饲料中抗生素滥用问题日益突出，造成养殖动物的抗病性降低、致病菌耐药性增强、产品中药物残留、危害食品安全等问题严重制约了养殖业的发展。当前西方发达国家对使用抗生素的限制越来越严，对我国出口动物产品的药物残留限制提出了更严格的要求，特别是动物源性食品中抗生素残留的检出，已成为世界肉类贸易中重要的技术指标和技术壁垒之一。 因此，开发应用无药残的新型饲料添加剂已迫在眉睫。

微生态制剂的开发与利用恰恰解决了上述问题。微生态制剂(Microecological Preparation)又叫益生素、生菌剂、促生素、利生素、活菌制剂，是在微生物理论指导下，对宿主有益的活性微生物及其代谢产物和促生长物质的制剂。微生态制剂是利用微生物之间的相互拮抗、共生和互生的关系，以及这些微生物所具有的产酸，降解蛋白质，分解糖和脂肪，降解 NH3和H2S等功能而发挥其抑制病原微生物，分解饲料中蛋白质为多肽或氨基酸，降解水中残留的氨氮和亚硝酸盐等。它是一种天然的生物活性制剂，无毒副作用、无耐药性、无药物残留，通过促进肠道内有益微生物的生长，抑制有害微生物的生长繁殖，来调整维持胃肠道内的微生态平衡，达到预防疾病和促进生长的目的。同时，这些微生物还可产生促生长因子、多种消化酶和维生素，进而促进营养物质的消化、吸收及动物的生长繁殖。此外，这些微生物还能产生免疫调节因子和干扰素等免疫活性物质，刺激肠道局部免疫器官的生长发育，增强机体免疫力，从而防止各种疾病的发生，是一类新型绿色环保药物，有望替代抗生素。

最早研究和应用畜禽微生态制剂的历史可以追溯到1947年，蒙哈德首先发现使用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效的增加仔猪的体重并改善仔猪的身体健康。20世纪70年代，美国率先使用微生态制剂，使用效果非常明显，显现出抗生素无法比拟的优点。80年代，微生态制剂开始在世界范围内普及，并逐渐被世人所认可。特别是近十年来，微生态制剂的发展尤其迅速。美国FDA规定：允许用作益生素的微生物有42种。我国农业部(2003) 公布的的可直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种有枯草芽孢杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、蜡样芽孢杆菌、乳酸球菌和酵母菌等15种。

理想的微生态制剂的菌株应具有以下几个特征：

① 对宿主无害，不与病原微生物杂交;

② 对胆汁及强酸具有强耐受性;

③ 发酵过程产生抑制菌物质及乳酸等代谢产物;

④ 在体内易增殖;

⑤ 加工处理后仍有高存活率;

⑥ 即使混合在饲料中室温下也能存活很久等。

广义地说，微生态制剂包括动物微生态制剂和植物微生态制剂。动物微生态制剂既包括正常微生物成员，尤其是优势种群的活菌制剂，还包括一些能促进正常微生物群生长繁殖的物质所制备的制剂，其能产生一定的生物效应或生长态效应，如益生元。

动物微生态制剂分类方法较多，但常用的分类有以下几种方式：

1.1 根据微生态制剂使用的菌种类型，主要分为单一菌类和复合微生态制剂两大类，其中单一菌类微生态制剂又包括以下四种类型：

1.1.1 乳酸菌类微生态制剂 

主要有嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌和粪链球菌等，是一种可分解糖类产生乳酸的革兰氏阳性菌，厌氧或兼性厌氧生长。乳酸菌在维持消化道的正常微生物群系的稳定性方面起着决定性的作用，缺点是大部分乳酸菌的耐热能力比较差，易导致产品质量不稳定，进而影响饲喂效果。据报道，乳酸菌不耐高温，经 80℃ 处理 5min，将损失 70%～80%;但耐酸，在 pH 3.0～4.5 时仍可生长，对胃中的酸性环境有一定耐受性。在动物体内通过生物拮抗降低pH，阻止和抑制致病菌的侵入和定植;降解氨、吲哚及粪臭素等有害物质，维持肠道中正常的生态平衡;活菌体和其代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶(SOD)，能消除氧自由基的不利作用，增强体液免疫和细胞免疫。研究发现，乳酸菌在鱼体肠道定植，可抵抗革兰氏阴性致病菌，增强抗感染能力，增加肠黏膜的免疫调节活性，促进生长。乳酸菌可用于哺乳和断乳期动物的饲料中。

1.1.2 芽孢杆菌类微生态制剂 

主要有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌等，是一类好氧菌。在一定条件下产生芽孢，由于芽孢的特殊结构使芽孢杆菌对干燥、高温高压、氧化、强酸强碱、挤压等不良环境的抵抗力很强，产品稳定性高，并且具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，在肠道发芽生长具有多种有效的酶促效应。

1.1.3 酵母类微生态制剂 

主要有啤酒酵母、产朊假丝酵母、酿酒酵母、红色酵母等，酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶，具有增强动物免疫力，增加饲料适口性，促进动物对饲料的消化吸收能力等功能，可提高动物对磷的利用率，可以用来发酵生产饲用单细胞蛋白。

1.1.4 光合细菌类微生态制剂 

是一类有光合作用能力的异养微生物，主要利用小分子有机物合成自身生长繁殖所需要的各种养分，富含蛋白质、B族维生素、辅酶Q、抗活性病毒因子等多种生物活性物质及类胡萝卜素、番茄红素等天然色素。光合细菌菌体蛋白中多种必需氨基酸的含量高于酵母菌。光合细菌在改善水体环境，促进水产动物生长，改善色泽等方面有良好的作用。

