微生態(tài)制劑對(duì)仔豬腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)

微生態(tài)制劑是利用正常微生物或促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的特定加工而成的生物科學(xué)制劑。它對(duì)身體沒(méi)有傷害、沒(méi)有殘留物和副作用，促進(jìn)正常微生物群的生長(zhǎng)，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，并調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡。仔豬養(yǎng)殖中營(yíng)養(yǎng)、生理、環(huán)境和病原微生物等因素均可引起腸道結(jié)構(gòu)與功能的紊亂,導(dǎo)致消化不良、腹瀉、生長(zhǎng)抑制、甚至死亡。微生態(tài)制劑的應(yīng)用能夠調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境,維護(hù)腸道的功能,進(jìn)而提高仔豬生長(zhǎng)性能和健康水平。本文對(duì)微生態(tài)制劑的分類(lèi)、功能、作用機(jī)理和近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究狀況進(jìn)行綜述。1保肝作用損害腸道微生態(tài)體系不穩(wěn)定因素仔豬是豬生長(zhǎng)發(fā)育的特殊階段,其腸道發(fā)育過(guò)程有以下特點(diǎn):(1)腸道極易感染細(xì)菌。仔豬胚胎時(shí)期是無(wú)菌的,分娩時(shí)受母豬產(chǎn)道、糞便和環(huán)境等影響。在出生3~4h后易感染細(xì)菌,并在腸道內(nèi)迅速繁殖,主要是大腸桿菌和鏈球菌。仔豬腸道菌群的發(fā)育模式因個(gè)體差異而發(fā)生變化,Muralidhara(1977)研究表明,仔豬出生后4h糞便中檢測(cè)出乳酸桿菌,8h后檢測(cè)出大腸桿菌。(2)免疫力低、抗病能力差。仔豬獲得免疫力主要來(lái)自母乳和自身微弱的免疫系統(tǒng)。仔豬腸道微生態(tài)防御系統(tǒng)未完全形成時(shí)對(duì)進(jìn)入腸道的外源菌適應(yīng)能力和防御能力低,很容易產(chǎn)生應(yīng)激引發(fā)疾病。(3)腸道形態(tài)易發(fā)生變化。剛斷奶的仔豬小腸細(xì)胞發(fā)生明顯的變化,主要表現(xiàn)為小腸出現(xiàn)嚴(yán)重的絨毛萎縮、隱窩變深和腸黏膜淋巴細(xì)胞增生。21d仔豬斷奶后1d絨毛的高度下降到斷奶前的75%,斷奶后5d持續(xù)下降到斷奶前的50%(王靜華和汪以真,2003)。(4)腸道微生態(tài)體系不穩(wěn)定。仔豬腸道微生物正常情況下按一定比例保持平衡。這種平衡隨外界環(huán)境、斷奶、應(yīng)激和日糧等因素發(fā)生變化。如果變化超過(guò)正常的生理范圍,就會(huì)導(dǎo)致腸道微生態(tài)失調(diào)。哺乳仔豬腸道以乳酸桿菌為主,斷奶后的仔豬由于腸道發(fā)生變化,腸黏膜受損和胃酸、消化酶分泌不足等原因,會(huì)導(dǎo)致大腸桿菌、鏈球菌等大量繁殖,引起腸道微生態(tài)失調(diào)。2仔豬腸道微生物的生理作用2.1提高免疫能力微生態(tài)添加劑對(duì)仔豬有促生長(zhǎng)的作用,并能提高仔豬免疫力。某些微生物能產(chǎn)生抗菌物質(zhì),抑制病原菌的生長(zhǎng),提高機(jī)體免疫功能和抗感染能力,如雙歧桿菌可通過(guò)激活巨噬細(xì)胞誘發(fā)機(jī)體的特異反應(yīng)提高免疫能力。Conway(1987)用乳酸菌接種處理仔豬后,腸道中的大腸桿菌顯著減少,斷奶仔豬抵抗炎癥反應(yīng)的能力增強(qiáng)。Havenaar(1993)指出,乳酸桿菌的抑菌作用主要是乳酸桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素所致。鼠李糖乳酸桿菌等在一定pH下對(duì)腸黏附性大腸埃希氏桿菌有良好的殺菌效果,乳酸菌、雙歧桿菌、腸球菌微生態(tài)制劑可防治腸黏附性大腸埃希氏桿菌的感染(Miyazaki等,2010)。2.2參與氧代謝、代謝和代謝腸道微生物與宿主之間是共生與營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系,參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝,為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。