目前，許多國家已開始禁止使用抗生素作為動物生長促進劑，然而停止動物飼料中抗生素的使用給牲畜和家禽養殖場帶來很大的挑戰。據報道，抗生素生長促進劑(AGPs)可防制家禽類患壞死性腸炎，而在一些停止使用AGPs的地區，家禽類患壞死性腸炎的發生率增加(Dibner等，2005)。因此，減少大量抗生素的使用，開發既環保又具有經濟效益的微生態制劑，研究一種可行且增強動物先天免疫力的抗生素替代物已成為必然。

　　益生菌作為一種特殊的飼料添加劑或食材原料對動物的生長起到有利作用，通過調節腸道菌群動態平衡來維持宿主健康狀態。此外，健康平衡的腸道菌群可有效抵抗致病菌的入侵，產生有益代謝產物(如維生素和短鏈脂肪酸)，且以非炎癥方式刺激免疫系統。益生菌可作為抗生素替代物，其主要作用是提高動物對致病菌抵抗力的同時能加強宿主的黏膜屏障作用，可減少動物體內致病菌的入侵，改善其健康狀態，進而減少食品中的食源性致病菌。作者從益生菌的作用機制入手，全面綜述了益生菌在豬、雞、牛及魚蝦等多種動物養殖中應用的研究進展，最后對其未來前景進行了展望。

　　1 腸道菌群對畜禽動物的影響

　　正常情況下，共生菌可通過調節宿主腸道黏膜免疫、減少致病菌感染、改變調控信號對腸道菌群結構和機體能量代謝平衡起到有益作用。腸道菌群結構復雜，且大部分腸道細菌對宿主產生的有益作用機制尚未明確。研究結果表明，乳桿菌屬和雙歧桿菌屬細菌均可有效改善腸道疾病，因此，通過強化腸道微生物中的有益菌可治療多種腸道紊亂疾病且可維持宿主健康(O’Hara等，2007)。此外，牲畜和家禽養殖場中個體之間的親緣性可促進宿主與宿主之間的微生物交換。所以，在高密度動物養殖地區，維持健康的微生物群落作為抵御致病菌入侵的屏障很重要。

　　分離和鑒定不同動物腸道內存在的微生物種類是研究動物腸道菌群的一個關鍵問題。通過16SrDNA法解析60種哺乳動物的腸道菌群構成，結果發現，飲食因素、宿主系統發育和腸道形態均會影響消化道的微生物生態(Ley等，2009)。哺乳動物可分為單胃動物和反芻動物，它們的微生物群分類與這一分類一致，且宿主糞便菌群的組成能準確顯示其生理狀態的好壞。單胃動物(如豬、雞、兔和人類)體內的微生物種類主要有擬桿菌屬、梭桿菌屬、雙歧桿菌屬、真桿菌屬、乳桿菌屬、腸桿菌屬、鏈球菌屬、消化鏈球菌屬和丙酸菌屬，而在反芻動物(如奶牛、綿羊和羔羊)體內，瘤胃作為其最重要的微生物生態系統，包括能降解纖維素的優勢菌群如纖維桿菌屬、瘤胃球菌屬、丁酸弧菌屬和梭菌屬，且還包含有主要菌屬如普氏菌屬、月形單胞菌屬、鏈球菌屬、乳桿菌屬和巨型球菌屬(Mackie等，2000)。瘤胃中還存在一些厭氧菌、纖毛原蟲和大量的產甲烷菌。另外哺乳動物體內的微生物系統隨個體日齡的不同和生理狀態的變化而改變。飲食因素也是影響腸道菌群的因素之一，草食動物含有大量的細菌總群，而肉食動物體內的細菌總數最少，雜食動物介于這2種水平之間(Ley等，2008)。

　　腸道黏膜屏障將人體和動物胃腸道內的腸腔和腸道內環境分開，黏膜層是通過多種黏膜分泌物的相互作用而形成的，包括黏蛋白、三葉因子和磷脂表面活性分子(Guarner等，2003)。腸道上皮組織和腸黏液是機體防御寄生菌、致病菌和其他抗原入侵的第一道防線，主要包括紅細胞、M 細胞和腸道樹突狀細胞3種免疫細胞。其中寄生菌可能起到雙重作用，刺激黏膜防御機制和維持免疫應答的內環境穩態(O’Hara等，2006)。這表明微生物群的組成和免疫系統的變化存在一致性。

