全面“禁抗”時(shí)代下的合生元發(fā)展現(xiàn)狀

王 可，劉顯軍

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

養(yǎng)豬在畜牧生產(chǎn)中占有十分重要的位置，現(xiàn)代養(yǎng)殖技術(shù)中，早期斷奶技術(shù)在增加母豬產(chǎn)仔量，降低成本方面發(fā)揮著作用。但是初生仔豬免疫水平較低、胃腸消化器官發(fā)育不健全以及斷奶引發(fā)的應(yīng)激，會(huì)導(dǎo)致仔豬食欲變差、消化功能紊亂、腹瀉等情況的發(fā)生，從而在仔豬斷奶后的1～2周出現(xiàn)生長(zhǎng)抑制，甚至死亡。

針對(duì)上述等問題，飼養(yǎng)者往往會(huì)在仔豬飼養(yǎng)過(guò)程中大量應(yīng)用抗生素，以此提高仔豬的生產(chǎn)性能。但由于養(yǎng)殖人員的基礎(chǔ)知識(shí)的薄弱以及利益的驅(qū)使，他們肆無(wú)忌憚地濫用抗生素的同時(shí)也引發(fā)了一系列的弊端和十分嚴(yán)重的后果，例如：由于養(yǎng)殖人員對(duì)豬長(zhǎng)期使用不符合劑量的抗生素，使豬產(chǎn)生各種抗藥性而體內(nèi)藥物殘留超標(biāo)及動(dòng)物體內(nèi)微生態(tài)平衡被破壞等問題，嚴(yán)重影響著仔豬身體機(jī)能的提升以及生產(chǎn)性能的提升。由此，動(dòng)物生產(chǎn)中抗生素的應(yīng)用引起了政治、經(jīng)濟(jì)等各方面專家群體的廣泛關(guān)注與熱烈討論，我國(guó)也在今年宣布，2020年中國(guó)飼料端進(jìn)入全面禁抗時(shí)代，養(yǎng)殖端也將進(jìn)入減抗、限抗時(shí)代，抗生素將逐步退出養(yǎng)殖業(yè)的歷史舞臺(tái)。文內(nèi)通過(guò)介紹合生元的概念及其組成成分的作用機(jī)制，為飼料中添加微生態(tài)制劑應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，對(duì)緩解濫用抗生素的危害及制備綠色無(wú)污染的飼料添加劑具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 合生元研究進(jìn)展

1.1 概念

合生元（synbiotics），指益生元（Prebiotics） 與 益 生 素（Probiotics）混合使用而形成的生物制劑（Gibson，1995）。合生元既可選擇性地刺激有益菌的生長(zhǎng)代謝，又能使益生素進(jìn)入腸道上部的存活和在腸道下部的定植能力增強(qiáng)。倪敬軒（2012）指出，合生元對(duì)益生菌的活性具有雙重作用，它不僅能發(fā)揮菌種的作用，還能選擇性地提高該菌的數(shù)量，增強(qiáng)其活力，維護(hù)菌群平衡[1]。

合生元的應(yīng)用尚不普遍，但其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗生素等藥物，而使用效果卻等同或優(yōu)于抗生素，同時(shí)又因其具有綠色無(wú)污染等特性，可以有效解決動(dòng)物體內(nèi)藥物殘留等問題而逐步進(jìn)入研究人員的視野[2]。早在2003年，我國(guó)就研制出了能與抗生素相媲美的可以飼用的合生素，并可改善肉質(zhì)，該成果已通過(guò)科技部鑒定。所以合生元非常有望成為抗生素的最佳替代品。

1.2 作用機(jī)理

合生元可增加機(jī)體有益菌數(shù)量。一方面，飼喂合生元可人為補(bǔ)充外源有益菌，增加菌群種類[1]。另一方面，合生元中的益生元可為雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌供給養(yǎng)分，進(jìn)而被雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌分解利用，從而促進(jìn)有益菌的大量生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)產(chǎn)生的代謝物對(duì)大腸桿菌等有害菌產(chǎn)生抑制其生長(zhǎng)繁殖的作用。其次，益生素還可加速腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)有害菌排空，間接促進(jìn)有益菌生長(zhǎng)，發(fā)揮有益菌的增殖效應(yīng)[3]。

