。首先是初生環(huán)境應(yīng)激，因為母體內(nèi)的環(huán)境是無菌的，而圈舍內(nèi)是有菌環(huán)境，所有犢牛從母體內(nèi)產(chǎn)出到圈舍中，必然會受到環(huán)境應(yīng)激的影響。然后是斷奶應(yīng)激，盡管人為配制的犢牛日糧能夠滿足其生長發(fā)育需要，但其畢竟和母乳營養(yǎng)成分有所不同［6］，因而會給犢牛帶來一定的斷奶應(yīng)激。

在犢牛階段，胃腸道菌群對其健康和生長發(fā)育具有很大的影響。犢牛容易受到應(yīng)激而導(dǎo)致胃腸道菌群失調(diào)，因此一個穩(wěn)定的腸道菌群對于犢牛的健康生長至關(guān)重要。大量的研究表明犢牛的胃腸道菌群一般分為3類：一類是與宿主共生的專性或兼性厭氧菌（如雙歧桿菌、類桿菌和乳酸桿菌），即犢牛胃腸道優(yōu)勢菌群；第二類是與宿主存在共棲條件的致病菌和病原菌 （如腸桿菌和腸球菌），在犢牛胃腸道中為非優(yōu)勢菌群。第三類是病原菌，這類病原菌一般在犢牛胃腸道中只是路過，并不停留，所以不會導(dǎo)致犢牛產(chǎn)生疾病［7］。要想保證犢牛健康生長，就要保證犢牛胃腸道菌群的動態(tài)平衡。而生長環(huán)境和日糧營養(yǎng)成分的改變會導(dǎo)致犢牛胃腸道菌群發(fā)生改變，所以在犢牛飼養(yǎng)過程中，要盡量做到生長環(huán)境相對不變，并且在改變?nèi)占Z營養(yǎng)成分之前，做好預(yù)飼，避免犢牛產(chǎn)生應(yīng)激，而造成胃腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

3 益生菌在反芻動物機(jī)體內(nèi)的作用機(jī)理

益生菌在反芻動物機(jī)體內(nèi)的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在調(diào)控瘤胃發(fā)酵、提高機(jī)體免疫力等方面。其中在調(diào)控瘤胃發(fā)酵上主要表現(xiàn)為益生菌能夠調(diào)控瘤胃pH值，這就可以防止日糧中能量過高而引起的動物酸中毒［8］。并且益生菌中的丙酸菌屬可以利用瘤胃中的乳酸，在維持瘤胃pH值穩(wěn)定性的同時可以進(jìn)行糖異生過程，為機(jī)體提供能量［9］。

目前對于益生菌在反芻動物應(yīng)用上的研究較為明確的是，在反芻動物幼齡時期建立一個良好的胃腸道優(yōu)勢菌群平衡系統(tǒng)能使其生長發(fā)育得更好。但每當(dāng)動物產(chǎn)生應(yīng)激或者疾病時，其胃腸道優(yōu)勢菌群系統(tǒng)的平衡都會受到破壞，這其中就可能會導(dǎo)致不利于動物生長發(fā)育的有害菌群數(shù)量增加，影響動物的生長發(fā)育。而當(dāng)人為地在動物日糧中添加益生菌后，進(jìn)入胃腸道中的益生菌不但能與有害菌群競爭營養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制有害菌的生長，并且還會在胃腸道壁上附著一層益生菌群膜從而阻礙病原菌進(jìn)入，進(jìn)而減少病原菌的增殖、發(fā)育，防止病原體對動物機(jī)體造成危害。而且進(jìn)入動物胃腸道的益生菌在生長、增殖的過程中會消耗胃腸道內(nèi)大量的氧氣，從而為反芻動物胃腸道內(nèi)有益菌群的生長提供了一個有利的厭氧環(huán)境。同時動物胃腸道內(nèi)的致病性需氧菌和兼氧菌數(shù)量也會降低，進(jìn)而使胃腸道形成一個由優(yōu)勢有益菌群組成的動態(tài)平衡的微生態(tài)系統(tǒng)［10］，以促進(jìn)動物機(jī)體的生長發(fā)育。

