合生素在仔豬生產(chǎn)中的應用研究進展

李運虎 李美君

（1湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學院，湖南長沙 410127；2湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南長沙 410127）

合生素在仔豬生產(chǎn)中的應用研究進展

李運虎1李美君2

（1湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學院，湖南長沙 410127；2湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南長沙 410127）

抗生素在飼料中應用多年，給畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟效益的同時也伴隨著一系列的負面效應。即由于病原微生物產(chǎn)生耐藥性，對動物身體機能、疾病的預防治療造成不利影響；由于藥物在動物產(chǎn)品中殘留，對人類食品及環(huán)境安全等有長遠的影響，其負面效應已經(jīng)引起消費者的關(guān)注。因此，抗生素在飼料中的應用受到人們的質(zhì)疑，尋求和開發(fā)綠色、無污染、低殘留的飼料添加劑替代品已成為當前研究的熱點。20世紀90年代，Gibson等人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)將有益微生物與能促進有益微生物生長繁殖的非消化性化學物質(zhì)結(jié)合使用，替代抗生素飼喂動物，率先提出合生元（Synbiotics）的概念 （也稱合生素），使用效果相當于或優(yōu)于抗生素，而其成本低于抗生素等抗菌藥，并且不存在藥物殘留的問題[1]。2003年我國國家飼料工程技術(shù)研究中心實驗室成功研制出飼用合生素，并將其添加到仔豬日糧中進行一系列試驗研究，研究表明，仔豬日糧中添加合生素能不同程度促進仔豬的生產(chǎn)性能，增強仔豬的免疫力，使用戶得到較好的經(jīng)濟回報，是非常有前途的抗生素替代產(chǎn)品[2]。本文主要對合生素的概念、作用機理及在仔豬生產(chǎn)中的應用研究進展進行論述。

1 合生素的概念

合生素又稱合生元，是益生素與益生元結(jié)合的生物制劑[3]。益生素 （Probiotics）又稱益生菌、促生素、利生素、生菌素、益康素、活菌制劑等[4]，是選用動物正常菌群中的優(yōu)勢種群，經(jīng)系列人工培養(yǎng)制成活菌制劑，再回歸自然環(huán)境，發(fā)揮其固有的生理作用。目前應用較多的有乳酸桿菌制劑、雙歧桿菌制劑、芽孢桿菌制劑等。益生元 （Prebiotics）又稱化學益生素、前生素等，多為非消化性食物成分，目前最具開發(fā)前景的益生元是多功能性低聚糖、酸化劑及中草藥制劑等[5]。多功能性低聚糖是由2～10個單糖通過糖苷鍵連接形成的低度聚合糖，主要包括甘露寡糖（MOS）、低聚果糖 （FOS）、寡乳糖（GOS）、大豆低聚糖 （SOS）、異麥芽寡糖 （IOS）、低聚乳果糖 （LDL）、低聚焦糖 （STOC）和寡木糖 （XOS）等。飼用酸化劑有單一品種的有機酸和復合酸兩大類，其中有機酸主要是檸檬酸、延胡索酸，復合酸是利用幾種特定的單一酸復合而成[7]。中草藥有效成分極為復雜，通過動物實驗和人體免疫功能的實驗研究證實，中草藥含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、油脂、樹脂、糖類、植物色素、常量元素和微量元素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，并含有大量的有機酸類、生物堿、多糖、揮發(fā)油、蠟、甙、鞣質(zhì)等物質(zhì)，還含有多種免疫活性物質(zhì)及一些未知的促生長活性物質(zhì)。

2003年國家飼料工程技術(shù)研究中心首次采用微生物學鑒定、微量快速生化反應和離子色譜分析法等實驗手段，將有益微生物與中草藥活性成分結(jié)合起來，從78種植物中篩選出7種目標植物，采用大罐液體培養(yǎng)法生產(chǎn)有益芽孢桿菌菌種，然后利用空氣壓縮凈化系統(tǒng)及氣流干燥系統(tǒng)生產(chǎn)飼用芽孢桿菌添加劑，采用水提、醇提、脂提等定向提取技術(shù)提取植物多糖，然后將芽孢桿菌添加劑與植物多糖優(yōu)化組合而成飼用合生素添加劑。