雖然益生素和益生元有著不同的組成成分和代謝方式，但它們都可以抑制早期因感染病毒而引起的死淘率，這是因?yàn)樗鼈儗?duì)內(nèi)源菌有著相同的調(diào)節(jié)機(jī)制。將益生素和益生元混合應(yīng)用，具有增強(qiáng)益生素穿過(guò)胃部提高存活率的作用，雖然其機(jī)理目前尚未明確，但卻可以證明二者混合可能具有協(xié)同或可加性作用。同時(shí)，益生元和益生素也在一定程度上影響著機(jī)體的免疫力，兩者協(xié)同作用，促進(jìn)免疫因子水平的提高，增強(qiáng)抗病力。因此，它可以很好地促進(jìn)動(dòng)物健康生長(zhǎng)，主要是因?yàn)樗梢杂行У匕l(fā)揮益生元的促生長(zhǎng)作用與益生素的生理活性的雙重作用與相似作用。

1.3 合生元在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前合生元在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用的研究已有一定基礎(chǔ)。王佳試驗(yàn)選取21日齡斷奶豬72頭，分為對(duì)照組、木寡糖組、菌液組及合生元組，研究各組對(duì)仔豬的作用效果，試驗(yàn)表明，地衣芽孢桿菌合生元對(duì)仔豬斷奶后生長(zhǎng)性能的提高有一定作用，并顯著增加血清IgG水平及糞中雙歧桿菌的數(shù)量，促進(jìn)了動(dòng)物健康。邵子芮等研究指出，中藥粉（大棗、山藥、神曲等）與紅曲霉菌制成的合生元，在對(duì)仔豬腹瀉率的降低及日采食量的提高作用方面，效果要好于抗生素組[4]。陳永剛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加合生元提高了豬血清中補(bǔ)體C3、C4及免疫球蛋白的水平，且對(duì)免疫細(xì)胞的DNA不表現(xiàn)出損傷作用[5]。

2 益生素研究進(jìn)展

2.1 概念

益生素也稱益生菌，是一種活菌制劑，具有調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)，改善機(jī)體健康的作用[3，6]。益生素可以分為以下幾種：芽孢桿菌、雙歧桿菌制劑、乳桿菌制劑、光合細(xì)菌、活酵母制劑以及復(fù)合微生物制劑等，其中乳酸菌制劑、芽孢桿菌應(yīng)用較多[7]。益生素可改善菌群平衡，從而增強(qiáng)動(dòng)物抗病能力，促進(jìn)生長(zhǎng)及提高飼料利用率。它主要由真菌、細(xì)菌、酵母或前述2種或3種微生物混合組成[8]。

2.2 作用機(jī)理

益生素作為一種外源性制劑，可非特異性增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的活性，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞活性和抗體水平，加速抗原遞呈及清理，有效減少腸內(nèi)有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)提高免疫系統(tǒng)的防御能力，使黏膜結(jié)構(gòu)保持完整，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)[7]。鄭穎輝等試驗(yàn)指出，乳酸菌對(duì)單核細(xì)胞活性具有促進(jìn)作用，間接提高細(xì)胞因子的分泌。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞的吞噬能力受到糞鏈球菌和乳桿菌的影響。益生素對(duì)細(xì)胞因子產(chǎn)生也有促進(jìn)作用，早在1994年，Muscettola等就指出，乳酸菌可提高小鼠機(jī)體干擾素（IFN-α和IFN-γ）的生成量。

益生素可合成機(jī)體所需的多種物質(zhì)。有研究指出，腸道微生物與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間存在著十分密切的聯(lián)系，尤其是盲腸段微生物可為機(jī)體供給大量養(yǎng)分。Saavedra等指出，益生菌可迅速在腸道中定位繁殖，產(chǎn)生如氨基酸、脂肪酶、維生素B類、蛋白酶類及生長(zhǎng)刺激因子等多種對(duì)動(dòng)物體生長(zhǎng)有利的物質(zhì)，從而提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)動(dòng)物增重。此外，益生素在機(jī)體發(fā)酵時(shí)還能產(chǎn)生或合生多種抗菌物質(zhì)，維持機(jī)體健康。

微生態(tài)制劑中大多數(shù)活菌都為正常菌，進(jìn)入機(jī)體的益生素能優(yōu)先定植在腸道的特定部位，與內(nèi)源菌競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，同時(shí)大量快速生長(zhǎng)，起到屏障保護(hù)作用；其次，益生素大量消耗消化道內(nèi)養(yǎng)分，與內(nèi)源菌發(fā)生營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并產(chǎn)生抗菌素、滅菌酶等物質(zhì)，阻礙其正常生長(zhǎng)，防止病原菌危害動(dòng)物機(jī)體，從而起到扼制有害微生物生長(zhǎng)繁殖作用[9]。

