復(fù)合微生態(tài)制劑在犢?？垢篂a中應(yīng)用的研究進(jìn)展

管曉軒，胡紅蓮，高民，李蘭柱，王典，蘭儒冰，孫滿吉*

（1．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150000；2．內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；3．內(nèi)蒙古優(yōu)然牧業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010080）

后備牛培育是奶牛健康高產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是奶牛養(yǎng)殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，犢牛腹瀉引發(fā)高病死率是目前影響奶業(yè)后備牛源的突出問題，也是制約規(guī)?；霭l(fā)展的關(guān)鍵。因此，降低犢牛腹瀉發(fā)生率、提高成活率已成為目前研究的熱點問題。犢牛因胃腸道發(fā)育不完善、對外界環(huán)境的抵抗力較低，易受到細(xì)菌、病原菌等侵襲，進(jìn)而引發(fā)各種疾病。

腹瀉是犢牛常發(fā)病之一，在犢牛出生后的前4周尤為高發(fā)，發(fā)病率可達(dá)25.3%[1]，直接影響犢牛成年后生產(chǎn)性能的發(fā)揮，可對牧場造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。犢牛腹瀉通常由病毒和寄生蟲引起，包括輪狀病毒、冠狀病毒和微小隱孢子蟲等[2]。以往抗生素是治療犢牛腹瀉的首選，但隨著禁抗政策的實施，尋找新的替抗產(chǎn)品迫在眉睫。微生態(tài)制劑因具有促生長、增強(qiáng)免疫力、改善生態(tài)環(huán)境、無毒副作用、無殘留、無污染等的優(yōu)勢，是一種理想的替抗添加劑，成為改善動物健康狀況的優(yōu)先選擇。本文綜述了復(fù)合微生態(tài)制劑的種類、作用機(jī)制以及在犢?？垢篂a中的應(yīng)用，為其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考。

1 復(fù)合微生態(tài)制劑的概念及種類

微生態(tài)制劑也稱為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑（microecological modulator），是一類主要由乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等有益菌種經(jīng)發(fā)酵、干燥及加工而成的綠色飼料添加劑[3]。根據(jù)菌種的組成，微生態(tài)制劑可分為單一型和復(fù)合型微生態(tài)制劑。復(fù)合型微生態(tài)制劑是指兩種或兩種以上的菌種按不同比例配比而成的微生態(tài)制劑，與傳統(tǒng)抗生素類飼料添加劑相比，具有安全無殘留、不易產(chǎn)生耐藥性、改善動物機(jī)體健康等優(yōu)勢。

1.1 酵母菌

酵母菌是一類高等單細(xì)胞兼性厭氧菌，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)1 000余種。酵母菌不僅可以與有害菌競爭，還可以促進(jìn)有益菌的繁殖。酵母細(xì)胞富含糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等多種營養(yǎng)物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于食品、飼料、生物工程等領(lǐng)域，是一種極具開發(fā)價值的益生菌。酵母菌發(fā)酵后能夠產(chǎn)生甘露聚糖、β-葡聚糖和多肽等多種營養(yǎng)活性物質(zhì)，能夠提高動物胃腸道功能、免疫力和抗病力。

1.1.1 甘露聚糖

甘露聚糖又稱甘露寡糖，主要存在于酵母細(xì)胞壁的最外層，由90%的甘露糖和10%的蛋白質(zhì)所構(gòu)成。甘露聚糖主要作用于動物腸道，對腸道的影響主要表現(xiàn)為：可選擇性地促進(jìn)有益益生菌生長，抑制致病細(xì)菌生長，提高動物免疫力等。張立永等[4]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加甘露聚糖可提高壩上長尾雛雞血清免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）和免疫球蛋白G（IgG）的含量，表明甘露聚糖具有免疫調(diào)節(jié)作用。

1.1.2 β-葡聚糖

β-葡聚糖位于酵母細(xì)胞壁內(nèi)層，由β-1,3-D-葡聚糖主鏈和β-1,6-D-葡聚糖側(cè)鏈構(gòu)成。正常情況下，宿主腸道內(nèi)的細(xì)菌群落保持動態(tài)平衡，當(dāng)有害細(xì)菌進(jìn)入腸道后會被吸附于腸道黏膜上，破壞細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，損傷腸道黏膜，進(jìn)而影響宿主的健康狀態(tài)。β-葡聚糖通過促進(jìn)乙酰膽堿酯酶、P物質(zhì)和5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)以及腸道上皮的緊密連接蛋白表達(dá)，改善腸道機(jī)械屏障損傷，維持腸道黏膜的完整性[5]。有研究表明，β-葡聚糖可促進(jìn)腸道蠕動，增強(qiáng)胃腸道的運(yùn)輸能力；也可以利用腸道細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵，增加腸道菌群的豐富度和多樣性[6]。β-葡聚糖還能夠激活巨噬細(xì)胞，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中腫瘤壞死因-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素（ILs）的分泌，增加巨噬細(xì)胞中溶菌酶的數(shù)量，抵抗病原體的入侵。

