| 抗生素长期以来一直在动物生产中发挥着巨大作用，可有效地治疗和预防动物疾病发生，但是抗生素的持续使用会造成细菌耐药性和动物产品药物残留等诸多问题，寻求和开发绿色、无污染、低残留的饲料添加剂替代抗生素饲料添加剂已成为当前研究的热点。 合生素（synbiotics）又称合生元，由Gibson（1995）首先提出，它是指益生菌（Probiotics）与益生元（Prebiotics）结合使用的生物制剂，其特点是同时发挥益生菌和益生元的作用[1]。合生素的使用效果相当于或优于抗生素，而其成本低于抗生素等抗菌药物，并且不存在药物残留的问题。目前，国内外研制成功的饲用合生素产品并不多见，2003年我国国家饲料工程技术研究中心实验室成功研制出饲用合生素，该饲用合生素产品已达到与抗生素相似的生产性能，且对肉品品质有较明显的改善作用，是非常有前途的抗生素替代品[2]。本文主要对合生素的作用机理及在生产和生活中的应用作以综述。 1 合生素的作用机理 1．1 益生素、益生元和合生素 1．1．1 益生素 益生素（Probiotics）又称益生菌、促生素、利生素、生菌素、益康素、活菌制剂等[3]。益生素是选用动物正常菌群中的优势种群，经系列人工培养制成活菌制剂，再回归自然环境，发挥其固有的生理作用。益生素通过与有害菌竞争氧、营养或定植位点，抑制有害菌增殖，从而改善肠内菌群的平衡，使肠内环境得到净化。通过抗氧化作用、抗变异作用、生理活性作用、免疫刺激等方式对宿主发挥机体调节、机体防御、预防疾病、治疗疾病等功效。目前应用较多的有乳酸杆菌制剂、双歧杆菌制剂、芽孢杆菌制剂等。在生产中，益生素具有促进动物生长、提高饲料转化率、改善动物的健康水平和消化分解抗营养因子等作用[4]。 1．1．2 益生元 益生元（Prebiotics）又称化学益生素、前生素等，是通过选择性促进肠道内某些有益菌的活性或生长繁殖，从而增进宿主健康[1]。益生元一般在胃肠道的上部既不能水解，也不能被动物吸收，但能够选择性地刺激肠内有益菌（双歧杆菌等）生长、繁殖或激活代谢功能，调节肠内有益于健康的优势菌群的构成和数量，从而起到增强宿主机体健康的作用。 益生元多为非消化性食物成分，目前最具开发前景的益生元是功能性低聚糖、酸化剂及中草药制剂等。功能性低聚糖是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成的低度聚合糖。主要包括甘露寡糖（MOS）、低聚果糖（FOS）、大豆低聚糖（SOS）、异麦芽寡糖（IOS）、低聚乳果糖（LDL）、寡乳糖（GOS）、低聚焦糖（STOC）和寡木糖（XOS）等[5]。由于机体胃肠道缺乏水解这些低聚糖的酶系统，因此它们大部分可顺利通过小肠和胃而不被降解利用，直接进入大肠内被双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌所利用，有害菌对其利用率极低或不能利用，从而使有益菌大量生长繁殖。Ito等（1990）报道：FOS与TOS可促进人体内双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖而抑制病源菌如大肠杆菌、梭状芽抱杆菌和沙门氏菌的生长。Gibson（l994，1995）认为，双歧杆菌数量的增加可以改变肠微生态，抑制有害菌的繁殖[6]。 国内外应用的饲用酸化剂有单一品种的有机酸和复合酸两大类，其中有机酸主要是柠檬酸、延胡索酸。复合酸是利用几种特定的单一酸复合而成的。酸化剂除对预防仔猪腹泻有良好作用的同时，对促进动物营养物质的消化吸收，提高动物的生产性能也有明显的促进效果，是一种无残留、无污染，符合环保要求的饲料添加剂[7]。 中草药有效成分极为复杂，通过动物试验和人体免疫功能的机理研究证实，中草药含蛋白质、氨基酸、维生素、油脂、树脂、糖类、植物色素、常量元素和微量元素等多种营养物质，并含有大量的有机酸类、生物碱、多糖、挥发油、蜡、甙、鞣质等物质，还含有多种免疫活性物质及一些未知的促生长活性物质。据研究，有200多种中草药含有免疫活性物质，能增强动物体的免疫功能；有400多种中草药有杀菌、抑菌作用；有130多种中草药能抗菌；50多种中草药对病毒有灭活或抑制作用。