禁抗背景下益生菌制劑在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進展

◆作者：樊梅娜 張國珍 孟潔 陳盼盼 劉奇 冉新炎 王麗榮

◆單位：山東碧藍生物科技有限公司

抗生素作為20世紀最偉大的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，幾十年來已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于動物生產(chǎn)，在保持動物健康，提升動物福利和增加產(chǎn)量方面發(fā)揮著不可或缺的作用，但大量使用和濫用抗生素帶來了一系列的問題，如藥物殘留，超級細菌，環(huán)境污染等，嚴重威脅著人類的食品和生命安全（Gradisteanu等，2021）。瑞典率先在飼料中禁止使用抗生素類添加劑，隨后，丹麥，歐盟，美國，韓國等紛紛跟進。我國也正式宣布從2020年7月起，全面禁止抗生素在飼料中的添加使用。禁抗勢在必行，但在抗生素退出的背后，關(guān)于如何保障動物健康，提升動物福利的討論成為養(yǎng)殖行業(yè)的焦點之一，特別是2018年開始暴發(fā)的非洲豬瘟疫情，給養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)。益生菌制劑作為一種單一或混合的活菌添加劑，能夠在動物腸道定植，促進腸道微生態(tài)平衡，是被廣泛使用的抗生素替代品之一（Al-Khalaifah，2018）。本文主要闡述益生菌制劑的種類與功能，作用機理及2018年來在畜禽養(yǎng)殖中的研究進展，指出未來發(fā)展方向，旨在為益生菌制劑產(chǎn)品的開發(fā)與推廣應(yīng)用提供參考。

1 益生菌制劑的種類與功能

益生菌制劑是一種從自然界分離而來，具有維持動物微生態(tài)平衡的活性菌種，其經(jīng)過發(fā)酵等特殊工藝制成（Anadón等，2019）。目前，我國畜禽養(yǎng)殖中使用廣泛的益生菌主要為芽孢桿菌，乳酸菌以及酵母菌等，這些菌種在實際應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)點，但也有自身的不足。

1.1 芽孢桿菌

芽孢桿菌是一種革蘭氏陽性菌，嚴格需氧或兼性厭氧，其最大的特點便是能夠耐受胃酸和膽鹽，特別是耐高溫和耐擠壓，這使得它能夠被廣泛應(yīng)用于飼料當中。此外，芽孢桿菌還具有廣譜抗菌和良好的產(chǎn)酶活性（Zommiti等，2019）。芽孢桿菌不能產(chǎn)生乳酸，在腸道等厭氧環(huán)境下生長受到抑制，因此不能在腸道微生態(tài)當中發(fā)揮直接的作用，這是其應(yīng)用中的不足之處。目前實際應(yīng)用中廣泛使用的芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌。

1.2 乳酸菌

乳酸菌也是一種革蘭氏陽性菌，其作為動物腸道益生菌的典型代表，能夠分解乳糖和蛋白質(zhì)，促進腸胃的蠕動，同時產(chǎn)生乳酸和細菌素，有利于促進腸道微生態(tài)的平衡。但乳酸菌耐熱性較差，在生產(chǎn)制劑過程中死亡率較高，限制了其益生功能的發(fā)揮。目前生產(chǎn)乳酸菌制劑所使用的乳酸菌主要為干酪乳桿菌，植物乳桿菌，嗜酸乳桿菌，德氏乳桿菌等（Ebu等，2018）。

1.3 酵母菌

酵母菌在動物腸道中數(shù)量較少，主要應(yīng)用于反芻動物當中。酵母菌作為益生菌制劑，含多種氨基酸和維生素，能夠有效提高消化酶的活性，改善腸道微生態(tài)平衡，增強免疫力。目前酵母菌制劑的主要菌種為釀酒酵母和產(chǎn)朊假絲酵母（Ahiwe等，2021）。

