当代微生态制剂的研究概况

微生态制剂是指在动物胃肠道微生态理论指导下，运用微生态学原理，利用对宿主有益无害的正常微生物经特殊工艺制成的活的微生物饲料添加剂。

1 微生态制剂的种类

优质的微生态制剂菌种必须是非病原性和无毒性；对消化道抑制因素有较强的抵抗力；具有优良的吸附于上皮细胞的特性；生长繁殖速度快，必须有足够数量的细菌以建立和维持菌群平衡；能产生抑菌物质；易于生产，在储存和加工过程中保持较强活力。

1998年AAFCO年鉴中公布可用作益生素菌株的43种直接饲用微生物。目前世界上生产活菌制剂常用的菌种主要有乳杆菌属，包括嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌；双歧杆菌属，主要是青春双歧杆菌和分叉双歧杆菌；芽孢杆菌属，包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和东洋芽孢杆菌等；链球菌属，以粪链球菌最为常见；此外，还有酵母菌属等。

我国正式批准生产的菌株，主要有蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、乳酸球菌等。美国主要使用乳酸杆菌(以嗜酸乳杆菌为主)，粪链球菌、枯草杆菌、酵母、米菌霉等。日本主要使用枯草杆菌、纳豆芽孢杆菌、乳酸杆菌、乳酸球菌等。

由于乳酸杆菌大量存在于动物肠道，并且人们较早认识到乳酸杆菌对维持肠道微生物群系“平衡”的重要性，因此乳酸杆菌是目前应用最多、研究最广的一类益生菌。

2 益生菌的特性

（1）通过动物与微生物间相互作用影响动物对营养物质的消化代谢

益生菌可以弥补动物本身消化酶分泌量的不足，合成维生素或饲料中不能提供的其他营养物质而刺激肠道的消化活力等，如乳酸菌可合成维生素B族，而芽孢杆菌可以分泌蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等，还富含多种氨基酸；通过活菌制剂本身的代谢活动直接或间接影响内源微生物的代谢。此外，乳酸菌还具有一定的营养作用、缓解乳糖不耐症作用、抗辐射，缓解便秘、中和毒素，减少毒性物质的产生。余成瑶等研究表明，雏鸡饲喂益生芽孢菌后通过扫描电镜观察肠粘膜结构，可看到小肠粘膜皱壁明显增多，肠绒毛长度增长，粘膜腺明显加深，柱状细胞的微绒毛明显加粗，小肠吸收面积增大。张日俊等认为益生菌能够保持肠道正常的生理结构和功能，维持肠道正常的微环境，如酸度、氧化还原电位等。

（2）益生菌在胃肠道中的耐受性

益生菌通常由以制剂形式口服，它们必须达到大肠才能发挥其益生作用，故益生菌应该能耐受胃及小肠的苛刻环境而到达大肠，并在此定植生长，以发挥其生理功效。

动物消化道不断分泌胃液、胆汁和胰液等消化液，这些分泌物质在消化过程中对于食物中的微生物生存构成一道pH值和酶的屏障。基于这些特点，人们建立了许多模型来检验益生菌对于消化道不良环境的抵抗力，结果表明大多数菌可能对胃和小肠中的环境较为敏感。此外，Chou等利用HCl酸化的培养基及添加混合胆盐的MRS琼脂培养基，用自然筛选的方法，从嗜酸乳杆菌中分离出了耐酸和耐胆汁的菌株。这些结果表明，根据胃肠道环境而使用自然选择方法来筛选酸和胆汁耐受性较好的菌株是开发潜在益生菌株的一个有效的方法。尽管大量研究表明许多乳酸菌尤其是嗜酸乳杆菌可以抵抗小肠的不良环境而生存下来，但不同菌株之间的性能差异很大。

