動物腸道微生物是動物體第十大系統(tǒng)， 對動物健康的影響重大， 主要表現為互利共用、 同食共生和致病。微生態(tài)制劑是指在微生態(tài)學的理論指導下， 調整微生態(tài)失調、 保持微生態(tài)平衡、 提高動物健康水平或增進健康狀態(tài)的生理活性制品及其代謝產物， 以及促進這些生理菌群生長繁殖的生物制品。盡管當前微生態(tài)制劑的發(fā)展存在對其作用效果仍有爭議、 作用效果不穩(wěn)定、 缺乏行業(yè)標準、 質量參差不齊等問題， 但不改其逐漸受到行業(yè)重視的事實?；诖耍?未來微生態(tài)制劑的研究重點應從以下方面著手： 提高菌株定植力， 提高抗逆性， 與中草藥、酸化劑及寡糖聯(lián)用， 基因工程技術的應用， 代謝產物的研究， 養(yǎng)殖環(huán)保問題的解決。

1.腸道微生物與動物健康

1.1 動物腸道微生物簡介

動物腸道微生物是動物體第十大系統(tǒng)。動物的體內或體表存在著大量的正常微生物， 每克腸道內容物中含超過100億個細菌， 它們大部分與機體細胞密切接觸， 交換能量物質， 相互傳遞信息， 微生物群系之間及微生物與動物體之間形成了相互依存、 相互作用的不可分割的整體， 微生物參與動物體的生長、 發(fā)育、 消化、 吸收、 營養(yǎng)、 免疫、生物拮抗及其它各個方面的功能和結構的發(fā)生、發(fā)展和衰退的全過程。

1.2 動物腸道微生物的種類

腸道菌包括厭氧菌和好氧菌。

厭氧菌： 類桿菌屬、 雙歧桿菌屬、 真桿菌屬、 梭形桿菌屬、 梭狀芽胞桿菌屬和乳酸菌。

好氧菌： 革蘭氏陽性腸細菌， 如大腸桿菌和沙門氏桿菌； 革蘭氏陰性腸細菌， 如腸球菌、 葡萄球菌和鏈球菌。

雞體腸道微生物： 嗉囊中主要有乳桿菌； 腺胃、 肌胃、 小腸中的微生物與嗉囊類似； 盲腸中有各種厭氧菌。

1.3 腸道微生物對動物健康的影響

腸道微生物對動物健康的影響主要表現為互利共用、 同食共生和致病 （參見圖1） 。腸道微生物的整體丟失或過度繁殖將會導致炎性腸病，因此需維持腸道微生態(tài)的平衡。

1.4 動物腸道有益微生物的功能

1.4.1 動物腸道有益微生物的主要功能

①維持腸道微生態(tài)平衡： 腸道內有益微生物在定性、 定量和定位等方面保持平衡狀態(tài)， 從而維持腸道微生態(tài)平衡。有益微生物一旦平衡失調，將導致動物體生產性能下降和發(fā)病。

②生物奪氧： 需氧微生物， 消耗腸道內的氧氣， 形成厭氧環(huán)境， 抑制有害需氧菌和兼性厭氧菌的增殖， 防止發(fā)病。

③生物頡頏作用： 有益微生物與病原微生物競爭腸黏膜上皮細胞粘附位點， 形成產生頡頏作用。

④增強機體免疫功能： 刺激免疫、 激發(fā)機體體液免疫和細胞免疫， 增強機體的免疫力和抗病力。

⑤產生營養(yǎng)物質： 有益微生物產生消化酶和營養(yǎng)物質， 參與機體新陳代謝。

1.4.2 幾種常見的腸道微生物

多形擬桿菌:多形擬桿菌 （Bacteroides thetaio?taomicron） 是最優(yōu)秀的碳水化合物降解細菌， 能合成260多種消化植物成分的酶， 降解為葡萄糖和其他易消化的小分子糖類， 幫助人和動物從食物中提取營養(yǎng)素。多形擬桿菌分泌降解碳水化合物的酶， 可以幫助食物在腸道的消化， 如小鼠動物實驗表明， 沒有攜帶多形擬桿菌的小鼠， 需要比攜帶這種細菌的小鼠多吃30%的食物。

