目前有关益生菌和益生元对牛胃肠菌群调控的报道不多。本文通过讨论应用益生菌和益生元对反刍动物胃肠道微生物的调控作用,探索如何更好地使用益生菌和益生元来提高反刍动物的生产力。

初生牛犊的肠道处于无菌状态,胃肠道中的细菌在小牛出生后立即开始定殖。此后随着动物生长发育,一个复杂和动态的微生物生态系统与大量活菌在肠道中建立起来。分子监测结果显示,小于3 周的小牛体内检测到的主要细菌属于普氏拟杆菌、球形梭菌-直肠真杆菌、柔嫩梭菌属和阿托波氏菌属。小牛出生后12周内,普氏拟杆菌和球形梭菌-直肠真杆菌是菌群的主要成分(约50％~70％),阿托波氏菌属、柔嫩梭菌属和一些益生元细菌(如乳酸杆菌和双歧杆菌属)则在动物生长的过程中逐渐减少。断奶之后,野生瘤胃球菌和纤维杆菌可以在排泄物的样本里大约有1％~2％。这种未成熟的且不断变化的肠道菌群在面对饮食的突然变化时,会导致犊牛对病原体的抵抗力减弱,进一步导致了腹泻和呼吸系统疾病的发生。

饮食和管理限制等会显著影响瘤胃菌群的结构和活动，影响家畜的健康，其生产力降低。利用生物技术对泌乳奶牛中与亚急性瘤胃酸中毒相关的微生物群落变化进行监测，T-RFLP分析结果显示,酸中毒奶牛瘤胃中革兰阴性拟杆菌减少。而细菌死亡释放的脂多糖会引起奶牛炎症。奶牛瘤胃中高效的发酵系统主要负责能量转换和积累,而这些均来自于肠道内微生物的发酵作用。奶牛过肥后是新陈代谢、传染、消化和生殖障碍的主要风险因素。控制瘤胃微生物发酵将有助于反刍动物的健康。

3.1 益生菌对犊牛健康的作用

益生菌中乳酸菌等益生菌已经用来代替抗菌药物作为犊牛生长促进剂。乳酸菌在早期进入肠道生态系统可能会减少病原体在肠道黏膜上的附着。目前已证明稳定的乳酸杆菌含量能够提高幼龄小牛的高免疫能力，但益生菌的效果取决于牛犊的饲养条件。从粪便或直肠温度可以确定,当对照(未处理)小牛不健康时,益生菌的效果往往非常明显。

给新生犊牛补充乳酸杆菌和链球菌将有助于降低腹泻的发生率。幼龄反刍动物随着年龄的慢慢增长,体内的微生态体系也更加趋于稳定,所以在动物刚出生后使用益生乳酸菌能达到最佳效果。

3.2 益生元对犊牛健康的作用

一些低聚糖对犊牛具有特殊作用。有报道称,单独添加一定量的甘露低聚糖显著提高了犊牛的生长速度和经济效益。研究证明,甘露低聚糖、果寡糖等均可以充当免疫刺激因子,激活机体的免疫系统,增强机体对抗原的免疫应答能力,促进动物体液免疫和细胞免疫能力,进而提高机体的抗病及生长能力。此外,与益生菌相似的是,对于健康的犊牛,益生元的作用表现一般不明显。

纤维低聚糖由葡萄糖吡喃糖通过β-1-4 糖苷键连接而成。补充纤维低聚糖能够在饲喂全乳时有效地调节牛肠道中的细菌群落。一般认为纤维低聚糖被牛肠道中的特定微生物利用,导致属于球形梭菌-直肠真杆菌的产丁酸细菌数量增加，提高肠道内丁酸盐的含量，改善肠道细胞的上皮结构并提高消化和吸收效率,促进有益菌群的增殖和发育,减少肠毒素的产生。

虽然饲喂纤维低聚糖能够在牛断奶后提高其每日增重和饲料效率,而在断奶前则没有这种作用。断奶后,固态饲料直接进入瘤胃由微生物进行处理。瘤胃纤维低聚糖最终可能成为体内各种原有微生物的营养来源。除了特别幼小的反刍动物,口服益生元会被瘤胃微生物消耗而无法到达肠下端。

通常奶牛使用的益生菌主要是不同的酵母菌菌株(大多为酿酒酵母)。成年反刍动物饲喂产乳酸菌(肠球菌、乳酸杆菌)比牛链球菌的作用更为稳定。能够利用乳酸盐的埃氏巨球形菌或丙酸菌种也已作为饲用微生物用于防止瘤胃乳酸积累。

日粮中添加活性干酵母可显著提高粗饲料(苜蓿颗粒、玉米秸秆青贮、黑麦干草)中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维在肉牛瘤胃的快速降解比例,提高其有效降解率。

酵母产品的作用方式尚未明确,但通常认为其与瘤胃发酵效率和形式的变化有关。酵母不仅是益生菌,还帮助瘤胃内其他微生物生长,因此还扮演了益生元的角色。活性干酵母的特定菌株对提高和稳定瘤胃pH 尤其有效。目前已证明酸性较弱的环境有益于水解纤维素的微生物的生长和纤维素的降解活动。在饮食中添加酵母培养菌最持续的作用是提高产乳奶牛和产肉肉牛的生产力。酵母能够调控胃肠道的发酵,促进瘤胃微生物生长和纤维消化率,增加干物质采食量,从而可以提高犊牛生长速度。

目前已证明牛胃肠道中的微生物构成因不同因素导致菌群对环境做出适应性反应而有所不同,这些因素包括饮食、年龄和应激。益生菌和益生元都有潜力提高家畜的生产力和人类健康。