随着人类生活水平的不断提高,人们对肉、蛋、奶需求量不断增加,致使畜禽生产和水产养殖规模愈来愈大,现代化、集约化程度愈来愈高。随着养殖规模日益扩大和养殖量的不断增加,也带来了一系列严重问题,未处理的养殖粪便和养殖废水、工业和生活污水,使养殖环境遭到严重污染和破坏,致使养殖病害频繁发生。养殖者通常会用广谱抗生素来控制病害的发生,但过多使用抗生素不仅会使细菌耐药性增加,动物消化道菌群助动物建立有利于宿主的微生物区系,增加非特异性免疫功能来增强体质,防止细菌感染,减少抗生素的使用,同时提高饲料利用率和生长率,为养殖业的可持续发展提供了新的途径。

1、益生素的发展概况

益生素( Probiotics)一词首先被Lilley 和till-well( 1965)使用,最初被定义为“由一种微生物分泌的刺激若于种微生物生长的物质”。美国学者.Parker(1974)认为“益生素是维持肠道内微生物平衡的微生物或物质",由于该定义范围太大,易于引起混乱,美国食品与药品管理局(FDA)把该类产品定义为“可以直接饲用的微生物制品”。Fuller( 1989)重新定义为“一种可通过改变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”。Hsossard(1990)给 益生素的定义是“摄人动物体内参与肠道内微生物群落的阻碍作用,或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病而间接地起到促进生长作用和提高饲料效率的活的微生物培养物”。Catesoupe(1999)定 义为“微生物以活体形式进人宿主胃肠道并且改善宿主的健康水平”。Gram 等(1999)去掉“改善宿主胃肠道"的限制,拓宽了益生菌的定义范围:一种活的微生物辅助剂,可以通过改善宿主微生态平衡对宿主产生有益的影响。Naidll 等(2004)将益生菌定义为“可以作为饲料添加剂的一类微生物,通过调节宿主细胞黏膜以及系统的免疫功能来影响宿主的生理状态，同时改善宿主的肠道微生态平衡,阻止致病菌的生长繁殖”。我国学者在1991年提出了一.个较通俗的概念“饲用微生物添加剂”,也有人将益生素称为”益生菌、活菌剂、微生态制剂、促菌生、生菌素、促生素、利生素”。

2、益生素的作用机理

益生素是一种活的微生物制剂，与抗生素相比,它的作用机理在理论上的进展还比较小，目前主要有以下几种学说:

2.1生物夺氧说

胃肠道内厌氧菌占大多数,微生态制剂中有益的耗氧微生物在体内定植,特别是芽孢杆菌能消耗肠道内的氧气,造成厌氧环境,降低局部氧分子的浓度,扶植厌氧微生物的生长,提高其定植能力,从而使失调的微生态恢复平衡,达到治疗疾病的目的。

2.2 优势菌群说

在微生物系统内,少数优势微生物种群起控制作用,一旦失去优势种群,就可导致微生物失调。微生态制剂中的活菌大多为机体正常菌群中的一员,具有定植性、排它性繁殖性,进人机体后能卷人自然的生态系统中,对非正常菌群中的微生物发生颉抗作用。另外,有些微生物还可产生药理活性物质,直接调节微生物区系,抑制病原菌,控制病害发生。还有一些微生物在发酵和代谢过程中通过提高或降低某些酶的活性改变有害微生物的代谢，而不利于其生长。

2.3 御菌群屏障说

又称生物颉抗说,正常微生物群构成机体的防御屏障,微生物群有序地定植于粘膜、皮肤等表面或细胞之间,形成生物屏障,这些屏障可以阻止病原微生物的定植,起着占位、争夺营养、互利共生等生物共生或拮抗作用。服用微生态制剂后，机体能产生生物防御作用。益生素中的有益菌在体内对病原微生物有抵御作用，可以参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争,竞争性抑制病原微生物粘附到肠黏膜上皮细胞上,同病原微生物争夺有限的营养物质和生态位点,限制致病菌群的生存、繁殖。有益菌在消化道内生成致密的膜菌群,形成微生物屏障,一方面抑制消化道粘附病原菌,中和毒性产物;另一方面防止毒素和废物的吸收。