2.3 益生素在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

仔豬出生前，其腸道處于無(wú)菌狀態(tài)，母豬分娩后，通過(guò)哺乳和外界環(huán)境的接觸，其腸道逐步形成機(jī)體的微生物區(qū)系，因此，適時(shí)地供給哺乳豬益生素利于有益菌在腸道的定植，使其更快、更早地成為腸道優(yōu)勢(shì)菌，抑制病原菌，降低腹瀉的發(fā)生。益生素可以使哺乳仔豬的平均日增重（ADG）提高15.94%（P＜0.01）， 斷 奶 仔 豬 的 ADG 提 高8.75%。胡興義等試驗(yàn)選取哺乳仔豬40頭，分為對(duì)照組和復(fù)合益生菌組（乳桿菌-酵母菌-芽孢桿菌），研究各組對(duì)仔豬生長(zhǎng)及免疫性能的作用，試驗(yàn)結(jié)果表明，添加復(fù)合益生菌提高了日增重，極顯著降低了腹瀉率，增加了細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-6（IL-6）和TNF-α的分泌量，同時(shí)對(duì)十二指腸、盲腸黏膜SIgA分泌量的提高也有顯著影響。這可能是由于乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)物乳酸，使腸道pH下降，從而抑制有害菌的生長(zhǎng)，芽孢桿菌發(fā)酵大量消耗腸道內(nèi)O2，提供了乳酸菌等有益菌生長(zhǎng)所需的厭氧環(huán)境，進(jìn)一步抑制有害菌的繁殖。王國(guó)強(qiáng)等研究指出，干酪乳桿菌-糞腸球菌混合益生菌對(duì)仔豬直腸內(nèi)容物中大腸桿菌數(shù)量的降低及乳桿菌數(shù)量的提高效果顯著，且顯著提高了糞樣中蛋白酶的活性及血清IgA和IgG的含量。

斷奶仔豬免疫及胃腸消化機(jī)能不健全，加之?dāng)嗄桃l(fā)的應(yīng)激，會(huì)導(dǎo)致仔豬食欲下降、消化機(jī)能紊亂、腹瀉等情況的發(fā)生。大量研究表明，益生素在預(yù)防仔豬腹瀉、提升生產(chǎn)性能方面效果卓越。仔豬日糧中添加0.1%的益生素可以使其ADG增加14.25%，降低8.23%的料重比（F/G）[10]。祝永才等研究發(fā)現(xiàn)，0.3%的芽孢桿菌-酵母菌復(fù)合菌提高了仔豬的ADG，降低了F/G，提高了血清IL-6、IL-1β和TNF-α的含量，極顯著降低腹瀉率。在斷奶仔豬的日糧中添加0.2%的益生素，可使其提高4.6%的ADG與5.7%的飼料的利用率[11]。黃金華等研究表明，益生菌對(duì)仔豬鈣、磷、粗蛋白、粗脂肪等養(yǎng)分消化率的提高具有一定的促進(jìn)作用，并能降低F/G和腹瀉率，進(jìn)而改善其生長(zhǎng)性能。

3 益生元研究進(jìn)展

3.1 概念

益生元（prebiotics）是一種發(fā)酵促進(jìn)劑，同時(shí)也是一種選擇性的發(fā)酵原料，是可以改變胃腸道菌群組成和活性并對(duì)宿主健康有益的一類非消化性的化學(xué)物質(zhì)。近幾年來(lái)，人們對(duì)它的概念并不統(tǒng)一，廣義上人們把多糖、肽類、低聚糖、維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸等都看作是益生元。

3.2 益生元作用機(jī)理

益生元具有調(diào)節(jié)菌群組成，促進(jìn)養(yǎng)分吸收和改善免疫等多方面功能，其機(jī)理有以下幾個(gè)方面。

益生元作為一種原料和能量物質(zhì)，可為益生素發(fā)酵和其生長(zhǎng)提供能源，有機(jī)酸就是益生元被動(dòng)物體食用后選擇性地被生物膜中的有益菌群利用所產(chǎn)生的，通過(guò)益生元提供的作用底物促進(jìn)益生素增殖。益生元中某些功能性低聚糖可促進(jìn)芽孢桿菌等有益菌的增殖，抑制沙門氏菌等有害菌的繁殖與定植，胡學(xué)智試驗(yàn)得出益生元能有效扼制大腸桿菌、沙門氏菌和梭狀菌等有害菌的生長(zhǎng)繁殖，促進(jìn)芽孢桿菌等有益菌生長(zhǎng)繁殖的結(jié)論；同時(shí)具有參與酯類代謝，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌和免疫的功能[12]。