　　腸道菌群及其代謝、營養作用和防御功能對維持腸道屏障的完整性起重要作用。腸道黏膜完整性的破壞(如腸黏膜屏障功能障礙)會導致腸道通透性增加，引起機體從生理炎癥到病理炎癥的轉變，進而引起炎癥性疾病(IBD)(Lambert，2009)。腸道致病菌產生的毒素、黏蛋白酶、黏附素和擴散因子等參與上皮組織代謝(Andoh等，2006)。因此，致病性基因的改變可能會直接引起無法控制的病理炎癥。大量研究結果表明，伴隨著腸道致病菌的增加及雙歧桿菌和乳桿菌等有益菌的減少，腸道菌群的改變會引起腸炎等腸道疾病。

　　宿主應激條件下會導致腸道黏膜屏障損壞和腸道通透性增加，使有益菌如雙歧桿菌和乳桿菌的數量下降，進而影響腸道菌群的結構和敏感性。此外，一般應激條件可導致牲畜和家禽的生長速度和產量降低(Humphrey，2006)。如小豬斷奶期脫離母豬、家禽養殖場溫度的改變和環境破壞，這些應激條件會直接影響畜禽的生長性能。

　　2 益生菌種類

　　益生菌作為活的微生物制劑，當攝入充足的數量時，能改善腸道微生物系統，賦予宿主某種健康益處(Fuller，1998)。益生菌的作用機制包括調節腸道菌群平衡、穩定胃腸道屏障功能、調控細菌素的表達和免疫調節作用等。

　　目前，益生菌的種類按其微生物種類主要劃分為：①乳酸菌類，主要包括乳桿菌屬、乳球菌屬、腸球菌屬、鏈球菌屬、片球菌屬、明串珠菌屬、肉食桿菌屬、雙歧桿菌屬等，其中以乳酸桿菌和雙歧桿菌研究最多;②芽孢桿菌類，主要包括凝結芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等;③真菌及酵母菌類，主要包括黑霉菌、啤酒酵母、產朊假絲酵母、釀酒酵母等;④光合細菌類。在畜牧養殖中常用的有乳酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌、酵母菌等。益生菌根據菌種類型可分為乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑和酵母菌制劑3類。

　　加強益生菌在動物養殖方面的應用一般可通過體外篩選試驗，如抗菌活性、黏附性和藥物敏感性等主要的益生菌特性來分析益生菌的功能性和安全性。目前，基因芯片技術等先進的分子生物學方法可加快檢測這些特性指標，同時能分析工業生產中的表型特性和遺傳特性。

　　3 益生菌在動物養殖中的應用

　　3.1 益生菌在豬養殖中的應用

　　家畜經常受環境條件(養殖管理、飼料添加等)的影響會引起腸道菌群失調，且成為感染致病菌的一個危險因素。在豬養殖業中最大的影響因素是斷奶期與斷奶后期。這個時期斷奶仔豬處于快速生長發育時期，如果養殖管理方法不科學，會對其機體免疫力及腸道菌群平衡產生不利影響，進而導致仔豬腹瀉和腸道疾病，死亡率升高。大量研究結果表明，使用益生菌可減少腸道致病菌的入侵并改善仔豬的腸道疾病癥狀。Zeyner等(2006)通過給仔豬從出生到斷奶期每天口服糞腸球菌可減少其腹瀉率，同時仔豬體重顯著增加;Lodemann等(2006)研究結果發現，攝入糞腸球菌NCIMB 10415可減少致病菌對仔豬腸道菌群的影響;陳麗仙等(2013)研究結果也表明，益生菌制劑能顯著降低仔豬腹瀉率。

　　研究結果顯示，在斷奶仔豬飼料中添加益生菌可減少仔豬腹瀉率，提高仔豬生長性能。Vahjen等(2007)在仔豬飼料中添加屎腸球菌后，結果發現仔豬感染致病菌的幾率顯著下降。另有研究結果發現，仔豬飼料中添加屎腸球菌可使仔豬體重增加，免疫能力顯著提高，且體內的大腸桿菌數量明顯減少，乳酸菌數量增多(Takahashi等，2007)。文靜等(2011)研究結果表明，在母豬飼料中添加益生菌可提高母豬的生產性能，改善母豬腸道健康，提高母豬免疫力。Alexopoulos等(2004)研究結果表明，在母豬飼料中添加地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌均可提高斷奶仔豬數量，增加斷奶仔豬的體重。Stamati等(2006)在哺乳期母豬飼料中添加蠟狀芽孢桿菌，結果顯示母豬在哺乳期間的體重下降幅度顯著降低。