盲腸中的雙歧桿菌、乳桿菌等能夠分解纖維素,合成蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素,參與氮、多糖和脂類(lèi)的分解與代謝。鐘永興等(2009)發(fā)現(xiàn),大腸主要進(jìn)行微生物消化,以未消化的飼料殘?jiān)臀改c道消化酶等為底物,發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸等。可促進(jìn)腸道中Ca、P、Fe、Mg、Zn和Cu等礦物質(zhì)的吸收利用。2.3腸道感染的發(fā)生機(jī)制一些腸道革蘭氏陽(yáng)性桿菌和球菌等與腸黏膜密切結(jié)合形成具有保護(hù)功能的生物層,能阻止病原菌的入侵和定植,使機(jī)體免受感染,起到了良好的屏障作用。而腸道內(nèi)的病原菌致病時(shí)分泌腸毒素,腸毒素導(dǎo)致體液流失,嚴(yán)重影響腸道的健康。保加利亞乳桿菌則可以中和該腸毒素,乳桿菌、雙歧桿菌產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸、過(guò)氧化氫等可殺滅大腸桿菌和沙門(mén)氏桿菌,還可減少梭形芽孢桿菌等過(guò)度增殖和內(nèi)毒素的分泌。2.4影響肉品質(zhì)腸道微生物對(duì)動(dòng)物的肉品質(zhì)也有很大的影響。大腸微生物對(duì)未消化的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解,產(chǎn)生氨、生物胺和吲哚等,不僅引起腸道功能紊亂,氨和胺的濃度過(guò)高時(shí),除了引起仔豬還可導(dǎo)致腹瀉及在背膘中殘留,使肉有糞臭味,嚴(yán)重影響了肉的品質(zhì)和風(fēng)味(溫俊等,2010)。因此,微生物制劑可提高和改善肉品質(zhì)。3新型微生物制劑根據(jù)微生態(tài)制劑的主要菌種組成劃分為:(1)乳酸桿菌類(lèi):屬腸道正常菌群,乳酸菌和乳酸菌發(fā)酵制品能調(diào)節(jié)腸道pH,維護(hù)腸道健康,增強(qiáng)免疫系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物利用率,減少乳糖不耐癥(Parvez等,2006)。具有幫助消化、防止腹瀉、合成維生素等功能,主要有嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙岐乳桿菌等。(2)芽孢桿菌類(lèi):腸道中芽孢桿菌類(lèi)較少,主要以?xún)?nèi)生孢子的形式存在。孢子類(lèi)具有較強(qiáng)的抗溫、抗壓、抗氧化能力,穩(wěn)定性好,活性較強(qiáng)。芽孢在體內(nèi)能夠快速增殖,起到促進(jìn)免疫、抗菌防病、改善腸道菌群及酶活性作用(郭小華和趙志丹,2010)。常用的有枯草芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等。(3)酵母菌類(lèi):該菌屬在腸道中的數(shù)量較少,酵母菌類(lèi)的發(fā)酵功能可以幫助消化,刺激有益菌的生長(zhǎng),有利于防治腸道消化系統(tǒng)疾病,為機(jī)體提供豐富的蛋白質(zhì),酵母菌很容易富集硒元素,可以補(bǔ)充硒元素,提高機(jī)體免疫力。酵母類(lèi)以產(chǎn)朊假絲酵母、面包酵母、啤酒酵母等為主。(4)產(chǎn)酶益生素:由多個(gè)芽孢桿菌菌株經(jīng)液態(tài)、固態(tài)兩次深層發(fā)酵生成的活菌體及代謝產(chǎn)物精制而成。具有高穩(wěn)定性,產(chǎn)酶能力強(qiáng),代謝產(chǎn)物豐富等特點(diǎn)。可促進(jìn)消化吸收,提高動(dòng)物的特異性與非特異性免疫功能,改善養(yǎng)殖環(huán)境和畜產(chǎn)品質(zhì)量。(5)復(fù)合菌類(lèi):復(fù)合菌是由多種有益微生物混合在一起研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型微生態(tài)制劑產(chǎn)品,能適應(yīng)多種條件和動(dòng)物。復(fù)合生物菌有保存時(shí)間長(zhǎng)、菌成分復(fù)雜、使用方便等特點(diǎn)。常由光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌等復(fù)合而成。根據(jù)微生態(tài)制劑類(lèi)型可分為益生菌、益生元和合生元3種類(lèi)型。益生菌是有利于宿主腸道微生物平衡的活菌食品或飼料添加劑(Fuller,1989),是改善宿主微生態(tài)平衡、提高宿主健康水平和健康狀態(tài)的活菌制劑。