作者：Ortwin Simon，发表于2005 Banff养猪研讨会论文集 - 几十年来，抗生素一直作为饲料添加剂（所谓的促生长剂）用于各种畜禽，用来减少腹泻的发病率。

2005

介绍

不仅如此，多数情况下，添加抗生素还可将增重以及饲料转化效率等重要性能指标提高5％。抗生素为什么能起到这样的效果？通常的解释认为抗生素改变了肠道菌群，以及肠道菌群与宿主动物的关系，包括细菌与肠道组织的相互作用（上皮细胞的总量、表面覆被情况 － 细胞的排列、粘液素的分泌、细胞侵入状况及其造成的损伤），以及细菌与免疫系统的相互作用（淋巴细胞的反应能力、排列情况，以及免疫球蛋白的分泌）。这样看来，微生物区系不仅关系到胃肠道内发生的营养转化过程，而且还会影响或促进动物的健康。

由于人们担心将抗生素用作饲料添加剂可能会引起严重的抗药性问题，因此欧盟（EU）决定从2006年1月起开始禁止抗生素用作饲料添加剂。在这个形势下，畜牧业界开展了许多研究来寻求其它物质，通过改变肠道微生物区系来发挥同样的效果。这些所谓“抗生素替代物”包括益生菌、益生元、有机酸、草药，以及精油。

微生物在人类和动物营养当中的应用

微生物制品的起源及应用
早在100年以前，诺贝尔奖获得者，俄国细菌学家梅奇尼可夫（Elie Metchnikoff）就提出，发酵乳制品当中的细菌可能能够用来控制人类肠道细菌发酵过程，从而起到促进健康的作用。如今，人们可以买到酸奶，那里面就含有益生菌。据认为，对人类健康益处最大的两种细菌是乳酸杆菌（Lactobacillus）和双岐杆菌（Bifidobacterium）。

在过去10年当中，这方面的发展尤为迅速，益生菌的概念在动物营养方面也获得了应用。然而，微生物用于饲料与用于人类食品有很大的区别（表 1）。在欧盟批准用作饲料添加剂的21种益生菌当中，有13种允许用于仔猪，而允许用于母猪和肥育猪的则只有几种。这些益生菌当中有7种是从乳酸肠球菌（Enterococcus faecium，天然生境：消化道）筛选出来的菌株，有两种是芽孢杆菌属（天然生境：土壤）的孢子制成的，两种是酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，天然生境：水果）的菌株，只有一种产品包含乳酸杆菌（Lactobacillus farciminis）和乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici），这两种细菌的天然生境是消化道和乳品。对于多数益生菌，推荐的添加量为每公斤饲料10⁹个菌落形成单位（CFU）。

这说明人用益生菌与兽用益生菌之间存在区别：饲用益生菌的来源与人用益生菌不同。多数经过许可的益生菌都只允许用于仔猪。用于仔猪的益生菌多为乳酸肠球菌（Enterococcus faecium）的提炼菌株。

微生物用作饲料添加剂所需具备的特性

大多数情况下，益生菌都定义为具有生命力的微生物，这种微生物经口服足够剂量后会改变肠道微生物区系，进而对宿主产生有益影响。这样，益生菌到达肠道时就必须具有生命力，并且达到一定的数量。这就要求益生菌在经过饲料加工、高温制粒等过程后能够存活，还要能够在饲料当中贮存若干星期而不死亡，而且要能够安全通过pH值很低的胃部。乳酸杆菌和双岐杆菌之所以不适合用作饲料添加剂就是因为它们在饲料加工和储存过程中的稳定性很差。迄今为止稳定性最好的益生菌是芽孢杆菌属的菌株，因为这些菌株的孢子耐热，而且可以在储存过程中存活很长时间。比如，东洋芽孢杆菌（Bacillus cereus toyoi）经87℃制粒过程后仍有95％能够存活，经8周储存之后有92％能够存活。相比之下，增殖型的脱水细菌如乳酸肠球菌（E. faecium）对热就比较敏感（图 1），而且存储8周之后的存活率大约只有50％。

图 1. 乳酸肠球菌（Enterococcus faecium）
经不同温度制粒之后的存活率
（温度在温控装置当中测量）

经过特殊处理（微球囊吸附、包衣处理等）之后，增殖型细菌的稳定性可得到一定程度的提高。只要存活率能够确定，就可以按比例增加投用剂量，从而对死亡的部分予以补偿。上述稳定性参数都比较容易测量。但对于非孢子益生菌在肠道内的存活情况，测量起来就非常困难。尤其是肠球菌和乳酸杆菌筛选出来的益生菌，用常规的微生物鉴定方法很难将它们同肠道原有的细菌区分开来。不过，对于有些益生菌菌株，可以采用特异RNA或DNA探针来进行鉴定。