枸杞、茯苓、淫羊藿、甘草等中草药中含有的各种多糖是免疫刺激剂，具有促进胸腺体液反应、刺激网状内皮系统、激活机体对癌细胞的特异性免疫反应，同时又能刺激白细胞产生干扰素和免疫球蛋白，抑制细菌和病毒的繁殖；黄花、人参等含有的甙类化合物和苦豆草含有的生物碱等，都有促进抗体生成及免疫调节的功能。有研究表明，扶正固本类中草药，如黄花、党参等，除可增强机体免疫功能外，还可促进双歧杆菌、乳酸菌的生长，发挥益生作用。近年来，中草药由于无抗药性和药物残留、副作用小、效果显著、资源丰富等优点受到人们的关注[8]。 1．1．3 合生素 合生素是益生素与益生元结合的生物制剂，故它专指能选择性促进益生素作用的益生元复合物[9]。2003年国家饲料工程技术研究中心首次采用微生物学鉴定、微量快速生化反应和离子色谱分析法等实验手段，将有益微生物与中草药活性成分结合起来，从78种植物中筛选出7种目标植物，采用大罐液体培养法生产有益芽孢杆菌菌种，然后采用空气压缩净化系统及气流干燥系统生产饲用芽孢杆菌添加剂，采用水提、醇提、脂提等定向提取技术提取植物多糖，然后运用均匀设计法将芽孢杆菌添加剂与植物多糖优化组合而成饲用合生素添加剂[2]。 1．2 合生素的作用机理 合生素可同时发挥益生素与益生元的作用，通过促进外源性活菌在动物肠道中定植，选择性刺激一种或有限几种有益菌生长和繁殖，从而达到促进宿主健康的目的。 1．2．1 有益微生物促进低聚糖消化 低聚糖由于其分子间结合位置及结合类型特殊，饲喂后不能被单胃动物自身分泌的消化酶分解。单胃动物消化道后部寄生着大量微生物，这些微生物可产生切断多聚糖或低聚糖末端糖苷键的酶，并产生水解聚合链中间各种糖苷键的酶，从而以非消化性寡糖（NDOS）→单糖→乳酸和丙酮酸→挥发脂肪酸→二氧化碳和水的消化过程把寡聚糖消化，为有益微生物或机体所直接利用。 1．2．2 低聚糖促进有益菌的增殖 低聚糖可直接进入肠道能为乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌的生长繁殖利用，产生二氧化碳和挥发性脂肪酸，促进有益菌大量繁殖；同时，使肠道pH值下降。对大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌又有抑制作用，并能把病原菌带出体外和具有充当免疫刺激因子等作用。低聚糖一方面直接抑制病原菌的生长；另一方面使肠道还原电势降低，具有调节肠道正常蠕动的作用，间接阻止病原菌在肠道中的定植，从而起到有益菌的增殖因子作用（邵良平，1999）。 1．2．3 低聚糖增强有益菌的竞争优势 沙门氏菌、大肠杆菌等许多病原微生物的细胞表面或菌毛上含有外源凝集素，能与肠上皮寡糖结构中的受体特异性结合，使细菌粘附在肠壁上增殖，导致肠道疾病的发生，导致动物机体受损，危害养殖业生产。Newman（1994）发现某些寡糖的结构与肠上皮寡糖结构受体相似，可与病原菌的外源凝集素特异性结合，使病原菌不能在肠壁上粘附，而随寡糖通过消化道排出体外。Salit（1977）研究表明当甘露寡糖存在时，具有甘露寡糖特异性外源凝集素的大肠杆菌不附着哺乳动物肠道上皮细胞。体外试验证明，已粘附在肠道上皮组织上的大肠杆菌接触甘露寡糖后可在30min内脱落。这个结果表明，寡糖不但可阻止病原菌在肠壁上的附着，而且也能“洗脱”已粘附的病原菌。同时饲料中添加甘露寡糖，可以改善肠道微生物组成，形成以双歧杆菌和乳酸杆菌为优势菌的肠道菌丛。 1．2．4 发挥益生素和益生元的双重作用 虽然合生素中益生素与益生元协同作用还没有被研究，但是两种物质的混合使用可能提高穿过胃肠道上部分的益生素的存活率，可以增加在大肠中的作用，其作用可能具有可加性或者是协同作用。益生素和益生元均可提高机体对病原性物质的抵抗力，影响机体免疫系统，提高免疫力。益生元和益生素虽然组成和代谢方式不同，但对内源菌群具有相同的调节机制。益生元和益生素均能促进畜禽的生长，抑制生长早期由于感染而引起的死淘率（Huber，1997；Mulder et al，1997）。合生素是将益生素和益生元结合制成的生物制剂，它能发挥益生素的生理活性和益生元的促生长的双重作用，并可能最大限度发挥益生素和益生元的相似作用，更好地促进动物健康和生长。 2 合生素的应用 2．