饲用益生素与抗生素的比较研究

　　益生素(probiotics)和抗生素（antibiotics）是两种不同概念的物质。也有人认为是“你中有我、我中有你”的同类物质。低剂量抗生素作为促生长饲料添加剂，已有50多年的历史，在动物防病保健方面起到了不可磨灭的作用。由于人们对环境及健康的要求，对抗生素产生的副作用忧心忡忡。据英国最新一期《NewScientist》杂志报道，每年欧盟国家和美国消耗的抗生素总量达2万吨，其中约有一半用于治疗或预防家畜疾病。瑞士联邦环境科学与技术研究所的科学家指出，这些抗生素不仅会通过肉类食品进入人类食物链，还会随家畜的排泄物大量进入农田，被农作物吸收。对瑞士一些农田的土壤分析时，发现其中抗生素含量很高。由于瑞士已经禁止在动物饲料中添加抗生素，这一发现意味着其他国家的农田抗生素污染可能更严重。尤其令人担心的是不易溶于水也不易分解的硫胺类药物，据估计瑞士农田里的硫胺药物含量可能高达每公顷1千克，这足以促使大肠杆菌等细菌产生抗药性。因此，各国学者们纷纷踏上了开发研究无副作用的绿色饲料添加剂的道路,益生素饲料添加剂则受到了前所未有的关注。

　　益生素饲料添加剂研究的历史与现况

　　益生素又名促生素、竞生素、生菌素、促菌生、活菌剂等，是活的微生物饲料添加剂。

　　益生素就其应用可以追溯到古代，中国早在公元前17世纪就有用微生物生产醋、酒的记载。欧洲在《圣经》的《旧约全书》中就有"含有微生物食品-发酵酸奶"的记载。而益生素的概念形成于20世纪70年代，是由R.B.Parker提出的，他给益生素下的定义是：“使肠道微生物达到平衡的有机体和物质”。Parker在肯定益生素与肠道内微生物有关外，还指出“物质”内含有抗生素的可能。1989年Fuller明确提出益生素是“一种活的微生物饲料添加剂，通过改善肠道内微生物的平衡而起作用”。将含活菌的饲料喂给动物始于Metchnikeff，他得出“正常菌群有害说”，认为调整胃肠道菌群有益于健康。法国的Paster提出了“正常肠道菌群有益说”，他认为人和动物必须有正常菌群，在消化食物时需要通过微生物的发酵作用，将淀粉、多糖降解为单糖，然后才被利用。随着无菌技术和悉生动物（Gnofobiotes）的研究进展，人们进一步认识到在人和动物的胃肠道菌群中，既存在对宿主抵抗疾病和能量转化有益的细菌，也存在着对宿主致病和对能量转化不利的细菌。饲料中加入抗生素，杀灭了肠道一些细菌，提高了动物的生产性能并降低了发病率和死亡率。据此，一些学者认为，应调节畜禽肠道微生物群落，使之既维持又增强动物的抗病力，以有利于动物生长。

　　总之，无菌技术和悉生动物的发展以及抗生素的应用，奠定了益生素作为饲料添加剂的理论基础。益生素在实际应用中有着突出的优点和广泛的作用。如维持肠道菌群平衡，预防幼畜禽腹泻性疾病，提高免疫力，生产力，减少肠道有害气体的产生，属于天然产品，无残留性和抗药性。此外，有实验证明，益生素还有延缓不耐乳糖症，减轻便秘，抗癌、抗胆固醇等作用。从菌种来看，生产益生素最理想的微生物应具备以下特点：①不会使人和动物致病；②在体内外易于增殖；③在低pH值和胆汁中存活，并能植入肠粘膜；④在发酵过程中能产生乳酸；⑤能合成大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆菌等肠道致病菌的抑制物且不影响自己的活性；⑥经加工后存活率高，混入饲料后室温下稳定性好。另外，组成益生素的微生物最好来自本动物肠道内，因为很多细菌有宿主特异性，来自本动物肠道内细菌组成的益生素，更有利于其在宿主体内的定植。

1989年，美国食品与药物管理局（FDA）和美国饲料公定协会，发表了可以直接喂饲且一般认为是安全的微生物品种的名单，共42种。但是，构成用于配合饲料的主要活体微生物产品的微生物种类较少，主要是乳酸杆菌属（以嗜酸乳杆菌为主）、粪链球菌属、芽孢杆菌属及酵母。其中，前两种是肠道的常居菌群，而后两种仅偶尔存在于肠道微生物中。在菌种组合和筛选方面国内外也见一些报道。HenrySogaard等人报道，某些芽孢杆菌属不仅对热、压有较高的耐受性，而且对家畜（特别是猪）有“平衡”、“稳定”及促生长的作用。因此用芽孢杆菌属替代乳酸菌作为饲料微生物添加剂不仅效果好，还可以避免制粒过程中微生物活性受破坏。Sogaard在一篇报道中讨论了以乳杆菌属为主的益生素和以芽孢杆菌属为主的微生物促生长剂的区别。区别的意义不仅使其应用更有针对性，而且可以根据使用规则不同而在制粒及包装贮存过程中分别对待。

　　从微生物作用方式上看，主要有以下3种学说：①优势种群学说。正常微生物群对整个菌群起决定作用，使用微生物的目的就在于恢复优势菌群，保持微生态平衡；②微生物夺养学说。益生素菌种以孢子状态进入畜禽消化道后，以消耗肠内氧气，使局部氧分子浓度下降，从而益于厌氧微生物的生长；③膜菌群或屏障学说。益生素可以竞争性地抑制病原体，附着到肠细胞上，起到屏障的作用。

