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微生态制剂对仔猪肠道微生态调控的研究与应用进展


2011 年第 3 期

中国饲料

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添 加 剂

微生态制剂对仔猪肠道 微生态调控的研究与应用进展
安徽农业大学动物科技学院 华均超 张邦辉 *
[ 摘要 ] 微生态制剂是一种安全、无毒、无污染、无残留的生物类饲料添加剂,具有提高仔猪生产性能、减少腹泻 、
增强

机体免疫力、调节肠道菌群数量和维持肠道微生态平衡等功能,对仔猪肠道微生态的调节起着重要的作用。 本 文从微生态制剂的分类、作用机理、对肠道的作用等阐述国内外有关微生态制剂在仔猪中的应用及前景。

[ 关键词 ] 微生态制剂;微生态平衡;肠道菌群;仔猪 [ 中图分类号 ] S816.7 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1004-3314 (2011 )03-0019-04 [Abstract] Microecological agent is a type of safe ,non-toxic ,pollution-free and non-residue biological feed additive , which can improve growth performance ,reduce piglets diarrhea ,enhance organism immunity ,regulate the quantity of intestinal tract bacteria flora ,and maintain the microecological balance on intestinal tract.It plays an important role in the regulation of gut microenvironment in piglets.This article reviewed the classification and mechanism action of microecological agent ,the role of probiotics on intestinal as well as its application and prospects in future. [Key words] microecological agent ;microecological balance ;intestinal flora ;piglets

微生态制剂是利用正常微生物或促进微生物 生长的物质经过特殊加工制成的活的微生物制 剂,在机体内无毒、无污染、无残留和无副作用,能 促进正常微生物群的生长繁殖及抑制致病菌的生 长繁殖和调节肠道微生态平衡。仔猪养殖中营养、 生理、 环境和病原微生物等因素均可引起肠道结 构与功能的紊乱,导致消化不良、腹泻、生长抑制、 甚至死亡。 微生态制剂的应用能够调节肠道微生 态环境,维护肠道的功能,进而提高仔猪生长性能 和健康水平。 本文对微生态制剂的分类、功能、作 用机理和近年来国内外的研究状况进行综述。

疫力低、抗病能力差。仔猪获得免疫力主要来自母 乳和自身微弱的免疫系统。 仔猪肠道微生态防御 系统未完全形成时对进入肠道的外源菌适应能力 和防御能力低,很容易产生应激引发疾病。 (3)肠 道形态易发生变化。 刚断奶的仔猪小肠细胞发生 明显的变化, 主要表现为小肠出现严重的绒毛萎 缩、隐窝变深和肠黏膜淋巴细胞增生。 21 d 仔猪 断奶后 1 d 绒毛的高度下降到断奶前的 75 % ,断 奶后 5 d 持续下降到断奶前的 50 % (王静华和汪 以真,2003)。 (4 )肠道微生态体系不稳定。 仔猪肠 道微生物正常情况下按一定比例保持平衡。 这种 平衡随外界环境、断奶、应激和日粮等因素发生变 化。如果变化超过正常的生理范围,就会导致肠道 微生态失调。哺乳仔猪肠道以乳酸杆菌为主,断奶 后的仔猪由于肠道发生变化,肠黏膜受损和胃酸、 消化酶分泌不足等原因,会导致大肠杆菌、链球菌 等大量繁殖,引起肠道微生态失调。

1

仔猪肠道微生态的特点 仔猪是猪生长发育的特殊阶段, 其肠道发育

过程有以下特点:(1)肠道极易感染细菌。 仔猪胚 胎时期是无菌的,分娩时受母猪产道、粪便和环境 等影响。 在出生 3 ~ 4 h 后易感染细菌,并在肠道 内迅速繁殖,主要是大肠杆菌和链球菌。仔猪肠道 菌 群 的 发 育 模 式 因 个 体 差 异 而 发 生 变 化 ,Mu -