2 合生素的作用機理

益生素通過與有害菌競爭氧、營養(yǎng)或定植位點，抑制有害菌增殖，從而改善腸內(nèi)菌群的平衡，使腸內(nèi)環(huán)境得到凈化；通過抗氧化作用、抗變異作用、生理活性作用、免疫刺激等方式對宿主發(fā)揮機體調(diào)節(jié)、機體防御、治療疾病等功效；在生產(chǎn)中，益生素具有促進動物生長、提高飼料轉(zhuǎn)化率、改善動物的健康水平和分解抗營養(yǎng)因子等作用。機體胃腸道缺乏水解益生元的酶系統(tǒng)，益生元一般在胃腸道，既不能被水解，也不能被動物吸收，可順利通過胃和小腸而不被降解利用，但能夠選擇性地刺激腸有益菌 （雙歧桿菌等）生長、繁殖或激活其代謝功能，有害菌對其利用率極低或不能利用，從而使有益菌大量生長繁殖，調(diào)節(jié)腸內(nèi)有益于健康的優(yōu)勢菌群的構(gòu)成和數(shù)量，從而起到改善宿主機體健康水平的作用[8]。另外，邵良平發(fā)現(xiàn)，低聚糖能使腸道pH值下降，即還原電勢降低，具有調(diào)節(jié)腸道正常蠕動的作用，間接阻止病原菌在腸道中的定植，從而起到有益菌增殖因子的作用。Newman[9]發(fā)現(xiàn)，某些寡糖的結(jié)構(gòu)與腸上皮寡糖結(jié)構(gòu)受體相似，可與病原菌的外源凝集素特異性結(jié)合，使病原菌不能在腸壁上粘附，而隨寡糖通過消化道排出體外。苗曉微等[10]報道，低聚糖由于其分子間結(jié)合位置及結(jié)合類型特殊，飼喂后本身不能被單胃動物自身分泌的消化酶分解，但單胃動物消化道后部寄生著大量微生物可產(chǎn)生切斷多聚糖或低聚糖末端糖苷鍵的酶，并產(chǎn)生水解聚合鏈中間各種糖苷鍵的酶，以非消化性寡糖（NDOS）—單糖—乳酸和丙酮酸—揮發(fā)性脂肪酸—二氧化碳和水的消化過程把寡聚糖消化，從而促進低聚糖消化，為有益微生物及機體利用。

益生素和益生元均可提高機體對病原性物質(zhì)的抵抗力，雖然益生元和益生素的組成和代謝方式不同，但對內(nèi)源菌群具有相同的調(diào)節(jié)機制；益生元和益生素均能促進畜禽的生長，降低生長早期由于感染而產(chǎn)生的死淘率。兩種物質(zhì)的混合使用可提高穿過胃腸道益生素的存活率，可以增加益生素在大腸中的作用，這兩種物質(zhì)可能具有可加性或者是協(xié)同作用。合生素是將益生素和益生元結(jié)合制成的生物制劑，通過促進外源性活菌在動物腸道中定植，選擇性刺激一種或有限幾種有益菌生長和繁殖，發(fā)揮益生素的生理活性和益生元的促生長的雙重作用，可最大限度發(fā)揮益生素和益生元的相似作用，更好地維持動物健康和促進生長。

3 合生素在仔豬生產(chǎn)中應用

3.1 合生素對斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響

3.1.1對平均日增重的影響

呂利軍等[11]研究了乳酸菌微膠囊及其合生素 （配伍菊粉）對仔豬生產(chǎn)性能影響，發(fā)現(xiàn)乳酸菌組和合生素組平均日增重比對照組分別提高19.63% （P＜0.01）、24.85% （P＜0.01），合生素組比乳酸菌組平均日增重提高4.36% （P＞0.05），合生素的影響更為明顯。陳永剛等[12]研究了益生素及其與合生素組合 （配伍中草藥）對仔豬生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)在斷奶仔豬日糧中添加不同組合和不同劑量合生素 （配伍中草藥），日增重比對照組分別提高 15.16%、23.54%、34.09%、24.42%、41.59%、37.94%，且差異顯著。該實驗分別飼喂添加益生素 （0.5%）與2個中藥配方、不同比例 （0.1%、0.3%、0.5%）組成的合生元日糧 （共6組）。 （試驗中與益生素混合的中藥為中藥組方提取物，組方1：黃芪、黨參、麥芽、桅子、山楂、白術(shù)；組方2：黃芪、枳實、麥芽、陳皮、山楂、山茱萸的提取物。）