（3） 益生菌的定植

田允波等提到，菌群在肠道中定植是通过细菌的黏附作用来实现的，益生菌进入肠道后能否黏附于宿主肠道黏膜上皮细胞表面，形成稳定的优势菌群，是决定这种益生菌实际应用效果的重要前提。已有许多文献报道，益生菌可以黏附于动物肠道上皮细胞上。但这种黏附性并不是普遍存在的，不同种属及同一种属不同菌株之间的黏附性都存在很大差异。已有研究表明，各类微生物的黏附基本分为两步：第一步是非特异性的，在非特异性结合的基础上，菌体的特殊配体进一步与宿主细胞相应的受体之间特异性结合，即黏附素—受体学说。近年来，在益生菌黏附机制方面取得一定进展。有研究表明黏附具有特异性。Tuomola等通过悉生动物试验发现，从啮齿类动物分离的乳杆菌菌株只能黏附定植于啮齿类动物的消化道上皮细胞表面，从家禽分离的乳杆菌菌株只能黏附于家禽的消化道上皮细胞表面。这些都说明益生菌的黏附具有一定的宿主特异性。

邓一平等证明完整肽聚糖对胃黏膜糖蛋白有黏附作用。郑跃杰等用胰蛋白酶处理双歧杆菌，发现该菌的黏附力下降，说明蛋白起黏附作用。另外，他们还用革兰氏染色法及激光共聚式细胞仪进行黏附试验也证明黏附素为蛋白质。与乳杆菌黏附有关的蛋白有两类，一类是对黏附于黏膜和细胞外基质起重要作用的蛋白，它们以类结晶的方式完整地覆盖于细菌的表面。但不同的菌株有不同的黏附特异性，有的菌优先黏附于黏膜，而有些菌则能更强地黏附于细胞外基质，研究中发现嗜酸乳杆菌涉及的是黏膜的黏附。另一类与黏附有关的蛋白对细菌细胞表面附着力不强，它能在黏附细胞和细菌之间形成“桥”。

（4） 提高动物的免疫机能

益生菌作为一类新型的饲料添加剂，能明显激活巨噬细胞活性，增强免疫功能，提高宿主的抗病力。正常菌群对动物的免疫增强作用，主要是与正常菌群菌体的抗原位点有关。潘康成等[32]认为动物口服益生菌后，肠道正常菌群和口服的益生菌在肠道具有抗原识别部位的淋巴组织集合上发挥免疫佐剂作用，活化肠粘膜的相关淋巴组织，使sIgA抗体分泌增强，提高免疫识别力，并诱导T、B淋巴细胞和巨噬细胞产生细胞因子，通过淋巴细胞再循环而活化全身免疫系统，从而增强机体的非特异性和特异性免疫功能。Fuller指出，直接饲喂微生物可提高动物体内抗体水平或巨噬细胞的活性，增强机体的免疫功能。赵刚认为双歧杆菌及其成分具有免疫佐剂活性，口服后，在肠道淋巴组织集合的抗原结合位点上直接作为免疫佐剂，或者通过调整宿主体内的微生物群，间接的发挥免疫佐剂的作用，提高机体的局部或全身防御功能。

Perdigon等和Matsuzaki等表明多种乳酸菌如嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和酸奶中常用的保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌均在体外实验中被发现有显著的免疫调节作用。Donnet等研究表明每毫升含活菌107个保加利亚乳杆菌的酸奶引起人体血液中单核细胞的吞噬活性和白细胞呼吸爆发作用显著增加。Tejada等给小鼠灌胃每毫升含活菌109个嗜酸乳杆菌菌液，8h后取其腹膜巨噬细胞培养，发现产生的INF–α明显上升。Pollman给无菌仔猪口服嗜酸乳杆菌后引起白细胞数和血清总蛋白数(主要是球蛋白)浓度的提高。Herich研究表明，饲喂干酪乳杆菌后仔猪血液中白细胞总数和嗜中性细胞数显著增加。

（5）抗病作用

活菌制剂在肠道中通过竞争性排斥，抑制病原微生物在肠道粘膜上的黏附和定植。刘庆玮认为嗜热乳酸链球菌可以产生具有广谱抑菌活性的物质，这类物质只存在于培养液中而不在细胞上吸附，用甲醇—丙酮提取后，这种提取液对于大肠杆菌、枯草杆菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌等多种细菌具有抑制作用。

细菌素是一类选择性作用于细菌靶细胞的抗菌物质，它们大多属多肽类且具有水溶性，并在较低浓度时就有活性。乳酸菌的细菌素在体外可抑制沙门氏菌、志贺氏菌、葡萄球菌、假单胞菌和大肠埃希氏菌等菌属的生长。那淑敏等研究表明，嗜酸乳杆菌产生一种广谱抗菌肽AP311，对致病性的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用。Bernet认为黏附于人类肠道的嗜酸乳杆菌LAI分泌的一种抑菌物质LA I—SCS对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用。

