合生素飼料添加劑有助于促進(jìn)動(dòng)物健康、提高其生產(chǎn)性能

張江

中圖分類號(hào)：S8-1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2018）01-0076-03

1 前言

全球人口已經(jīng)從1959年的30億增加到2012年3月的70多億。隨著人口增長，許多地區(qū)持續(xù)存在饑餓的情況，據(jù)報(bào)道有將近10億人存在營養(yǎng)不良。據(jù)估計(jì)到2050年作物產(chǎn)量翻一番才能滿足需求，這意味著未來10年全球?qū)κ澄锏男枨竽暝鲩L率達(dá)到2.5%。科學(xué)家和營養(yǎng)專家認(rèn)為動(dòng)物生產(chǎn)可以在增加食物供應(yīng)方面起到作用。人們使用大量的抗生素來控制動(dòng)物疾病、提高生產(chǎn)性能和產(chǎn)量。抗生素最常用的替代品是益生菌、益生元、微生物代謝產(chǎn)物和合生素。

益生菌是活菌飼料添加劑，通過改善腸道微生物平衡對宿主動(dòng)物產(chǎn)生有益的影響。益生元是難消化的發(fā)酵日糧底物，可選擇性刺激胃腸道微生物菌群的組成、生長和活性。合生素是益生菌和益生元協(xié)同起效的組合式營養(yǎng)添加劑，可以起到增強(qiáng)效果的作用。當(dāng)兩種營養(yǎng)成分或添加劑一起使用時(shí)，其機(jī)理通常遵循以下三種模式之一：增強(qiáng)作用、協(xié)同作用和累加作用。合生素通過刺激一種或幾種有益菌的代謝和生長，改善宿主胃腸道中活菌的存活和定植，從而對宿主產(chǎn)生影響。此外，合生素還可改變耗料、營養(yǎng)成分吸收以及腸道結(jié)構(gòu)，而在胃腸道中發(fā)揮有益作用。與單一使用益生菌和益生元相比，使用合生素可更好地改善動(dòng)物的生長性能、飼料轉(zhuǎn)化率、血液及生化參數(shù)。合生素也可提高維生素、礦物元素和蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)素的消化率和利用率。但是有關(guān)合生素應(yīng)用的資料較少。

本綜述提供了合生素對動(dòng)物生長、生產(chǎn)以及對免疫系統(tǒng)、消化道、代謝、腸道器官和血液健康影響的最新科學(xué)證據(jù)。

2 腸道菌群

腸道菌群是由多樣化生態(tài)微環(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，包括多種細(xì)菌及大量的菌株。腸內(nèi)有100萬億個(gè)對健康很重要的微生物（稱為“微生物菌落”），同時(shí)微生物從土壤和植物移居到動(dòng)物腸道，基因組學(xué)產(chǎn)生適應(yīng)性變化。腸道微生物的主要功能包括代謝活動(dòng)（回收能量及可吸收營養(yǎng)成分）、對腸道上皮細(xì)胞的營養(yǎng)作用以及保護(hù)宿主免受有害微生物的侵襲。胃腸道中存在一個(gè)巨大的微生物生態(tài)系統(tǒng)，據(jù)估計(jì)僅結(jié)腸中就含有身體70%的微生物。腸道共生菌群在維持宿主健康方面起著至關(guān)重要的作用。但是，隨著動(dòng)物年齡的增長，腸道菌群組成發(fā)生相應(yīng)的變化，細(xì)菌（主要是腸桿菌）數(shù)量增加，有益菌如乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量減少。同時(shí)菌群種類多樣性下降和日糧及消化生理如腸道傳遞時(shí)間變化可能導(dǎo)致結(jié)腸中腐敗物增加，更易感染疾病。不同消化道部位微生物數(shù)量和組成是不同的，胃、小腸和大腸都有自己獨(dú)特的微生物菌群。哺乳動(dòng)物腸道微生物菌群主要包括鏈球菌、乳桿菌、擬桿菌、梭菌、鏈球菌、乳酸桿菌、真桿菌、消化鏈球菌、梭桿菌和雙歧桿菌。

3 益生菌

益生菌起源于希臘和羅馬人的發(fā)酵飲食，是“單一或混合活菌制劑，以合適劑量使用時(shí)對宿主具有保健作用”。美國兒科營養(yǎng)學(xué)會(huì)對益生菌的最新定義是“產(chǎn)生小分子代謝副產(chǎn)物的微生物，對宿主生物學(xué)功能發(fā)揮有益的調(diào)節(jié)作用，并可能具有免疫調(diào)節(jié)劑作用”。益生菌主要是產(chǎn)乳酸菌，大多數(shù)為乳酸桿菌（嗜酸乳桿菌DDS-1、干酪乳桿菌（L. casei）、乳酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、唾液乳桿菌）、雙歧菌（長雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌）和酵母菌（啤酒酵母）及釀酒酵母。益生菌可在腸微生物組成、治療效果、代謝影響和免疫調(diào)節(jié)等方面起到有益的作用。

