全面“禁抗”時代下的合生元發展現狀

王 可，劉顯軍

（沈陽農業大學畜牧獸醫學院，遼寧 沈陽 110000）

養豬在畜牧生產中占有十分重要的位置，現代養殖技術中，早期斷奶技術在增加母豬產仔量，降低成本方面發揮著作用。但是初生仔豬免疫水平較低、胃腸消化器官發育不健全以及斷奶引發的應激，會導致仔豬食欲變差、消化功能紊亂、腹瀉等情況的發生，從而在仔豬斷奶后的1～2周出現生長抑制，甚至死亡。

針對上述等問題，飼養者往往會在仔豬飼養過程中大量應用抗生素，以此提高仔豬的生產性能。但由于養殖人員的基礎知識的薄弱以及利益的驅使，他們肆無忌憚地濫用抗生素的同時也引發了一系列的弊端和十分嚴重的后果，例如：由于養殖人員對豬長期使用不符合劑量的抗生素，使豬產生各種抗藥性而體內藥物殘留超標及動物體內微生態平衡被破壞等問題，嚴重影響著仔豬身體機能的提升以及生產性能的提升。由此，動物生產中抗生素的應用引起了政治、經濟等各方面專家群體的廣泛關注與熱烈討論，我國也在今年宣布，2020年中國飼料端進入全面禁抗時代，養殖端也將進入減抗、限抗時代，抗生素將逐步退出養殖業的歷史舞臺。文內通過介紹合生元的概念及其組成成分的作用機制，為飼料中添加微生態制劑應用奠定基礎，對緩解濫用抗生素的危害及制備綠色無污染的飼料添加劑具有重要的理論和實踐意義。

1 合生元研究進展

1.1 概念

合生元（synbiotics），指益生元（Prebiotics） 與 益 生 素（Probiotics）混合使用而形成的生物制劑（Gibson，1995）。合生元既可選擇性地刺激有益菌的生長代謝，又能使益生素進入腸道上部的存活和在腸道下部的定植能力增強。倪敬軒（2012）指出，合生元對益生菌的活性具有雙重作用，它不僅能發揮菌種的作用，還能選擇性地提高該菌的數量，增強其活力，維護菌群平衡[1]。

合生元的應用尚不普遍，但其成本遠遠低于抗生素等藥物，而使用效果卻等同或優于抗生素，同時又因其具有綠色無污染等特性，可以有效解決動物體內藥物殘留等問題而逐步進入研究人員的視野[2]。早在2003年，我國就研制出了能與抗生素相媲美的可以飼用的合生素，并可改善肉質，該成果已通過科技部鑒定。所以合生元非常有望成為抗生素的最佳替代品。

1.2 作用機理

合生元可增加機體有益菌數量。一方面，飼喂合生元可人為補充外源有益菌，增加菌群種類[1]。另一方面，合生元中的益生元可為雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌供給養分，進而被雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌分解利用，從而促進有益菌的大量生長繁殖，同時產生的代謝物對大腸桿菌等有害菌產生抑制其生長繁殖的作用。其次，益生素還可加速腸道蠕動，促進有害菌排空，間接促進有益菌生長，發揮有益菌的增殖效應[3]。

雖然益生素和益生元有著不同的組成成分和代謝方式，但它們都可以抑制早期因感染病毒而引起的死淘率，這是因為它們對內源菌有著相同的調節機制。將益生素和益生元混合應用，具有增強益生素穿過胃部提高存活率的作用，雖然其機理目前尚未明確，但卻可以證明二者混合可能具有協同或可加性作用。同時，益生元和益生素也在一定程度上影響著機體的免疫力，兩者協同作用，促進免疫因子水平的提高，增強抗病力。因此，它可以很好地促進動物健康生長，主要是因為它可以有效地發揮益生元的促生長作用與益生素的生理活性的雙重作用與相似作用。

1.3 合生元在仔豬生產中的應用

目前合生元在動物生產中應用的研究已有一定基礎。王佳試驗選取21日齡斷奶豬72頭，分為對照組、木寡糖組、菌液組及合生元組，研究各組對仔豬的作用效果，試驗表明，地衣芽孢桿菌合生元對仔豬斷奶后生長性能的提高有一定作用，并顯著增加血清IgG水平及糞中雙歧桿菌的數量，促進了動物健康。邵子芮等研究指出，中藥粉（大棗、山藥、神曲等）與紅曲霉菌制成的合生元，在對仔豬腹瀉率的降低及日采食量的提高作用方面，效果要好于抗生素組[4]。陳永剛試驗發現，飼糧中添加合生元提高了豬血清中補體C3、C4及免疫球蛋白的水平，且對免疫細胞的DNA不表現出損傷作用[5]。

