[作者:张日俊,中国农业大学饲料生物技术实验室主任]

1 重新认识饲用抗生素的利弊和动物微生态系统的重要性!

1.1 饲用抗生素的利弊:

20世纪中叶，抗生素等的发现以及化学抗菌物质合成的成功，首先在人类投入使用，随后被广泛用作饲料添加剂，在动物保健和畜牧生产中发挥了重要作用。但由于对这些添加剂的长期使用及滥用，其弊端日益得到广泛的认识：①抗生素在畜禽产品肉、蛋、奶、毛、皮中残留，危害人体健康，如产生“三致”、过敏，甚至产生人类目前的科学水平还未能了解的疾病或潜在危害。②导致畜禽体内外的微生物对抗生素产生耐药性或抗药性，药效降低，用药量不断增加，使养殖成本不断增加的同时也使药物残留更为严重，形成恶性循环。③畜禽长期使用或滥用抗生素后，在抑制致病微生物的同时，也杀灭了动物体内正常的有益的微生物菌群，使机体正常微生态体系（医学界称之为“新的生理系统”）失衡，造成动物内源性感染或二重感染。④使畜禽对抗生素产生依赖，抑制动物免疫系统的生长发育或降低了动物的免疫功能，使抗病能力下降。为了克服抗生素等药物添加剂带来的种种弊端，世界各国的科学家努力寻求和开发无毒副作用的新型饲料添加剂。而微生态制剂正以其绿色安全、无毒副作用、无残留的优点逐步成为替代抗生素类添加剂的主力军。同时，我们也要全面认识动物微生态系统和微生态调控的重要作用。

1.2 动物微生态系统（第十三系统）的生物防治和营养作用

在猪、家禽、兔等单胃动物的消化道中寄居着大量的活细菌。据Luckey估计，人类消化道中含1014（10万亿）个细菌细胞（而人或动物的体细胞仅为1013个，即1万亿个），不管是单胃哺乳动物（如人、猪、兔）还是禽类，其每克湿粪便中都含有5×109～5×1010个细菌，即粪便湿重的40%以上是细菌细胞。据Gustafsson（1984）研究表明，人体携带的微生物总量约为1 271g，其中肠道占1 000g，肺20g，皮肤200g，口腔20g，阴道20g，鼻10g，眼1g，即胃肠道的微生物占人体总微生物量的78.7%。肠道微生物可分为3类：①共生性细菌：它是主要菌群（>90%），包括球菌、丙酸菌、乳酸菌及双歧杆菌等。这类细菌可以自营，同时又可利它（宿主），细菌将复杂的碳水化合物（纤维素或非淀粉多糖）发酵成为乳酸或挥发性脂肪酸（如丙酸）。乳酸在肠道形成酸性环境，对其它致病菌可产生“竞争排除作用”，但乳酸堆积多也会刺激肠道蠕动，使肠道内容物排空加快。②机会性细菌：约占10%，包括无病原性的大肠杆菌、链球菌及肠球菌等。这些机会性细菌视肠道环境而改变停留在肠道的数量及时间。③致病性细菌：含量极少（<0.01%）的致病性菌群，包括梭菌、葡萄球菌、伪单胞菌、病原性大肠杆菌、曲型菌及部分真菌。这类菌群不仅具有致病性，同时它们也会消耗宿主的能量，而其发酵产物（如氨气、H2S等）也可能对宿主有害。正是动物肠道中的大量微生物与其所处的环境构成了“微生态三角”，即在宿主遗传的控制下，正常微生物菌群、免疫与营养构成的相互依赖、相互制约的关系。正常的微生物菌群的生理功能是动物生存所必需的，动物是动物真核细胞和细菌原核细胞构成的综合体，微生态系统是除骨骼、肌肉、神经、附属（皮、毛、指或趾甲）、淋巴（免疫）、呼吸、消化、内分泌、心血管、泌尿、雄性和雌性生殖系统（Morieb，1995）之外的第十三个生理系统。第十三系统发挥着一系列重要的作用：①胃肠菌群促进胃肠黏膜细胞的发育和成熟（解剖修饰作用）。②肠黏膜菌群的屏障作用。③口服耐受性和激活免疫系统，促进免疫细胞成熟，包括B细胞、T细胞、M细胞及吞噬细胞、体液免疫、细胞免疫、产溶菌酶细胞等。④产生多种消化酶，促进营养消化、吸收和代谢，包括对蛋白质或氮素、脂类、碳水化合物、维生素、无机盐和黏液代谢等。⑤胃肠菌群产生迁移传动复合物（migrating motor complexes,MMC）,刺激肠蠕动。⑥代谢产酸，酸化肠道环境，活化酶系统和抑制偏碱性有害微生物的生长。动物的微生态系统就是通过上述多种作用，最终产生抑制有害菌群，增强免疫功能，防治疾病，提高饲料营养素的消化吸收和转化效率，促进动物产品（肉、蛋、奶、毛、皮等）的形成和品质改善。