3.1.2對腹瀉率的影響

孫鳴等[13]研究合生素與抗生素配伍對斷奶仔豬生長性能的影響，發(fā)現(xiàn)合生素組斷奶仔豬生長性能比對照組和金霉素組有顯著改善，腹瀉率也明顯降低，日糧中添加合生素改善了仔豬胃腸道的微生態(tài)環(huán)境，促使仔豬盡快從斷奶應激中恢復，明顯提高了仔豬的生產(chǎn)性能。林勇等研究了益生菌和益生元對仔豬生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)兩者混合飼喂仔豬其日增重比單一益生元提高4.03%， 飼料利用率有所提高 （P＞0.05），腹瀉率是實驗組中最低的。邊傳周等在仔豬上的實驗表明，芽孢桿菌與植物多糖二者有機結(jié)合使用，可提高免疫功能、抑制大腸桿菌生長，明顯降低腹瀉率。潘寶海等[14]研究合生素替代抗生素對仔豬腹瀉率的影響，發(fā)現(xiàn)對照組腹瀉發(fā)生的頭數(shù)、次數(shù)最高，合生素組最低，合生素具有較好的防腹瀉效果。

3.1.3對料肉比的影響

宋青龍等[15]研究斷奶仔豬日糧中合生素替代抗生素的效果，發(fā)現(xiàn)合生素組仔豬的料肉比分別比抗生素組和對照組低3.01%和4.40% （P＞0.05）。

3.1.4對仔豬成活率及抗應激能力的影響

宋青龍等在斷奶仔豬日糧中合生素替代抗生素的試驗中發(fā)現(xiàn)，合生素組和抗生素組仔豬成活率比對照組高出4.3%。孫鳴等研究報道，通過向斷奶仔豬日糧中添加抗生素和微生態(tài)制劑均可不同程度減輕斷奶仔豬應激。

3.2 合生素對斷奶仔豬血液生理生化指標的影響

3.2.1合生素對ALT、AST和ALP的影響

谷丙轉(zhuǎn)氨酶 （ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）是目前在動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的活力較強的2種轉(zhuǎn)氨酶，在動物氨基酸代謝中占有重要地位。堿性磷酸酶 （ALP）是一類廣泛分布于機體內(nèi)、在堿性條件下具有一定活性的酶，能催化水解磷酸單酯，在機體代謝中有重要作用。宋凡等[16]報道，斷奶仔豬飼糧中添加復合益生素，飼養(yǎng)60天后，仔豬血清中ALT降低4.5%，AST降低24%，ALP提高25.9%，血清總蛋白 （TP）無明顯變化。王龍昌等報道，飼料中添加0.05%和0.10%的合生素使仔豬血清中ALT分別提高28.6% （P＞0.05）和63.3% （P＜0.01），而 AST和 ALP均無顯著差異（P＞0.05）。孫鳴等報道，與對照組相比合生素組仔豬血清中ALT提高63.2%（P＜0.01），AST降低11.4% （P＞0.05），ALP提高11.2% （P＞0.05）。

3.2.2 合生素對總蛋白、白蛋白、球蛋白和葡萄糖的影響

血清總蛋白 （TP）、白蛋白 （ALB）和球蛋白 （GLB）的含量反映了機體蛋白質(zhì)的吸收和代謝狀況。宋凡等報道，斷奶仔豬飼糧中添加復合益生素，對仔豬血清中TP無明顯影響。結(jié)果表明，添加0.05%和0.10%的合生素，對仔豬血清中的TP、ALB、GLB均無顯著影響 （P＞0.05）。在家畜體內(nèi)的血糖（GLU）是機體內(nèi)糖代謝的細胞外代謝池，機體的所有細胞都從這個代謝池中攝取GLU作為能源，或者作為細胞內(nèi)糖類轉(zhuǎn)化的原料。王龍昌等[17]報道，添加0.05%和0.10%的合生素，血清中GLU分別提高3.8%和6.4%，但無顯著差異 （P＞0.05）。

3.2.3 合生素對 TC、TG、HDL-C和LDL-C的影響

血清中總膽固醇 （TC）、甘油三酯（TG）等水平的高低反映了脂類物質(zhì)代謝的狀況。研究表明，血清膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇 （HDL-C）和甘油三酯含量可分別反映出體內(nèi)膽固醇合成、清除及日糧中脂類在機體內(nèi)的吸收利用狀況。孫鳴等報道，與對照組相比，合生素組總膽固醇提高69.6% （P＜0.01），高密度脂蛋白膽固醇提高60% （P＜0.01）。遲玉杰等[18]報道，豬在不同日齡時血脂含量不同，1月齡時甘油三酯、總膽固醇和高密度脂蛋白含量最高，之后血脂含量明顯降低。王恬等[19]報道仔豬出生 1周后，血漿總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇 （LDL-C）和高密度脂蛋白膽固醇濃度極顯著提高。以上研究結(jié)果說明，仔豬的脂類代謝比較活躍，較高的血脂水平是1月齡仔豬生長發(fā)育所必需的，對仔豬的生長發(fā)育起促進作用。王龍昌等報道，添加0.05%合生素的試驗組仔豬血清中的TC、TG、HDL-C分別提高 5.6%、31.3%和6.7%，但無顯著差異 （P＞0.05），LDL-C也無顯著差異；添加0.10%合生素的試驗組仔豬血清中的TC提高58.4% （P＜0.01），TG提高56.3% （P＞0.05），HDL-C提高45.3% （P＜0.01），LDL-C提高 77.8% （P＜0.05）。添加0.1%合生素的試驗組仔豬血脂水平明顯提高，反映出其脂類代謝的水平提高，可以促進脂肪的沉積。

