微生態(tài)制劑在羊生產中的研究進展

賀玉勝, 曹淑華，崔志遠，賀天陽

(1. 榆林市畜牧獸醫(yī)服務中心,陜西 榆林 719000；2. 長安大學信息工程學院；3.榆林市鄉(xiāng)村振興規(guī)劃發(fā)展指導中心)

飼料添加劑是在飼料生產加工及使用過程中添加的少量或微量物質，如維生素、微量元素、抗生素、酶制劑等，用量少但效果顯著，在畜禽生產中具有促進生長，增強抗病力，降低生產成本等重要作用。在獲得收益的同時也帶來很多食品安全等問題，如抗生素濫用導致的藥物殘留及機體耐藥性的產生。目前我國已全面禁止抗生素作為促生長類飼料添加劑來使用，對于替代抗生素的飼料添加劑的研究也是全球熱點。大量研究發(fā)現(xiàn)微生態(tài)制劑在促進單胃動物生長方面表現(xiàn)出良好效果，雖然此前認為反芻動物瘤胃存在大量微生物而導致益生菌不能有效定植，但是近年來的研究發(fā)現(xiàn)微生態(tài)制劑在反芻動物上，如犢牛和羔羊，甚至成年動物中使用也能取得不錯結果。一般在畜禽正常生理情況下，腸道的微生物菌群在維護機體健康、改善生產性能、提高免疫能力等方面具有重要作用，而微生態(tài)制劑的添加會對動物原本的腸道狀況產生影響，進而發(fā)揮多種調節(jié)功能，因此本文將以腸道微生物群為基礎，對微生態(tài)制劑在羊生產中的應用進行闡述，為提高羊的生產性能且促進機體健康等提供參考。

1 微生態(tài)制劑及其分類

微生態(tài)制劑是所有可促進有益微生物生長，且對宿主機體健康及發(fā)育有益的物質制劑總稱。20世紀70年代，德國學者VoeKer-Rusch建立了首個聚焦于微生態(tài)學的科研所，隨后微生態(tài)學開始快速發(fā)展。機體健康與腸道內良好的微生態(tài)環(huán)境不可分割，其內菌群不僅參與營養(yǎng)物質的利用與分解，且組成及比例能否維持相對平衡的狀態(tài)，也與生理健康正常運轉息息相關，且有研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒早期腸道中雙歧桿菌水平的升高使機體具有更低的抗菌素耐藥性，使早期疫苗發(fā)揮更好的效果。大量研究表明多種疾病的發(fā)生是體內腸道微生物紊亂引起的，因此動物微生態(tài)制劑便是根據(jù)正常機體內微生物群落或者有關物質進行研發(fā)得到的，有助于維持動物腸道微生態(tài)平衡的活性有益微生物制劑。

微生態(tài)制劑按成分可分為益生菌、益生元和合生元。益生菌是指能定植在消化道內，改善宿主胃腸道菌群平衡的活菌制劑；益生元是指不易被宿主消化而選擇性地被后腸有益菌利用，并促進有益菌群增殖、抑制有害菌生長的物質；合生元則是益生菌和益生元協(xié)同組合的制劑。目前使用較多的益生菌有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等。益生元有低聚糖、藻類、中草藥、蔬菜等，在畜牧生產上多使用功能性低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖等。作為抗生素替代制劑，微生態(tài)制劑在畜禽生產上也開始大量使用，主要有：①乳酸菌類：雙歧桿菌、嗜熱乳桿菌等。②桿菌類：枯草芽孢桿菌、臘狀芽孢桿菌等。③酵母菌：粗蛋白和氨基酸較多、含有豐富的維生素及多種消化酶，增強免疫。④產酶益生素：產生有機酸促進消化吸收。⑤復合菌類：增殖快、抗逆性強、安全無污染。⑥發(fā)酵或提取中草藥添加劑。益生菌、益生元除了能獨自發(fā)揮功效外，有效的混合使用能出現(xiàn)互作效應，更大程度地增強使用效能。