2.4 三流运转说

微生态制剂可以成为非特异性免疫调节因子,增强吞噬细胞的吞噬能力,通过提高抗体水平或巨噬细胞活性，刺激免疫系统防御能力,减少肠内有毒物质的产生,促进肠蠕动，维持粘膜结构完整,从而保证了微生态系统中能量流、物质流和基因流的正常运转。

2.5 营养物质合成理论

正常微生物群与营养之间有着密切的关系，有些微生物在发酵或代谢过程中会产生生长素等生理活性物质,有助于食物消化和营养吸收,促进代谢。微生态制剂在肠内定位繁殖,能产生乳酸等有机酸降低肠道pH,抑制病原菌生长，还可产生多种有利于动物机体维生素B类、氨基酸、有较强活性的多种淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶类,生长刺激因子可提高饲料转化率,促进动物增重。.

3、益生素 在动物生产中的应用现状

在国外,直接饲用微生物已逐步应用于畜牧生产上,在理论及应用方面的研究,也取得了丰硕的成果。许多国家的鸡、猪、肉用牛以及犊牛代用乳中等已普遍使用益生素。益生素在水产养殖中的应用研究也有不少研究，主要集中在鱼类养殖中,虾蟹类的研究很少。国外益生素的研究多是围绕乳酸杆菌属、枯草杆菌及一些链球菌类进行;我国则以芽孢杆菌、乳酸杆菌的研制为主,产品多为单一菌剂。我国对饲用微生物的研究始于20世纪80年代，目前在饲用微生物添加剂研究的理论技术和应用取得了突破性进展。许多研究单位和生产厂家、饲料公司都在进行该方面的研究与产品的开发应用,部分产品已进人市场,但绝大多数正处于试验研究阶段。

3.1 家禽

益生素在家禽养殖中的应用研究比较多,也有比较广泛的应用。益生素中某些细菌(如乳酸杆菌和链球菌)产生乳酸,起到酸化剂的作用,提高营养物质的消化率，同时还能降解某些饲料中复杂的碳水化合物。研究发现，益生素使鸡十二指肠淀粉酶活性和总蛋白酶活性分别提高24.24%和17. 98% ,对促进肉鸡早期生长和提高饲料转化率有良好效果。报道在肉鸡日粮中添加0.1%的乳酸菌,肉鸡小肠内容物淀粉酶活性增高。在1日龄肉鸡日粮中添加乳酸菌和芽孢杆菌的复合益生菌后,饲喂7d,其小肠淀粉酶活性较对照组显著升高,并持续到14日龄。用产蛋白酶的益生菌制备成益生素饲喂肉鸡,结果发现:益生菌能提高内容物中蛋白酶的活力(提高319.08U/g,约21. 76%,P< 0.05)。在肉鸡饲料中添加不同的促生长剂,结果发现,益生素组(150x 10-')的日增重比阿散酸组(5x 10-5)高8.50%,比酶制剂组(150x 10-9)高24.5%,比对照组高8.21%;饲料转化率比酶制剂组、阿散酸组高8.6%,经济效益分别比酶制剂组、阿散酸组提高81.96%和43.3%。

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在鸡饲料中添加微生态制剂可提高肉鸡的日增重、饲料转化率和产蛋率。报道,对28万只火鸡的研究结果显示，饲喂罗氏乳酸杆菌组比对照组的死亡率降低了2.8%,体增重平均提高了2.1%,饲料转化率降低了3.5%。将动物微生态制剂加入30周龄的蛋鸡饲料中，结果表明,微生态制剂能明显提高产蛋率和饲料转化率,蛋的品质无差异,且能提高每只鸡的经济效益。报道乳酸杆菌和芽胞杆菌复合益生素对0~6周龄三黄鸡有明显的促生长作用,并能显著地提高饲料利用率,有效地改善肠道内的微生态平衡,并认为乳酸杆菌和芽胞杆菌复合益生素可以作为--种有效的绿色饲料添加剂，用于三黄鸡的规模化无公害生产。