3.2.4對IgG、IgA和IgM的影響

血清中免疫球蛋白 IgG、IgA和IgM的含量能反映出機體的免疫機能狀況。王繼成等[20]研究表明，添加低木聚糖對杜×長×大三元雜交斷奶仔豬血清中IgA及IgM含量無顯著影響，但能顯著提高血清 IgG的含量。陳代文等[21]研究表明，單獨添加益生素和寡糖都能明顯提高長白×長白×太湖三元雜交斷奶仔豬血液IgG水平，前者對IgA無顯著影響，后者對IgA有極顯著提高作用；聯(lián)合添加益生素和寡糖能顯著提高血液IgG和IgA水平，對血液IgM水平無顯著影響。王龍昌等報道，添加0.05%和0.10%合生素的試驗組仔豬血清IgG、I-gA、IgM無顯著差異 （P＞0.05）。

3.2.5 合生素對血液其它常規(guī)指標的影響

血液中白細胞、血紅蛋白的減少都可看作抗體抵抗力與反應性下降的標志；在血細胞分類計數(shù)中，嗜酸性白細胞和淋巴細胞的減少及嗜中性細胞增加，既可作為抵抗力下降的標志，又是應激反應的典型變化，可作早期斷奶應激診斷的依據(jù)。王龍昌等報道，添加0.05%和0.10%合生素，仔豬血清中的白細胞計數(shù)和淋巴細胞、中間細胞、中性粒細胞計數(shù)及比值均無顯著差異 （P＞0.05）；血紅蛋白、紅細胞計數(shù)、紅細胞壓積、平均紅細胞體積均無顯著差異（P＞0.05），但都有不同程度的提高。

3.3 合生素對斷奶仔豬免疫力的影響

合生素能影響仔豬血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的含量，促其升高，而血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的含量反映了機體的免疫機能狀況 （前已述）。另外，在T淋巴細胞亞群中，CD8+細胞主要是細胞毒性T細胞，其檢測結(jié)果代表著整個機體細胞免疫功能狀態(tài)，CD8+細胞數(shù)量和功能的低下是動物發(fā)病的重要因素。CD4+細胞與CD8+細胞的合適比例是維持機體健康的重要因素，其中CD4+細胞/CD8+細胞比值的減少是免疫缺陷的重要表征。單核-巨噬細胞可吞噬消滅入侵的病原體、有害異物，清除損傷、衰老、死亡和突變細胞及代謝廢物，能加工、遞呈抗原給淋巴細胞，其數(shù)量的多少是反映機體非特異性免疫功能強弱的重要指標。呂利軍等試驗研究結(jié)果表明：乳酸菌組CD4+細胞、CD4+細胞/CD8+細胞和單核-巨噬細胞顯著高于對照組 （P＜0.05）；合生素組CD4+細胞、CD4+細胞/CD8+細胞和單核-巨噬細胞也顯著高于對照組 （P＜0.05），但是與乳酸菌組相比差異不顯著，這可能與斷奶仔豬本身免疫系統(tǒng)發(fā)育逐步完善有關(guān)。該試驗證實了乳酸菌微膠囊及其合生素具有增強仔豬免疫功能的作用。

4 前景展望

目前，合生素在仔豬生產(chǎn)中的應用效果表明，合生素作為飼料添加劑，綠色、無污染、無殘留，能不同程度影響仔豬的血液生理生化指標，增強仔豬的免疫功能，提高平均日增重和消化率，降低料肉比，減少腹瀉率和死亡率，減輕斷奶應激反應，可顯著提高仔豬的生產(chǎn)性能，具有非常大的潛在價值和較好的經(jīng)濟回報，在仔豬生產(chǎn)中的應用前景非常廣闊。但是合生素的研究和發(fā)展主要停留在使用效果上，對其作用機理了解得還不十分清楚，關(guān)于益生素和益生元相互協(xié)同作用機理的研究也很少，仍需廣大科研工作者共同努力探索，以期最大限度地發(fā)揮合生素在仔豬生產(chǎn)中的作用。

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