微生物發酵飼料替抗機理研究進展

王佰濤 ， 楊文玲 ， 李靈平 ， 雷 高 ， 劉德海

（1.河南省科學院生物研究所有限責任公司，河南鄭州 450008；2.河南省獸藥飼料監察所，河南鄭州 450008）

飼料業使用抗生素來抵抗家禽家畜疾病的發生，至今已有百年的歷史（伊風軍，2017）。然而，隨著社會生活水平和消費能力的不斷提升， 人們對畜禽產品的需求量日益增多， 抗生素在飼料中開始泛濫使用， 導致畜禽產品的抗生素殘留以及耐藥性微生物的產生（Zema 等，2019）。近年來，我國逐漸開始限制抗生素在飼料中的添加， 加速了飼料業關于少抗、無抗、替抗飼料等方向的研究，以確定新型替代飼料的來源和方向（賈浩程，2017）。2020 年7 月1 日后我國養殖業步入無抗時代（倪學勤，2020）， 具有替代抗生素功能的新型微生物發酵飼料成為新時代飼料業的發展趨勢。 微生物發酵飼料是將《飼料添加劑品種目錄》中的益生菌用于飼料的發酵生產中， 得到的最終產品稱為微生物發酵飼料（王佰濤等，2020）。微生物發酵飼料主要通過提高飼喂動物的免疫力， 抑制腸道中有害菌的生長起到替代抗生素的作用。 本文依次從促進動物機體免疫器官增長、 增加免疫細胞數量及活性、增加免疫活性物質、改善氧化應激、改善動物腸道微生態平衡以及抑制有害菌在腸道中的定植等幾個方面對微生物發酵飼料的替抗機理進行了論述， 以期為微生物發酵飼料在替代抗生素方面的應用提供幫助。

1 提高飼喂動物免疫力

畜禽動物免疫系統包括法氏囊、骨髓、胸腺、淋巴結等免疫器官，淋巴細胞、巨噬細胞等免疫細胞以及抗體、溶菌酶等免疫活性物質。微生物發酵飼料能夠從多個方面影響飼喂動物機體的免疫系統，提高動物的免疫力，改善生長性能，從而起到替代抗生素的作用。

1.1 刺激免疫器官增長 微生物發酵飼料可以刺激免疫器官的增長，提高免疫器官指數，增加免疫器官重量，對動物機體免疫力的提高非常有利。Wu 等（2020）研究了微生物發酵豆粕對肉仔雞免疫器官重量及生長性能的影響， 結果發現在肉仔雞日糧中添加發酵豆粕能夠明顯提高法氏囊和胸腺的重量， 降低血清谷丙轉氨酶水平。 Liang 等（2012）利用枯草芽孢桿菌、保加利亞乳桿菌等制備微生物發酵飼料， 研究其對蛋雞免疫器官指數和生長性能的影響， 結果發現在蛋雞日糧中添加發酵飼料能夠明顯提高其免疫器官指數， 并且胸腺指數和脾臟指數增長均超過了10%，效果十分顯著。Ao 等（2011）發現，與對照組相比，日糧中添加紅參提取物的試驗組法氏囊和脾臟的重量顯著增加，且試驗組的淋巴細胞水平高于對照組，證明其對免疫系統確實影響較大。 表明微生物發酵飼料能夠刺激免疫器官的生長， 對提高動物免疫力意義重大。

1.2 增加免疫細胞數量及活性 動物機體的免疫細胞主要包括T 細胞和B 細胞，二者主要負責動物機體的特異性免疫，T 細胞主導細胞免疫，B細胞主導體液免疫。 微生物發酵飼料不僅能夠促進機體T 細胞、B 細胞的增殖，還可以提高二者的活性。 Zhu 等（2020）在蛋雞的基礎日糧中添加微生物發酵飼料， 研究其對蛋雞生長性能和免疫狀態的影響， 結果發現微生物發酵飼料的添加顯著增加了外周血中T 細胞和B 細胞的數量，提高了蛋雞的生長性能。 此外， 微生物發酵飼料還能提高T 細胞和B 細胞的生物活性， 增強其效應功能。例如，微生物發酵飼料中常用的嗜酸乳桿菌能夠調節抗原T 細胞水平和活性， 影響其免疫功能， 也可以通過刺激吞噬細胞等其他類型的免疫細胞間接影響 T 細胞的活性 （Parvinder 等，2012）。說明免疫細胞的數量和活性確實受到了微生物發酵飼料的影響而顯著增加。