微生态制剂可以提高动物免疫力和抗病力，增进非特异性免疫功能来增强体质,抑制病原微生物，降低发病的机率,防止细菌感染。报道用研制成功的嗜酸乳活菌制剂在石河子地区预防雏鸡白痢，试验组发病率为8.75%，明显低于对照组27.5% ,30 日龄雏鸡平均日增重提高12.26%。报道,凝结芽抱杆菌试验组鸡的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。Zulkifli研究发现，鸡喂乳酸菌培养物后(1g/kg)， 连续21 d(3h/d)处于36C的热应激下，与不喂乳酸菌的鸡比较有较高的饲料利用率,并对NDV产生较高的抗体。

3.2 猪

益生索在猪养殖中的应用研究比较多并有比较广泛的应用。国内的许多饲养试验表明,益生素能够提高断奶仔猪的日增重及饲料利用率,提高其免疫力和抗病力,抑制病原微生物和防止细菌感染,并且明显降低仔猪的腹泻和死亡率, 研究报道,利用植物乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、粪链球菌制成的混合微生态制剂哏猪,猪粘膜组织的淀粉酶活性显著升高。报道仔猪从出生后1~2d开始饲喂益生素可使仔猪成活率提高4%~5%,并且可显著提高仔猪日增重和饲料报酬。将主要含蜡状芽孢杆菌粪链球菌等4种每克含活菌(1x 108)的复合益生菌剂加入到断奶仔猪饲料中与,对照组对比,用复合益生菌制剂的试验组可节约饲料、提高增重及减少药物开支,每头猪直接增加经济效益5.96元。报道给刚出生的仔猪饲喂乳酸杆菌可以减少大肠杆菌的数目，试验结果显示,粪便中乳酸杆菌与大肠杆菌的比例为1280:1,而没有饲喂乳酸杆菌组,其比例为2:1,此比例的提高可以保护仔猪抵抗致病性大肠杆菌的侵袭，有效防腹泻的发生。报道了在猪日粮中添加芽孢杆菌使猪小肠内容物中淀粉酶活性增高。试验表明在日粮中添加2%的微生态制剂对于提高肥育猪的饲料利用率,降低粪便氨含量具有明显效果。添加益生素和寡糖于断奶仔猪日粮中能显著提高营养物质消化率,且益生素和寡糖对能量、有机物质、干物质消化率存在显著的互作效应。

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3.3 反刍动物

益生素通过产生大量消化酶类,如丝状真菌中的木酶、曲酶能产生蛋白酶、淀粉酶、半纤维素酶等各种消化酶;或经肠内发酵直接产生丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等,还可产生维生素等,提供 动物机体所需营养物质;在动物胃肠道形成微酸性环境，使瘤胃内环境稳定,激活内源酶活性，维持肠道内pH值,有利于维生素D、Ca2+、Fe2+等的消化吸收。报道,酵母培养物可增加肉牛采食量，提高增重速度和饲料报酬;综合16个研究结果报道，饲喂酵母培养物可使肉牛增重速度提高7.5%。报道,通过添加曲霉菌或酵母菌制剂提高乳酸的利用,使瘤胃pH值升高,减少反刍动物因饲喂高精料日粮引起的瘤胃pH值降低所造成瘤胃机能障碍。益生素可以维持和加强犊牛小肠上皮细胞胞质中细胞器的结构和功能,从而在亚细胞水平上发挥作用。酵母可以通过改变微生物的作用增强对瘤胃内氨的利用和蛋白质合成,增加进人后段消化道的微生物蛋白质的数:量和小肠中非氨态氮的吸收率,在消化道内促进植酸酶产生,提高反刍动物对磷的吸收利用。综合18个研究结果报道，饲喂酵母培养物产奶量平均提高7.8% ;在能量、蛋白质、酸性纤维和.中性纤维均超过NRC标准的混合日粮中添加酵母,也表现出产奶量增加3.1%,4%校正乳提高9.3%,乳脂率提高0.29%的效果。

