我需要使用益生素吗？--技术经理的现实思考

和兴 · 发表于 2008-7-4 23:14:38

本文讨论的益生素是传统定义上的益生素：“通过改善肠道微生物平衡而有利于宿主动物健康的一类活的微生物添加剂” （Fuller,1989）。益生素不是一个新的话题，因为在40多年前就已经发现益生素具有促生长作用（Metchnikoff,1961)。但是益生素又是一个新的课题，因为近几年来，关于益生素的研究重新成为热门话题。一、我需要益生素吗？
提示：当你遇到凭借抗生素不能解决问题的时候，可能你需要考虑是否可以使用益生素来解决或者缓解问题。
由于抗生素成本相对低廉，技术经理会首先考虑将抗生素用于促生长和预防腹泻，而不考虑相对昂贵的益生素。这样的考虑很现实，在能够起到同样促生长效果的前提下，当然首先选择成本低的方案。这也是为什么益生素的促生长效应很早被发现却一直没有得到大范围推广使用的重要原因。
但是，现在的状况有所不同。经过将近70年的大规模使用（1950，FDA），抗生素的促生长效应正在逐步减弱，动物的耐药性则显著增加。抗生素不像以前那么好用了，这是一个不争的事实。预防仔猪腹泻是一个古老的话题。在饲料配方中，尽管预防腹泻使用的抗生素剂量越来越大，品种越来越多，可仍然会有很多客户投诉动物下痢。技术经理时常头痛不已。经过千百努力，技术经理终于搞定了腹泻问题，可是客户又投诉动物生长缓慢的问题！
生产上的腹泻很大一部分是因为饲料原料的抗营养因子和日粮消化率不高引起的（环境、管理和疾病引起的腹泻不在本文讨论范围），尤其以仔猪居多。通过大量抗生素掩盖饲料原料消化率低的缺陷，其后果正是仔猪不腹泻，但是因为肠道正常菌群的消化功能被严重削弱，动物的免疫器官发育受到抑制，导致后期生长速度明显降低！仔猪的生长速度和采食量成正相关，而采食量与饲料原料的消化率成正相关（Toplis and Tibble，1995）。因此，如何提高饲料原料消化率就成为解决问题的关键。高消化率的原料都是昂贵的，在配方成本受限的情况下，酶制剂、益生素、酸化剂等相对廉价的添加剂就成为必然的选择。本文将讨论益生素在动物生产中的作用。
世界著名的微生态学家美国田纳西州立大学的Dwayne C.Savage教授2002年在日本东京召开的“肠内菌世界”国际学术会上指出: “正常微生物群是人体的一个特殊器官”，担负着诸如“营养、免疫、代谢及能量转化等”对宿主动物不可或缺的生物活动！肠道微生物在养分消化和吸收过程中，参与碳水化合物、蛋白质、脂肪和矿物质还有维生素的代谢。肠道中所有微生物的体积总和与肝脏大小相当，重量超过1.2kg！

