摘 要 介紹了化學益生素和益生素的作用機理。益生素不僅可促進動物體內微生物的代謝，而且可押制有害物質的生長，從而提高動物的免疫力。并詳述了化學益生素和益生素在豬、禽飼料中的應用情況。
關鍵詞 化學益生素；益生素；動物營養
中圖分類號 S 816.7
Application of Prebiotics and Probiotics in Animal Nutrition
ABSTRACT The functional mechanism of prebiotics and probiotics was introduced. The prebiotics and probiotics not only can improve the metabolite of microbe in animal"s gut, but olso can inhibit the growth of harmful materials. Therefore the immunity of animals can be improved. The application conditions of prebiotics and probiotics in the diets for pigs and poultry were expounded in detail.
KEYWORDS prebiotics; probiotics; animal nutrition
抗生素應用于飼料行業已有50年左右的歷史，它為畜牧業的飛速發展起了極大的推動作用。但現在人們也逐漸意識到，抗生家長期添加于飼料中，不僅對動物產生不良后果，亦有可能通過食物鏈對人類的健康造成威脅。兼于抗生素的不利影響，研究人員一直致力于開發一些通過調整動物胃腸道平衡，以達到促進生長和維持動物健康等目的的飼料添加劑，具有無毒、無任何負作用的微生態制劑(Microecolohi-cal agents)就成了人們研究的熱點，其中最重要的兩種即為化學益生素(prebiotics)和益生素(Probiotics)。
1 化學益生素和益生索的定義
化學益生素一詞譯于“Prebiotics”，也稱前生素、益生元等。它是一種非消化性食物成分，到達后腸后可選擇性地為大腸內的有益茵降解利用，卻不為有害菌所利用。它包括多種物質，如含氮多糖或寡糖、輔酶、某些氨基酸和維生素，甚至包括半纖維素和果膠等。但現在研究和應用較多的為寡糖類物質，如低聚果糖(FOS)、甘露低聚糖(MOS)及異麥芽低聚糖等。
益生素一詞譯于“Probiotics”，也稱益生菌、促生素、利生素等，此詞是由Paker于1974年首先提出的。益生素的定義較多，但目前較新且較為全面的是由Soggaard(1990)年給出的：益生素是指攝入動物體內參與腸內微生物平衡的具有直接通過增強動物對腸內有害微生物群落的抑制作用，或者通過增強非特異性免疫功能來預防疾?。g接起到促進動物生長作用和提高飼料轉化率的活性微生物培養物。
2 化學益生素和益生素的作用機理
目前人們對化學益生素和益生素的作用機理了解得仍不十分深入，但它們均是通過調控腸道微生物平衡，增殖有益菌，抑制有害菌，使有益菌成為優勢菌群，而菌群的改變反過來又作用于宿主，以此達到各種目的。大多數化學益生素由于其自身的結構，不能被胃腸道分泌的消化酶所水解(如低聚果糖含β-1，2糖苷鍵，動物分泌的消化酶只含有水解α-1，4糖苷鍵的酶)，而大腸中的有益菌如雙歧桿菌、乳酸菌等，分泌的酶可水解此鍵，因而得到養分而增殖，而絕大多數有害菌由于不能分泌此酶，在有益菌增殖的同時，活性也受到抑制。至于益生素，它本身就是一種有益活菌制劑，直接添加于飼料中或通過口服而到達動物體內，然后在腸道內寄居，“增殖，使腸道微生物調整到平衡狀態。因此，化學益生素和益生素歸根到底是作用于腸道內的微生物而起作用的。
2.1 微生物的作用方式
2.1.1形成優勢種群
正常動物腸道內的細菌與宿主保持著動態平衡，且微生物種群中的優勢種群對整個種群起決定作用，但由于現代的集約化飼養，動物應激因子增多，如換料、轉群等的刺激，就會使原來的優勢種群發生更替，而添加化學益生素和益生素的目的就是為了恢復優勢種群。田允波等(1999)指出，一般情況下，豬雞腸道內優勢種群為厭氧菌(占99％以上，而需氧菌和兼性厭氧菌只占1％)，其中主要是擬桿菌、雙歧桿菌及乳酸桿菌等，但動物處于應激狀態時，兼性厭氧桿菌等顯著增加，專性厭氧桿菌顯著減少，這時可誘發動物腹瀉、下痢等，但添加化學益生意和益生素均可使優勢種群得到恢復，而使動物處于正常生理狀態。周中凱等(1999)在綜述中指出，寡糖可特異性地增殖優勢種群微生物，如雙歧桿菌、乳酸菌等，同時也可抑制有害菌。
