武汉金华农生物技术服务部

    微生态制剂又名益生素、促生素、生菌剂以及活菌剂等，是近年来新兴的一类饲料添加剂。它由多种有益微生物及其代谢产物和生长促进物质组成，能有效促进动物体调节肠道微生态平衡，增强机体免疫功能，并能高效转化饲料，改善生产性能。Fuller（1989）将其定义为一种通过改善肠道菌群平衡而对动物施加有利影响的活的微生物饲料添加剂。微生态制剂具有无残留、不产生耐药性等特点，作为绿色的动物饲料添加剂，愈来愈受到人们的关注。

    1 微生物饲料添加剂的作用机理
    1.1维持消化道菌群正常化
    在微生态系统中，优势菌群对整个菌群起决定作用，一旦失去优势种群，则该微生态平衡失调。使用微生物添加剂则通过补充某一特定微生物，维持有益细菌菌群的优势地位，保持菌群的正常。原理如下：①优势种群理论：宿主体内的正常微生物群存在一种或几种优势种群，优势种群的丧失就意味着微生态系统失调。动物的肠道微生态系中，厌氧菌占99%以上，直接充实有益的优势菌群，并使之在肠道内定植；②生物颉颃理论：正常微生物构成了机体的化学和生物屏障，微生物的代谢产物如乙酸、乳酸和其他物质抑制有害菌的生长形成化学屏障；微生物与有害菌竞争养分或竞争附着部位形成生物学屏障。所以补充微生态制剂可以形成这些屏障发挥物颉颃作用；③生物夺氧理论：当动物肠道内的微生态系统失调，局部氧分子浓度升高时，有利于病原微生物的生长繁殖，微生态制剂与病原菌竞争营养物质，消耗消化道内的氧气，造成不利有害菌的环境；④产生不利有害菌的产物，例如产生乳酸、过氧化氢、溶菌酶和抗菌物质等。
    1.2调节动物消化代谢
    根据已有的研究成果认为：①有益微生物可产生各种消化酶（例如酵母菌和芽孢杆菌能产生脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶），直接消化饲料营养成分，有些微生物还能产生分解复杂碳水化合物的酶或植酸酶，改善消化道食糜的物理特性或消除日粮中的抗营养因子，直接提高饲料转化率，促进动物的生长。②有益细菌可产生B族维生素，例如生物素等，提供营养物质。此外，微生物添加剂可提高动物体内抗体水平或提高巨噬细胞的活性，增强机体免疫功能。
    1.3防止产生有害产物
    肠内大肠杆菌活动增强，导致蛋白质转化为氨和胺，两者都具有刺激性和毒性。饲喂微生物添加剂可使大肠杆菌数量减少和活动减弱，肠道、粪便及门静脉血液中的氨量降低，阻止肠道内细菌产生胺及中和肠内毒素等。
    1.4增强动物机体免疫功能
    益生菌产生多种抗生物质，如乳酸菌素、嗜酸菌素、杆菌肽等，以及产生有机酸、H2O2等物质，能抑制病原菌的生长繁殖。研究表明，益生菌能产生非特异性免疫调节因子，增强机体的抗体水平，增加免疫球蛋白的数量和巨噬细胞的活性，从而提高动物机体免疫力。

    2 研究进展和应用现状
    我国对微生物饲料添加剂的研究起步较晚，但起点高，发展较快“，八五”期间，由四川农业大学何明清教授主持的国家重点科技攻关课题“饲用微生物添加剂及其应用技术研究”及山东大学主持承担的国家科技攻关专题“饲用微生物添加剂———乳酸杆菌添加剂的研究”都在理论、技术和应用方面取得突破，并通过有关部门的鉴定。另外，南京农业大学研制的“复合菌剂”、武汉大学研制的“特强力”、吉林农业大学研制的JF518益生菌、吉林农业科学院研制的931生物活菌添加剂以及陕西省科学院酶工程研究所研制的4PCA加酶益生素饲料添加剂都在逐步试验推广应用。还有冯定远等研制的JBC“乐图”乳酸菌2004年获得广东省科学技术三等奖：JBC“乐图”乳酸菌提高猪生产性能及改善猪肉品质的效果”中建立的方法，则综合了制作发酵饲料、饮水及喷雾等几种使用方法。
    1989年我国农业部公布了可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种12个，即干酪乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、粪链球菌、乳链球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、乳酸片菌、沼泽红假单孢菌、啤酒酵母、产假丝酵母、曲霉。2006年和2008年公布16种可直接使用的微生物饲料添加剂的菌种。2000年益生菌的生产厂家约100多家，到2002年，我国益菌素厂家已达400多家，年产量约1万t。到目前为止，年产量约3万t。国外投放市场的微生态制剂产品约有40种，有英国PIC公司的PROTEXIN，泰国研制生产的Toyocerin(主要含东洋芽孢杆菌），加拿大生产的Prosurs Paste(主要含芽孢杆菌、粪链球菌等），芬兰的复合微生态制剂BROILACT和日本的EM复合微生态制剂等（赵忠民等，2004；荆忠良等，2007）。从国外的开发和利用效果看，复合菌制剂较单一菌株作用效果好，因此，单一菌株益生素有逐渐向复合益生素发展的趋势，如肠道共生复合菌、瘤胃复合菌等。比较典型的是日本研制的含有5科10属80多种微生物复合培的有效生物群制剂（EM），用于饲料中能增强畜禽的免疫力，促进生长，改善环境卫生，而且具有天然、无毒、无残留等优点，已广泛应用于世界各国的畜牧业。
    近年的大量研究进一步证实，益生素在增强免疫力，促生长，提高消化力、防止腹泻，改善栏舍环境、提高肉品风味质量等方面发挥重要的作用。蔡一鸣等(1995）用“菌痢康”（需氧芽孢杆菌制剂）进行防治仔猪黄、白痢试验，对仔猪黄痢的治愈率在93%以上，仔猪黄、白痢治愈率在95%以上，且试验组比对照组发病率、死亡率降低。张晓梅等(1999）报道，雏鸡早期饲喂微生态制剂可显著提高肠道消化酶的活性。童家楠等（2000）研究表明，在猪基础日粮中添加天然精选活菌酵素复合的微生物制剂赐百健（含乳酸杆菌、枯草杆菌、乳酸球菌等）可以提高育肥猪屠宰率和瘦肉率，肌肉肉色较鲜红，猪肉品质也较好。李春丽等（2006）将0.25%的微生态制剂拌于母猪及其所产仔猪饲料中，结果表明，试验组哺乳仔猪平均日增重提高13.02%，发病率降低36.04%。净化了舍内空气质量，有利于养禽业的持续发展。孙学会等（2008）证实，定期给鸡舍喷洒微生物制剂可有效改善鸡舍环境空气质量，减少了环境中NH3、H2S等有毒、有害气体的含量。张春杨等（2002）用产蛋白酶的益生菌制备成益生菌剂饲喂肉鸡，能明显促进免疫器官的生长发育，提高免疫器官指数。刘克琳等（1994）研究发现，饲喂蜡样芽孢杆菌的雏鸡免疫器官生长发育较对照组迅速，血中T细胞值较对照组高。