1.3 长期以来动物防治战略和观念的错误

在畜禽或水产养殖中，之所以对抗生素产生依赖，是人们希望用抗生素来发挥防病保健和提高动物的生产效率。但是在过去的50多年中，人类的防病观念和防病战略存在着严重的片面性或错误，即一味地强调“抑制或杀灭有害微生物”，大量和长期使用抗生素以至于出现目前抗生素滥用所致的一系列后患和潜在危险，却忽视了由动物的正常菌群、免疫与营养构成的“微生态三角”的防病保健、营养等重要作用。

2 影响微生态制剂功效的因素d

影响微生态制剂发挥其功效的因素很多，包括制剂的制备方法、贮藏条件、污染（如杂菌）、存活率、不正确的产品菌种组合方式、肠内菌群的状态、使用剂量和次数、动物（宿主）的年龄、在肠道中的存活率、饲料成分的变化、生理状态等。了解这些因素对微生态制剂功效的影响是非常重要的。

2.1 菌种本身的特性是发挥其效能的关键因素

作为生产用微生态制剂菌株首先必须保证不产生任何内外毒素，无毒、无害、无副作用。由于多数微生态制剂是以活菌形式发挥作用的，如双歧杆菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌、酵母菌类，大多数要通过消化道途径发挥作用，这就决定其必须经过胃的酸性环境和十二指肠上部的胆汁分泌区，从筛选的角度考虑，要筛选具有耐受胃酸、胆汁酸等肠内对益生菌不利环境因素的菌株。从剂型角度上，要考虑能保护微生态制剂通过胃酸及胆汁酸的剂型。

微生态制剂菌株必须具有黏附性才能在肠道中生存并发挥作用。因此，对菌株的黏附性应给予足够重视。某些制剂将黏附因子直接加入到制剂中，加强益生菌的黏附作用。如法国的乐托尔，是一种嗜酸乳酸杆菌死菌加发酵液中的黏附因子的冻干物。

对产乳酸益生菌来说，既要有较强的抗胃酸能力，同时也要有自身的产酸能力及产生抗菌活性物质的能力。例如，某些微生态活菌制剂主要是利用乳酸杆菌产酸和过氧化氢发挥其抑制病原菌繁殖的作用。

特别强调，虽然有些微生态制剂所用的菌种“名称”相同，如都是乳酸菌或酵母菌或芽孢杆菌或双歧杆菌，但是由于同名菌种的不同菌株的生理特性（如生长快慢、最佳生长温度、所需生长环境或条件、世代间隔、代谢产物等）和功效存在较大差异，最终表现为微生态制剂的功效也会有明显不同。

2.2 生产和储存条件对益生菌存活性能的影响^

生产工艺条件对微生态制剂发挥其功效具有很大影响。如菌株在发酵时的生长条件以及发酵结束的时间，会影响菌体在干燥和贮藏时的存活率。同一益生菌菌株，采用不同的发酵条件生产，如使用嗜酸乳酸杆菌，一种发酵条件是37℃ 培养12h；另一种发酵条件是32℃培养48h。同一初始菌株，由于发酵条件不同，其终端代谢产物不同，作为微生态制剂的作用效果也会有很大不同。