2 益生素研究進展

2.1 概念

益生素也稱益生菌，是一種活菌制劑，具有調節機體內菌群結構，改善機體健康的作用[3，6]。益生素可以分為以下幾種：芽孢桿菌、雙歧桿菌制劑、乳桿菌制劑、光合細菌、活酵母制劑以及復合微生物制劑等，其中乳酸菌制劑、芽孢桿菌應用較多[7]。益生素可改善菌群平衡，從而增強動物抗病能力，促進生長及提高飼料利用率。它主要由真菌、細菌、酵母或前述2種或3種微生物混合組成[8]。

2.2 作用機理

益生素作為一種外源性制劑，可非特異性增強吞噬細胞的活性，從而增強巨噬細胞活性和抗體水平，加速抗原遞呈及清理，有效減少腸內有毒物質的產生，同時提高免疫系統的防御能力，使黏膜結構保持完整，促進腸道蠕動[7]。鄭穎輝等試驗指出，乳酸菌對單核細胞活性具有促進作用，間接提高細胞因子的分泌。研究發現，巨噬細胞、白細胞的吞噬能力受到糞鏈球菌和乳桿菌的影響。益生素對細胞因子產生也有促進作用，早在1994年，Muscettola等就指出，乳酸菌可提高小鼠機體干擾素（IFN-α和IFN-γ）的生成量。

益生素可合成機體所需的多種物質。有研究指出，腸道微生物與營養物質之間存在著十分密切的聯系，尤其是盲腸段微生物可為機體供給大量養分。Saavedra等指出，益生菌可迅速在腸道中定位繁殖，產生如氨基酸、脂肪酶、維生素B類、蛋白酶類及生長刺激因子等多種對動物體生長有利的物質，從而提高飼料轉化率，促進動物增重。此外，益生素在機體發酵時還能產生或合生多種抗菌物質，維持機體健康。

微生態制劑中大多數活菌都為正常菌，進入機體的益生素能優先定植在腸道的特定部位，與內源菌競爭吸附位點，同時大量快速生長，起到屏障保護作用；其次，益生素大量消耗消化道內養分，與內源菌發生營養競爭，并產生抗菌素、滅菌酶等物質，阻礙其正常生長，防止病原菌危害動物機體，從而起到扼制有害微生物生長繁殖作用[9]。

2.3 益生素在仔豬生產中的應用

仔豬出生前，其腸道處于無菌狀態，母豬分娩后，通過哺乳和外界環境的接觸，其腸道逐步形成機體的微生物區系，因此，適時地供給哺乳豬益生素利于有益菌在腸道的定植，使其更快、更早地成為腸道優勢菌，抑制病原菌，降低腹瀉的發生。益生素可以使哺乳仔豬的平均日增重（ADG）提高15.94%（P＜0.01）， 斷 奶 仔 豬 的 ADG 提 高8.75%。胡興義等試驗選取哺乳仔豬40頭，分為對照組和復合益生菌組（乳桿菌-酵母菌-芽孢桿菌），研究各組對仔豬生長及免疫性能的作用，試驗結果表明，添加復合益生菌提高了日增重，極顯著降低了腹瀉率，增加了細胞因子白細胞介素-6（IL-6）和TNF-α的分泌量，同時對十二指腸、盲腸黏膜SIgA分泌量的提高也有顯著影響。這可能是由于乳酸菌的發酵產物乳酸，使腸道pH下降，從而抑制有害菌的生長，芽孢桿菌發酵大量消耗腸道內O2，提供了乳酸菌等有益菌生長所需的厭氧環境，進一步抑制有害菌的繁殖。王國強等研究指出，干酪乳桿菌-糞腸球菌混合益生菌對仔豬直腸內容物中大腸桿菌數量的降低及乳桿菌數量的提高效果顯著，且顯著提高了糞樣中蛋白酶的活性及血清IgA和IgG的含量。

斷奶仔豬免疫及胃腸消化機能不健全，加之斷奶引發的應激，會導致仔豬食欲下降、消化機能紊亂、腹瀉等情況的發生。大量研究表明，益生素在預防仔豬腹瀉、提升生產性能方面效果卓越。仔豬日糧中添加0.1%的益生素可以使其ADG增加14.25%，降低8.23%的料重比（F/G）[10]。祝永才等研究發現，0.3%的芽孢桿菌-酵母菌復合菌提高了仔豬的ADG，降低了F/G，提高了血清IL-6、IL-1β和TNF-α的含量，極顯著降低腹瀉率。在斷奶仔豬的日糧中添加0.2%的益生素，可使其提高4.6%的ADG與5.7%的飼料的利用率[11]。黃金華等研究表明，益生菌對仔豬鈣、磷、粗蛋白、粗脂肪等養分消化率的提高具有一定的促進作用，并能降低F/G和腹瀉率，進而改善其生長性能。