2 2.1

仔猪肠道微生物的生理作用 免疫与抗病 作 用 微生态添加剂对仔猪有

ralidhara (1977)研究表明,仔猪出生后 4 h 粪便中 检测出乳酸杆菌,8 h 后检测出大肠杆菌。 (2)免
* 通讯作者

促生长的作用,并能提高仔猪免疫力。某些微生物 能产生抗菌物质,抑制病原菌的生长,提高机体免 疫功能和抗感染能力, 如双歧杆菌可通过激活巨

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噬细胞诱发机体的特异反应提高免疫能力。

类较少,主要以内生孢子的形式存在。孢子类具有 较强的抗温、抗压、抗氧化能力,稳定性好,活性较 强。 芽孢在体内能够快速增殖,起到促进免疫、抗 菌防病、改善肠道菌群及酶活性作用(郭小华和赵 志丹,2010)。常用的有枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆 菌、地衣芽孢杆菌等。(3)酵母菌类:该菌属在肠道 中的数量较少, 酵母菌类的发酵功能可以帮助消 化,刺激有益菌的生长,有利于防治肠道消化系统 疾病,为机体提供丰富的蛋白质,酵母菌很容易富 集硒元素,可以补充硒元素,提高机体免疫力。 酵 母类以产朊假丝酵母、 面包酵母、 啤酒酵母等为 主。(4 )产酶益生素:由多个芽孢杆菌菌株经液态、 固态两次深层发酵生成的活菌体及代谢产物精制 而成。 具有高稳定性,产酶能力强,代谢产物丰富 等特点。可促进消化吸收,提高动物的特异性与非 特异性免疫功能, 改善养殖环境和畜产品质量。 (5 )复合菌类:复合菌是由多种有益微生物混合在 一起研制开发出来的一种新型微生态制剂产品 , 能适应多种条件和动物。 复合生物菌有保存时间 长、菌成分复杂、使用方便等特点。常由光合细菌、 放线菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等复合而成。 根据微生态制剂类型可分为益生菌、益生元和 合生元 3 种类型。益生菌是有利于宿主肠道微生物 平衡的活菌食品或饲料添加剂(Fuller,1989),是改 善宿主微生态平衡、提高宿主健康水平和健康状态 的活菌制剂。益生菌作为添加剂能调节仔猪肠道微 生物,提高生产性能,直接作用上皮组织调节免疫 性能(Simon,2005)。 益生元是选择性的刺激肠内一 种或少数几种菌的生长与活性而对宿主产生有益 的影响,从而改善宿主健康的不可被消化的食物成 分。 合生元又称为合生素,是益生菌与益生元结合 的生物制剂, 既能发挥优势菌的生理性细菌活性, 又可以选择性地快速增加该菌的数量,使益生菌作 用更明显持久。 合生元作为新一代微生态调节剂, 可同时发挥益生菌和益生元的生理功能,调节肠道 的微生态平衡,维护机体健康。 此外, 根据微生态制剂的功能作用可分为优 势菌群剂、促优势种群生长制剂、优势菌群生长的 促进物质制剂;按其形态可分液态型、固态型、软 膏型和气雾型等。

Conway (1987)用乳酸菌接种处理仔猪后,肠道中
的大肠杆菌显著减少, 断奶仔猪抵抗炎症反应的 能力增强。 Havenaar (1993 )指出,乳酸杆菌的抑菌 作用主要是乳酸杆菌产生的细菌素所致。 鼠李糖 乳酸杆菌等在一定 pH 下对肠黏附性大肠埃希氏 杆菌有良好的杀菌效果 ,乳酸菌、双歧杆菌、肠球 菌微生态制剂可防治肠黏附性大肠埃希氏杆菌的 感染(Miyazaki 等,2010)。

2.2

营养 与 代 谢 作 用

肠道微生物与宿主之间

是共生与营养的关系,参与营养物质的分解代谢, 为机体提供营养物质。盲肠中的双歧杆菌、乳杆菌 等能够分解纤维素,合成蛋白质、氨基酸、维生素, 参与氮、 多糖和脂类的分解与代谢。 钟永兴等 (2009 )发现,大肠主要进行微生物消化,以未消化 的饲料残渣和胃肠道消化酶等为底物, 发酵产生 挥发性脂肪酸等。 可促进肠道中 Ca 、P 、Fe 、Mg 、Zn 和 Cu 等矿物质的吸收利用。

2.3

屏障与抗肠毒素作用

一些肠道革兰氏阳性

杆菌和球菌等与肠黏膜密切结合形成具有保护功 能的生物层,能阻止病原菌的入侵和定植,使机体 免受感染,起到了良好的屏障作用。 而肠道内的病 原菌致病时分泌肠毒素, 肠毒素导致体液流失,严 重影响肠道的健康。保加利亚乳杆菌则可以中和该 肠毒素,乳杆菌、双歧杆菌产生的挥发性脂肪酸、过 氧化氢等可杀灭大肠杆菌和沙门氏杆菌,还可减少 梭形芽孢杆菌等过度增殖和内毒素的分泌。