益生菌作為添加劑能調(diào)節(jié)仔豬腸道微生物,提高生產(chǎn)性能,直接作用上皮組織調(diào)節(jié)免疫性能(Simon,2005)。益生元是選擇性的刺激腸內(nèi)一種或少數(shù)幾種菌的生長(zhǎng)與活性而對(duì)宿主產(chǎn)生有益的影響,從而改善宿主健康的不可被消化的食物成分。合生元又稱(chēng)為合生素,是益生菌與益生元結(jié)合的生物制劑,既能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)菌的生理性細(xì)菌活性,又可以選擇性地快速增加該菌的數(shù)量,使益生菌作用更明顯持久。合生元作為新一代微生態(tài)調(diào)節(jié)劑,可同時(shí)發(fā)揮益生菌和益生元的生理功能,調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)平衡,維護(hù)機(jī)體健康。此外,根據(jù)微生態(tài)制劑的功能作用可分為優(yōu)勢(shì)菌群劑、促優(yōu)勢(shì)種群生長(zhǎng)制劑、優(yōu)勢(shì)菌群生長(zhǎng)的促進(jìn)物質(zhì)制劑;按其形態(tài)可分液態(tài)型、固態(tài)型、軟膏型和氣霧型等。4微表面處理的功能4.1微生態(tài)制劑的抗菌性能物小腸上段原籍菌以鏈球菌、乳酸桿菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌為主,小腸下段有大腸桿菌、乳酸菌、消化球菌等為主,大腸中以鏈球菌、大腸桿菌等為主(郭貴海和王崇文,2002)。微生態(tài)制劑可以通過(guò)調(diào)節(jié)菌群數(shù)量、pH值、酶的活性及腸道結(jié)構(gòu)來(lái)影響腸道。微生態(tài)制劑活菌定植腸道內(nèi),維護(hù)腸道菌群平衡,刺激腸道黏膜免疫系統(tǒng),能增強(qiáng)機(jī)體抗病力(曾炯等,2010)。Krause(1994)在仔豬日糧中添加乳糖可以產(chǎn)生大量乳酸,有效降低大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的數(shù)量,直接影響了腸道菌的平衡。而腸球菌制劑可提高母豬和仔豬的免疫力,影響仔豬空腸絨毛長(zhǎng)度和隱窩深度,減少上皮組織細(xì)胞毒素T細(xì)胞水平(Scharek等,2005)。微生態(tài)制劑對(duì)腸道疾病也有良好的防治效果。喬宏宇(1996)報(bào)道,仔豬應(yīng)激時(shí)是添加益生素的最佳時(shí)期。添加雙歧桿菌和乳酸菌能夠降低仔豬腹瀉發(fā)生率,減少死亡率(Abe等,1995)。4.2微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑由于成分復(fù)雜多樣,其作用機(jī)理具有多樣性,主要包括以下幾個(gè)方面:(1)生物奪氧:微生態(tài)制劑中需氧菌進(jìn)入胃腸道后,能夠充分利用胃腸道內(nèi)的氧氣快速生長(zhǎng)繁殖,造成胃腸道的氧氣濃度下降,促進(jìn)了厭氧菌的生長(zhǎng),從而維持腸道內(nèi)微生物菌群之間的生態(tài)平衡。(2)競(jìng)爭(zhēng)抑制:腸道微生態(tài)是一種動(dòng)態(tài)的平衡,微生物間也存在一定的競(jìng)爭(zhēng)和抑制。優(yōu)勢(shì)菌群對(duì)整個(gè)微生態(tài)平衡起著決定性的作用,微生態(tài)制劑可維持優(yōu)勢(shì)菌群的競(jìng)爭(zhēng)能力,還可以抑制腸道內(nèi)的病原微生物或有害代謝物。益生元等可以競(jìng)爭(zhēng)性地和病原菌表面的受體結(jié)合,使病原菌不能和腸壁受體結(jié)合,抑制有害菌的生長(zhǎng)和定植,維持腸道健康。(3)增強(qiáng)免疫:微生態(tài)制劑菌種能夠利用自身成分,尤其是肽聚糖可以刺激免疫細(xì)胞,提高免疫球蛋白水平和巨噬細(xì)胞活性,通過(guò)非特異性免疫調(diào)節(jié)因子等增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能和抗病能力。益生元能夠調(diào)節(jié)腸道淋巴組織的免疫性能,影響腸道菌群、腸道生理學(xué)功能和腸道淋巴組織的構(gòu)造(Schley和Field,2002)。益生菌可調(diào)節(jié)仔豬腸道淋巴細(xì)胞和IgA濃度,提高腸道免疫力,阻止大腸桿菌引起腸道感染(Lessard等,2009)。