2 益生菌制劑的作用機理

抗生素在促進畜禽生長方面的機制還有待研究，目前主流觀點包括其通過與胃腸道微生物的互作而增強消化吸收和代謝功能，通過對免疫力的調(diào)節(jié)減少腸道疾病發(fā)生等等，這些作用的原理與益生菌制劑類似，這也表明益生菌制劑作為抗生素的替代品能夠很好地發(fā)揮功能（潘慧青等，2019）。研究表明，益生菌制劑的作用機理主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 與胃腸道黏膜互作

胃腸道（GIT）黏膜是機體防止病原體入侵的生物屏障。益生菌一方面可以通過誘導(dǎo)產(chǎn)生抗炎因子從而減少腸道炎癥的發(fā)生，維持腸道黏膜屏障的正常功能，保證腸道健康，例如，向有炎癥發(fā)生的小鼠中添加植物乳桿菌，其通過與GIT菌群的相互作用從而導(dǎo)致抗炎反應(yīng)的發(fā)生（Yin等，2018）；另一方面，誘導(dǎo)上皮細胞黏蛋白受體蛋白的表達來減少病原體的增值和易位（CarasiCarasi等，2017）。

2.2 調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，增強機體免疫力

益生菌通過與腸道相關(guān)淋巴細胞的互作來調(diào)節(jié)腸道特異性和非特異性的免疫反應(yīng)，對機體的免疫發(fā)育起著重要的影響，包括T細胞，B細胞以及巨噬細胞等等（Agace和McCoy，2017；Xu等，2017；王美玲等，2017）。

2.3 感染病原體，抑制有害菌繁殖

益生菌通過產(chǎn)生具有特定抑菌譜的抗菌肽，改變細菌的細胞膜結(jié)構(gòu)來抑制細菌生長，此外，益生菌與致病菌競爭腸道黏膜表面的結(jié)合位點，使得不能定植于腸道而被排出體外（蘇帥等，2021）；益生菌定植腸道之后能夠快速萌發(fā)生長，消耗掉腸道內(nèi)的氧氣，進一步抑制好氧或兼性厭氧菌的繁殖（Bareia等，2018）。

2.4 分泌各種消化酶和營養(yǎng)物質(zhì)

芽孢桿菌能夠分泌包括淀粉酶，脂肪酶，消化酶，纖維素酶等各種酶類，顯著改善腸道環(huán)境，促進機體生長發(fā)育。此外，益生菌還參與到機體營養(yǎng)物質(zhì)的新陳代謝當中，產(chǎn)生B族維生素，必需氨基酸，促生長因子等營養(yǎng)物質(zhì)，提高機體的營養(yǎng)水平（Arsène等，2021）。

2.5 改變體內(nèi)共生細菌

益生菌在影響病原體的同時，體內(nèi)的共生細菌也會因為益生菌和微生物菌群的互作而發(fā)生改變。研究表明，某些植物乳桿菌能夠在家禽飼養(yǎng)當中加快糞便微生物群的成熟從而使機體獲得更有效的免疫應(yīng)答，改善飼料報酬（Gao等，2017）；酵母菌能夠改善瘤胃代謝，增加產(chǎn)奶量，其原因可能與其能夠刺激纖維消化細菌的生長有關(guān)（Alugongo等，2017）。

3 益生菌制劑在畜禽無抗養(yǎng)殖中的應(yīng)用進展

使用益生菌制劑促進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為當下養(yǎng)殖的趨勢之一，益生菌制劑所發(fā)揮的各種拮抗致病菌，促進生長發(fā)育，改善腸道健康等益生作用也已被廣泛研究，相關(guān)成果層出不窮（李盈等，2019）。筆者檢索和分析了2018年以來的研究進展，從家禽，豬，反芻動物等三個方面對相關(guān)應(yīng)用進展進行闡述。