2.1.2 形成菌群屏障
通過添加化學益生素和益生素均可使動物腸道內有益菌增加。有益苗可競爭性地抑制病原菌附著在腸壁上，它們有的通過改變有害菌附著的受體結構，有的由于與病原菌結構相似，同病原菌競爭附著空間，而起到屏障作用。因此，給幼齡動物飼喂塞糖或益生素均可有助于建立正常的有益的微生物區系，排除或控制潛在的病原體。
2.1.3 造成厭氧環境
以益生素形式添加孢子菌，或添加寡糖特異性地增殖芽胞桿菌，它們在繁殖過程中均可消耗腸內氧氣，在局部范圍內造成厭氧環境，降低氧化——還原電勢，有利于厭氧微生物生長，從而把失調菌群恢復到正常狀態，以達到防病、治病、促生長的目的。
2.2 微生物的代謝
2.2.1 降低腸道pH值
添加化學益生素如寡糖類物質，或飼喂益生素，動物腸道內的乳酸菌和鏈球菌含量會增多，它們就會產生更多的有機酸使腸道內pH值下降，可以抑制包括很多革蘭氏陽性菌在內的病原菌的繁殖，同時它們也可產生溶菌素、過氧化氫等，也可抑制幾種潛在的病原微生物。
2.2.2 抑制有害物質的產生
腸道內的腐敗菌，大腸桿菌等增多，會產生一些有害物質，如氨、生物胺、吲跺和酚等，這些物質具有潛在抑制生長和致癌作用。但添加寡糖或益生素后，生成這些物質的酶活性會受到抑制，因而生成的有害產物的量就得到控制。
2.2.3 維生素B族、K族及消化酶的合成與分泌增多
研究表明，動物飼喂寡糖或益生素可使腸道內有益菌如乳酸菌、雙歧桿菌等增多，而它們可在腸內合成維生素B族和K族及蛋白質，從而加強動物體的營養代謝。但Savage(1986)指出，雖然微生物可為宿主提供少量的維生素及氮，但這對動物組織營養可能意義不大。Hotten(1988)報道，有益微生物可在體內產生多種消化酶，從而提高飼料消化率，如芽胞桿菌具有很強的蛋白酶、脂肪酶及淀粉酶活性，且還能降解某些飼料中較復雜的碳水化合物。
2.2.4 提高動物免疫力
Fuller(1989)指出，直接飼喂活的微生物可刺激動物腸道免疫器官發育，提高動物抗體水平或提高巨噬細胞活性，增強機體免疫功能。Wren(1987)研究表明，乳酸桿菌可以某種免疫調節因子的形式起作用，刺激腸道某種局部型免疫反應。Peter Spring博士曾就化學益生素(MOS)對仔豬免疫力的影響進行了研究，結果表明，飼喂MOS的常規豬和無菌豬膽汁中、腸道內及血清中的免疫球蛋白濃度都顯著升高，腸道淋巴細胞數也顯著增加。葉成遠(1999)在綜述中指出，MOS也會使內細胞素-2濃度提高，而它是參與T細胞的增殖與分化的，同時也可使活化T細胞分泌的細胞激動素IFN活力增加。
3 化學益生素和益生素在動物營蘇中的應用
對于化學益生素國內外學者研究的較多為寡糖，有關化學益生素和益生意作用效果報道較多，但多不一致，總的來說在促進動物生長，提高飼料利用串，預防和治療疾病，提高動物繁殖力，增強機體健康及改善環境等方面均起到重要作用。
3.1 豬
Farnworth等(1992)報道，斷奶仔豬日糧中添加1.5％的化學益生素(FOS)，可使日增重顯著提高。我國的盧富莊(1999)報道，化學益生素(FOS)可使仔豬日增重提高6.4％，單位飼料消耗降低11.7％，飼料效率提高10％，每千克飼料成本減少10％。日本在化學益生素(寡糖)的研究和應用方面，起步較早，是從80年代中后期開始的。根據日本北里大學研究和日本農場長期使用化學益生素后總結發現：化學益生素可提高母豬泌乳量，同時未成熟胎兒發生率降低10％，母豬從斷奶至發情的時間間隔從10d縮短至7d?？墒鼓肛i產仔數增加0.7頭，公豬精于密度提高20％～25％，受胎率提高；母豬便秘減少，斷奶仔豬體重從5.4kg提高到6.3kg，下痢大幅下降，亦可改善夏季采食量下降對豬造成的不利影響。林勇等(1999)及劉亞力(1999)指出，化學益生素還可顯著降低仔豬產生的氨、吲垛、糞臭素及對甲酚等有害物質。