　　另有研究結果表明，斷奶仔豬飼喂乳酸桿菌可顯著減少回腸中產腸毒素性大腸桿菌的數量，同時仔豬的日增重明顯上升(Konstantinov等，2008);鼠李糖乳桿菌LGG對改善由E.coli K88引起的斷奶仔豬腹瀉效果明顯(Zhang等，2010)。這可能是由于通過調節豬腸道菌群及系統性炎癥細胞因子的數量加強了豬腸道抗體的防御能力。

　　減少致病菌對腸道黏膜的黏附可降低腸道疾病的嚴重性。研究結果表明，包含雙歧桿菌和鼠李糖乳桿菌的益生菌制劑可分別降低沙門氏菌、大腸桿菌和梭菌對豬腸道黏膜的黏附，而這2種微生物制劑聯用效果更佳。使用乳酸雙歧桿菌HN019可減少斷奶后仔豬感染輪狀病毒和大腸桿菌引起的腹瀉(Shu等，2001)。另外，攝入雙歧桿菌可提高豬的生產性能且使斷奶仔豬腸道中大腸桿菌的數量減少，雙歧桿菌的數量增加。

　　以上研究結果均表明，益生菌攝入對豬養殖起有益作用，能增加有益菌的數量，減少有害菌的入侵，此外，益生菌對促進免疫應答起主要作用，可有效提高IgM和IgA的活性，提高機體對致病菌的抵抗能力。

　　3.2 益生菌在家禽養殖中的應用

　　雞飼料中添加益生菌的歷史并不長，然而近幾年應用益生菌改善雞腸道健康、生長性能和抵抗致病菌的研究較多。益生菌具有提高肉雞生產性能、促進內源消化酶分泌、抑制大腸桿菌和沙門氏菌的數量、增加免疫功能等作用，這對提高飼料轉化率和促進肉雞生長極為有利。

　　益生菌可控制致病菌的感染進而維持雞腸道菌群處于健康平衡的狀態。許多具有良好益生特性的菌株可調節家禽類的腸道菌群且防止致病菌的侵害，其中乳桿菌的應用最多。Higgins等(2008)研究結果表明，益生乳桿菌可有效降低肉仔雞體內沙門氏菌的恢復。同時，研究結果還顯示，從1日齡開始攝入乳桿菌可使由于壞死性腸炎導致的雞死亡率下降(Hofacre等，2003)。此外，飼喂酵母菌可使肉雞腸道中沙門氏菌含量下降26%(Spring等，2000)。

　　郭元晟等(2010)通過研究乳桿菌L.casei-Zhang對肉雞生長性能及消化功能的影響，結果發現，飼喂L.casei-Zhang可顯著提高肉雞生長前期的日增重，對粗蛋白質和能量的表觀消化率也明顯增高;Wu等(2011)通過在肉雞飼料中添加枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)KD1后發現，攝入B.subtilis KD1可提高肉雞生長性能，同時改善其腸道菌群，乳桿菌數量顯著增加，而大腸桿菌的數量顯著減少。

　　研究雞蛋的產量與益生菌的應用也有一定相關性。Davis等(2002)報道，嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌和屎腸球菌混合聯用可有效改善雞蛋體積，并降低飼喂產蛋雞的成本。同時，益生菌可增加雞蛋的產量與質量。

　　3.3 益生菌在反芻動物養殖中的應用

　　益生菌在反芻動物養殖中的應用研究包括對幼齡和成年反芻動物的影響，主要考慮動物的健康狀態和經濟效益，通常益生菌主要應用在奶牛和小牛養殖中。感染產腸毒素大腸桿菌而導致的新生小牛腹瀉是引起幼齡反芻動物患病和死亡的主要原因。用乳酸菌、嗜酸乳桿菌15或釀酒酵母NCDC49發酵的酸乳飼喂牛，可降低牛腹瀉的患病率，小牛的日糧中添加酵母可減少其腹瀉的天數(Agarwal等，2002)。

　　近來有學者把乳桿菌作為反芻動物飼料中的益生菌添加劑進行研究。一個持續2年的研究結果表明，奶牛每天攝入嗜酸乳桿菌NP51可使其糞便中E.coli O157∶H7的數量下降35%(Peterson等，2007)。Timmerman等(2005)研究結果發現，將包含6株乳桿菌的益生菌制劑添加在牛飼料中，可成功減少小牛的總死亡率、腹瀉率及降低其體內有害大腸桿菌的數量。