3.1 在家禽生產(chǎn)上的應(yīng)用進展

當下我國家禽規(guī)模化和集約化的程度越來越高，這種狀況使得家禽對各種病原微生物的抵抗能力減弱，導(dǎo)致各種疾病暴發(fā)。益生菌制劑在家禽養(yǎng)殖中，不僅可以作為替代抗生素的一種選擇，而且還可以作為非抗生素類的生長促進劑，在促進肉雞生長性能，提高蛋雞產(chǎn)蛋性能，改善蛋品質(zhì)等多個方面發(fā)揮重要的作用（韓冰和劉向陽，2019），對此，大量的研究均對其進行了有效的證明。

崔闖飛等（2018）研究表明，飼料中添加800mg/kg的枯草芽孢桿菌，能夠顯著改善產(chǎn)蛋后期蛋雞的生產(chǎn)性能，提高蛋殼品質(zhì)，有效降低軟破蛋率；于佳民等（2018）通過對比益生菌制劑和飼用抗生素對肉雞生長和免疫性能的影響，表明飼料中添加肽菌素T3（一種由植物乳桿菌，枯草芽孢桿菌，丁酸梭菌和酵母菌復(fù)配而成的益生菌制劑）能夠顯著提高肉雞生長性能，促進腸道菌群平衡，促進免疫器官發(fā)育和分化，提高了腸道內(nèi)sIgA的含量，作用效果明顯優(yōu)于飼用抗生素組，同時還證明了枯草芽孢桿菌和某些微量元素之間還能發(fā)揮協(xié)同促進作用；陳繼發(fā)等（2018）研究表明，飼糧中添加5×108CFU/kg枯草芽孢桿菌，通過與蒙脫石聯(lián)用，能夠提高產(chǎn)蛋機抗氧化和免疫功能，提高飼糧能量利用率，改善腸黏膜形態(tài)和腸道菌群和調(diào)控腸道TLR信號通路而提高蛋雞生產(chǎn)性能；張桂枝等（2019）通過研究日糧中添加枯草芽孢桿菌發(fā)酵制劑對飼喂黃曲霉毒素B1（AFB1）飼料肉雞免疫功能的影響，表明，枯草芽孢桿菌發(fā)酵制劑能夠顯著改善AA肉仔雞AFB1中毒對新城疫和法氏囊疫苗免疫效果，免疫器官發(fā)育及免疫球蛋白含量的影響，能使其恢復(fù)至正常水平，從而提高肉仔雞免疫力；董佳楠等（2019）研究表明添加益生菌復(fù)合培養(yǎng)物對肉仔雞的生產(chǎn)性能有提高作用，且乳酸菌和酵母菌的培養(yǎng)物之間有正協(xié)同作用，其中0.8‰乳酸菌培養(yǎng)物+1.8‰酵母培養(yǎng)物和1.2‰乳酸菌培養(yǎng)物+1.35‰酵母菌培養(yǎng)物對肉仔雞的平均日采食量和平均日增重提高的效果最佳，對于促進肉仔雞對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收效果最好；吳正可等（2021）研究表明，肉雞飼糧中添加3.6×109CFU/kg的凝結(jié)芽孢桿菌可以在不影響肉雞前期日增重的前提下降低平均日采食量，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，促進脂類和蛋白質(zhì)在肉雞體內(nèi)的代謝與周轉(zhuǎn)，并促進鈣、磷在脛骨中的沉積；李昊等（2021）的研究表明，在飼糧中以106CFU/只·d添加副干酪乳桿菌KL1可顯著提高蛋雞生產(chǎn)能力和蛋殼品質(zhì)，降低雞蛋中膽固醇含量。

3.2 在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的應(yīng)用進展

我國是世界公認的養(yǎng)豬大國，我國養(yǎng)豬業(yè)也將會朝著集約化，工廠化，高密度無抗養(yǎng)殖方向不斷發(fā)展，益生菌制劑作為抗生素的替代品，在養(yǎng)豬業(yè)高密度養(yǎng)殖的條件下起到非常重要的作用。乳酸菌被證明可以有效提高母豬及仔豬的生長和免疫性能，調(diào)節(jié)腸道健康（Du等，2018）。仔豬早期斷奶后出現(xiàn)的腹瀉以及免疫功能降低是養(yǎng)豬業(yè)面臨的重要難題，而利用乳酸菌飼喂斷奶仔豬被認為是緩解仔豬應(yīng)激和腹瀉的有效手段之一（Thakur等，2019）。