Nahanshon 等(1992, 1993, 1994, 1996) 发现，给采食玉米/豆粕或玉米/大麦/豆粕日粮的蛋鸡饲喂乳酸菌刺激采食量增加并且脂肪、氮、钙、磷、铜和锰在体内的存留增加。以乳酸菌为主的复合益生素提高了母猪、仔猪、肥育猪等各阶段猪的采食量，并有改善粗脂肪粪表观消化率的趋势（冯杰，2004，2005，内部交流）。Jin 等(1996 b) 报道从肉鸡小肠分离得到的所有12种乳酸杆菌均具有胞外或者胞内或者兼有两者的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性。给动物饲喂嗜酸乳杆菌、链球菌和酵母菌组成的复合益生素不同程度提高了（4.9-17.7%）玉米、小麦和豆粕等饲料原料中粗蛋白、赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸的回肠表观消化率（Ewing & Cole,1994）。Dunham 等(1993)研究发现，给肉鸡饲喂一种乳酸菌使得肠绒毛高度增加，隐窝变深，这种变化源于T-细胞功能加强、抗-沙门氏菌的免疫球蛋白IgM产量增加。 Nahanshon等(1994) 也发现，给蛋鸡饲喂乳酸杆菌导致肠道黏膜的免疫系统反应增强，免疫球蛋白IgA分泌增加。
上述试验充分表明乳酸菌在改善消化和提高动物免疫力方面的作用。恰当选择和使用乳酸菌对于克服抗生素带来的负面影响具有积极意义。
二、我需要什么样的益生素？如何选择和使用益生素？
在生产中使用的益生素主要包括乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌三类(Fuller, 1992; Guillot, 1998）。乳酸菌是动物消化道的原籍益生菌，而芽孢杆菌和酵母菌则不是，三类益生素均有改善饲料消化的作用，但是只有乳酸菌具有肠道定植能力和竞争性排斥病原微生物的能力（Guillot and Ruckebusch, 1994)。
颗粒饲料：芽孢杆菌类益生素由于具有孢子，在高温制粒的过程中损失很小，因此是主要的考虑对象（Simon, 2007）。然而，有研究表明：60℃制粒，乳酸菌（粪肠球菌）损失仅仅为5%（Simon等, 2007）。在美国，甚至出现了经过肉鸡颗粒饲料90℃制粒仅损失10%活性的乳酸菌产品！尽管乳酸菌和酵母菌对于热比较敏感，但是特殊筛选的菌种和良好的载体、包被技术仍然能够使得其在部分颗粒饲料中得以应用。
粉状饲料：可以使用任何一种益生素。但是，由于乳酸菌具有肠道定植能力和激发肠壁产生IgA等免疫蛋白的能力（Nahanshon等, 1994)，相比其他两类益生素具有明显优势，因此被考虑的机会大大增加。
不同的动物种类或者动物的不同生理阶段，使用的益生素也会有差别。在反刍动物，酵母菌的使用比较广泛（Scheidemann, C.,2004）。但也有使用乳酸菌、芽孢杆菌改善瘤胃环境，增加产奶量的报道（Limin Kung, Jr., 2000）。在猪禽等单胃动物，乳酸菌和芽孢杆菌的使用更为广泛。
在动物应激阶段，益生素的使用效果最为明显，因为此阶段肠道菌群更容易发生紊乱。下表为动物在应激时，肠道菌群发生的变化（Ewing & Cole,1994）。

表1 应激对肠道微生物的影响

动物在应激期，肠道菌群最显著的变化是乳酸菌减少。因此，可以预计，在寒冷和炎热应激期间，或者在泌乳母猪，高峰产蛋期蛋鸡，断奶和保育的乳仔猪以及在动物病后或者运输后的稳定阶段，使用适当的乳酸菌能够取得理想的效果。不仅仅如此，在通常认为不需要益生素的肥育猪阶段，也有研究发现乳酸菌为主的复合益生素，在玉米豆粕为主的日粮条件下，取得和酶制剂相似，甚至更好的生产成绩（冯杰，2004，2005内部交流）。
在很多技术经理的概念中，益生素是不能和抗生素同时使用的。其实，这样的观点有失偏颇。从理论上讲，即便是单独大剂量使用广谱抗生素，肠道中也并非所有微生物都会消失，仍然会有相当一部分会存活在消化道，其中包括一些正常的乳酸菌！通过合适的菌种筛选以及抑菌浓度的研究，益生素是能够和某些抗生素同时使用的。Mohan 等(1995) 研究发现：益生素＋抗生素的处理组肉鸡生长速度最快。国内也有益生素抗生素同时使用达到最佳效果的报道（吕东海等，2001）
另外，对于益生素的选择，除了选择使用益生素的种类和了解其数量级以外，菌种的来源和质量也非常重要！在筛选菌种的时候，人们逐渐认识到种属同源性的重要性，即，绝大多数有效的菌株均来源于宿主动物的消化道（Goldin,1998；Nisbet,1998）。
乳酸菌的粘附定植能力非常重要，这个指标通常无法通过产品的说明书得知。Jin等(1996 c)发现，分离得到的乳酸杆菌中，仅仅26％能够中等强度或者比较强地黏附在肉鸡小肠回肠上皮细胞。乳酸杆菌黏附小肠上皮细胞的能力差异极大。不同乳酸杆菌品种，甚至同一种乳酸杆菌的不同株，其定殖能力均不相同(Barrow等, 1980; Kleeman and Klaenhammer, 1982; Jin等, 1996 c) 。粘附能力强的乳酸菌株更容易发挥作用，实验室的检测培养可能会从侧面说明一些问题。同样的培养条件下，形成克隆单位的菌斑大小暗示了菌株的差异和特性！（图1）

益生素A 益生素B

小结：研发充分的动物同源性乳酸菌在粉料和低温颗粒饲料值得尝试，芽孢杆菌在高温制粒时是主要选择!
研究肠道生理学、微生物学和免疫学与猪生长之间的关系对于精确评估肠道微生物对于生长的影响正成为一个新的热点，对于动物的营养需要研究将产生深远的影响。