合生素飼料添加劑有助于促進動物健康、提高其生產(chǎn)性能

張江

中圖分類號：S8-1 文獻標志碼：C 文章編號：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)報道有將近10億人存在營養(yǎng)不良。據(jù)估計到2050年作物產(chǎn)量翻一番才能滿足需求，這意味著未來10年全球對食物的需求年增長率達到2.5%。科學家和營養(yǎng)專家認為動物生產(chǎn)可以在增加食物供應方面起到作用。人們使用大量的抗生素來控制動物疾病、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，可以起到增強效果的作用。當兩種營養(yǎng)成分或添加劑一起使用時，其機理通常遵循以下三種模式之一：增強作用、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構，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物的生長性能、飼料轉化率、血液及生化參數(shù)。合生素也可提高維生素、礦物元素和蛋白質等多種營養(yǎng)素的消化率和利用率。但是有關合生素應用的資料較少。

本綜述提供了合生素對動物生長、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)境構成的生態(tài)系統(tǒng)，包括多種細菌及大量的菌株。腸內有100萬億個對健康很重要的微生物（稱為“微生物菌落”），同時微生物從土壤和植物移居到動物腸道，基因組學產(chǎn)生適應性變化。腸道微生物的主要功能包括代謝活動（回收能量及可吸收營養(yǎng)成分）、對腸道上皮細胞的營養(yǎng)作用以及保護宿主免受有害微生物的侵襲。胃腸道中存在一個巨大的微生物生態(tài)系統(tǒng)，據(jù)估計僅結腸中就含有身體70%的微生物。腸道共生菌群在維持宿主健康方面起著至關重要的作用。但是，隨著動物年齡的增長，腸道菌群組成發(fā)生相應的變化，細菌（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。同時菌群種類多樣性下降和日糧及消化生理如腸道傳遞時間變化可能導致結腸中腐敗物增加，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特的微生物菌群。哺乳動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，以合適劑量使用時對宿主具有保健作用”。美國兒科營養(yǎng)學會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，對宿主生物學功能發(fā)揮有益的調節(jié)作用，并可能具有免疫調節(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，而是進入大腸，然后選擇性發(fā)酵，產(chǎn)生有益作用。一項研究表明，攝入益生元可導致腸道有益菌群（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)合國糧農組織建議，具有協(xié)同保健作用時方可使用“合生素”一詞。對已確認有效的益生菌和益生元應該進行組合試驗，以確定是否存在加性效果，或者采用更為結構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，還可促進腸道內原產(chǎn)特異性菌株的增殖。關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，合生素在調節(jié)腸道微生物構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。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，也是保護宿主免受毒素、病原體和炎癥損傷的最大防御屏障，并促進共生微生物的生長。腸道也是多種微生物菌群的宿主。通過調節(jié)細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物疾病非常重要，對促進消化和抗病起著至關重要的作用。合生素中的益生元可改善益生菌在腸道中的存活，并提高宿主內源菌的活性。添加益生素可提高粗蛋白和干物質消化率，減少有毒氣體排放及致病菌進入到早期斷奶仔豬體內。有研究人員報道，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。但添加抗生素會加大抗生素殘留危害，并增加細菌耐藥性，在動物生產(chǎn)中應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化率、日增重和干物質等性能無影響。干物質、粗蛋白和有機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，通過與膽汁酸結合，降低腸內脂質吸收，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

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，可調節(jié)有機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、紅細胞壓積和尿濃度。

10 合生素與健康

腸道相關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常可以分成潛在致病菌和有益菌。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。通過瓊脂擴散試驗對益生菌（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）的抗菌作用進行研究，結果發(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使用雙歧桿菌、菊苣或單獨使用菊糖的效果。哺乳動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物品系免疫系統(tǒng)的積極影響已得到證實。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、預防和治療病原體引起的腹瀉、泌尿生殖系統(tǒng)感染和特應性疾病。合生素具有抗菌、抗癌、刺激免疫和抗過敏的效果，還可改善礦物質的吸收、防止腹瀉，改善營養(yǎng)物質消化過程。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 結論與展望

從研究中可以得出結論，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、預防致病菌、解毒、代謝藥物和調節(jié)免疫系統(tǒng)等。動物研究證實使用合生素可導致腸道微生物菌群發(fā)生變化；現(xiàn)有文獻也發(fā)現(xiàn)益生菌、益生元和合生素對動物有益，使用合生素可能會獲得比單獨使用益生菌或益生元更大的效果。近年來，合生素已成為動物生產(chǎn)中不可或缺的一部分，用于改善生長、增強血象、刺激腸道結構、提高性能及抵抗病原體。但是有關合生素在動物科學中的應用信息仍較為有限。專家建議應進一步開展研究，以證實其預防疾病和治療保健效果、作用機制、最佳攝入量、攝入時間，并選擇最佳的合生素，實現(xiàn)畜禽飼養(yǎng)目標。

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農業(yè)科學學院動物生產(chǎn)系）