    3 益生菌产品研发的新构想
    3.1新型菌种的筛选
    中国农业部饲料添加剂品种目录（2008）中微生物添加剂有16种，而常用于饲料的主要有芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、双岐杆菌和酵母菌等，目前应用较多的是芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌。美国FDA规定允许作为益生素使用的微生物有43种。为满足生产的需要，我们可以引入国内外食品、医学等领域的有益菌进行研究，用于畜禽饲料添加剂，如：酪酸菌、长岐双岐杆菌、东洋芽孢杆菌等。
    3.2多菌种共生配伍研究
    目前业界多为单一菌种或简单复配、尚缺乏多菌种共生的研究。简单复配后能否很好的共生，尚缺乏可靠的证据。复配菌的营养底物，最佳培养条件可能不尽一样。因此可利用以下三种菌的特性进行配伍工艺筛选研究：①芽孢杆菌好氧特性；②乳酸菌的产酸特性；③酵母菌的真菌属性及营养支持特性。
笔者提出多菌种共生配伍技术思路：①芽孢杆菌制造厌氧环境（把胃肠道或共生体系的氧耗掉），有害菌大部分是需氧的：如大肠杆菌、沙门氏菌等，把好氧有害菌“憋死”（生物夺氧学说）；②此时，兼性厌氧产酸的乳酸菌开始迅速生长，定植占位、产酸，把有害菌给“酸死”、“挤死”（占位学说、酸碱平衡理论）；③与此同时，兼性厌氧的酵母菌也迅速生长，作为有益真菌类，与有害真菌如霉菌存在某种竟争关系。可望对有害的真菌如霉菌进行有效抑制或排斥。因为如果没有有益真菌，即使在无氧、酸性条件下有些有害的真菌如霉菌还是可以生长的（占位同源排斥理论）；④同时酵母菌产生的一些生长因子可以提供有益菌生长所需的营养。
    3.3新型合生素的研究
    通俗地讲，合生素补充益生菌，同时补充菌吃的“粮食”，目前这些“粮食”主要是寡糖类物质，而事实上微生物的营养底物远远不止寡糖。笔者认为，可研究其他营养如核苷酸等与益生菌配合的功效。
    3.4其他
    此外，也可加强对以下几方面的研究：①通过基因工程手段获得“多功能性”益生菌；②微生态制剂代谢物———细菌素、乳酸菌素等，作为抗生素的替代物；③益生菌与酸化剂、中草药等绿色饲料添加剂的协同效应和作用机理的研究；④研究针对不同动物、不同阶段、不同地域的专用微生态制剂，以保证良好效果。南北差距，所处的抗生素等外在环境及不同日龄胃肠道环境不一样，微生物区系也不尽相同。微生态制剂的适应性、有效性也不一样；⑤新剂型研究：借鉴食品和医药行业益生素的应用，如微胶囊技术；⑥制订合理的国家标准或地方标准：因我国目前还没有微生态制剂的国家标准，造成市场上产品混乱，应该参考《Guidance Docu-ment–The Use of Probiotic Microorganisms in Food2009/4》除FAO/WHO食品用益生菌评价指南外，该指南为唯一的食品用益生菌指南的法规性文件。而目前微生物饲料添加剂的标准还是空白，不利于其良性发展。

    4 应用前景
    专家指出“抗生素之后的时代将是微生态制剂的时代”，可见益生菌前途光明。从研究现状来看，尚需加强研发力度，如利用益生菌开发无抗或少抗饲料、发酵饲料、发酵床养殖等新型技术和产品，研制出对动物及人类更安全、有效的微生物制剂。