1 人类生活上的应用 合生素产品在国内外已出现，多见于人类保健食品，常用于补充婴儿的益生菌源不足、肠道菌膜不健全、体质弱、食欲不振、大便干燥和鹅口疮等症状中[10]。张勇等（2001）对双叉奶中合生元应用试验表明双叉奶中合生元对小鼠、人体肠道菌群具有改善作用[11]。崔雪梅等（2002）用合生元儿童益生菌冲剂治疗小儿轮状病毒（RV）肠炎62例，治疗组有效率达93.5％，明显优于对照组，有极显著性差异，表明益生菌对于缩短腹泻的时间及减缓腹泻的症状有明显的效果，可推广应用[12]。孙晓娜（2003）采用合生元治疗肝硬化腹泻，结果显示：合生元可抑制肠内腐败菌、病原菌增殖，能降低血液中内毒素和氨的含量，改善肝脏蛋白质代谢，减轻肝脏解毒的负担，有防治肝性脑病的作用，是治疗肝硬化合并腹泻的有效药物[13]。陆新（2004）的研究结果表明,含合生元制剂的早期肠内营养能减轻重度烧伤患者内毒素血症的严重程度，降低炎症应激反应[14]。Kanamori等（2004）用合生元对7个小肠结肠炎病人进行了长期临床试验，结果表明：肠内菌群的数量提高，排泄物内的短链脂肪酸增加[15]。Schrezenmeir等（2004）对129名患有细菌引起的急性传染病的1～6岁儿童进行了临床试验，在他们的日常饮食中添加合生素，结果显示使用合生素的儿童在14d内完全治愈率为94.3%，不添加合生素儿童组为80.6%[16]。Kanazawa等（2005）在进行完肝切除术的胆囊癌病人饮食中添加合生素，可以明显减少手术后感染等并发症，对病人手术后恢复健康效果十分明显[17]。由此可见，合生素可以改善病人肠道的功能，提高人体免疫力，对病人身体健康的恢复有非常大的意义。但是，有关合生素的应用还处在初步的研究阶段，没有真正进入人们的生活和临床应用。因此，有关合生素在人类的应用研究还需要进一步探讨。 2．2 动物上的应用 合生素在动物上的应用研究报道尚不多见。Mitsuoka(1987)，Bailey等（1991）发现，胃肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌等能利用FOS，大肠沙门氏菌等有害菌不能利用FOS。因此，寡果糖等具有促进乳酸菌等菌种的增殖，并通过有益菌增殖而抑制病原菌，从而提高动物生长速度、改善动物健康状况、提高饲料转化率和动物免疫力等[18]。Bailey（1991）在鸡饲料中同时添加0.75%寡果糖和饲用微生物，第7d沙门氏菌感染鸡的百分率比单独添加饲用微生物降低42%，表明将两者联用更有效[10]。Rumney C等（1998）对4组共60只雄SD大白鼠进行试验，对大鼠分2次用皮下结肠致癌物质进行处理，发现含有B.longum和菊粉的试验组在减少结肠癌上具有协同作用[10]。林勇等（2001）研究了益生菌和益生元对仔猪生产性能的影响，发现两者混合饲喂仔猪其日增重比单喂益生元组提高4.03%（P<0.05），饲料利用率差异不显著，但与单喂益生元相比具有提高的趋势，同时其腹泻率是试验组中最低的[19]。周伦江等（1999）研究了益生菌和益生元对雏鸡和哺乳仔猪的作用时，发现甘露寡糖、粪链球菌以及两者混合使用都可极显著提高雏鸡血液中SOD和GSP-Px的活性（P<0.01），但在试验组间差异不显著[20]。李晓卉（2001）将益生菌剂（双歧杆菌QB9701、乳酸杆菌QL9705和芽孢杆菌QA9707）与低聚糖配合制备的合生元制剂用于治疗羔羊腹泻，其效果优于抗生素[21]。丁轲（2003）利用益生乳杆菌和中药制成的合生元试验结果表明，合生元可提高AA肉鸡的免疫功能，提高胸腺指数、法氏囊指数和脾脏指数，提高肠道中的蛋白酶和淀粉酶酶活[22]。 3 前景展望 合生素兼具益生菌和益生元的双重作用，主要体现在：合生素能够提高外源性活菌的生存率，延长其作用时间；能使外源性活菌以更大的数量到达体内；刺激肠道内外源性及内源性细菌的定植和生长；改善肠道内菌群结构，增加有益菌的代谢；吸附肠道病原菌，对动物起保健作用；诱导肠腔内系统性免疫，改善宿主体质。可见，合生素在营养界中具有很重要的地位，但是关于合生素的应用研究还很少，仍需广大科研工作者共同努力和探索，以期最大限度的发挥合生素的优势，更好地服务于人类生活和动物生产。 |
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