益生菌的效果和作用机制

效果
因为益生菌是用作促生长剂替代品的，它们应该起到促进生长的作用。总结几项公开发表的试验（图 2），多数结果显示益生菌可以起到促生长的作用。但在饲养试验当中，只有一部分观察到了显著的促进效果。这说明不同动物个体对这种饲料添加剂的反应存在很大的差异。需要指出，益生菌的作用和必需营养成分的作用是不同的。益生菌的应用当中不存在剂量效应，只有一个门槛量，要么有效，要么无效。益生菌主要通过改变肠道微生物区系来实现促生长的作用，其效果与猪群以及猪只个体当中微生物区系的具体情况有关。因此，试验结果出现很大变异是可以理解的。

腹泻是仔猪断奶后第一周当中最主要的问题，因此人们对怎样通过益生菌来减轻仔猪腹泻的研究也最多。公开发表的数据显示，80％的试验当中益生菌处理仔猪腹泻的发病率都显著下降。不论采用何种益生菌（腊状芽孢杆菌B. cereus，乳酸肠球菌E. faecium，乳酸片球菌P. acidilactici），均可观察这种效果。这和我们在实验站所做的试验结果一致。我们用仔猪做过三次试验（两次用乳酸肠球菌E. faecium的NCIMB 10415，一次用东洋芽孢杆菌B. cereus toyoi），处理组的仔猪腹泻发病率明显下降。试验结果说明，添加益生菌至少能降低疾病治疗费用，从而降低用药成本。但生长性能没有显著提高。

图 2. 益生菌对于仔猪增重和饲料转化效率
的相对效果（占对照组的％）
（总结22项公开发表的试验结果）

益生菌的作用机制

我们知道，来源不同的益生菌都能起到类似的效果，这说明可能存在一种或多种的作用机理。然而，其主要的作用机制看来是通过改变肠道微生物区系来实现的。可能是益生菌和有害细菌聚集在一起，与其竞争粘膜上皮的受体和养分，或释放出特别的物质（有机酸、细菌素、呲啶二羧酸）来影响肠道细菌区系。可能还存在一种次要的机制（对于某些益生菌来说可能是主要机制），研究人员发现益生菌会改变上皮细胞的结构和功能，并影响免疫反应过程。尽管在人类营养和动物营养领域关于益生菌作用机制都进行了大量的研究，但这方面的试验数据仍然十分有限。最近《自然》杂志发表的一篇文章（Abbott，2004）道出了益生菌研究在人类营养领域的进展现状：“...即便益生菌确实有效果...我们对正常状态下肠道微生态系统的尚且了解太少，也就无从搞清益生菌为什么会有效果...”。

我们参加了一个跨学科的研究小组（项目由德国科研基金资助），涉及学科包括动物营养学、微生物学、转运生理学、形态测量/组织学，以及免疫学。在这个小组中，我们研究了一种益生菌（乳酸肠球菌E. faecium NCIMB 10415）对各项指标的影响。在该项目中，我们对妊娠母猪、泌乳母猪、饲喂开食料的哺乳仔猪，以及28日龄断奶后连续6周的仔猪进行了饲养试验。对照组饲喂同样的日粮，但不加益生菌。

这项研究的结果（益生菌处理的效果）可总结如下：

益生菌对母猪和仔猪生长性能的作用不明显。

断奶后腹泻的发病率显著降低。

盲肠之前氨基酸的消化率显著提高。

形态测量学方面没有观察到肠粘膜上皮细胞结构的改变。

激发了小肠段上皮细胞对葡萄糖的转运活动。

饲喂益生菌之前就在仔猪的肠道内发现了益生菌的菌株，也就是说，益生菌由母猪传给了仔猪。

与对照组相比，试验组母猪和仔猪肠道内的细菌群落发生了变化，多样性降低。

在仔猪盲肠内容物当中，β-溶血型和O 141型两种血清型的大肠杆菌计数频率降低，但大肠菌的总数未变。

仔猪空肠上皮当中细胞毒性T细胞（CD8+）的数量显著减少。

结论

根据上述结果可得出结论，该益生菌可改变母猪与仔猪的肠道微生物区系，对宿主动物产生有益影响，但在目前的试验当中这种影响并未表现在生长性能的提高上。益生菌改变了上皮组织的某些首要或次要功能，改变了某些免疫参数。鉴此，在不用抗生素类饲料添加剂的情况下，应该考虑将益生菌应用在猪的饲养管理系统当中。至于本研究中在乳酸肠球菌E. faecium NCIMB 10415上发现的作用机制是否也适用于其它种类的益生菌，还有待于进一步研究。

参考文献

Abbott, A. (2004) Gut reaction. Nature 427: 284-286

来源: 本文发表于2005年 Banff养猪研讨会论文集