4 益生元

益生元是“不可被消化的發(fā)酵底物，可選擇性地刺激胃腸道微生物菌群的組成、生長和活性，從而改善宿主的健康”。日糧纖維是最常用的益生元，在西紅柿、菊芋、燕麥、香蕉、亞麻籽、蘆筍、大麥、漿果、大蒜、小麥、洋蔥、菊苣和綠葉菜豆科植物等果蔬中都含有碳水化合物類益生元。低聚果糖等益生元可用于狗和貓等動(dòng)物的日糧添加劑，以保持胃腸健康。胃酶不能分解益生元，而是進(jìn)入大腸，然后選擇性發(fā)酵，產(chǎn)生有益作用。一項(xiàng)研究表明，攝入益生元可導(dǎo)致腸道有益菌群（特別是雙歧桿菌）數(shù)量增加。益生元還可增加鎂和鈣等礦物質(zhì)吸收。

5 合生素

將益生元和益生菌組合在一起就是合生素。單一的益生菌在消化系統(tǒng)中不能很好地存活，益生菌和益生元組合成合生素可產(chǎn)生協(xié)同效果。聯(lián)合國糧農(nóng)組織建議，具有協(xié)同保健作用時(shí)方可使用“合生素”一詞。對已確認(rèn)有效的益生菌和益生元應(yīng)該進(jìn)行組合試驗(yàn)，以確定是否存在加性效果，或者采用更為結(jié)構(gòu)化的方法來確定益生元對益生菌的有益作用，并據(jù)此選擇益生元。合生素不僅可以提供有益微生物種群，還可促進(jìn)腸道內(nèi)原產(chǎn)特異性菌株的增殖。關(guān)于合生素對代謝健康影響的研究仍然較少。值得一提的是，其保健效果可能取決于合生素的組合。因此，合生素在調(diào)節(jié)腸道微生物構(gòu)成方面似乎很有潛力。

6 益生菌、益生元和合生素的比較

益生元不會(huì)增加現(xiàn)有菌群數(shù)量，而是為現(xiàn)有菌群提供營養(yǎng)，使菌株自然生長。益生菌主要在小腸中起作用，而益生元只在大腸中有效，所以兩者組合可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。益生菌是一種對宿主有益的活菌，而益生元是一種不易消化的日糧成分，通過選擇性刺激一種或多種結(jié)腸微生物的生長和活性，潛在改善宿主健康。合生素是益生菌和益生元的混合物，通過改變腸道菌群組成起到有益宿主的作用。常用合生素包括乳酸菌+菊粉、雙歧桿菌+低聚半乳糖、乳酸桿菌+低聚果糖等。

7 合生素與腸道菌群

胃腸道是一種重要的免疫器官，也是保護(hù)宿主免受毒素、病原體和炎癥損傷的最大防御屏障，并促進(jìn)共生微生物的生長。腸道也是多種微生物菌群的宿主。通過調(diào)節(jié)細(xì)菌活性改善腸道微生物功能的觀念有著悠久的歷史。天然腸道菌群對減少動(dòng)物疾病非常重要，對促進(jìn)消化和抗病起著至關(guān)重要的作用。合生素中的益生元可改善益生菌在腸道中的存活，并提高宿主內(nèi)源菌的活性。添加益生素可提高粗蛋白和干物質(zhì)消化率，減少有毒氣體排放及致病菌進(jìn)入到早期斷奶仔豬體內(nèi)。有研究人員報(bào)道，飼料中添加合生素增加了乳酸和抗體生成，改變了腸道菌落，減少有害菌生長。添加合生素可將盲腸食糜和小腸中無害菌或潛在病原體（大腸桿菌）維持在相對較低的水平。此外，添加合生素可提高絨毛高度/隱窩深度比和回腸絨毛高度。與對照肉雞相比，日糧添加合生素降低了回腸隱窩深度。