1.2 乳酸菌

乳酸菌是一種無致病性的革蘭氏陽性菌，可利用碳水化合物生產(chǎn)乳酸[7]，其中包括乳桿菌、鏈球菌和片球菌等至少23個屬，并在不斷進(jìn)化中。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸、特殊酶、酸菌素等物質(zhì)具有特殊的生理功能。乳酸菌可通過增加腸道有益細(xì)菌干擾病原體附著于腸道黏膜而發(fā)揮作用；還可通過促進(jìn)乳酸產(chǎn)生降低腸道內(nèi)pH值，并抑制腸道需氧病原體的生長，減少腸道內(nèi)不良代謝產(chǎn)物增殖。持續(xù)飼喂乳酸菌可降低犢牛腹瀉發(fā)生率，延遲發(fā)病時間，減少糞便中大腸桿菌菌群數(shù)量[8]。Boranbayeva等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加乳桿菌素TK2顯著提高了營養(yǎng)物質(zhì)消化率、飼料轉(zhuǎn)化率和犢牛日增重，降低了犢牛腹瀉和消化不良的嚴(yán)重程度。楊凱鑫[10]研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌制劑可改善犢牛的生長性能、增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)消化道菌群平衡并顯著減少犢牛腹瀉次數(shù)。Forte等[11]研究表明，D2/CSL嗜酸乳桿菌可顯著提高肉仔雞黏蛋白產(chǎn)量和體重，對其生長性能和代謝功能具有顯著改善作用，表明乳酸菌等益生菌對腸道生態(tài)系統(tǒng)具有積極影響。

1.3 枯草芽孢桿菌

芽孢桿菌是世界上分布最廣的細(xì)菌之一，廣泛存在于土壤、淡水、空氣和食物中。芽孢桿菌可產(chǎn)生耐熱、耐溶劑、耐紫外線和耐寒的孢子，能夠休眠多年。芽孢桿菌對動物不具有致病性和毒性，但能夠產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，比其他益生菌更適宜作為飼料添加劑?？莶菅挎邨U菌是芽孢桿菌屬中最具特征的菌種之一，具有以下明顯優(yōu)勢：在環(huán)境脅迫、制備條件和應(yīng)用過程中具有產(chǎn)生孢子的能力；在低pH值、膽鹽等惡劣條件下具有良好的耐受性；在胃腸道內(nèi)能夠存活并具有維持理想特性的能力；具有形成生物被膜并釋放生化化合物的能力[12]。

枯草芽孢桿菌可在消化道中產(chǎn)生大量消化酶，彌補(bǔ)體內(nèi)內(nèi)源酶的不足，減少飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及動物生長發(fā)育。李靖[13]研究表明，枯草芽孢桿菌可加快育成牛的生長速度，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，降低瘤胃中有害微生物數(shù)量，從而改變瘤胃微生物區(qū)系。Sun等[14]將納豆枯草芽孢桿菌和乳汁混勻后飼喂?fàn)倥＃Y(jié)果顯示，納豆枯草芽孢桿菌能夠提高犢牛平均日增重和經(jīng)濟(jì)效益，提前犢牛的斷奶日齡，顯著提高血清IgG和γ干擾素（IFN-γ）的含量，表明納豆枯草芽孢桿菌具有提高犢?？共《尽⒖鼓[瘤以及改善免疫調(diào)控等作用。

2 復(fù)合微生態(tài)制劑的作用機(jī)制

2.1 促進(jìn)犢牛瘤胃發(fā)育

反芻動物的消化系統(tǒng)在剛出生一段時期內(nèi)為無菌狀態(tài)，胃腸道pH值接近中性，為各種致病菌的繁殖生長提供了有利環(huán)境。飼喂微生態(tài)制劑可促進(jìn)幼齡反芻動物瘤胃生長發(fā)育[15]，調(diào)節(jié)瘤胃pH值，促使其提早斷奶。陳鳳梅等[16]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂由枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和低果聚糖組成的復(fù)合微生態(tài)制劑能夠改變犢牛瘤胃微生物菌群組成，原因可能是復(fù)合微生態(tài)制劑中的乳酸菌可充分利用食入的牛奶，使乳糖分解成細(xì)菌素、乳酸等產(chǎn)物，有效地抑制沙門氏菌和金黃色葡萄球菌等條件致病菌生長，并利用低聚果糖分解生成維生素和有機(jī)酸，從而抑制有害細(xì)菌的產(chǎn)生；而且枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的枯草菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)對致病菌具有抑制作用。枯草芽孢桿菌作為好氧菌可迅速消耗環(huán)境中的游離氧進(jìn)行大量增殖，能夠促進(jìn)植物乳酸菌等有益厭氧菌生長，并產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸類，降低胃腸道pH值，從而間接控制其他致病菌的生長。符運(yùn)勤[17]研究表明，給0～8周齡的犢牛補(bǔ)飼地衣芽孢球菌以及復(fù)合菌種能夠改善犢牛瘤胃發(fā)酵功能，提高瘤胃內(nèi)主要纖維分解菌的數(shù)量，進(jìn)而影響瘤胃微生物區(qū)系的多樣性。由此可見，微生態(tài)制劑可以通過調(diào)節(jié)瘤胃微生物菌群組成或影響微生物數(shù)量進(jìn)而影響犢牛瘤胃發(fā)育。