大腸桿菌： 禽大腸桿菌病是家禽最常見的細菌病之一， H9N2亞型禽流感常與大腸桿菌病并發(fā)、 繼發(fā)。高崧 （2001） 證實， H9N2亞型禽流感病毒與不同致病性的大腸桿菌間存在不同程度的致病協(xié)同作用， 特別是與中、 低致病性禽流感病毒先行感染對大腸桿菌具有協(xié)同致病作用。

脆弱擬桿菌： 腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育是動物腸道黏膜免疫系統(tǒng)與高密度的腸道微生物長期對抗、合作的結果。免疫系統(tǒng)穩(wěn)定和維持需要T細胞亞群的恰當平衡。研究人員向免疫系統(tǒng)有缺陷的無菌小鼠植入脆弱擬桿菌后， 免疫系統(tǒng)可以恢復正常， 促炎 T 細胞和抗炎 T 細胞之間重回平衡狀態(tài)。產多糖A脆弱擬桿菌腸道定植可以糾正Th1/Th2的失衡。

1.4.3 日糧結構和添加劑對腸道微生物的影響

Marie等 （2014） 通過給動物不同的飲水 — —普通飲水 （CHW） 、 阿斯巴甜溶液 （CHA） 、 高脂肪飲水 （HFW） 和高脂肪阿斯巴甜飲水 （HFA） 進行了研究， 結果表明： 高能可以提高硬壁桿菌門的比例 （與能量代謝的細菌） ， 不具有能量價值的甜味物質可以改變不同菌種之間的比例。

2.微生態(tài)制劑在動物生產中使用現狀與未來

2.1 微生態(tài)制劑簡介

微生態(tài)制劑是指在微生態(tài)學的理論指導下，調整微生態(tài)失調、 保持微生態(tài)平衡、 提高動物健康水平或增進健康狀態(tài)的生理活性制品及其代謝產物， 以及促進這些生理菌群生長繁殖的生物制品。研究發(fā)現， 微生態(tài)制劑具有以下功能： 改善腸道菌群結構， 抑制病原菌、 消除致癌因子、 提高機體免疫力、 降低膽固醇等重要的生理功效； 改變腸道微生物的代謝活動； 改變腸道的物理化學環(huán)境； 降解潛在致癌物； 改變腸道菌群； 產生抗癌-抗誘變的物質； 提高宿主的免疫應答； 影響宿主的生理活動； 發(fā)酵不能被消化的食物形成有益代謝產物。

2.2 常用微生態(tài)制劑的種類

2013 年農業(yè)部發(fā)布 《飼料添加劑品種目錄（2013） 》 ， 明確說明我國養(yǎng)殖動物允許使用的微生物添加劑包括30種， 根據微生物的特性及是否為益生菌可分為兩大類：

芽孢桿菌類： 如枯草芽孢桿菌、 地衣芽孢桿菌等。主要功能： 芽孢桿菌可抑制病原菌的生長并分泌蛋白酶淀粉酶， 提高飼料轉化率。

乳酸桿菌類： 如乳桿菌、 乳鏈球菌、 乳酸球菌、雙歧桿菌等。主要功能： 乳酸菌可促進腸道對營養(yǎng)物質的吸收， 產生有機酸抑制病原菌的生長， 修復和保護腸道。

2.3 微生態(tài)制劑的產業(yè)鏈模式

2.4 微生態(tài)制劑的發(fā)展歷史

二十世紀七十年代： 啟蒙階段；

二十世紀八九十年代： 理論階段；

1997~1999年： 初創(chuàng)階段；

2000~2003年： 混戰(zhàn)階段；

2003~2006年： 整合階段；

2006年至今： 復蘇階段。

2.5 當前微生態(tài)制劑發(fā)展存在的主要問題

對微生態(tài)制劑的作用效果存在爭議， 作用效果不穩(wěn)定； 缺乏行業(yè)標準、 質量參差不齊； 中小型企業(yè)多， 領軍企業(yè)少； 一定程度上存在惡性競爭。