4 益生菌對犢牛的影響

幼齡階段對于動物的一生至關(guān)重要，牛也不例外。犢牛剛出生時，瘤胃還沒有發(fā)育完全，且其腸道中微生物也處于空白狀態(tài)。在犢牛飼養(yǎng)過程中，初生和斷奶是犢牛生長最關(guān)鍵的2個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果在該2個時期給犢牛飼喂益生菌，就會在犢牛的胃腸道中建立優(yōu)勢菌群，促進(jìn)腸道發(fā)育，進(jìn)而對犢牛胃腸道的發(fā)育和機(jī)體生長發(fā)育產(chǎn)生積極的影響。

4.1 益生菌對犢牛生長性能的影響

大量的研究表明，益生菌飼喂?fàn)倥？梢蕴岣郀倥５纳L性能。 Bayatkouhsar等［11］研究表明，乳酸桿菌可以提高犢牛的采食量和日增重，但與對照組相比差異不顯著（P＞0.05）。 Zhang 等［12］通過給犢?？诜参锶闂U菌（1.7×1010CFU/d）發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌可以改善犢牛的生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率。董曉麗等［13］在研究益生菌對犢牛生長性能的影響時發(fā)現(xiàn)，在哺乳期犢牛代乳品中添加益生菌能夠增加其日增重，提高犢牛生長性能，同時也改善犢牛的腹瀉情況。張海濤等［14］研究發(fā)現(xiàn)，納豆枯草芽胞桿菌能夠提高犢牛的日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、降低料重比，進(jìn)而提高動物的生長性能。Riddell等［15］在研究益生菌對犢牛生長性能的影響時發(fā)現(xiàn)，益生菌可以提高犢牛日增重，增加犢牛采食量。但是 He 等［16］和 Alugongo 等［17］的研究卻發(fā)現(xiàn)，將酵母及發(fā)酵產(chǎn)物飼喂?fàn)倥ζ涿庖邫C(jī)能和生長性能并無顯著影響。Heinrichs等［18］研究表明，甘露寡糖替代新霉素和土霉素等抗生素添加到犢牛代乳粉中并不影響犢牛的生長性能。這些研究結(jié)果中存在的差異可能是由于試驗動物的品種、日齡、環(huán)境、飼養(yǎng)管理以及飼料精粗比不同所造成的，也可能與所添加的益生菌種類和添加量有關(guān)。

4.2 益生菌對犢牛瘤胃發(fā)育的影響

益生菌可以促進(jìn)犢牛瘤胃發(fā)育，并且快速提高犢牛斷奶后的瘤胃發(fā)育速度，以利于犢牛斷奶后迅速適應(yīng)所食的日糧。益生菌促進(jìn)犢牛瘤胃發(fā)育主要表現(xiàn)在對瘤胃pH值的調(diào)節(jié)，當(dāng)益生菌進(jìn)入犢牛瘤胃后，犢牛的瘤胃中會產(chǎn)生大量的乙酸、丙酸和過氧化氫等物質(zhì)，在降低瘤胃pH值的同時又增加了揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量，改變了瘤胃中VFA的比例，而揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量的增加又可以促進(jìn)了瘤胃內(nèi)微生物的發(fā)育［19］。并且當(dāng)犢牛瘤胃pH值處在一個相對較低的環(huán)境下，瘤胃內(nèi)發(fā)酵類型會由乙酸發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)楸岚l(fā)酵，從而更有利于瘤胃上皮細(xì)胞對乳酸和丙酸的吸收。同時益生菌的飼喂也會增加犢牛瘤胃內(nèi)有益菌的數(shù)量，使瘤胃微生物種類變得多樣化，進(jìn)而促進(jìn)犢牛瘤胃發(fā)育。符運(yùn)勤等［20］在0～8周齡犢牛晨飼的代乳粉中添加了益生菌（地衣芽胞桿菌），通過對瘤胃液細(xì)菌多樣性的分析發(fā)現(xiàn)，益生菌的添加增加了犢牛瘤胃液細(xì)菌區(qū)系的香儂—威納多樣性指數(shù)、豐富度和均勻度指數(shù)。張海濤等［14］給犢牛飼喂益生菌（納豆枯草芽胞桿菌）以研究益生菌對犢牛的影響時發(fā)現(xiàn)，與對照組相比益生菌添加組中犢牛瘤胃表皮的微生物數(shù)量和種類均顯著增加（P＜0.05），犢牛瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃和皺胃的相對重量顯著高于對照組（P＜0.05），瘤胃pH值與對照組相比無顯著差異 （P＞0.05），但有降低的趨勢。說明給犢牛飼喂益生菌能夠改善瘤胃微生物區(qū)系，提高瘤胃內(nèi)微生物種群的多樣性。