2 微生態(tài)制劑的原理

益生菌、益生元及合生元雖然不能被機體消化，但是能促進腸道有益菌的增殖，改善機體狀況，如水蘇糖能顯著加強腸道內雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌的生長定植，并快速調節(jié)消化道微環(huán)境的平衡狀態(tài)。另外還能在互相作用下幫助益生菌在機體胃腸道逐漸趨向優(yōu)勢菌群的生長態(tài)勢，影響條件性致病菌如大腸桿菌、沙門氏菌等的繁殖，同時生成多種生理活性因子，如維生素B等，并產生乙酸等調節(jié)腸道pH值。

2.1 維持菌群平衡，降低發(fā)病率

反芻動物腸道內的優(yōu)勢菌群對于機體代謝、免疫等起重要作用，若優(yōu)勢菌群的數(shù)量減少，平衡被破壞，則會導致機體生產性能下降，進而引發(fā)多種疾病。對反芻動物進行微生態(tài)制劑的飼喂后，可作為優(yōu)勢菌群在腸道定植，并占據(jù)其他微生物在腸黏膜的生存空間，競爭性地抑制致病性微生物生長繁殖，加強建立菌群平衡，利于腸道機能的恢復，減少相關疾病的發(fā)生。Collado等研究發(fā)現(xiàn)，乳桿菌定植在腸道上皮細胞后能有效抑制病原菌在腸道的黏附，同時產生蛋白質促凝聚因子，阻止病原菌進行定植。Mengjia等對被產氣莢膜梭菌感染而引發(fā)壞死性腸炎的肉雞添加地衣芽孢桿菌后，不僅減輕了機體的疾病癥狀，降低了NE伴隨的氧化應激，還在不同程度上提高了生產性能。Cheng等使用乳酸菌和丁酸梭菌發(fā)酵的豆粕飼喂仔豬，發(fā)現(xiàn)可以顯著降低腹瀉仔豬的腹瀉發(fā)生率并減少了腸道病原體。

2.2 保護腸道健康，提高免疫機能

微生態(tài)制劑進入機體后可以參與構建腸道生物屏障，而微生物在腸道內進行生長代謝能產生各種酸類物質，如乙酸、丙酸等，對腸道pH起到調節(jié)作用，同時抑制有害菌生長；部分微生物菌群也可通過代謝產生過氧化氫等抗生素性物質來消除多種潛在病原菌。另外某些微生態(tài)菌群具有機體免疫激活劑的能力，能通過局部的非特異性免疫來增加免疫球蛋白的數(shù)量，并改善巨噬細胞活性，提高反芻動物的免疫能力。已有試驗表明乳酸菌能有效促進T、B兩種主要淋巴細胞的產生，并提高血清中免疫球蛋白的數(shù)量，進而改善機體免疫能力。Gillor等發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌能通過促進免疫球蛋白IgA的分泌來抑制某些腸道病原體的抗微生物分子(即細菌素)的產生而發(fā)揮積極的保護作用。

2.3 促進機體生長

增強營養(yǎng)吸收，若瘤胃內pH過低或氮源不充足，則其纖維降解菌對纖維的分解速度就會明顯降低。當添加微生態(tài)制劑并順利進入瘤胃后，瘤胃內纖維素降解菌及纖毛蟲的數(shù)量和活力都被提高，進而加快飼料中攝取的蛋白質的分解速率，增加肝臟合成的尿素氮含量，促進乳蛋白合成；部分微生物在進行自身代謝的同時，能夠產生多種B族維生素和促生長因子，還有不同功能的消化酶，如發(fā)酵酶、呼吸酶、水解酶等，它們在促進食物中蛋白質、脂肪和纖維素等物質分解的同時，還能有效增加飼料利用率，使動物更好地生長。適宜的pH值有利于丁酸梭菌孢子的加速形成，進一步在腸道中產生更多丁酸，促進短鏈脂肪酸及多種維生素等有益物質的合成，幫助腸道更好地吸收營養(yǎng)，提高生長性能。