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在羔羊日粮中添加益生素具有提高存活率,减少腹泻,提高饲料利用率和促进生长的作用。活菌制剂(主要成分是芽抱杆.菌)对羔羊的痢疾治疗效果表明:累计治愈率,第一天为47. 68%;第二天为93. 69%;第只天为100%,此试验表明,益生素能减少或防止羔羊腹泻,提高存活率,促进羔羊生长。研究表明:羔羊日粮中添加0.1g/只.●d剂量的益生素时,羔羊的生长速度及免疫功能均达到最佳状态。研究表明:添加.益生素的羔羊的成活率和断奶体重明显要高于未添加益生素的羔羊。报道,在羔羊日粮中添加适量益生素,可改善羔羊胃肠道内环境,从而有助于羔羊对营养物质的消化吸收,建立适合动物生长的微生态环境，达到营养保健的目的,提高羔羊生长发育速度和增强免疫力，并取代饲料中的抗生素,减少畜禽体内抗生索的残留。

3.4 水产养殖

鱼类肠液与哺乳动物相同,是混合液体,其中含有胰、肝和肠分泌的成分，包括蛋白酶、淀粉酶.和脂肪酶等,鲤科鱼类的蛋白酶在消化道的后1/3段活性最强，而淀粉酶在整个消化道中都有分泌。有益菌进人鱼肠道后,除了调节肠道菌群平衡外,有些菌种(如:芽孢杆菌)还能分泌淀粉酶和蛋白酶。研究发现饲喂益生素后的鲤鱼肠道蛋白酶和淀粉活性分别比对照组提高.3.84和2.76倍。研究发现鲤鱼饲喂光合细菌后,肠道中光合细菌的最高检出数为4.78 + 0.75(Log10/g肠道内容物),可使肠道中的淀粉酶和蛋白酶活性分别比对照组提高2.68和2.94倍,提高水产品产量。在饲料中添加EM饲养建鲤,随着添加量的增加(2%，4%, 6%),实验组建鲤日增重率分别比对照组提高0.6%，9.2%和16.0%,饵料系数降低1.3%.7.4%和22.9%。

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正常情况下,鱼虾肠道中有大肠杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌等8种菌,菌群处于相对稳定状态。有研究表明,饲料中添加芽孢杆菌,能促使动物肠道菌群增加,产生挥发性脂肪酸,抑制有害菌,为耐酸性细菌如乳酸菌的生长创造条件;同时，还能产生蛋白类拮抗物质,该物质能拮抗肠道中的病原细菌,与有害菌竞争肠道的附着点,从而形成有益菌的优势菌群，维持和调整肠道微生态平衡。用地衣芽孢杆菌作为添加剂饲喂异育银鲫后发现鱼体肠道内芽孢杆菌、乳酸杆菌数量均有提高，而大肠杆菌数量减少。把PSB拌人饵料投喂中国对虾22d后发现虾体PO、SOD、溶菌和抗菌活力分别比对照组高102.2%、22.1%、53.4%和14.0%,血细胞数目高出67.2%。将蜡样芽孢杆菌DM423用于对虾，用量为1 x 10-6mg/kg,出苗量比对照组高10% ~ 15%不等,与乳酸菌混合使用可提高存活率。