1.3 增加免疫活性物質 在動物機體的免疫系統中，免疫活性物質占據至關重要的地位，主要負責機體的非特異性免疫。 免疫活性物質包括細胞因子、抗體和溶菌酶等。常見的細胞因子包括白細胞介素（IL）、干擾素（IFN）、腫瘤壞死因子（TNF）等?？贵w根據自身大小和生物學功能的不同，將其分為免疫球蛋白 M（IgM） 、免疫球蛋白 G（IgG）、免疫球蛋白 A（IgA）、免疫球蛋白 E（IgE）、免疫球蛋白D（IgD）五種。 研究發現，通過飼喂微生物發酵飼料能夠提高家畜家禽的抗體水平， 增強動物免疫力（Tang 等，2012）。 趙蕓君等（2011）通過對新疆褐牛飼喂番茄渣發酵飼料， 研究褐牛血清中抗體水平的變化，結果發現與對照組相比，試驗組褐牛血清中 IgG、IgM 水平顯著提升。 Zhang 等（2016）研究在日糧中添加不同水平的發酵飼料對峨眉黑雞免疫狀態的影響，結果發現，日糧中添加4%發酵飼料時，可提高峨眉黑雞十二指腸血漿的IgG 和分泌型 IgA 水平。 Choi 等（2014）通過枯草芽孢桿菌和米曲霉對海藻進行發酵， 研究其對肉仔雞免疫力和生長性能的影響， 結果對其血清學指標分析之后發現飼喂發酵海藻的試驗組IgM和IgA 顯著高于對照組。 并且研究發現乳酸桿菌可以誘導多種細胞因子的產生， 如IL-4 和IL-10，促進B 細胞的發育和抗體產生所需的Ig 同型轉換（Kabir，2009）。 此外，溶菌酶對動物的免疫力也很重要，微生物發酵飼料能夠影響其活性，促進機體免疫力的提高。 孟陽（2019）利用地衣芽孢桿菌等益生菌制備微生物發酵飼料， 對凡納濱對蝦進行投喂，結果發現其顯著提高了溶菌酶活性，增強了凡納濱對蝦的免疫系統和防御能力。因此，微生物發酵飼料能夠調節多種免疫活性物質活性，提高動物的免疫力。

1.4 改善氧化應激 自由基在動物機體內累積能夠引起氧化應激，進而引發動物的多種疾病。動物的免疫系統會受到氧化應激的影響導致免疫力下降（Sugiharto，2016）。 微生物發酵飼料可以提高抗氧化能力，改善氧化應激，增強動物免疫力。 血清谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等血清學指標水平能夠反映出機體抗氧化能力，其含量越高，說明機體的抗氧化能力越強，應對氧化應激的能力越強（李昊陽，2014）。丁小青等（2020）利用豆粕、麩皮等制備發酵飼料，研究其對仙居雞抗氧化能力的影響，結果發現，添加發酵飼料的試驗組血清超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性等指標顯著提升， 證明發酵飼料確實可以改善機體抗氧化能力。 Gungor 等（2021）利用葡萄籽進行固態發酵， 研究發酵葡萄籽對肉仔雞抗氧化能力和抑制盲腸病原菌能力的影響，結果顯示，日糧中添加發酵葡萄籽的試驗組血清過氧化氫酶顯著升高， 且對應盲腸的金黃色葡萄球菌數量有所下降， 說明微生物發酵飼料可以作為飼料中的抗氧化劑，改善機體氧化應激，提高動物免疫力。

