益生素的發(fā)展歷史

    益生素(Probiotic)，又稱促生素,、生菌劑,、活菌制劑、微生態(tài)調(diào)節(jié)劑,，其中文名稱尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定,，對(duì)其定義的解釋也不盡一致。首先Lilley和Stillwell于1965年使用益生素一詞(Probiotic),，與抗生素(antibiotic)相對(duì),，兩者的作用矛盾?？股厥侵苯託缁蛞种朴泻L(zhǎng),。1974年美國(guó)REParker認(rèn)為“益生素是維持腸道菌群平衡的微生物或物質(zhì)”,。1989年Fuller重新定義為“一種可通過(guò)改變腸道微生物平衡而對(duì)動(dòng)物施加有利影響的活的微生物飼料添加劑”。1990年H.Sossard給益生素的定義是“攝入動(dòng)物體內(nèi)參與腸內(nèi)微生物群落的阻礙作用,，或者通過(guò)增強(qiáng)非特異性免疫功能來(lái)預(yù)防疾病而間接地起促進(jìn)作用和提高飼料效率的活的微生物培養(yǎng)物”,。1991年我國(guó)學(xué)者又提出了一個(gè)較通俗的概念———飼用微生物添加劑。

    益生素的種類

    可用作益生素的微生物種類很多,，美國(guó)FDA(1989年)規(guī)定允許飼喂的微生物有42種,。我國(guó)1999年經(jīng)農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)使用的微生物品種有12種，包括蠟樣芽孢桿菌,、枯草芽孢桿菌,、糞鏈球菌、雙歧桿菌,、乳酸桿菌和乳酸鏈球菌等,。生產(chǎn)上使用的益生素有兩種：一種為單一菌屬組成的單一型菌制劑，另一種為多種不同菌屬組成的復(fù)合型菌制劑,。一般來(lái)說(shuō),，后者比前者更能促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)及提高飼料利用率。若按照益生素所用的菌種類型,，則可劃分為以下3類：

    乳酸菌類

    乳酸菌類是一類可分解糖類產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌的總稱,，其中有益菌以乳酸桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌屬為代表,。乳酸菌類可以在腸道內(nèi)合成B族維生素,、維生素K、維生素D和氨基酸等物質(zhì),，可提高礦物質(zhì)元素的生物學(xué)活性,、改善礦物質(zhì)的吸收功能，進(jìn)而為宿主提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),，以增強(qiáng)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)代謝,、促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)。乳酸菌還能產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物,，使腸道環(huán)境偏酸性,；同時(shí)，乳酸菌類還能產(chǎn)生溶菌素和過(guò)氧化氫等,，可抑制幾種潛在病原微生物的生長(zhǎng),。這類微生物的主要特點(diǎn)有：

    (1)是多種動(dòng)物消化道主要的共生菌，能形成正常菌群,。(2)在微氧或厭氧條件下產(chǎn)生乳酸,，降低腸道pH值，促進(jìn)維生素D、鈣,、磷和鐵等礦物質(zhì)元素的吸收,。(3)有較強(qiáng)的耐酸性，在pH值3.0～4.5時(shí)仍可生長(zhǎng),，對(duì)胃中的酸性環(huán)境有一定耐受性。(4)不耐高溫,，經(jīng)80℃處理5分鐘,，損失70%～80%。(5)生產(chǎn)一種特殊的抗生素-酸菌素,，能有效抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生長(zhǎng),。

    芽孢桿菌類

    芽孢桿菌是好氣性菌，可形成內(nèi)生孢子,，在所有菌屬中芽孢桿菌是最理想的微生物添加劑,。它具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,，對(duì)植物性碳水化合物具有較強(qiáng)的降解能力,，它進(jìn)入腸道后能迅速?gòu)?fù)活，可消耗腸道內(nèi)大量的氧,，保持腸道厭氧環(huán)境,，抑制致病菌的生長(zhǎng)，維持腸道正常生態(tài)平衡,。這類制劑的主要特點(diǎn)是：(1)耐性好,，可耐高溫(100℃)、耐酸,、耐鹽及制粒過(guò)程中耐擠壓,，具有很好的穩(wěn)定性。(2)產(chǎn)生消化酶,，具有蛋白酶,、淀粉酶和脂肪酶活性。(3)在腸道環(huán)境不增殖,，在腸道定植后可消耗大量的氧氣,，維持腸道厭氧環(huán)境，增加腸道對(duì)需氧菌的定植能力,。