8 合生素與生產(chǎn)性能

動(dòng)物飼料中添加抗生素可以提高飼料效率和生長性能。但添加抗生素會(huì)加大抗生素殘留危害，并增加細(xì)菌耐藥性，在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用抗生素對人體健康有害。抗生素最常用的替代品是合生素。添加合生素可以改善早期斷奶豬的飼養(yǎng)環(huán)境，減少育肥豬硫化氫和氨氣排放。但是添加厭氧菌及益生元并不影響斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。類似的研究表明，在綿羊日糧中添加合生素對飼料轉(zhuǎn)化率、日增重和干物質(zhì)等性能無影響。干物質(zhì)、粗蛋白和有機(jī)物的消化率也未受合生素的影響。添加合生素的肉雞最終體重、飼料轉(zhuǎn)化率、增重明顯高于對照組。與對照組相比，日糧中添加1 g/kg的合生素顯著提高了鴕鳥的體重和飼料轉(zhuǎn)化率。此外，與對照組相比，飼喂不同水平合生素的鴕鳥血糖顯著增加，但是膽固醇下降，血清總蛋白和尿酸也降低。合生素中的益生元具有降膽固醇作用，通過與膽汁酸結(jié)合，降低腸內(nèi)脂質(zhì)吸收，增加膽固醇清除及肝臟新膽汁酸的合成。

9 合生素與血液及生化指標(biāo)

研究人員發(fā)現(xiàn)，添加合生素對肉仔雞血清膽固醇水平有提高作用，在日糧中添加合生素，肉仔雞血液和膽固醇水平較高。在肉仔雞中使用合生素，可調(diào)節(jié)有機(jī)酸的濃度并降低膽固醇水平。日糧中添加合生素對血液參數(shù)（包括總血清蛋白和膽固醇）有顯著影響。與對照組相比，添加合生素可顯著提高尿酸、肌酐、紅細(xì)胞壓積和尿濃度。

10 合生素與健康

腸道相關(guān)性淋巴組織和腸道微生物菌群是消化和免疫系統(tǒng)發(fā)揮功能、維持穩(wěn)定的基本組成部分。胃腸道中的微生物通?？梢苑殖蓾撛谥虏【陀幸婢?。有害菌可能參與局部或全身感染、毒素形成和腸道腐敗。有些腸道微生物可能具有有益作用，如生成維生素、通過非致病機(jī)制刺激免疫系統(tǒng)、抑制有害菌群的生長和定植。通過瓊脂擴(kuò)散試驗(yàn)對益生菌（雙歧桿菌屬）、益生元（菊苣根，菊糖）以及合生素（雙歧桿菌+菊苣，雙歧桿菌+菊糖）的抗菌作用進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)合生素（雙歧桿菌+菊糖）和（雙歧桿菌 +菊苣）對致病菌的協(xié)同抑制效果高于單獨(dú)使用雙歧桿菌、菊苣或單獨(dú)使用菊糖的效果。哺乳動(dòng)物胃腸道可以視為微生物種類豐富、數(shù)量較多、代謝活躍的器官。益生菌和益生元對不同動(dòng)物品系免疫系統(tǒng)的積極影響已得到證實(shí)。目前正在研究合生素對健康的特定影響，包括緩解慢性腸道炎性疾病、預(yù)防和治療病原體引起的腹瀉、泌尿生殖系統(tǒng)感染和特應(yīng)性疾病。合生素具有抗菌、抗癌、刺激免疫和抗過敏的效果，還可改善礦物質(zhì)的吸收、防止腹瀉，改善營養(yǎng)物質(zhì)消化過程。添加乳酸桿菌類合生素可減少腹瀉，提高斷奶豬早期的飼料效率和生產(chǎn)性能。

11 結(jié)論與展望

從研究中可以得出結(jié)論，腸道是有益菌和有害菌容易發(fā)生變化的區(qū)域。它們以不同的方式使宿主獲益或受損。胃腸道擁有復(fù)雜的微生物菌群，以多種不同的方式使宿主受益，包括合成營養(yǎng)素、預(yù)防致病菌、解毒、代謝藥物和調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等。動(dòng)物研究證實(shí)使用合生素可導(dǎo)致腸道微生物菌群發(fā)生變化；現(xiàn)有文獻(xiàn)也發(fā)現(xiàn)益生菌、益生元和合生素對動(dòng)物有益，使用合生素可能會(huì)獲得比單獨(dú)使用益生菌或益生元更大的效果。近年來，合生素已成為動(dòng)物生產(chǎn)中不可或缺的一部分，用于改善生長、增強(qiáng)血象、刺激腸道結(jié)構(gòu)、提高性能及抵抗病原體。但是有關(guān)合生素在動(dòng)物科學(xué)中的應(yīng)用信息仍較為有限。專家建議應(yīng)進(jìn)一步開展研究，以證實(shí)其預(yù)防疾病和治療保健效果、作用機(jī)制、最佳攝入量、攝入時(shí)間，并選擇最佳的合生素，實(shí)現(xiàn)畜禽飼養(yǎng)目標(biāo)。

原題名：Synbiotic as feed additives relating to animal health and performance（英文）

原作者：Hozan Jalil Hamasalim（伊拉克蘇萊曼尼大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院動(dòng)物生產(chǎn)系）