一、益生菌（素）的發展與使命
1977年 Volker Rush提出微生態學（ Microecology ）的概念和論點，隨后微生態學便迅速發展成為一個新興的生命科學分支。研究者在研究微生態學理論的同時，更加重視對微生態調節劑的研究和應用，通常人們將微生態調節劑分為 3 類，即益生（菌）素、益生元和合生素。近年來隨著微生態學在我國的飛速發展，以微生態調節劑為主的新一類藥品、飼料添加劑、植物生長促進劑已經或正在形成產業，創造出巨大的社會效益和經濟效益。在飼料工業中人們將微生態制劑作為抗生素最有效的替代產品之一，寄希望于通過微生態制劑生產安全的畜產品，同時強化對環境的保護。
益生菌（ Probiotics ）是一大類物質，與其對應的物質是抗生素 (抗生素) 。1989年Fuller把益生菌定義為能夠促進腸內菌群生態平衡，對宿主起有益作用的活微生物制劑。1994年人們對益生菌的定義作了再次修訂：“益生菌是含活菌和/或死菌包括其組分和產物的細菌制品，經口或其他粘膜途經投入，旨在改善粘膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特異性或非特異性免疫機制”。盡管目前在學術界對該定義還存在爭論，但定義的主要內容是被人們認可的。我國農業部 1996 年公布了 6 種菌即乳酸桿菌，糞腸球菌，雙歧桿菌，酵母菌， DM423 臘樣芽孢桿菌,SA38 臘樣芽孢桿菌等可用于動物微生態調節劑。
抗生素作為飼料添加劑使用已有50年的歷史，為動物的生長和健康作出貢獻，是目前飼料中用量最大，最廣泛的添加劑之一。自1957年日本最早報道病原菌抗藥性現象以來，人們發現，由于大量和濫用抗生素已經給動物本身、畜產品和環境帶來一系列的問題。這些問題主要表現在，動物病原菌產生抗藥性，導致抗生素用量的增加；這又易引起畜禽內源性感染和二重感染，特別是長期使用會造成消化道內動物本身微生態失去平衡，引起感染；抗生素在畜產品中的殘留還直接影響人類的免疫和健康。如何對待因使用抗生素產生的負面效應，人們在尋求解決的途徑和方法，WHO（世界衛生組織）認為目前還沒有發現新藥或疫苗來對付這些具抗藥性的病原菌。最有效的戰略是對人、畜合理使用和盡可能減少使用抗菌藥。歐盟已在1999年7月立法規定，在畜禽飼料中只準許使用4種被認為是對人類健康不構成威脅的抗生素，其它不得作為飼料添加劑使用。我國政府也先后公布了抗生素使用的劑量、停藥期和禁止使用的抗生素種類。減少或停止使用抗生素，如何提高動物的生產性能和抵抗病原菌，是人們普遍關注的問題，微生態制劑、酶制劑、中草藥制劑等作為抗生素替代品將在飼料工業中發揮重要作用，代表新型飼料添加劑的發展方向。