    酵母菌

    酵母菌僅零星存在于動(dòng)物胃腸道的微生物群落中,，其細(xì)胞壁的主要成分是甘露聚糖和葡萄糖，甘露聚糖可增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的活性,。飼用酵母的種類主要有熱帶假絲酵母,、產(chǎn)阮假絲酵母、啤酒酵母、紅色酵母等,。主要特點(diǎn)是：(1)需氧菌,，存在于多糖偏酸環(huán)境中。(2)體內(nèi)富含蛋白質(zhì)和多種B族維生素,。(3)不耐熱,，溫度在60℃～70℃條件下，1小時(shí)即可死亡,。

    益生素的作用機(jī)理

    益生素的作用機(jī)理在理論上的進(jìn)展還很小,，目前主要有3種學(xué)說(shuō)：(1)優(yōu)勢(shì)菌群學(xué)說(shuō)；(2)菌群屏障學(xué)說(shuō),；(3)微生物奪氧學(xué)說(shuō),。益生素主要是通過(guò)下述途徑在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮其作用的。

    補(bǔ)充有益菌群,，改善消化道菌群平衡,，預(yù)防和治療菌群失調(diào)癥

    畜禽消化道內(nèi)存在大量的微生物菌群，其中有些菌群能有效地促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)和飼料消化,，稱有益菌群,；有些菌群具有抑制生長(zhǎng)和致病作用，稱為有害菌群,。正常情況下,，畜禽消化道內(nèi)的這些菌群都保持著良好的平衡，維持著畜禽的正常生長(zhǎng)和生產(chǎn),，這些菌群一旦失去了平衡,，則引起消化機(jī)能紊亂、抑制生長(zhǎng)發(fā)育,，嚴(yán)重的則可治病,。

    刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，提高機(jī)體免疫能力

    益生素中的有益菌均是良好的免疫應(yīng)激活劑,，能有效地提高巨噬細(xì)胞的活性,，通過(guò)生產(chǎn)抗體和提高噬菌作用活性等刺激免疫，激發(fā)機(jī)體體液免疫和細(xì)胞免疫,，導(dǎo)致機(jī)體免疫力和抗病能力的增強(qiáng),。

    參與菌群生存競(jìng)爭(zhēng)，協(xié)助機(jī)體消除毒素和代謝產(chǎn)物

    益生素參與消化道有益菌群與致病菌之間的生存和繁殖空間競(jìng)爭(zhēng),、時(shí)間競(jìng)爭(zhēng),、定居部位競(jìng)爭(zhēng)以及營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)，限制致病菌群的生存,、繁殖,。有益菌在消化道內(nèi)生成致密的膜菌群,，形成微生物屏障，一方面抑制消化道粘附病原菌,，中和毒性產(chǎn)物,；另一方面防止毒素或廢物的吸收。

    改善機(jī)體代謝,，補(bǔ)充機(jī)體營(yíng)養(yǎng)成分,，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)

    益生素的有益菌群能在消化道內(nèi)繁衍，能促進(jìn)消化道內(nèi)多種氨基酸,、維生素等一系列營(yíng)養(yǎng)成分的有效合成和吸收利用,，從而促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)發(fā)育和增重。

    益生素在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

    在防止子豬腹瀉中的應(yīng)用

    子豬腹瀉是困擾子豬飼養(yǎng)的最主要的疾病之一,，據(jù)報(bào)道，一般情況下,，發(fā)病情況較輕的在10%～20%,，嚴(yán)重的可達(dá)40%～50%，有的甚至達(dá)到100%,。同時(shí)該病所造成的子豬死亡率也相當(dāng)高,，一般在10%～30%，嚴(yán)重的可達(dá)50%以上,。

    相關(guān)研究人員研究液態(tài)益生素和加酶益生素對(duì)哺乳豬日增重,、腹瀉率和存活率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，添加0.75%加酶益生素的試驗(yàn)組,，哺乳子豬日增重比對(duì)照組提高15.94%(P＞0.01)；而腹瀉率比對(duì)照組降低了8.92%(P＜0.05),。試驗(yàn)結(jié)果表明哺乳子豬早期接種益生素和以含加酶益生素的飼料補(bǔ)食可明顯提高哺乳子豬的日增重,、降低哺乳子豬腹瀉率、提高哺乳子豬存活率,。研究表明,，在斷奶子豬日糧中添加適量的Gln可促進(jìn)斷奶子豬腸道發(fā)育、緩解斷奶應(yīng)激性,、降低腹瀉率,、提高斷奶子豬生長(zhǎng)性能和免疫能力。研究發(fā)現(xiàn),，在子豬斷奶(21天斷奶)后1天～10天內(nèi)的日糧中添加0.1%的Ala-Gln,；或者在斷奶后10天～20天內(nèi)的日糧添加0.3%的Ala-Gln均可顯著提高子豬日增重，提示早期斷奶子豬補(bǔ)充外源Ala-Gln可促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育,。