益生素無論在仔豬、母豬還是生長肥育豬上應用報道均較多，且一般具有正效果。Bekaert等(1993)就益生素(啤酒酵母I-4049)和抗生家(弗吉尼亞霉素)對仔豬的增重效果進行比較，結果仔豬日增重與飼料效率均無顯著差異。Poll-man對3207頭仔豬飼喂益生素的結果表明，可顯著提高仔豬日增重和飼料報酬。權吉錫等(1996)報道，生長肥育豬添加益生素制劑可使日增重提高9.5％。研究也表明，母豬日糧中添加益生素也可使斷奶仔豬數和斷奶體重顯著提高。Doelson等報道，20頭母豬日糧添加枯草桿菌制劑，平均斷奶仔豬數和斷奶仔豬重比對照分別提高5.85％和3.4％。至于仔豬增重是由于有益菌通過母豬傳給仔豬，還是由于母豬的健康狀況更加穩定，尚不確定。但Willianms指出，母豬飼喂益生索后，可使后腸養分發酵供能增多，有助于養分利用和提高產奶量，因而提高仔豬日增重和斷奶體重日齡。同時，母豬是否能將活菌傳給仔豬，活菌進入仔豬體內后是否能繼續存活，尚值得懷疑。因此，第二種觀點似乎還有些根據，但這還需要更進一步研究證明。
3.2 家禽
化學益生素在仔雞上應用較多。葉成遠(1999)綜述指出，雛雞飼料中應用寡糖可使育雛效果良好，飲水增加，育成率提高，飼料轉化率和日增重明顯改善；也可顯著提高蛋雞產蛋率，且在蛋雞飼料中具有廣闊的應用前景。
Oyzabal等(1996)給肉雞飼喂化學益生素(FOS)后，發現其抗病力增加。吳天星(1997)曾對肉仔雞日糧中添加化學益生素(FOS)的最佳劑量進行了研究。結果指出，添加水平以0.25％～0.50％為宜，這期間可明顯促進雞的生長和改善飼料報酬，但當添加量達到1.00％后，肉雞腹瀉率增加，飼料報酬及日增重還低于0.50％的組，這可能是由于仔雞腸道微生物對寡糖的利用能力有限所致。
仔雞日糧中添加益生素可提高肉雞的日增重、飼料轉化率及群體均勻度，預防和治療雞白痢等疾病。詹志春等(1993)報道，益生素可使肉雞增重提高14.1％，料重比下降7.6％。于永波(1994)指出，15周齡蛋雛雞日糧中添加益生素，使增重提高7.3％，料重比下降19.3％，死淘率下降36.4％。Georgia研究表明，益生素可使7～14周齡小母雞群體均勻度提高28％～42％。田允波等(1999)綜述也指出，益生素可預防和治療雞白痢，也可使蛋雞的生產期平均延長12d，而飼料消耗和死亡率均明顯下降。
3.3 改善飼料品質
化學益生素可抑制飼料霉菌毒素的活性。其中甘露寡糖(MOS)可通過物理吸附或直接與霉菌毒素結合，且不破壞毒素的化學結構，因此飼料成分不受到影響。Trenholm(1998)研究表明，MOS的細胞壁和完整的細胞均可結合玉米赤霉烯酮。Raju(1998)模擬肉雞消化道體外試驗表明，MOS對黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和豬曲霉毒素的結合率分別為88.5％，51.6％和26.4％。Mahesh等(1996)體外試驗表明，高劑量的MOS與硅酸鈣鈉鹽對家禽飼料中AF結合率均高于80％。
液體飼料在國外應用較廣，一般在豬肥育時飼喂。研究表明，益生素可改善液體飼料品質。已經證明，乳酸片球菌(Bactocell PA)作為一種益生素添加于液體飼料中效果良好，使用乳酸片球菌對液體飼料進行“清洗”，可使飼料效率改善2.5％，豬日增重提高8.3％，各種損耗明顯下降。當乳酸菌迅速增殖時，乳酸含量就會明顯增多，因而液體飼料pH值就會顯著下降。這種酸化作用就會抑制儲存和飼喂系統中的一些病原菌的生長，使微生物分布重新調整到有利于動物健康的方向，同時乳酸菌也會競爭排斥液體飼料中對宿主無益的微生物。這項生物學技術是全新的，它將研究方向放在減少微生物對飼料的降解上，而微生物對液體飼料的降解，可使其品質下降，如使口味變差，飼料的可利用養分減少等。因此應用前景也較廣闊。
4 結語
實際生產中，由于化學益生素和益生素所含成分不同、添加劑量、方式、作用對象及應用環境等各方面因素均會影響它們的作用效果，因此，在這方面尚有很長的路要走。但我們必須看到，作為一種新型的綠色飼料添加劑，由于無毒、無任何副作用，同時某些時候在某些方面的作用效果已經趕上甚至超過了抗生素，因此，它們在未來的添加劑市場中一定會占有越來越多的市場份額。
由于化學益生素以特異性地增殖某些有益菌，而益生素本身是飼喂給動物的一種活菌制劑，從理論上講，它們兩者結合使用效果應該比較不錯，但目前尚未發現此類的報道。相信這也將會成為化學益生素和益生素的研究熱點之一。
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