2.4

改善肉品质

肠道微生物对动物的肉品质

也有很大的影响。 大肠微生物对未消化的蛋白质 进行降解,产生氨、生物胺和吲哚等,不仅引起肠 道功能紊乱,氨和胺的浓度过高时,除了引起仔猪 还可导致腹泻及在背膘中残留,使肉有粪臭味,严 重影响了肉的品质和风味(温俊等,2010)。 因此, 微生物制剂可提高和改善肉品质。

3

微生态制剂的分类 根据微生态制剂的主要菌种组成划分为:(1)

乳酸杆菌类:属肠道正常菌群,乳酸菌和乳酸菌发 酵制品能调节肠道 pH ,维护肠道健康,增 强免疫 系统和营养物质的生物利用率, 减少乳糖不耐症 (Parvez 等,2006 )。 具有帮助消化、防止腹泻、合成 维生素等功能,主要有嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、 双岐乳杆菌等。 (2)芽孢杆菌类:肠道中芽孢杆菌

4 微生态制剂的作用机理 4.1 微生态制剂 与肠 道 微 生 态 的 调 控

单胃动

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物小肠上段原籍菌以链球菌、乳酸杆菌、产气荚膜 杆菌为主,小肠下段有大肠杆菌、乳酸菌、消化球 菌等为主,大肠中以链球菌、大肠杆菌等为主(郭 贵海和王崇文,2002 )。 微生态制剂可以通过调节 菌群数量、pH 值、 酶的活性及肠道结构来影响肠 道。微生态制剂活菌定植肠道内,维护肠道菌群平 衡, 刺激肠道黏膜免疫系统, 能增强机体抗病力 (曾炯等,2010 )。 Krause (1994 )在仔猪日粮中添加 乳糖可以产生大量乳酸, 有效降低大肠杆菌和金 黄色葡萄球菌的数量,直接影响了肠道菌的平衡。 而肠球菌制剂可提高母猪和仔猪的免疫力, 影响 仔猪空肠绒毛长度和隐窝深度, 减少上皮组织细 胞毒素 T 细胞水平(Scharek 等,2005 )。 微生态制 剂对肠道疾病也有良好的防治效果。 乔宏宇 (1996 )报道,仔猪应激时是添加益生素的最佳时 期。 添加双歧杆菌和乳酸菌能够降低仔猪腹泻发 生率,减少死亡率(Abe 等,1995 )。

物,不仅增加对饲料的消化和吸收,还可以降低肠 道 pH , 抑制肠道细菌产生胺和致病菌的生长,维 持肠道微生态平衡。

5

微生态制剂在仔猪生产中的应用 微生态制剂不仅促进仔猪的生长, 而且显著

降低了仔猪的腹泻率, 提高仔猪的食欲和非特异 性免疫防御机能(杨林等,2003)。在仔猪日粮中添 加 1‰ 枯草芽孢杆菌制剂, 可增加仔猪胃肠道内 的有益菌,改善其胃肠道内的微生态环境,保持断 奶仔猪胃肠道内微生态平衡 (朱五文等,2007 )。 枯草芽孢杆菌通过与乳酸杆菌及其他厌氧菌共同 占据肠黏膜表面,抑制有害微生物的生长和繁殖, 提高仔猪的抗病能力, 从而可提高仔猪的生长性 能。 仔猪基础日粮添加 8 % 微生态制剂可以显著 提高仔猪的增重和饲料转化率,降低腹泻率,增强 仔猪的免疫能力(宁豫昌等,2009 )。乳酸菌复合制 剂能显著增加仔猪日采食量和日增重, 提高饲料 利用率,增加回肠和结肠中乳酸和乙酸含量,改善 肠道环境,减少腹泻(Gianga 等,2010)。 微生态制剂与酶等其他制剂可同时使用 ,提 高血清溶菌酶含量和增强机体抵抗力,预防腹泻, 更能发挥其饲用效果。 益生素和低聚木糖酶对仔 猪日增重有显著影响 , 都能降低仔猪的黄白痢发 生率, 显著降低死淘率 和腹泻率 (姜 晓明等,