4.3 益生菌對犢牛免疫系統(tǒng)的影響

免疫球蛋白對于動物機(jī)體免疫系統(tǒng)的發(fā)育至關(guān)重要。犢牛出生前，由于母體胎盤的特殊結(jié)構(gòu)會阻礙母體中的免疫球蛋白進(jìn)入犢牛的循環(huán)系統(tǒng)，所以剛出生的犢牛免疫系統(tǒng)的發(fā)育是不健全的。這時如果有外界環(huán)境中的病原菌入侵，就會導(dǎo)致犢牛感染疾病［21］。大量的研究已經(jīng)證實，益生菌中所含的抗原物質(zhì)與致病菌很相似，所以益生菌也是良好的免疫激活劑，它能夠有效地提高干擾素和巨噬細(xì)胞的活性，參與調(diào)解細(xì)胞吞噬功能中細(xì)胞因子的分泌及宿主和抗原之間的免疫反應(yīng)，進(jìn)而提高動物機(jī)體對致病菌的免疫力。孫曉先等［22］研究發(fā)現(xiàn)，益生菌在動物機(jī)體免疫器官的生長發(fā)育中起著重要作用。趙會利等［23］給31日齡荷斯坦奶牛犢牛的日糧中添加了0.1%的益生菌（納豆芽胞桿菌），發(fā)現(xiàn)納豆芽胞桿菌能夠提高犢牛體液和細(xì)胞免疫水平，促進(jìn)犢牛免疫器官的發(fā)育，提高了犢牛免疫力。Castro等［24］研究表明，益生菌能夠調(diào)控犢牛胃腸道微生物區(qū)系，提高犢牛機(jī)體免疫力。Franklin等［25］在奶牛犢牛日糧中添加10 g/d的甘露寡糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)奶牛犢牛血清中免疫球蛋白含量較高，輪狀病毒抗體活性較強(qiáng)。以上的研究結(jié)果說明，在犢牛日糧中添加益生菌對于犢牛機(jī)體免疫球蛋白的產(chǎn)生、犢牛免疫力的提高等方面具有明顯的促進(jìn)作用。

5 益生菌在犢牛應(yīng)用中存在的問題

研究者們對于益生菌的研究已經(jīng)有很長一段時間，益生菌在犢牛飼養(yǎng)上的應(yīng)用也取得了長足的進(jìn)展。但目前只有枯草芽胞桿菌、乳酸桿菌和地衣芽胞桿菌等益生菌在犢牛上有所應(yīng)用，并且在實際應(yīng)用是也會有一些問題如：①相比于抗生素，益生菌的抗菌效果較弱；②相比于單胃動物，益生菌在反芻動物上的應(yīng)用還很少，應(yīng)加大研究力度；③因為現(xiàn)有益生菌都為活菌制劑，在保存和運(yùn)輸時容易失活，并且其作用效果極易受到環(huán)境、日糧成分及比例等因素影響。所以目前對于益生菌的研究應(yīng)該著力于研究出方便保存、運(yùn)輸且作用效果相對穩(wěn)定的益生菌，或者找到能夠使益生菌長時間存放的方法，并且應(yīng)該進(jìn)一步提高益生菌的抗菌效果，甚至研究出能夠長期替代抗生素作用效果的益生菌。

6 展望

益生菌能夠提高犢牛的生長性能和飼料轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)犢牛胃腸道的發(fā)育，并且對犢牛機(jī)體免疫器官和細(xì)胞的發(fā)育具有較好的促進(jìn)作用，能夠提高犢牛機(jī)體的免疫力。隨著人們健康意識的逐漸增強(qiáng)，對食品的安全意識也逐漸提高，因此在養(yǎng)殖業(yè)中發(fā)展抗生素替代品成為必然趨勢。益生菌作為犢牛的飼料添加劑可以使其胃腸道保持在一個健康的水平，進(jìn)而有利于犢牛的生長發(fā)育。由此可見，益生菌在犢牛飼養(yǎng)中的應(yīng)用前景非常廣闊，在未來的研究中更應(yīng)該關(guān)注在犢牛飼養(yǎng)過程中各種益生菌的作用效果。

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