    在子豬生產(chǎn)性能上的應(yīng)用

    益生素可以改善子豬胃腸道的微生態(tài)環(huán)境,，從而保證動(dòng)物對(duì)飼料具有良好的消化率和利用率，進(jìn)而獲得良好的飼養(yǎng)效果。研究發(fā)現(xiàn),，與對(duì)照組相比,，斷奶子豬在35日齡～50日齡階段，添加固體EM和液態(tài)EM平均日增重分別提高了25%和36%,，且試驗(yàn)組與對(duì)照組間的日增重存在顯著性差異,；料重比分別降低了13%和19%，各組間差異不顯著,。斷奶子豬在51日齡～68日齡階段,，試驗(yàn)組和對(duì)照組間的生產(chǎn)性能差異不顯著。研究發(fā)現(xiàn),，在斷奶子豬日糧中添加0.2%的益生素,，可使子豬日增重提高4.6%、飼料利用率提高5.7%,。研究還證明,，益生素可使哺乳子豬日增重提高15.94(P＜0.01)、斷奶子豬日增重提高8.75%,。

    在母豬生產(chǎn)性能上的應(yīng)用

    研究表明,，在長(zhǎng)大和大長(zhǎng)經(jīng)產(chǎn)3胎次母豬日糧中添加每千克3毫克的活性葉酸，母豬產(chǎn)子數(shù)提高7.43%,、產(chǎn)活子率提高了8.5%,、子豬初生重提高10.61%。研究發(fā)現(xiàn),，在母豬日糧中添加酵母菌培養(yǎng)物,，可顯著提高子豬的平均斷奶個(gè)體重量(P＜0.05)。Inteross等報(bào)道,，在母豬日糧中添加益生素,，可使斷奶子豬數(shù)和子豬斷奶體重顯著地高于不添加組。Podson等給20頭母豬日糧中添加枯草菌制劑,，平均斷奶子豬數(shù)為9.05頭,，斷奶子豬重為5.48千克，比對(duì)照組分別提高了5.85%和3.40%,。Williams指出在母豬日糧中添加益生素能刺激母豬小腸及大腸后端發(fā)酵,，從而增加揮發(fā)性脂肪酸和細(xì)菌發(fā)酵終產(chǎn)物的產(chǎn)量，為母豬提供了更多的能量,，有利于母豬的養(yǎng)分利用和產(chǎn)奶量,，并由此提高子豬的斷奶體重和縮短了子豬達(dá)到斷奶體重的年齡。

    益生素存在的問(wèn)題和研究方向

    目前已確認(rèn)適宜作益生素的菌種尚少,，需要開發(fā)新的菌種,，也可以采用分子生物學(xué)的手段,，改造現(xiàn)有的菌株，使之具有需要的性能,。

    鑒于目前對(duì)益生素作用機(jī)理的研究進(jìn)展緩慢,，急需加強(qiáng)力量對(duì)益生素的作用機(jī)理進(jìn)行更加深入的研究，以指導(dǎo)益生素的研制,、生產(chǎn)及使用,。

    加強(qiáng)對(duì)益生素劑型的研究，提高活菌濃度,，提高菌劑對(duì)不良環(huán)境的耐受力,，延長(zhǎng)產(chǎn)品保存期。

    仍有部分益生素產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,，生產(chǎn)處于復(fù)配,、仿制階段，檢測(cè)手段不完善,，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法尚顯混亂,，造成市場(chǎng)上的益生素產(chǎn)品良莠難辨。因此必須建立完善的行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),，制定有關(guān)法律法規(guī)的實(shí)施細(xì)則，使生產(chǎn)與宣傳規(guī)范化,。

    使用不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象仍然存在,，一定程度上影響了益生素的使用效果及發(fā)展，對(duì)益生素科學(xué)使用方法的研究的要求也就日益迫切,。