2.5.1 對其作用效果存在爭議， 作用效果不穩(wěn)定

對微生態(tài)制劑持肯定態(tài)度的認為， 微生態(tài)制劑優(yōu)點眾多 — —安全環(huán)保、 無殘留、 無耐藥性、 無毒害性， 防治病原、 保健營養(yǎng)； 對微生態(tài)制劑持懷疑態(tài)度的則認為， 微生態(tài)制劑價格高、 穩(wěn)定性差、作用緩慢。

總體而言， 由于受菌種質量、 飼喂方法、 保存方法及時間、 其他飼喂藥物、 其他疾病及環(huán)境變化、 季節(jié)及氣候等多因素影響， 微生態(tài)制劑效果不穩(wěn)定、 差異大。

2.5.2 缺乏行業(yè)標準， 質量參差不齊

活菌數： 不同的產品其活菌數從 2 億/g~10 000億/g不等， 差異巨大。

代謝產物： “未知生長因子” 、 “多種多糖” 、 “大量營養(yǎng)物質” 等， 產品中均未明確成分、 含量。

因此， 未來我國微生態(tài)制劑的產業(yè)發(fā)展， 需做好以下關鍵工作： 規(guī)范國家通則及企業(yè)標準， 統(tǒng)一活菌檢測， 明確成分， 加強管理， 形成微生態(tài)制劑的國家標準。

2.5.3 中小型企業(yè)多， 領軍企業(yè)少

目前全國約有400家動物微生態(tài)制劑企業(yè)，但規(guī)模都比較小， 大多數企業(yè)年銷售額不足1 000萬元， 年銷售額達5 000萬元的大型企業(yè)為數不多，上億元的更是屈指可數。

2.6 微生態(tài)制劑發(fā)展趨勢： 正逐漸受到重視

目前微生態(tài)制劑在國內的銷售額超過20億元人民幣。新希望集團、 溫氏集團、 正大集團、 通威集團等也已從以前的質疑、 觀察， 逐漸轉變?yōu)閲L試、 肯定。全球動物微生態(tài)制劑年產值也從20世紀80年代的不足1億美元增加到目前的約25億美元 （見圖3） 。

2.7 微生態(tài)制劑 （滅活乳酸菌） 對動物生產性能的影響

微生態(tài)制劑 （滅活乳酸菌） 可顯著提高動物的生產性能。有研究表明： ①添加0.1%的微生態(tài)制劑 （滅活乳酸菌） ， 可提高斷奶仔豬存活率 （添加組為98.90%、 對照組為94.59%） ， 減少腹瀉 （添加組為1.38%、 對照組為5.59%） ； ②添加0.03%~0.05%的微生態(tài)制劑 （滅活乳酸菌） ， 可改善麻鴨料肉比（添加組為2.3 ∶ 1， 對照組為2.41 ∶ 1） 、 提高獲利 （添加組為3.01元/只， 對照組為1.91元/只） ； ③添加微生態(tài)制劑 （滅活乳酸菌） 可減少土雞用藥費用（添加組為0.61元/只， 對照組為0.76元/只） 、 提高獲利 （添加組為3.44元/只， 對照組為2.21元/只） 。