(4)產(chǎn)生多種酶和抑菌物質(zhì)等:微生態(tài)制劑中的有益微生物在促進(jìn)維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用的同時(shí)產(chǎn)生多種消化酶、乳酸和脂肪酸等抑菌物,不僅增加對(duì)飼料的消化和吸收,還可以降低腸道pH,抑制腸道細(xì)菌產(chǎn)生胺和致病菌的生長(zhǎng),維持腸道微生態(tài)平衡。5復(fù)合制劑的使用微生態(tài)制劑不僅促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng),而且顯著降低了仔豬的腹瀉率,提高仔豬的食欲和非特異性免疫防御機(jī)能(楊林等,2003)。在仔豬日糧中添加1‰枯草芽孢桿菌制劑,可增加仔豬胃腸道內(nèi)的有益菌,改善其胃腸道內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境,保持?jǐn)嗄套胸i胃腸道內(nèi)微生態(tài)平衡(朱五文等,2007)。枯草芽孢桿菌通過(guò)與乳酸桿菌及其他厭氧菌共同占據(jù)腸黏膜表面,抑制有害微生物的生長(zhǎng)和繁殖,提高仔豬的抗病能力,從而可提高仔豬的生長(zhǎng)性能。仔豬基礎(chǔ)日糧添加8%微生態(tài)制劑可以顯著提高仔豬的增重和飼料轉(zhuǎn)化率,降低腹瀉率,增強(qiáng)仔豬的免疫能力(寧豫昌等,2009)。乳酸菌復(fù)合制劑能顯著增加仔豬日采食量和日增重,提高飼料利用率,增加回腸和結(jié)腸中乳酸和乙酸含量,改善腸道環(huán)境,減少腹瀉(Gianga等,2010)。微生態(tài)制劑與酶等其他制劑可同時(shí)使用,提高血清溶菌酶含量和增強(qiáng)機(jī)體抵抗力,預(yù)防腹瀉,更能發(fā)揮其飼用效果。益生素和低聚木糖酶對(duì)仔豬日增重有顯著影響,都能降低仔豬的黃白痢發(fā)生率,顯著降低死淘率和腹瀉率(姜曉明等,2009)。早期斷奶仔豬日糧中添加復(fù)合酶制劑、微生態(tài)制劑、酶制劑和微生態(tài)制劑復(fù)合劑均可不同程度地提高日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率,減少仔豬腹瀉的發(fā)生,降低飼料成本(李吉祥等,2010)。微生態(tài)制劑應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:(1)含菌數(shù)量和劑量的選擇。微生態(tài)制劑的使用劑量對(duì)其作用效果有很大的影響。劑量的多少要根據(jù)微生態(tài)制劑的品種特點(diǎn)、仔豬的生長(zhǎng)階段和生理健康狀況來(lái)決定。通過(guò)豬盲腸瘺管試驗(yàn)表明,干酪乳酸桿菌隨液體成分一起移動(dòng),在給料后6h達(dá)到最高水平,每6h喂4劑才能維持盲腸干酪乳酸桿菌的最高水平(Ohashi等,2004)。一般用于促生長(zhǎng)或預(yù)防疾病時(shí),每克飼料至少含有100萬(wàn)個(gè)有效活菌才能發(fā)揮功效,如果數(shù)量不夠在體內(nèi)很難達(dá)到益生的作用。我國(guó)正式批準(zhǔn)生產(chǎn)的制劑中,對(duì)含菌數(shù)量與用量的規(guī)定是:芽孢桿菌含量≥5×108個(gè)/g,乳酸桿菌≥1×107個(gè)/g。(2)飼喂方式的選擇。微生態(tài)制劑種類(lèi)較多,不同微生態(tài)制劑品種的飼喂方式也是不同的。飼料的成分對(duì)微生態(tài)制劑的功效也有影響,尤其是有抗生素存在的條件下,不可同時(shí)使用。對(duì)于腸道菌群紊亂的病例,可先用抗生素后用微生態(tài)制劑。此外,微生態(tài)制劑的連續(xù)使用、階段性使用和一次性使用的效果也不同,只有根據(jù)微生態(tài)制劑的菌種特性采用正確的方法,進(jìn)行合理配制,才能達(dá)到良好的效果。6生物工藝和使用方法對(duì)新型微生態(tài)制劑的影響安全、無(wú)毒、易培養(yǎng)和規(guī)模化生產(chǎn)的菌種研究是今后研究的重要領(lǐng)域。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)新型微生態(tài)制劑的研究已由結(jié)構(gòu)單一的益生菌或益生元向結(jié)構(gòu)更合理、效果更優(yōu)越的復(fù)合微生態(tài)制劑轉(zhuǎn)變,不僅宏觀上研究微生態(tài)制劑菌種的種類(lèi)、飼用效果,還從微觀上研究菌種的生理功能和作用機(jī)理。復(fù)合制劑的研制要求合理搭配菌種,充分發(fā)揮各菌種的特性,功能上相互促進(jìn),作用效果更加明顯,共同組成一個(gè)復(fù)雜而穩(wěn)定的具有多元功能的