二、益生菌（素）作用原理與功能
目前廣泛用于飼料工業的益生素（菌）主要有雙歧桿菌類、芽孢桿菌類、酵母菌及其培養物等。雙歧桿菌是人類最早發現的生理性細菌之一，是能在健康動物腸道內定植的益生菌，現在已確認雙歧桿菌是人體和動物健康的重要標志之一（溫柏平，1996）。經過選育的芽孢桿菌具有耐酸、耐堿、耐高溫的良好穩定性和優良的產酸、產酶、產維生素等性能；酵母菌是使用時間最長，效果明顯的有益菌，其代謝物具有益生元的功能，對促進動物體內的營養物質的消化吸收都有顯著的效果。益生菌（素）具備營養特性和免疫特性等功能：
1、益生菌的營養特性：
⑴ 益生菌在生長繁殖過程中能夠產生很高的維生素B1、B2、B6、維生素C和各種氨基酸，為動物腸道提供維生素營養和供蛋白質。酵母菌在增生過程中可以產生大量B族維生素和氨基酸，并且又能產生核酸，常作為核酸的主要來源，在提取核酸后的酵母中大量的蛋白質回收利用。
⑵ 益生菌在其生長繁殖過程中能夠產生乙酸、丙酸、丁酸等揮發性脂肪酸,這些酸類能夠降低動物腸道的PH值；可以提高鈣、磷、鐵的利用率，并促進鐵和維生素D 的吸收；腸道pH的降低可有效抑制有害菌的生長，為乳酸菌的生長創造了條件，其中丙酸還能夠參與三羧循環，為動物新陳代謝提供能量；大量研究發現雙歧桿菌具有較高的代謝能力，可以利用尿素氮，胺氮等合成微生物蛋白質或轉變成銨離子，這對邊緣食物蛋白質的吸收具有重要意義。
⑶ 芽孢桿菌在生長繁殖過程中還能夠產生植酸酶，促進動物對植酸磷的利用和對脂肪的消化吸收率；產生的氨基氧化酶及分解硫化氫的酶類，可將吲哚類氧化成無毒、無害的物質，從而降低畜禽舍內氨氣、硫化氫的濃度和臭味，減少環境污染。雙歧桿菌還可以降低血氨改善肝臟功能。腸道內腐生菌產生的大量吲哚、硫化氫、胺等代謝產物需在肝臟中由酸解毒，隨后以葡萄糖醛酸鹽和硫酸鹽等形式排除，若不及時解毒將導致肝功能紊亂和循環系統失常。
⑷ 益生菌（素）對動物本身具有產生營養物質的特性，它們也能通過對動物消化道菌群和消化酶的影響提高營養物質在體內的消化吸收。酵母和代謝物是一種酵母產品，含有一定的活性酵母，而其主要的飼用價值在于酵母細胞在培養基中產生的代謝產物，具有良好的熱穩定性，廣泛應用于飼料工業。向產蛋雞日糧中添加酵母及其代謝物，產蛋雞的生產性能得到明顯的改善，酵母代謝物對日糧中營養物質的吸收代謝產生顯著的促進作用，從表1中可以看出，日糧中酵母及培養物的添加量由 0.1%到0.3%，日糧中粗蛋白質、脂肪、總能和酸性洗滌纖維的消化率都得到提高，表明益生菌（素）除本身具有的營養特性外，對營養物質的吸收還有明顯的促進作用（劉質彬，2002）。

表1 酵母代謝物對營養物質消化的影響（產蛋雞試驗）

注：同列間字母不同者差異顯著（P?0.1）

2、益生菌（素）增加動物機體免疫功能
益生菌和腸道正常菌群共同對外襲菌、病原菌具有定植抵抗作用，即通過生物拮抗和免疫作用而使病原菌難以在動物腸道內定植和繁殖。
⑴ 雙歧桿菌能通過細胞上的磷酸與腸粘膜上皮細胞特異性結合，從而占據腸粘膜表面，形成與腸上皮細胞相連接的細菌生物膜，阻止各種致病菌、條件致病菌的定值、入侵。國內鄭躍杰（1997）報道，由蛋白質介導的雙歧桿菌能特異地粘附于體外培養的腸上皮細胞，國外Benert等發現雙歧桿菌粘附于腸上皮細胞，并不引起細胞損害而是抑制腸道致病菌對腸上皮細胞的侵襲作用。Fulivara等人研究表明，雙歧桿菌產生的蛋白因子可以阻止產毒性大腸桿菌與神經節??四聚體??順式神經酰胺結合，保護腸粘膜，抗感染。
蔣虹等（1999）報道雙歧桿菌可以產生一些耐熱的抗菌物質，可以耐受100℃30min抑制致病菌的生長，提高局部和全身的防御功能。雙歧桿菌及其表面結構成分能夠賦活機體的免疫監視功能，增強各種細胞因子和抗體的產生，提高自然殺傷細胞和巨噬細胞活性，對宿主無任何毒副作用?！〈碳游锂a生干擾素，提高免疫球蛋白濃度和巨噬細胞活性。乳酸桿菌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，增強機體免疫功能。
⑵ 益生菌和腸道原籍菌群本身具有較強的抗感染作用。潛在的致病菌大量繁殖，穿過腸道粘膜細胞，進入結締組織和局部淋巴組織，這是對動物感染的一項重要指標，益生菌首先抑制病原菌不再繁殖并逐漸減少，作用方式為芽孢桿菌產生蛋白多肽類物質以拮抗病原性微生物，而乳酸桿菌的抗菌作用是其產生的酸、過氧化氫和乳酸菌素的聯合作用；其次兩菌株還可以迅速治理已經嚴重失調的腸道微生物群系，恢復腸道微生態平衡，共同參與對病原菌的競爭排斥和拮抗作用。最后，動物通過自身免疫機能的提高和微生態平衡的恢復而達到了抗感染效果。
⑶ 益生菌的抗感染作用不僅僅表現為定植抵抗作用，還對動物的免疫系統產生積極的影響。為了抵抗腸道內細菌及毒素對粘膜細胞的粘附和穿透，哺乳動物都有健全的腸道相關淋巴組織，在腸粘膜下層有許多潘氏結和免疫細胞，其中的槳細胞能夠分泌IgA至粘膜表面，對增強動物的抵抗力、限制病原微生物起著重要作用。 IgA的作用主要表現為兩個方面：一是粘液中的IgA與免疫原性物質相互作用，避免其粘附至腸粘膜細胞上，二是凝集細菌或封閉其鞭毛，使其失去粘附能力。使用益生菌可使動物腸道粘膜底層細胞增加，出現淋巴細胞、組織細胞、巨噬細胞和漿細胞浸潤，細胞吞噬功能增強，機體免疫特別是局部免疫功能提高，分泌型 IgA的分泌增加，從而抵御感染。同時乳酸桿菌對幼齡動物免疫能力的發揮起著重要作用，特別是針對抗原的保護引起炎癥反應的時候。
　
三、益生菌（素 ）在飼料中的具體應用
益生菌（素）制劑是根據微生態平衡理論、微生態營養理論和微生態防治理選用動物動物體內正常微生物成員及其促進物質經特殊加工工藝而制成的。它能夠在數量或種類上補充腸道內減少或缺乏的正常微生物，調整或維持腸道內微生態平衡，促進乳酸菌等有益菌增殖，抑制大腸桿菌等導致病菌的生長。增強機體免疫功能，促進營養物質的吸收轉化，有益微生物在體內可產生各種消化酶，從而提高轉化率。從而達到防病治病、提高飼料轉化率和畜禽生產性能之目的。微生態以無毒副作用、無耐藥性、無殘留、低成本、效果顯著等特點，逐漸得到廣大養殖者和畜產品消費者的認可。