1.5 調節腸道菌群平衡，加強腸免疫屏障 腸道菌群是動物腸道不可或缺的一部分，其在營養、生理和營養方面起著重要的作用， 能夠通過激活免疫因子、干預細胞免疫等來影響動物的免疫力，因此調節腸道菌群平衡對改善動物免疫力發揮重要作用（李明，2010）。腸道中存在許多不同的微生物區系，其能夠參與不同的免疫防御機制，也影響著機體的免疫反應 （Sugiharto 和 Ranjitkar，2018）。 微生物發酵飼料能夠豐富腸道益生菌微生物區系，調節腸道菌群平衡，減少腸道中大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌數量，減少疾病的發生。動物腸道不僅是吸收營養物質的重要場所，對于病原菌的侵襲，也能起到很好的屏障作用。 動物腸道屏障包括腸黏膜屏障、腸免疫屏障等（咼于明等，2014），其中腸免疫屏障由機體免疫細胞和分泌性抗體組成， 對動物機體免疫力非常重要。研究發現，微生物發酵飼料中的益生菌能夠增強腸免疫屏障，減少腸道疾病和炎癥的發生，加強免疫系統功能（韓亞楠，2020）。因此，微生物發酵飼料能夠調節動物腸道微生態平衡，加強腸免疫屏障，提高動物免疫力。

2 抑制有害菌生長及在腸道中的定植

研究發現， 微生物發酵飼料中的益生菌能夠產生細菌素、有機酸、過氧化氫等抑菌物質來抑制有害菌的生長， 并且這些代謝產物一般都是非靶向的，具有廣譜的抑菌特性。

2.1 有機酸 微生物發酵飼料會增加腸道中有機酸水平，降低腸道pH，對抑制有害菌的生長至關重要，高水平有機酸有利于減少有害菌定植，增加有益菌菌群水平。 Ibrahim 等（2020）選用 400 只騾鴨研究添加乳酸的微生物發酵飼料對其生長性能和腸道病原菌的影響， 結果發現微生物發酵飼料中的乳酸能夠增加益生菌水平，減少莢膜梭菌、沙門氏菌等有害菌的生長。 有機酸還包括不飽和脂肪酸，例如二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、共軛亞油酸等，研究發現，對飼料進行微生物發酵會增加飼料中二者的水平（王桂芹等，2012），而其能夠明顯改善動物免疫力 （Zhang 等，2019）。 Al-Arif 等（2020）通過在飼料中添加發酵米糠和姜黃粉，發現其提高了肉雞飼料的質量，并且發酵以后粗蛋白質、 二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量均顯著提高，動物的免疫力有所增強。并且研究發現， 共軛亞油酸是參與腸道免疫功能的潛在介質（O‘Shea 等，2012），能夠調節多種細胞因子和趨化因子的產生（Vinolo 等，2011）。

2.2 細菌素 益生菌能夠在腸道中生成細菌素，后者是由益生菌核糖體合成的抗菌肽， 在腸道中細菌素能夠通過競爭排斥、 拮抗活性來防止腸道病原體的定植， 并且可以改善病原菌引起的炎癥反應（王帥等，2014）。細菌素可以通過對病原體的特異性抑制來調節腸道生態平衡。 目前應用成熟的乳酸鏈球菌素對多種革蘭氏陽性致病菌有抑制作用（羅林根等，2020）。 此外，微生物發酵飼料還能減少病原菌在動物腸道的定植， 益生菌與小腸上皮細胞接觸的同時， 也會產生一些具有某些功能的生物活性物質（Ghadimi 等，2010）。 例如，E-waschuk 等（2008）研究發現，嬰兒雙歧桿菌能夠分泌一種生物活性肽，增強緊密連接蛋白的表達，降低腸道通透性， 減少有害菌的定植及有害物質通過腸道進入機體。 說明對動物飼喂微生物發酵飼料可減少有害菌的生長及在腸道中的定植。

3 總結與展望

微生物發酵飼料為綠色無抗飼料開辟了道路，其充分利用益生菌發酵的優勢，能夠提高動物免疫力，改善動物抗病能力，提高飼喂動物的生長性能，在全面禁抗的大形勢下發揮替代抗生素的重要作用。 微生物發酵飼料能夠通過多方面、多途徑加強飼喂動物免疫系統，目前在替代抗生素領域發展前景較好，對飼料業轉型發展戰略意義重大。