1.1.5 复合微生态制剂 

相比较前四种由单一菌种组成的微生态制剂，复合微生态制剂是由多种菌按照一定比例复合配制而成，能适应多种条件和宿主，具有防病治病、促生长、提高饲料转化率等多种功能。

1.2 按动物微生态制剂的用途分类，主要分为以下三类：

1.2.1 微生态治疗剂 

主要由乳酸菌、双歧杆菌等种、属菌株组成，具有很强地调整消化道内环境和微生物区系平衡的作用，主要用于预防和治疗消化机能紊乱和消化道感染。

1.2.2 微生态促生长剂 

主要由真菌、酵母、芽孢杆菌等具有很强消化能力的种、属菌株组成，在消化道中能产生多种消化酶、丰富的B族维生素、维生素K、未知生长因子和菌体蛋白等，可起到辅助消化、促进生长的作用。

1.2.3 微生态多功能剂 

由多种、属菌株配合而成，具有一定整肠保健、防治疾病作用，又有较好的辅助消化、促进生长等作用。

1.3 根据微生态制剂的物质组成，可分为益生素、益生元及合生元。

1.3.1 益生素 

是指改善宿主微生态平衡而发挥有益作用，达到提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代谢产物。益生素在动物肠道内通过自身生长繁殖抑制有害细菌的生长，增强非特异性免疫功能，达到防治疾病、促进生长和提高饲料报酬的目的。

1.3.2 益生元又叫化学益生素 

是一种不能被宿主消化吸收，也不能被肠道有害菌利用，只能被有益微生物选择性吸收利用或能促进有益菌的活性(或繁殖)的一类化学物质。它能选择性促进肠内有益菌群的活性或生长繁殖，起到增进宿主健康和促进生长的作用。

1.3.3 合生元 

是益生菌和益生元按一定比例结合的生物制剂，能同时发挥二者的共同作用。合生元结构合理，效果更加优越，成为微生态制剂开发的主要方向。

2动物微生态制剂的作用机理

微生态制剂进入肠道后会与其中的正常菌群相互作用，产生共生、栖生、竞争或吞噬等复杂关系，因此，作用机理相当复杂。

目前认为其作用机理主要有以下几点：

2.1 优势种群作用 

正常微生物与动物和环境之间所构成的微生态系统中，优势种群对整个微生物群起决定作用，一旦失去了优势种群，则原微生态平衡失调，原有优势种群发生更替。正常情况下，动物肠道内需氧菌及兼性厌氧菌只占1%，优势种群为厌氧菌占99% 以上， 其中主要是拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、消化杆菌、优杆菌等。如该优势种群发生更替，上述专性厌氧菌显著减少，而需氧菌和兼性厌氧菌显著增加，此时使用微生态制剂，有利于厌氧菌的生长，抑制需氧菌和兼性厌氧菌的繁殖，恢复微生态平衡，拟杆菌、双歧杆菌等优势种群逐渐增加至恢复正常，而需氧菌和兼性厌氧菌等逐渐降低至保持原有状态，达到防治疾病的目的。

2.2 生物夺氧作用 

动物肠道内的有益菌为厌氧菌，若氧气含量升高，则引起需氧菌和兼性厌氧菌的大量繁殖，不利于维持微生态平衡。大量研究表明，一些需氧菌微生物制剂，特别是芽孢杆菌能消耗肠道内的氧气，造成厌氧环境，有助于厌氧微生物的生长，从而使失调的菌群平衡调整恢复到正常状态，达到治病促生长之目的。

2.3 生物拮抗作用 

有益微生物在体内对病原微生物有生物拮抗作用，可竞争性抑制病原微生物粘附到肠粘膜上皮细胞上，同病原微生物争夺有限的营养物质和生态位点，并将其驱除定植地点，从而不利于病原微生物的生长繁殖。

2.4 增强机体的免疫功能 

研究表明，乳酸杆菌以某种免疫调节因子的形式起作用，刺激肠道某种局部型免疫反应，提高机体抗体水平或巨噬细胞的活性，增强机体免疫功能;芽孢杆菌能促进肠道相关淋巴组织，使之处于高度反应的“准备状态”，同时使免疫器官的发育增快，免疫系统的成熟度快而早，T、B淋巴细胞的数量增多使动物的体液和细胞免疫水平提高，增强机体抗病能力。益生菌能够刺激动物产生干扰素，提高免疫球蛋白浓度和巨噬细胞活性，增强机体体液和细胞免疫功能，防止疾病的发生。

2.5 产生有益代谢产物及抗菌物质 

有益微生物尤其是乳酸菌进入肠道后产生乳酸，芽孢杆菌进入动物肠道能够产生乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，降低肠道pH值，抑制致病菌的生长，激活酸性蛋白酶活性。对新生畜禽有益的某些乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌等，在代谢过程中可产生一些抗菌物质如嗜酸菌素、乳糖菌素、杆菌肽、伊短菌素等，可抑制病原菌在肠道内生长繁殖。

2.6 合成酶类及营养物质 

有益微生物在体内可产生各种消化酶，从而提高饲料转化率。芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，可降解饲料中的某些抗营养因子，提高饲料转化率可达8% 以上;促进生长有益微生物在肠道内生长繁殖，产生各种营养物质如维生素、氨基酸、未知促生长因子等，参与机体的新陈代谢，促进动物生长。

2.7 防止产生有害物质，改善机体环境 

当机体内微生态平衡失调时，大肠杆菌比例增高，分解蛋白质产生氨、胺、细菌毒素等有毒物质，微生态制剂可显著降低大肠杆菌、沙门氏菌数量，抑制病原菌，从而恢复微生态平衡。某些有益微生物如芽孢杆菌，在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类，从而降低血液及粪便中氨、吲哚等有害气体浓度，改善机体内的环境。

3微生态制剂在养殖业中的应用

5微生态制剂使用注意事项