1、益生菌（素）在家禽飼料中的應用
對于家禽，益生菌制劑主要為芽孢桿菌、雙歧桿菌和乳酸菌等的制劑。家禽的集約化養殖過程中的應激如免疫，過冷或過熱等，都會使雞消化道微生物平衡遭到破壞，由于飼養密度大，傳染病的發生率高，人們常用抗生素來抑制或殺滅消化道中有害微生物，以提家禽的生產性能。我國飼料法規規定，蛋雞飼料中不得使用任何抗生素，肉雞飼料的抗生素使用也限定在一定的范圍，并有停藥期，這對疾病的防疫和治療帶來了困難。使用益生菌制劑可以解決此類生產問題。
溫朗聰（2000）用肉仔雞做的對比試驗表明，日糧中添加0.1%的益生菌制劑的肉仔雞的生長速度存活率等均高于抗生素組和空白組肉仔雞。其研究結果如表2。
表2 益生菌和抗生素對肉仔雞生產性能的影響

劉質彬（2002）用產蛋雞做的試驗表明，在日糧中添加0.1-0.3%的酵母及培養物，蛋雞的抗應激能力明顯增加，生產性能得到提高，生產性能見表3。
表 3 日糧中酵母代謝物對產蛋率的影響 單位：(%)*

* 注：同列間無相同字母者有顯著差異(P<0.10)