2.2 調(diào)節(jié)腸道菌群平衡

腸道內(nèi)環(huán)境由細(xì)菌、真菌等微生物組成。腸道微生物一般可分為：與宿主共生的專性厭氧菌、與宿主共棲的條件致病菌、病原微生物。胃腸道菌群處于平衡狀態(tài)是動物保持健康的重要因素，一旦菌群平衡被打破，細(xì)菌的發(fā)酵環(huán)境會發(fā)生明顯改變，引發(fā)免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和代謝系統(tǒng)等疾病。大量研究均表明了益生菌對動物健康的影響，早期應(yīng)用益生菌不但能夠為有益細(xì)菌在小腸內(nèi)的定植創(chuàng)造條件，還可對有害細(xì)菌的定植形成競爭作用。劉俊陽[18]研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)飼15 g復(fù)合微生態(tài)制劑可顯著降低犢牛糞便中大腸桿菌數(shù)量，表明復(fù)合微生態(tài)制劑對犢牛腸道菌群平衡起到了積極作用。陳鳳梅等[19]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂植物乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌聯(lián)合低聚果糖可顯著降低犢牛梭狀芽孢桿菌的相對豐度，顯著提高擬桿菌屬的相對豐度，改變了犢牛腸道的菌群多樣性，導(dǎo)致犢牛的腹瀉率顯著降低。由此可見，復(fù)合微生態(tài)制劑能夠明顯改善腸道微生物菌群構(gòu)成，對梭形芽孢桿菌等有害菌具有抑制作用，從而有效防治犢牛腹瀉。

2.3 提高機(jī)體免疫力

益生菌在取代抗生素方面效果顯著，可作為具有潛力的抗生素替代品在畜禽養(yǎng)殖中應(yīng)用。益生菌具有一定的免疫刺激性，不僅可以產(chǎn)生細(xì)菌素，還可以刺激宿主分泌干擾素產(chǎn)生免疫因子，有效刺激動物免疫細(xì)胞的活性，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力和抗病能力。范利霞[20]研究發(fā)現(xiàn)，利用復(fù)合微生態(tài)制劑可改善吞噬細(xì)胞的吞噬功能，提高循環(huán)血液中的抗體水平，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能。Xu等[21]發(fā)現(xiàn)，日糧中添加枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌可顯著提高肉雞血清中IgA、IgM、免疫球蛋白Y（IgY）和抗炎因子白細(xì)胞介素-10（IL-10）含量，并顯著降低血清中促炎因子白細(xì)胞介素-1b（IL-1b）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）的含量，激活了機(jī)體免疫功能。白雪等[22]研究表明，補(bǔ)飼含嗜酸性乳桿菌、枯草芽孢桿菌和布拉氏酵母的復(fù)合微生態(tài)制劑聯(lián)合寡聚糖能夠提高50日齡犢牛血清IgG和白細(xì)胞介素-2（IL-2）的含量，顯著降低TNF-α含量，表明補(bǔ)飼復(fù)合微生態(tài)制劑能夠減輕犢牛炎癥，增強(qiáng)抗應(yīng)激能力，提高犢牛對病原性感染的抵抗力。

2.4 促生長、提高飼料效率

復(fù)合微生態(tài)制劑中的乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等定植于動物胃腸道可產(chǎn)生營養(yǎng)活性物質(zhì)。如乳酸菌進(jìn)入小腸發(fā)酵后可形成乳酸和揮發(fā)性脂肪酸等，降低胃腸道pH值，提高養(yǎng)分利用率。酵母菌不僅可以提高飼料的適口性，還可以產(chǎn)生氨基酸和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，通過促進(jìn)消化道營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用和結(jié)腸微生物的發(fā)酵，促進(jìn)動物的生長發(fā)育。芽孢桿菌可生成淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和各種消化酶，幫助機(jī)體消化吸收有機(jī)物，促進(jìn)腸道消化吸收養(yǎng)分，提高飼料轉(zhuǎn)化率。Kawakami等[23]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂含酵母和乳酸菌的代乳品可顯著提高犢牛的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，降低腹瀉率。魏小霜等[24]研究表明，補(bǔ)飼含有雙歧桿菌、芽孢桿菌、乳酸菌的復(fù)合微生態(tài)制劑可顯著提高斷奶犢牛的日增重和采食量，降低料重比。