微生态制剂在水产养殖上可以用于改善水质,增强鱼的机体健康,改善鱼的商品性质和种用性能。以益生菌调节养殖水体的微生态环境,提高水质,达到健康养殖、稳产高产的方法已初显成效。光合细菌混合菌液作为中国对虾苗期水质净化剂取得了明显的效果,水体的透明度提高了20cm。向罗非鱼养殖水体中添加以芽孢杆菌为主的微生物复合菌剂，能明显改善水质条件,降低氨氮、亚硝酸盐,提高罗非鱼的生长。报道,在成鱼养殖池中施用EM活性微生物水产专用肥,溶氧量比对照池提高11.2%,氨氮和亚硝酸盐含量分别降低54%和55% ,饵料系数低8.2%,单位面积净产量提高14.4%。而且,饲用微生物还可促使机体分泌杀菌物,拮抗有害菌,如乳酸菌生长过程中会产生许多低分子量物质,包括乙醇、二氧化碳和双乙酸、过氧化物和其他代谢产物,其中许多代谢物具有广谱抗菌活性,不同的抗菌物质之间具有增效作用,如将乳酸菌和酵母菌进行混合,饲喂印度白虾，幼虾的生长率和存活率明显提高,当添加量在2.5g/kg时,其存活率和生长率最高。

4、使用益生素时应注意的问题

4.1可以用作益生素菌种的很多,在实际应用中.应深人研究各菌种的生理特性,从中筛选出一些无毒、无害的优良菌种,而且要尽量选育一些来自动物的正常菌群。

4.2选择菌种时要以菌株安全性为出发点,在试验过程中定期进行安全性检测,以保证菌株的无毒副作用,同时要保证活菌制剂中活菌的含量与稳定性,特别是在饲料加工过程中,菌株必须能经受起高温的考验,可以通过微胶囊包埋技术和基因工程技术来保证益生素正常效力的发挥。

4.3益生素使用要有一定的针对性,充分考虑到其作用对象以及使用目的,对不同的动物要区别对待,对不同的使用及生产需要应选择合适的制剂,才能达到最理想的效果。如反当动物一般选用真菌类益生素,以曲霉为好;促进仔猪生长发育、提高日增重和饲料报酬则应选用双歧杆菌等菌株;鱼类则偏重于乳酸菌和芽孢杆菌;用于改善养殖生态环境主要是用光合细菌和硝化细菌。

4.4合理正确把握益生素的施用时间和施用剂量。益生素在动物的整个生长过程中都可以使.用,但不同的生长时期其作用效果不尽相同。幼龄动物由于肠道菌群未建立或处于不断变化状态,使用益生素用于防止病原微生物侵害肠道和提高防御能力方面,比生长后期用效果明显。益生素使用时要达到合适的菌株数量,才能在体内形成菌群优势,发挥积极作用。

4.5使用益生素时不应同时使用抗生素,如果饲喂益素的同时添加抗生素,那么益生素中的活菌制剂将会由于受到抗生素的抑制而失去作用。

4.6 益生素的预防效果优于治疗,由于其作用发挥较慢,应连续使用才能维护正常微生态平衡,在动物的养殖过程中不断地加以补充,才能达到预期效果。

5、益生素的发展趋势与展望

5.1 发展趋势

从国外的开发和使用效果看,复合菌制剂较单一菌株益生素的效果更好,更符合生态环境;复合菌制剂一般都具有协同作用,因此有单一菌株.的益生素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。为了提高益生菌剂有效性,人们正着力于益生素辅剂的研制开发,如微胶囊的应用;开发和研究益生素与其他制剂间的联合使用,如酶制剂、酸化剂、中草药等,充分利用制剂间的协同作用;采用基因工程技术构建更易于生产保存、定植、繁殖或具有特殊功能的工程菌制剂,益生素作为转基因工程菌的研究已有.报道,主要是将益生菌作为基因工程的受体菌,使之表达一些有用的外源基因,扩大其生物学特殊功能,从而达到一种制剂发挥多种功能的目的。

5.2展望

由于抗生素产生的耐药菌和药物残留增加，人们使用这些药物时的安全性和疗效降低,产生的抵触情绪越来越大,而益生素却不存在毒性、残留、耐药性和环境污染等问题,益生素的研究开发日益受到人们的重视。随着微生态学研究的进一步深人，以及人们对绿色、安全和环保意识的不断增强.益生素的应用前景会更加广阔,相信在未来会有形形色色的益生素广泛地应用于农业、医疗、保健业、环保等各个行业。

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