大量試驗(yàn)結(jié)果指出，益生元對(duì)機(jī)體養(yǎng)分的吸收具有調(diào)節(jié)作用。翟紅梅等報(bào)道，益生元對(duì)礦物質(zhì)代謝具有調(diào)控作用，推測(cè)其機(jī)理可能是益生元代謝物中的某些成分，增強(qiáng)了礦物質(zhì)的吸收率。沈祥森發(fā)現(xiàn)，鈣的吸收率與菊糖正相關(guān)，其主要吸收部位在大腸，因此，飼喂菊糖可起到一定的增加骨密度，調(diào)節(jié)骨代謝的作用。周熙成等報(bào)道，益生元可增加結(jié)腸中Ca2+濃度，利于Ca2+通道的開啟，促進(jìn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)雌激素的腸肝循環(huán)，因而發(fā)揮對(duì)Ca2+的調(diào)節(jié)功能。脂類代謝也與益生元存在一定關(guān)系。有研究指出，添加10%的菊糖，可降低小鼠血清中甘油三酯（TG）的含量，其機(jī)理仍有待研究。

早在1974年就有報(bào)道，細(xì)胞壁有增強(qiáng)免疫的作用，其中發(fā)揮作用的是細(xì)胞壁內(nèi)的低聚糖。低聚糖可促進(jìn)腸道有益菌如乳桿菌的增殖，抑制有害菌的生長(zhǎng)，提高抗病能力[13]。益生元被腸道微生物利用產(chǎn)生的有機(jī)酸，可以調(diào)節(jié)結(jié)腸糖苷的生長(zhǎng)和定位，具有刺激細(xì)胞從而提高免疫的能力。李小寧等研究指出，低聚糖可促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，提高免疫水平[14]。劉福君等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小鼠飼糧中添加2 mg/kg的香菇多糖可促進(jìn)其淋巴細(xì)胞增殖[15]。

3.3 益生元在仔豬生產(chǎn)上的應(yīng)用

在20世紀(jì)90年代中期，日本有近40%的豬飼料中添加了益生元，飼料中應(yīng)用的低聚糖物質(zhì)數(shù)量也超過(guò)十余種。杜妮等試驗(yàn)選取斷奶仔豬180頭，分為對(duì)照組、1.5%低聚糖組和3.0%低聚糖組，研究其對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3.0%低聚糖對(duì)仔豬ADG和平均日采食量（ADFI）的提高具有顯著影響，并有降低F/G的功能，同時(shí)對(duì)仔豬毛色和體型的改善也起到了較好的作用。張麗等在研究褐藻寡糖對(duì)斷奶仔豬作用效果的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，日糧中添加褐藻寡糖對(duì)仔豬血清過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSHPx）和總抗氧化能力（T-AOC）的含量(P＜0.05）顯著提高，同時(shí)對(duì)空腸鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)載體（SGLT1）和金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（DMT1）基因表達(dá)量也有提高作用，增強(qiáng)了抗氧化能力，改善了生長(zhǎng)性能。

4 小結(jié)

合生元是由益生素和益生元結(jié)合制備而成的微生態(tài)制劑，它既可以促進(jìn)益生素發(fā)揮其生理活性作用，又能促進(jìn)益生元發(fā)揮其促生長(zhǎng)作用，從而達(dá)到雙重作用效果，并在最大限度內(nèi)發(fā)揮益生素和益生元的相似作用，更好地保障動(dòng)物體健康生長(zhǎng)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，將合生元添加到畜禽飼料中，可以起到促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，改善飼料利用率，防治畜禽疾病，減少死亡率等作用。隨著人們對(duì)合生元作用機(jī)理的進(jìn)一步研究，以及對(duì)使用方法的不斷探索和作用效果的不斷提高，合生元這種新型的微生態(tài)制劑將以其獨(dú)特的功能影響飼料行業(yè)的發(fā)展，有助于養(yǎng)殖業(yè)全面“禁抗”工作的實(shí)施，伴隨著人們綠色、環(huán)保、安全意識(shí)的不斷提升，合生元的應(yīng)用將具有更加廣闊的發(fā)展前景。