2.5 改善體內(nèi)外生態(tài)環(huán)境

動物生產(chǎn)中會產(chǎn)生一些有毒有害氣體污染環(huán)境，影響動物的生長發(fā)育。氮排放是引起污染的最主要原因之一，為優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境，降低家畜氮排放造成的污染尤為重要，而微生態(tài)制劑的使用是提高氮利用率的一種有效手段。有研究表明，微生態(tài)制劑可在腸道中產(chǎn)生多種酶，能夠分解消化道中的游離氨和其他有害物質(zhì)，降低腸道、糞便和血液中的氨含量，減少氨和其他有害氣體的排放。朱萬寶等[25]研究發(fā)現(xiàn)，由蠟狀桿菌、酵母菌等微生物菌種組成的復(fù)合微生態(tài)制劑能夠顯著降低母豬糞便中硫代物和氨態(tài)氮的濃度，改善糞便的臭味。李文春等[26]研究發(fā)現(xiàn)，添加含有乳酸桿菌、芽孢桿菌和光合細(xì)菌的復(fù)合微生態(tài)制劑可降低育肥豬舍內(nèi)氨氣（NH3）和硫化氫（H2S）含量，明顯改善豬舍氣味。單婕等[27]使用微生態(tài)制劑處理奶牛糞便，產(chǎn)生了良好的除臭和保氮效果，表明微生態(tài)制劑在糞便處理方面也具有積極作用。

3 復(fù)合微生態(tài)制劑在防治犢牛腹瀉中的應(yīng)用

新生犢牛胃腸道細(xì)菌數(shù)量較少，腸道細(xì)菌平衡容易被破壞，特別是早期斷奶犢牛。微生態(tài)制劑是一種利用促生長物質(zhì)對宿主有益無害的活菌制劑，不僅能夠提高動物的生長性能和飼料轉(zhuǎn)化率，還可防治腹瀉。Renaud等[28]研究發(fā)現(xiàn)，犢牛腹瀉時飼喂含酸性乳球菌、屎腸球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌的復(fù)合微生態(tài)制劑可縮短腹瀉持續(xù)時間。Kim等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛代乳粉中添加含有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和非致病性大腸桿菌組成的復(fù)合微生態(tài)制劑可降低犢牛腹瀉率65%，糞便總評分由0.93降至0.31，表明犢牛在斷奶前補(bǔ)飼復(fù)合微生態(tài)制劑可降低腹瀉率，具有替代抗生素的潛力。Guo等[30]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，補(bǔ)飼6 g/d由雙歧桿菌、干酪乳桿菌、糞鏈球菌和釀酒芽孢桿菌組成的復(fù)合微生態(tài)制劑可降低犢牛腹瀉率和糞便稠度指數(shù)（FCI），腹瀉率由70%降至10%，同時提高了糞便中有益菌群普氏菌（Prevotella）相對豐度，降低了條件致病菌Dorea的相對豐度。綜上，復(fù)合微生態(tài)制劑可影響犢牛糞便微生物組成和多樣性，進(jìn)而降低腹瀉率。Wu等[31]研究也進(jìn)一步表明了復(fù)合微生態(tài)制劑影響糞便微生物組成和多樣性是犢牛腹瀉率降低的重要原因。

4 結(jié)論

復(fù)合微生態(tài)制劑因具有促進(jìn)瘤胃發(fā)育、調(diào)控腸道菌群平衡、增強(qiáng)機(jī)體免疫、促進(jìn)生長發(fā)育和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)等益生作用，已逐漸成為抗生素替代品的主力軍。單一益生菌的應(yīng)用已取得了良好的效果，多種益生菌聯(lián)合應(yīng)用的使用劑量和實際應(yīng)用效果許多需要探究和解決的方面，在實際應(yīng)用中還面臨以下問題：菌種來源及適配比例對產(chǎn)品質(zhì)量的影響尚不完全明確；菌種易失活，產(chǎn)品貨架期較短；益生菌檢測缺乏的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；多菌種協(xié)同作用機(jī)制不明和綜合作用成本相對偏高等。未來需要加強(qiáng)對復(fù)合微生態(tài)制劑作用機(jī)制與實踐的研究，以期充分發(fā)揮復(fù)合微生態(tài)制劑的積極作用，推動微生態(tài)制劑的進(jìn)一步應(yīng)用。