鄭有秀等（2018）報道，25-55日齡斷奶仔豬飼糧中添加250～500mg丁酸梭菌可以顯著改善斷奶仔豬腸道結(jié)構(gòu)，提高斷奶仔豬血清IgA和IgG含量，增強機體免疫功能；祝永才等（2018）研究表明，基礎(chǔ)日糧中添加不同含量的釀酒酵母菌-枯草芽孢桿菌復(fù)合益生菌能夠有效提高斷奶仔豬生長性能，緩解早期斷奶仔豬應(yīng)激反應(yīng)，增強斷奶仔豬的免疫功能；Czach等（2018）研究表明，將耶氏解脂酵母與益生菌（主要是地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的混合物）飼喂于仔豬，能夠顯著降低腸道內(nèi)大腸桿菌及其在仔豬腸道中的增值，還有降低腹瀉的作用；劉志昌等（2018）研究表明，枯草芽孢桿菌能夠顯著提高斷奶仔豬盲腸乳酸桿菌數(shù)量，降低大腸桿菌數(shù)量，提高其生長性能，改善健康狀況；張雙翔等（2018）報道，乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌組成的復(fù)合益生菌能夠提高仔豬生長性能和免疫水平；Lan等（2019）的研究表明，日糧中添加地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌1∶1復(fù)合物能夠提高育肥豬飼料消化率和糞便中乳酸桿菌的數(shù)量，減少糞便中氨氣和總硫醇的排放，有利于維持豬舍環(huán)境；林建和等（2019）研究表明，日糧中添加0.03%芽孢桿菌可以有效改善生長育肥豬的生長性能、養(yǎng)分消化率、糞便有益微生物菌群、血糖水平、肉色、滴水損失和屠體重量，但對采食量無顯著影響；朱寬佑等（2021）研究表明，凝結(jié)芽孢桿菌有助于母豬妊娠后期背膘增長釀酒酵母發(fā)酵物有提高仔豬出生個體重和出生窩重的趨勢，顯著降低酸溶蛋白含量，并極顯著增高糞便中的含水率；周登峰等（2021）研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加乳酸片球菌SKL-03菌粉、上清液、發(fā)酵液可降低盲腸、結(jié)腸中的大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量，提高乳桿菌數(shù)量和十二指腸、空腸黏膜中SIgA含量，乳酸片球菌SKL-03具有改善斷奶仔豬腸道菌群，提高小腸黏膜免疫功能的效果。

3.3 在反芻動物上的應(yīng)用進展

乳酸菌是反芻動物瘤胃和腸道正常菌群的重要組成部分，通過添加到飼料中進行飼喂，能夠起到防治腸道疾病，改善營養(yǎng)代謝的作用；添加芽孢桿菌等益生菌制劑，則可以產(chǎn)生水解酶，發(fā)酵酶，多種B族維生素和促生長因子，有助于提高飼料營養(yǎng)價值，促進生長和提高生產(chǎn)性能（岳林芳等，2019）。