3 微生態(tài)制劑在羊生產中的應用效果

3.1 提高羊的飼料利用率及生長性能

在飼糧中添加微生態(tài)制劑或直接進行益生菌發(fā)酵飼糧的飼喂，能夠有效調節(jié)胃腸道菌群的微生態(tài)平衡，轉變瘤胃發(fā)酵方式，在動物采食量增加的同時，提高飼料降解率及營養(yǎng)攝取效率，進而促進動物的快速生長，得到質量更好、產量更高的動物產品。同樣地，微生態(tài)制劑可通過調節(jié)瘤胃pH，改善瘤胃內微生物生長微環(huán)境和發(fā)酵狀況，使有益菌含量和纖維素水解酶活性得到提高，進而提高營養(yǎng)物質的消化率。欒嘉明等發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌可能通過該過程及抑制有害菌生長、提高免疫能力等作用共同達到提高生產性能的目的，例如枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌就能顯著提高動物的消化率及生長性能。Jia 等對育肥羔羊飼喂枯草芽孢桿菌、釀酒酵母及蛋白酶的復合生物制劑后發(fā)現(xiàn)其生長性能和機體的抗氧化能力與免疫功能都得到了提高和改善，且使瘤胃微生物多樣性也得到增加。盧佳偉等對3月齡海門山羊進行枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的聯(lián)合飼喂后發(fā)現(xiàn)斷奶山羊的平均日采食量(average daily intake, ADFI)與平均日增重(average daily gain, ADG)顯著增加，生長性能也得到明顯提高，糞便菌群多樣性及豐富度也顯著增加。

3.2 改善肉產品品質

微生態(tài)制劑作為飼料添加劑能有效改善動物的胴體性狀和肉質，提高動物產品品質，如動物屠宰后的多種肉品質指標。一般使用屠宰性能檢測指標可以直觀、高效地對肉羊的產肉量和經濟效益進行評價，是衡量肉羊產肉性能最直接、有效的方法。楊華等利用不同添加水平的微生態(tài)制劑對肉羊屠宰性能影響進行研究后發(fā)現(xiàn)，在基礎日糧中添加1 000 mg/kg微生態(tài)制劑可以顯著提高肉羊的屠宰率、凈肉率和GR值，證明微生態(tài)制劑可以提高羊的能量利用率，增加胴體質量，同時對羊肉品質也進行測定后發(fā)現(xiàn)肉嫩度、系水力等都得到增加，肉品質得到改善，風味更佳。董改香等對杜寒雜交羊飼喂植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌發(fā)酵香草的配合飼料后，結果發(fā)現(xiàn)羊的屠宰率明顯升高，腹脂率下降，且羊肉膻味輕，肉質嫩，失水率低。

3.3 提高免疫力

降低疾病發(fā)生率，復合微生態(tài)制劑中的活菌制劑能在代謝的同時產生多種消化酶、氨基酸、營養(yǎng)因子等生物活性物質，有效促進消化系統(tǒng)更好地發(fā)揮功能，維護腸道環(huán)境健康，減少致病菌、腐敗菌等的滋生。在實際生產養(yǎng)殖中飼喂或噴灑含有益生菌的微生態(tài)制劑，能夠在抑制有害菌生長的同時活躍腸道淋巴細胞，提高機體免疫能力，改善動物所處環(huán)境的衛(wèi)生條件，從而有效降低多種羊上常見疾病的發(fā)生。宋淑珍等研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌能使羊的總蛋白、球蛋白濃度和肺臟、脾臟指數(shù)都得到提高，顯著降低羊的腹瀉發(fā)生率。使用枯草芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌進行聯(lián)合飼喂也可以顯著降低斷奶山羊的腹瀉率。Kritas等在奶羊日糧中添加枯草芽孢桿菌后觀察到羔羊死亡率顯著降低，且母羊的產奶量、乳脂(8.7%)和乳蛋白(10.9%)都顯著增加。程連平等在斷奶湖羊日糧中添加枯草芽孢桿菌進行飼喂后，發(fā)現(xiàn)羔羊的生長性能及消化率顯著提高的同時，免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、白細胞介素含量及γ -干擾素、谷胱甘肽過氧化物酶活性等都得到提高，抗氧化能力增加，使湖羊的免疫力也得到改善。在進行枯草芽孢桿菌的體外細胞實驗時發(fā)現(xiàn)，當菌液達到一定濃度后可以刺激綿陽瘤胃上皮細胞的綿羊β防御素-1(SBD-1)表達量逐步上升直至最高，也在細胞層面上證實枯草芽孢桿菌具有提高機體免疫力的功能。