2、益生菌在豬料中的應用
我國是養豬大國，益生菌在養豬業的應用已有大量報道，用于養豬的菌種主要有兩類：一類是乳酸菌，在動物腸道中可以將單糖，特別是乳糖轉化為乳酸，從而降低腸道pH值，抑制大腸桿菌等病原菌。這種菌的缺點是耐熱能力差，飼料顆?；^程中瞬間高溫即可將其殺死，起不到應有的作用；另一類是芽胞桿菌屬，這類細胞可以在條件不利的情況下形成芽胞，將自己保護起來，復活率高，但進入腸道后它的主要作用是將淀粉轉化為單糖，再由腸道中其他的菌種將這些單糖轉化為乳酸，才能降低腸道的pH值，從而起到抑制病原菌的作用。
仔豬出生后，消化道內的菌群相對比較少，根據菌群優勢的理論，接種益生菌很容易在腸道起到“先入為主”的作用，從而抑制有害菌的入侵和繁衍。在哺乳仔豬階段，仔豬以吮吸母乳為主，母乳中含有大量乳糖，當仔豬發生腹瀉時，乳酸菌可將乳糖轉化為乳酸，因而降低了腸道pH值，抑制了大腸桿菌的生長，這一時期補充乳酸菌是有效的。
　　仔豬斷奶后，食物發生了變化，斷絕了乳糖的供應，飼料中主要成份是淀粉，仔豬發生腹瀉，應以補充芽胞桿菌，以使腸道的淀粉轉化為單糖，提供給乳酸菌必要的營養物質，即：淀粉芽胞桿菌作用于單糖，乳酸菌作用于乳酸。因此對于豬，益生菌使用的越早效果越明顯。據報道，仔豬從出生后1～2天開始直接飼喂微生態制劑可使仔豬成活率提高 4％?5％，降低仔豬黃痢發病率70％，仔豬在15日內多增重390克，日增重提高了15.2％，料肉比降低4.8％，并確保仔豬早期健康發育。
王士長和徐菊芬（1999）等使用3株芽胞桿菌，一株嗜熱鏈球菌，一株保加利亞桿菌，一株嗜酸乳桿菌，一株雙歧桿菌制成益生菌制劑用于斷奶仔豬，其使用效果見表4與表5。

表4 益生菌對仔豬生長和耗料的影響 單位：公斤，頭

表5 益生菌預防斷奶仔豬下痢的效果

對母豬，盡管其消化道的菌群比較復雜，但選擇使用有針對性的益生菌，對生產同樣產生改善作用，母豬飼養試驗顯示，使用微生態制劑(500g／d)使母豬分娩指數提高5.7％，窩仔數提高6.5％，每窩死胎率降低19.1％，哺乳期仔豬死亡率降低6.3％，哺乳期仔豬日增重提高11.3％，母豬受胎成功率提高8.5％。

3、益生菌在反芻動物飼料中的使用
反芻動物的飼料主要由粗飼料和精飼料組成，反芻動物所采食的飼料有50%以上是在瘤胃靠微生物降解代謝的，瘤胃內容物中細菌和原蟲的含量分別在200萬/克和100億/克以上，益生菌的使用必須和瘤胃微生物相協調一致方能發揮出作用。目前，用于反芻動物動物的益生菌主要分為兩類，一種是乳酸菌屬，用于作為青貯飼料添加劑，另一類作為酵母類，用作精飼料添加劑。青綠飼料青貯的過程是乳酸菌發酵的過程，即在一個封閉的青貯窖內，靠乳酸桿菌的繁衍和增殖，使青貯飼料的酸度下降到pH 4，以此保障青綠飼料的貯存。刁其玉（2002）等研制的微生物青貯添加劑，采用2株特殊的乳酸桿菌復配益生元而成，用于處理青貯飼料，使青貯的過程縮短，提高青貯飼料的有效營養成分。用經微生物青貯處理的玉米青貯飼喂奶牛，奶牛的生產性能得到提高，結果見表6。
表6 微生物青貯劑玉米青貯對泌乳牛產量的影響

牛瘤胃含有復雜的微生物區系，瘤胃微生物的快速繁殖意味著牛消化系統的健康運行，通過益生菌（素）和益生元對牛瘤胃微生物進行調控，強化瘤胃內環境，給微生物提供營養素，提高瘤胃微生物的繁衍速度，無疑對提高反芻動物的生產性能有促進作用，對動物的健康有保障功能。利用蘋果渣作為發酵底物，接種假絲酵母（Candida sp）、熱帶假絲酵母（Candida tropicalis Berkhout）、產朊假絲酵母（Candida utilis Lodeder er Kreger-Van Rij）等菌進行發酵，發酵產物中含有一定量的酵母菌及其代謝產物，用蘋果渣的酵母發酵物飼喂奶牛，泌乳牛增奶效果顯著（刁其玉2002），相見表7。奶牛試驗結果表明，盡管反芻動物瘤胃內生存著大量的微生物，向飼料中加入益生菌制劑對反芻動物生產和健康均有明顯的促進作用。益生菌（素）在反芻動物飼料中有廣泛的應用前景。
表7 蘋果發酵物對試驗奶牛產奶量的影響

益生菌在飼料中的應用為食品安全開辟了美好的前景，微生態制劑是飼料工業的發展趨勢，但用微生態制劑完全取代抗生素還任重道遠，有大量的探索和研究有待完成。