　　飼喂益生菌能激活奶牛瘤胃菌群的活性，加快有益菌的繁殖速度和飼料中纖維素的分解，促進揮發性脂肪酸的合成和吸收，提高飼料利用率，進而提高奶牛的產奶量。研究結果表明，活性酵母菌可改善奶牛的生長性能，促進干物質吸收，增加牛奶的產量;Desnoyers等(2009)研究結果證實，反芻動物攝入酵母菌后，產奶量增加，瘤胃pH 上升，瘤胃揮發性脂肪酸濃度和有機物消化率均增加;Deng等(2009)通過給奶牛飼料中添加納豆芽孢桿菌，持續28d后對其瘤胃功能菌群進行分析，結果發現，瘤胃細菌、淀粉分解菌和蛋白分解菌的數量均明顯增加，表明納豆芽孢桿菌可通過調節瘤胃菌群進而發揮有益作用。

　　3.4 益生菌在水產養殖中的應用

　　益生菌是良好的免疫激活劑，能有效提高干擾素和巨噬細胞的活性。通過產生非特異性免疫調節因子激發機體免疫功能，增強機體免疫力和抗病性，在水產養殖中具有重要應用。

　　研究結果發現，喂食添加Sanolife MIC-F(益生菌干粉混合體，成分為芽孢桿菌孢子)對半滑舌鰨和大菱鲆的體重、體長增長率、肥滿度和成活率均有顯著促進作用且經濟效益顯著，添加益生菌對水質基本沒有凈化的作用，但無負面的影響(康萌萌，2012)。Sakai等(2000)研究結果發現，虹鱒魚口服酪酸梭菌可增加體內白細胞的吞噬活性，進而提高自身免疫力。

　　在蝦的養殖中，芽孢桿菌S11可促進斑節對蝦正常生長發育，增強免疫力，提高其存活率和抗病能力(Rengpipat等，2000)。另有研究結果表明，凝結芽孢桿菌(B.coagulans)SC8168在一定濃度下能顯著提高南美白對蝦幼體的存活率及蛋白酶和淀粉酶等消化酶的活性(Zhou等，2009)。此外，地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)被證明可改善羅氏沼蝦的腸道菌群，增強其免疫力(Kumar等，2013)。

　　Luisa(2011)利用蠟樣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌對褶皺臂尾輪蟲(Brachionus plicatilis)養殖進行試驗，結果表明，2種菌的體外分泌物對溶藻弧菌和嗜水氣單胞菌2種致病菌均有抑制作用;在輪蟲養殖水體中加入枯草芽孢桿菌能顯著提高輪蟲數量，并減少溶藻弧菌數量。

　　4 未來展望及存在問題

　　近年來，用益生菌替代抗生素的“綠色養殖”模式在動物養殖界引起廣泛關注，已成為中國養殖界的重要需求。飼喂益生菌可調節動物腸道菌群平衡，增強動物抵抗致病菌的能力，提高飼料的消化率和吸收率;通過益生菌制劑的使用可降低環境污染，提高生態效益，具有十分重要的環保意義;益生菌安全、無毒副作用，有益于人類的健康。隨著人們對食品安全、環境保護等重大社會問題的關注，益生菌制劑的應用前景必將十分廣闊。

　　然而使用益生菌制劑仍存在以下問題：由于部分益生菌制劑在貯存過程中活力易下降且不穩定，甚至可能失活，導致實際使用效果達不到預期效果;益生菌如何在不同養殖動物中的不同生長階段合理使用才能達到良好效果，養殖中益生菌的使用量并沒有一個科學的依據，這些仍需更科學具體的研究。因此，從益生菌自身的生物學特性出發，同時從細胞、基因工程技術、藥理學研究等多領域開展研究，如何配合使用多種益生菌，或將益生菌與酶制劑、寡糖、多肽、酸化劑等物質聯用以增強益生菌的功效，研制穩定性良好及抗性高的新菌種將成為今后益生菌研究的重點，使益生菌制劑更好地服務于養殖業發展。

　　文章作者：

　　江科 青島市畜牧獸醫研究所

　　李和剛 青島市畜牧獸醫研究所

　　戴正浩 青島市畜牧獸醫研究所

　　侯樂樂 青島市畜牧獸醫研究所

　　趙金山 青島市畜牧獸醫研究所

　　任小利 萊西市畜牧獸醫局

　　王玉梅 萊西市畜牧獸醫局