3 益生元研究進展

3.1 概念

益生元（prebiotics）是一種發酵促進劑，同時也是一種選擇性的發酵原料，是可以改變胃腸道菌群組成和活性并對宿主健康有益的一類非消化性的化學物質。近幾年來，人們對它的概念并不統一，廣義上人們把多糖、肽類、低聚糖、維生素、蛋白質、氨基酸等都看作是益生元。

3.2 益生元作用機理

益生元具有調節菌群組成，促進養分吸收和改善免疫等多方面功能，其機理有以下幾個方面。

益生元作為一種原料和能量物質，可為益生素發酵和其生長提供能源，有機酸就是益生元被動物體食用后選擇性地被生物膜中的有益菌群利用所產生的，通過益生元提供的作用底物促進益生素增殖。益生元中某些功能性低聚糖可促進芽孢桿菌等有益菌的增殖，抑制沙門氏菌等有害菌的繁殖與定植，胡學智試驗得出益生元能有效扼制大腸桿菌、沙門氏菌和梭狀菌等有害菌的生長繁殖，促進芽孢桿菌等有益菌生長繁殖的結論；同時具有參與酯類代謝，調節內分泌和免疫的功能[12]。

大量試驗結果指出，益生元對機體養分的吸收具有調節作用。翟紅梅等報道，益生元對礦物質代謝具有調控作用，推測其機理可能是益生元代謝物中的某些成分，增強了礦物質的吸收率。沈祥森發現，鈣的吸收率與菊糖正相關，其主要吸收部位在大腸，因此，飼喂菊糖可起到一定的增加骨密度，調節骨代謝的作用。周熙成等報道，益生元可增加結腸中Ca2+濃度，利于Ca2+通道的開啟，促進主動轉運，增強雌激素的腸肝循環，因而發揮對Ca2+的調節功能。脂類代謝也與益生元存在一定關系。有研究指出，添加10%的菊糖，可降低小鼠血清中甘油三酯（TG）的含量，其機理仍有待研究。

早在1974年就有報道，細胞壁有增強免疫的作用，其中發揮作用的是細胞壁內的低聚糖。低聚糖可促進腸道有益菌如乳桿菌的增殖，抑制有害菌的生長，提高抗病能力[13]。益生元被腸道微生物利用產生的有機酸，可以調節結腸糖苷的生長和定位，具有刺激細胞從而提高免疫的能力。李小寧等研究指出，低聚糖可促進淋巴細胞增殖，提高免疫水平[14]。劉福君等試驗發現，小鼠飼糧中添加2 mg/kg的香菇多糖可促進其淋巴細胞增殖[15]。

3.3 益生元在仔豬生產上的應用

在20世紀90年代中期，日本有近40%的豬飼料中添加了益生元，飼料中應用的低聚糖物質數量也超過十余種。杜妮等試驗選取斷奶仔豬180頭，分為對照組、1.5%低聚糖組和3.0%低聚糖組，研究其對仔豬生長性能的影響，結果發現，3.0%低聚糖對仔豬ADG和平均日采食量（ADFI）的提高具有顯著影響，并有降低F/G的功能，同時對仔豬毛色和體型的改善也起到了較好的作用。張麗等在研究褐藻寡糖對斷奶仔豬作用效果的試驗中發現，日糧中添加褐藻寡糖對仔豬血清過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）和總抗氧化能力（T-AOC）的含量(P＜0.05）顯著提高，同時對空腸鈉葡萄糖共轉運載體（SGLT1）和金屬離子轉運蛋白（DMT1）基因表達量也有提高作用，增強了抗氧化能力，改善了生長性能。

4 小結

合生元是由益生素和益生元結合制備而成的微生態制劑，它既可以促進益生素發揮其生理活性作用，又能促進益生元發揮其促生長作用，從而達到雙重作用效果，并在最大限度內發揮益生素和益生元的相似作用，更好地保障動物體健康生長。生產實踐表明，將合生元添加到畜禽飼料中，可以起到促進畜禽生長，改善飼料利用率，防治畜禽疾病，減少死亡率等作用。隨著人們對合生元作用機理的進一步研究，以及對使用方法的不斷探索和作用效果的不斷提高，合生元這種新型的微生態制劑將以其獨特的功能影響飼料行業的發展，有助于養殖業全面“禁抗”工作的實施，伴隨著人們綠色、環保、安全意識的不斷提升，合生元的應用將具有更加廣闊的發展前景。