Du等（2018）研究表明，枯草芽孢桿菌能夠顯著改善生長遲緩的小牛腸道和瘤胃發(fā)育，其對瘤胃發(fā)育的影響可能與其對瘤胃微生物及代謝產(chǎn)物的影響有關(guān)；Lara等（2018）研究表明，用枯草芽孢桿菌接種玉米青貯飼喂羔羊后，能夠顯著提高羔羊的平均日增重；程連平等（2018）發(fā)現(xiàn)，在斷奶湖羊日糧中添加枯草芽孢桿菌可顯著提高羔羊生長性能和抗氧化能力，改善胡楊的免疫力和消化功能；王彩蓮等（2018）對羊的研究表明，對比基礎(chǔ)日糧飼喂組，枯草芽孢桿菌組顯著降低了羊肉的剪切力、水分含量，熟肉率顯著升高，肉品質(zhì)得到改善；李文茜等（2019）研究表明，飼糧中添加2.0×108CFU/kg丁酸梭菌能夠促進犢牛和育成牛的生長發(fā)育，改善機體抗氧化和免疫功能，促進瘤胃發(fā)酵，緩解斷奶應(yīng)激；劉俊陽等（2019）報道，犢牛基礎(chǔ)日糧中添加含有釀酒酵母菌、枯草芽孢桿菌和乳酸菌的復(fù)合微生態(tài)制劑能有效改善犢牛腸道菌群并且降低犢牛腹瀉率；朱晉佳等（2020）研究表明，添加0.1%富硒酵母能夠顯著提高荷斯坦奶牛的產(chǎn)奶量，0.075%樂斯福酵母和0.1%富硒酵母混合組在泌乳中期能夠顯著提高血液中IgG含量，對于提高奶牛的免疫力有積極的作用；孫康等（2021）研究表明，在代乳粉中添加枯草芽孢桿菌對7-28日齡湖羊羔羊腹瀉率、器官和皮張的發(fā)育無顯著影響，但羔羊平均日增重和胴體重有升高趨勢；枯草芽孢桿菌可以通過對肌內(nèi)脂肪酸組成比例和含量的影響，起到改善湖羊羔羊肉品質(zhì)的作用。

4 益生菌制劑未來發(fā)展方向

禁抗令的不斷升級，各種不同的抗生素替代品不斷涌現(xiàn)，除了益生菌制劑之外，植物精油，抗菌肽，植物提取物，酸化劑以及寡糖等均已經(jīng)被證明能夠在不同程度上替代抗生素的作用效果，且更加安全環(huán)保（張瑩等，2021）。想要徹底達到完全替代抗生素的效果，單一產(chǎn)品的功效在目前被認為是遠遠不夠的，需要多種產(chǎn)品效果的協(xié)同互補（Brüssow，2017）。益生菌制劑作為其中應(yīng)用和研究最為廣泛的代替品之一，仍有很多問題需要從宏觀以及微觀等不同方向加以解決。

宏觀方面，首先，益生菌制劑的實際使用效果受很多因素的制約，不同的動物生長階段，不同的飼養(yǎng)環(huán)境，不同的應(yīng)用季節(jié)均可能造成功效的巨大差別，因此如前所述，為了保證最佳的替抗效果，需要研究益生菌制劑與抗菌肽，植物精油，植物提取物等其它替抗產(chǎn)品的相互作用情況和符合配伍，最大程度地實現(xiàn)正向效應(yīng)（張吉鹍，2019）；其次，在理論研究之外，益生菌制劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也至關(guān)重要：產(chǎn)業(yè)上游主要著眼于優(yōu)質(zhì)菌種資源的不斷發(fā)掘；產(chǎn)業(yè)中游，需要跟進菌株的發(fā)酵工藝改良，包括但不限于分離干燥工藝，包被技術(shù)以及凍干保護等（張娟等，2019）；產(chǎn)業(yè)下游則更加需要貼近市場，包括產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)品定位，營銷服務(wù)等。隨著益生菌制劑產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和愈加成熟，益生菌制劑成為新獸藥也將指日可待（栗棲鳳等，2019）。

微觀層面，由于益生菌制劑所應(yīng)用的菌株種類眾多，針對替抗效果的不同而對菌株進行快速篩選以及優(yōu)質(zhì)菌株替抗功能的深入研究變得更加緊迫；此外，益生菌制劑的生產(chǎn)思路，需要從以營銷為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)楦雨P(guān)注產(chǎn)品含量與生產(chǎn)工藝，如制粒，均質(zhì)，易分散，緩釋等等（李宏偉，2020），完成生產(chǎn)上的不斷升級。

總之，未來益生菌制劑前景廣闊，市場潛力巨大，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)也將在益生菌制劑的助力下迎來新的發(fā)展！

參考文獻：（略）