4.2

微生 态 制 剂 的 作 用 机 理

微生态制剂由于

成分复杂多样,其作用机理具有多样性,主要包括 以下几个方面:(1)生物夺氧:微生态制剂中需氧 菌进入胃肠道后, 能够充分利用胃肠道内的氧气 快速生长繁殖,造成胃肠道的氧气浓度下降,促进 了厌氧菌的生长, 从而维持肠道内微生物菌群之 间的生态平衡。 (2)竞争抑制:肠道微生态是一种 动态的平衡,微生物间也存在一定的竞争和抑制。 优势菌群对整个微生态平衡起着决定性的作用 , 微生态制剂可维持优势菌群的竞争能力, 还可以 抑制肠道内的病原微生物或有害代谢物。 益生元 等可以竞争性地和病原菌表面的受体结合, 使病 原菌不能和肠壁受体结合, 抑制有害菌的生长和 定植,维持肠道健康。(3)增强免疫:微生态制剂菌 种能够利用自身成分, 尤其是肽聚糖可以刺激免 疫细胞,提高免疫球蛋白水平和巨噬细胞活性,通 过非特异性免疫调节因子等增强机体的免疫功能 和抗病能力。 益生元能够调节肠道淋巴组织的免 疫性能,影响肠道菌群、肠道生理学功能和肠道淋 巴组织的构造(Schley 和 Field ,2002)。 益生菌 可 调节仔猪肠道淋巴细胞和 IgA 浓度, 提高肠道免 疫力, 阻止大肠杆菌引起肠道感染 (Lessard 等,

2009 )。 早期断奶仔猪日粮中添加复合酶制剂、微
生态制剂、 酶制剂和微生态制剂复合剂均可不同 程度地提高日增重、饲料转化效率,减少仔猪腹泻 的发生,降低饲料成本(李吉祥等,2010 )。 微生态制剂应用时应注意的问题:(1)含菌数 量和剂量的选择。 微生态制剂的使用剂量对其作 用效果有很大的影响。 剂量的多少要根据微生态 制剂的品种特点、 仔猪的生长阶段和生理健康状 况来决定。通过猪盲肠瘘管试验表明,干酪乳酸杆 菌随液体成分一起移动, 在给料后 6 h 达到最高 水平, 每 6 h 喂 4 剂才能维持盲肠干酪乳酸杆菌 的最高水平 (Ohashi 等,2004 )。 一般用于促生长 或预防疾病时, 每克饲料至少含有 100 万个有效 活菌才能发挥功效, 如果数量不够在体内很难达 到益生的作用。 我国正式批准生产的制剂中,对 含菌数量与用量的规定是:芽孢杆菌含量 ≥5×108 个/g ,乳酸杆菌 ≥1×107 个 /g 。(2)饲喂方式的选择。 微生态制剂种类较多, 不同微生态制剂品种的饲

2009)。(4)产生多种酶和抑菌物质等:微生态制剂
中的有益微生物在促进维生素等营养物质吸收利 用的同时产生多种消化酶、 乳酸和脂肪酸等抑菌

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[8] 温 俊 ,孙 冬 岩 ,孙 笑 非 . 肠 道 菌 群 的 重 要 性 及 微 生 态 制 剂 对 肠 道 的 调 节
作用 [J]. 饲料研究,2010 ,2:70 ~ 72.

喂方式也是不同的。 饲料的成分对微生态制剂的 功效也有影响,尤其是有抗生素存在的条件下,不 可同时使用。对于肠道菌群紊乱的病例,可先用抗 生素后用微生态制剂。此外,微生态制剂的连续使 用、阶段性使用和一次性使用的效果也不同,只有 根据微生态制剂的菌种特性采用正确的方法,进 行合理配制,才能达到良好的效果。

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6

今后研究重点 安全、无毒、易培养和规模化生产的菌种研究

[13]

Abe

F ,Ishibashi

N ,Shimamura

S.Effect

of

Administration

of

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是今后研究的重要领域。目前,国内外对新型微生 态制剂的研究已由结构单一的益生菌或益生元向 结构更合理、效果更优越的复合微生态制剂转变, 不仅宏观上研究微生态制剂菌种的种类、 饲用效 果,还从微观上研究菌种的生理功能和作用机理。 复合制剂的研制要求合理搭配菌种, 充分发挥各 菌种的特性, 功能上相互促进, 作用效果更加明 显, 共同组成一个复杂而稳定的具有多元功能的 微生态制剂。 新型微生态制剂的开发研制离不开 生产工艺的创新和先进的技术。为解决菌种失活、 活菌存活率等问题,在发酵工艺、包装工艺等生产 过程中通过改进技术提高活菌制剂的活性和稳定 性,不仅能延长活菌的保存时间,而且在胃内酸性 环境下提高其存活率。目前,已有采用高密度发酵 培养提高菌种纯度,增加活菌数量,利用分子生物 学技术和遗传工程技术, 改造生理性细菌的遗传 基因,构建工程菌株等手段研制新型制剂。 综上所述,微生态制剂的功能和效益很显著, 并且满足人类对绿色、安全肉产品的追求,因此, 具有较大的开发价值和实用价值, 应用前景十分 广阔。
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