2.7.1 為何要制成滅活乳酸菌微生態(tài)制劑

制成滅活乳酸菌微生態(tài)制劑的主要優(yōu)點有：

①抗逆性強： 滅活后的細胞不受環(huán)境變化的影響， 對抗生素不敏感， 更穩(wěn)定。

②不繁殖： 不與動物爭奪營養(yǎng)， 可改善飼料轉化率。

③不會導致噬菌體污染暴發(fā)， 持續(xù)有效， 可長期使用。

④滅活后吸附能力強， 同樣具有競爭排斥作用。

⑤強化脫霉菌毒素能力 （細胞壁中的肽聚糖吸附多種毒素） 。

2.7.2 滅活乳酸菌作用微生態(tài)制劑機制

①競爭排斥： 細胞壁上的多糖、 黏附素， 與小腸絨毛上的特異位點結合， 形成生物保護膜。

②選擇性抑殺致病菌： 類細菌素、 乳酸等代謝產物對有害微生物有抑殺作用， 但能刺激乳酸菌的生長。

③免疫調節(jié)作用： 刺激非特異免疫， 提高IgA水平。

④吸附霉菌毒素。

2.7.3 滅活乳酸菌制劑作用效果

①防治營養(yǎng)性、 細菌性或病毒性下?。?/p>

②作為添加劑加入飼料中， 能增加動物食欲，提高動物生產性能， 降低養(yǎng)殖成本；

③與抗生素同時使用， 協(xié)同防治疾?。?/p>

④與飼料酸化劑同時使用， 效果更佳；

⑤可改善肉、 奶、 蛋品的品質和風味。

⑥減少胺的產生， 降低氨氣的排放、 降低糞便臭味， 改善養(yǎng)殖環(huán)境， 保護水體。

2.8 微生態(tài)制劑研究的未來發(fā)展方向

2.8.1 提高菌株定植力

①從腸道菌群篩選；

②研究菌株定植部位；

③使用在腸道中快速繁殖的菌株；

④重點研究微生物的群體感應： 目前群體感應已被報道在諸多種類的細菌中存在， 并且能夠調節(jié)細菌很多生理活動的基因表達； 細菌某些特定基因的表達是由整個群落共同調節(jié)， 并非單個細菌的作用， 除此之外， 群體感應可能被用來調節(jié)細菌的數量， 從而防止細菌濃度太高而不能適應周圍環(huán)境； 環(huán)境中所有的營養(yǎng)物質全部耗盡， 但廢棄物質沒有被移除， 那么可能對整個群落有害； 群體感應能夠被用來調節(jié)細菌群落的狀態(tài)。

2.8.2 提高抗逆性

通過菌株的馴化和保護劑的添加， 以提高菌株抗逆性 — —耐高溫、 耐胃酸、 耐膽汁酸鹽、 耐紫外線、 耐藥物、 耐金屬離子， 從而達到以下目的： 運輸、 制粒過程中保存活力； 進入腸道后不失活； 保證作用效果及穩(wěn)定性。

2.8.3 與中草藥、 酸化劑及寡糖聯(lián)用

益生菌與中草藥、 酸化劑、 寡糖聯(lián)用， 主要有以下優(yōu)點： 益生菌促進中草藥活性物質的釋放； 益生菌改善腸道微生態(tài)， 促進中草藥、 寡糖的吸收；中草藥可提高動物免疫力， 增強益生菌定殖， 酸化劑改善益生菌萌發(fā)、 生長環(huán)境。

2.8.4 基因工程技術的應用

通過基因重組、 轉染等基因工程技術的應用，可改善菌株抗逆性， 有效表達有益代謝產物， 加快共生因子的研究、 開發(fā)出復合功能微生態(tài)制劑。

2.8.5 代謝產物的研究

通過現代分子生物學結合基因工程， 識別微生物產生作用的物質， 并加以研究； 開發(fā)嚴格厭氧有益微生物體外繁殖生產穩(wěn)定的活性物質運用于動物生產， 如脆弱擬桿菌多糖A激活或修復動物機體的免疫平衡； 解決產品標準化和效果標準化的一個可能途徑， 培育過程減少環(huán)境對微生物的影響。

2.8.6 養(yǎng)殖環(huán)保問題的解決

加速相關技術的研究， 為養(yǎng)殖企業(yè)解決環(huán)保問題提供技術支持， 如發(fā)酵床養(yǎng)殖技術、 動物殘體的微生物降解、 黑膜沼氣及堆肥處理系統(tǒng)。

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