生产技术对微生态制剂的功效也有较大的影响，目前常用的发酵技术，主要包括液体深层发酵和固体发酵。利用液体深层发酵技术生产的产品，由于生产过程能够严格控制，一般来说效果比较稳定。用固体发酵的产品，由于灭菌不能彻底，经常有杂菌污染，从而影响了产品的功效，表现为功效不稳定或不明显，甚至无效。制粒或压片过程的温度和压力对细菌的存活率都有很大影响。

贮存条件是影响益生菌存活率和货架期的关键因素。活菌制剂在贮存过程中最好保持在低温、低湿度、密封、隔氧的条件下，才能使制剂保持较高的存活率和长的货架期。对于一个成功的微生态制剂，在其可以接受的货架期内，具有较高的存活率是绝对不可缺少的。有些微生态制剂，它的标示菌种与实际不符，有些则根本不存在其标示的菌种，有的制剂在生产过程中对发酵基质不灭菌，杂菌污染严重，产品质量不合格，这样很容易导致负面效果或引起各种各样不利影响，甚至扰乱微生态制剂市场。

2.3 不同类别的微生态制剂的作用特点及效果不同

微生态制剂主要包含以下几种类别：①液剂：单一菌种或混合菌种的发酵液，含有活菌和代谢产物。②发酵冻干制剂：液体发酵后，经浓缩，然后加保护剂冷冻干燥。③普通固体发酵生产的粉剂。④经液体深层发酵和一系列后加工生产的粉剂、片剂、胶囊和微胶囊制剂等。⑤软膏制剂（如牙膏状）。⑥气雾剂等。针对不同对象，可以采用不同的制剂和剂型，如饲料添加主要采用粉剂，包括②、③、④种，如预防治疗动物腹泻、拉稀可用液剂、片剂、胶囊口服、喷雾剂口腔喷雾或软膏口服，如在制粒饲料中添加则宜用微胶囊包被的产品，效果较为理想。另外，对微生态制剂采用微胶囊化制剂工艺可显著提高制品的货架期和抗胃酸及胆汁酸的能力。国外已有一些产品采用这种剂型，国内中国农业大学饲料生物技术实验室也研发出了此类技术和产品，其货架期可延长到2年。

2.4 宿主因素对微生态制剂性能的影响'

2.4.1 宿主动物的年龄或饲养阶段 宿主因素对微生态制剂的影响也是多方面的，宿主的生理性改变如年龄的改变，在幼龄、育成期和老龄期或断奶期和泌乳期等都会影响微生态制剂的应用效果。

2.4.2 宿主动物的饲料成分 饲料成分对微生态制剂发挥其功效也有影响。某些食物成分可以使胃酸或胆汁酸分泌增多，影响微生态制剂在经过胃或十二指肠时的存活率。药物特别是口服对益生菌敏感的抗生素对益生菌具有巨大的杀灭作用，服用微生态制剂时最好不要同时服用抗生素。

2.4.3 宿主动物的生理状态 一些应激因素等可诱使肠道习惯性产生激素，降低肠道黏膜层的厚度，降低益生菌的黏附能力，减弱益生菌发挥其功效水平。

2.4.4 宿主动物的肠道菌群状态 宿主肠内的微生物菌群对益生菌在宿主肠道中发挥作用具有多方面的影响。通常宿主肠道的正常菌群对外来菌群具有强烈的定植抗力，作为非宿主原有正常菌群成员的益生菌很难在宿主肠道中黏附定植。如果宿主处于菌群失调状态，微生态制剂就容易发挥其作用，效果更明显。

2.5 使用方法、剂量等因素对微生态制剂性能的影响 服用剂量和次数可以影响微生态制剂的应用效果。一般认为，在饲料中添加，用于促生长或预防疾病，至少每克饲料应含有106个有效活菌，否则难以发挥明显的功效。