3 影响活菌制剂使用效果的因素

目前，活菌制剂在生产中的使用效果还不稳定。.影响活菌制剂作用效果的因素有水分、外界因素、氧化和抑菌物质、保存时间、饲用方式与剂量、动物种类、动物生理状态、饲料类型及成分、饲料加工过程等。许多研究表明，当动物处于外界环境变化等应激时期活菌制剂能发挥最佳作用，而当动物肠道微生物区系处于稳定状态时，益生菌的作用较小。在饲料制粒与膨化过程中，高温、高压、蒸气显著影响益生菌制品活性。

4 活菌制剂在畜禽业中的应用效果

活菌制剂的开发和应用在欧美已相当广泛，但其作为微生物饲料添加剂的使用效果，国内外的报道结果差异较大。吕京逊研究表明在19日龄时乳杆菌处理组肉仔鸡增重比对照组高9.3%。石传林在产蛋鸡日粮中添加益生菌，试验组比对照组产蛋率和饲料转化率均提高。薛恒平用两株乳杆菌和一株蜡样芽孢杆菌制成“促康生”复合菌剂，添加于肉鸡饲料中，发现能够促进肉鸡增重。March等用益生菌制品饲喂雏鸡，发现试验组比对照组死亡率显著下降。邢军等用不同单一菌株、复合菌群以及抗生素药物饲喂雏鸡，结果表明，日增重和饲料转化率都有显著提高。张国龙研究表明在日粮中分别添加0.2%～0.4%益生菌制剂，仔猪生产性能并没有得到改善，粪中大肠杆菌数量显著减少，血清SOD酶活性增加约35%，提示芽孢杆菌发挥了它的抑制病原菌，增加机体非特异性免疫力的作用。Poe[50]认为活菌制剂可使猪增重显著提高。Sorokulova研究发现，饲喂益生菌可增加巨噬细胞活性，提高仔猪免疫力。王平等用生芽孢杆菌TPY～211饲喂7日龄的仔猪，每毫升含活菌数为3×108以上，结果仔猪腹泻率明显降低，大肠杆菌数有显著下降。张文鑫用1种不致病的蜡样芽孢杆菌，3种乳酸菌制成活菌制剂，对仔猪黄痢病原菌(大肠杆菌)进行体外抑制试验表明，对3种乳酸菌均有不同程度的抑制作用，而蜡样芽抱杆菌则无抑制作用。武英等发现在早期断奶仔猪日粮中应用益生素，能促进增重，降低饲料的消耗。沈迪翠等研究表明，在配合饲料中加入5%～10%的活菌制剂能明显加快肉猪的生长速度，提高日增重和饲料转化率，降低饲料成本，增加经济效益。

Band用活菌制剂饲喂仔猪和肥育猪，发现日增重和饲料转化率均有所改善，但Pollman等用同一种活菌制剂饲喂仔猪和肥育猪，发现在仔猪上的应用效果明显，但育肥猪效果不明显，可能的原因是用于育肥猪的日粮比喂给仔猪的日粮成分简单，同时由于肥育猪的消化道菌群比仔猪相对稳定，外源的乳酸菌较难发挥优势作用。

Rada和Behling认为用乳杆菌可减少禽类消化道内大肠杆菌和沙门氏菌的定植。刘永杰研究表明，以鸡乳杆菌培养物饲喂新生雏鸡，盲肠内大肠杆菌数明显降低，而双歧杆菌、类杆菌和乳杆菌数明显增多。Pascual认为唾液乳杆菌CTC2197作为家禽的益生素对鸡沙门氏菌定植引起的肠炎有预防作用。郭延军[62,63]应用乳杆菌LB—9703微生态制剂对雏鸡进行鸡白痢预防试验，舍饲条件下保护率达到96.97%，自然放养条件下保护率为98.12%。王世荣应用嗜酸乳杆菌和需氧芽孢杆菌制成的复合微生态制剂对犊牛细菌性腹泻有较好的治疗效果，治愈率83.53%。Simon对国外已有报道进行了统计分析，结果表明益生素在减少仔猪和犊牛的腹泻发病率方面效果显著。