4 存在問題

隨著生活水平和食品安全要求的不斷提高，人們越來越重視“質”、“量”的雙重保障。微生態(tài)制劑已作為良好的抗生素替代物，在動物疾病防治及環(huán)境維護等方面發(fā)揮著重要作用，具有活性高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在多個領域中應用廣泛，但是符合實際生產應用需求的微生態(tài)制劑產品種類仍需加快研究。除此之外，仍存在其他問題亟待解決：①加深對益生菌作用機制的基礎理論研究，建立更全面、高效的創(chuàng)新型研究方法及多領域合作機制；②深入研發(fā)針對不同實際狀況下的動物微生態(tài)制劑的使用，確定用法用量；③微生態(tài)制劑在使用中易受機體內環(huán)境的體液、激素等影響，且復合益生菌制劑也存在相互抑制的現(xiàn)象，使其效能降低，并存潛在危險，需要明晰具體原因并得出解決方案；④活性益生菌的存活條件較高，含有該物質的微生態(tài)制劑在制備、貯存、運輸?shù)冗^程中要時刻注意，避免出現(xiàn)失活問題。例如目前使用較多的乳酸菌等非芽孢類活菌制劑，就存在易失活、不能長時間保存等問題，限制了實際養(yǎng)殖中大規(guī)模生產使用。將微生態(tài)制劑作為外源添加劑添加入動物飼料的過程中，需要經過高溫或特殊pH的處理加工，再加上運輸、飼喂等環(huán)節(jié)，使得非芽孢類活菌制劑的活性明顯下降，功能直接降低。如何更好地保證微生態(tài)制劑原本功效的正常發(fā)揮也是急需解決的問題之一。根據(jù)以上問題，我們應該在加大益生菌基礎理論研究的同時，推動包括基因工程、分子生物學等在內的多方向領域的合作，研制多樣化、效果更優(yōu)的復合制劑以投入生產，同時加快包裝、加工等的創(chuàng)新開發(fā)，減少該過程中可能出現(xiàn)的各種問題，并利用國家政策及標準體系進行規(guī)范化管理，防控安全隱患。

5 未來展望

大量研究結果和實際生產表明，微生態(tài)制劑能夠綠色、可持續(xù)地提高羊的生產性能，改善養(yǎng)殖環(huán)境，減少疾病發(fā)生，其無毒、無污染、無副作用、無抗藥性等優(yōu)點使得它在飼料、環(huán)境衛(wèi)生、畜產品加工等多種行業(yè)都得到認可和廣泛應用，有望成為抗生素的理想替代品，進而促進畜牧業(yè)向更好的方向發(fā)展。目前，已有研究證明不同種類的益生菌、益生元和合生元具有優(yōu)良的飼喂效果，不但能促進胃腸道有益微生物進行定植與生長，穩(wěn)定胃腸道微生態(tài)平衡，還能調節(jié)機體的免疫和代謝，增強動物抗病能力，提高飼料利用率，在預防疾病的同時達成促進生長的目的，最終提高羊的生產性能，促進羊養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，獲得更高的經濟效益的。對于微生態(tài)制劑目前存在的各種問題，相信隨著未來對于作用機制等研究的不斷深入，了解更加全面，并有相關新型技術的支撐，會出現(xiàn)更多符合不同動物實際情況及生產應用需求的菌種和制劑，為今后微生態(tài)制劑在養(yǎng)殖業(yè)的應用提供更全面完整的科學理論依據(jù)。