　　从微生物代谢方式看，其作用方式主要有以下7种：①产生乳酸菌;②产生过氧化氢，它对几种潜在的病原微生物有杀灭作用;③防止有害物质氨和胺的产生;④合成酶。产生各种消化酶，以提高饲料转化率;⑤合成B族维生素;⑥产生抗生素类物质，但其作用尚不清楚;⑦产生非特异性调解因子。最近研究表明，乳酸杆菌以某种局部型免疫因子的形式起作用，刺激肠道某种局部型反应。总之，微生物代谢方面的作用可归纳为“三流运转学说”，即微生物与宿主动物之间或正常微生物种群之间存在新陈代谢和物质交换。有关益生素研究应用的情况国内外报道很多。

　　在国外，如美国、日本、德国、英国、丹麦、瑞典、菲律宾、朝鲜、前苏联、奥地利、法国、芬兰、西班牙等国的众多科学家都在这一科研领域，取得了长足进步。在理论研究上主要侧重于作用方式及机理探讨方面。在生产研究上，主要侧重于微生物品种的筛选，寻求自己的菌源。同时，通过对其作用机理的研究，力求通过基因工程筛选菌株，以便生产出能永久性定居肠道内的菌群。另外，在益生素产品的保藏及加工处理过程中保持其菌体活性方面都进行了研究和探讨。在益生素和其它活性物质结合使用方面也见许多研究和报道。

　　在国内，微生物添加剂的研制始于20世纪80年代初。而动物微生态学则在70年代末就已开始。何明清发现，仔猪下痢的主要原因是因为肠内菌群比例失调，从而为研制和应用微生态制剂提供了理论依据。随着动物微生态学的研究和应用的发展，益生素的研制和开发蓬勃发展起来。罗世彤从正常雏鸡群中找到了一种雏鸡乳杆菌（LactobillusGallmarlm），此菌与酵母菌混合制成的制剂，对仔鸡白痢防治效果明显，亦有防治仔猪白痢功效。薛恒平从健康兔和猪肠道粪便中分离到乳酸杆菌K株和P株，所制成的活菌制剂对仔猪、雏鸡均有防下痢、提高增重等效果。北京市营养源研究所于1991年底研究出HB-1增菌素，其安全性、酶活性均达国外标准。1993年肖振铎等根据植物乳杆菌（LactobacillusPlanterum）、粪链球菌（StreptococcusFecalis）和乳酸片球菌（PeeltococcusAcitilactict）的产酸耐酸特性，研制出由这三种菌组成的接续产酸型活菌制剂，并成为防治幼雏腹泻的首选药物或添加剂。

　　在饲喂效果方面，主要可概括为防病和促生长两方面。在防病方面，试验证明，乳杆菌可吸附于鸡的消化道上皮，并能降低悉生小鸡或普通小鸡嗉囊和肠道pH值，并在嗉囊和肠道中排斥大肠杆菌的定植。

　　用鸡的肠道微生物饲喂感染过沙门氏菌的鸡，可防止沙门氏菌在盲肠的定植。王长文用嗜酸乳杆菌和无毒需氧芽孢杆菌制成复合生物制剂，对犊牛的腹泻有很好的疗效。Inooko给仔鸡饲喂乳酸杆菌可使仔鸡显著增加抗体产生，提高脾脏T、B淋巴细胞的比例。顾宏伟用蜡样芽孢杆菌饲喂肉仔鸡，显著提高IgG的含量（P<0.05）。这些结果预示益生素可使机体免疫功能增强。在益生素对畜禽生产性能方面无明显影响的报道也颇多。在肉仔鸡日粮中添加乳酸杆菌对家禽日增重并未产生显著影响。有人用某些芽孢杆菌和酵母饲喂猪，发现对猪的增重和饲料报酬具有益作用，或使断奶仔猪数增加。

使用条件对益生素的饲喂效果也有一定影响。波兰学者A.Siuta的一项研究表明，玉米青贮中添加益生素比大麦青贮中添加益生素效果更好。郎仲武等人分别对活菌制剂的剂量和浓度上进行了探讨。另外，许多研究表明，益生素与某些活性物质的配合使用效果最佳。乔宏宇研究结果表明，活菌制剂与有机酸配合使用效果最佳。薛恒平试验证明，乳杆菌和其它一些物质（如酵母、龙胆紫、芽孢杆菌）混合使用对家禽增重、产蛋量和饲料转化率有有益影响；Saartchit用枯草芽孢杆菌和抗生素混合喂鸡，第1个试验结果枯草芽孢杆菌并不影响火鸡增重和饲料报酬，只是嗉囊和盲肠的枯草芽孢杆菌增多，肠道乳杆菌和大肠杆菌数量不受影响。而第2个试验表明枯草芽孢杆菌可提高火鸡的日增重。这一研究表明，芽孢杆菌对提高禽的生产性能有一定影响，但效果不够稳定。由于乳酸杆菌和链球菌大量存在于动物肠道，并且人们较早认识到它们对于维持肠道微生态平衡的重要性，因而早期益生素产品主要为乳酸杆菌和链球菌。然而乳酸杆菌属较不稳定，不能耐受饲料加工过程中高温高压的破坏作用，也不能长期存放。而芽孢杆菌的芽孢对饲料的加工、贮存和酸性胃环境有一定的耐受性，还可以在肠道内发芽，成为具有新陈代谢作用的“营养型细胞”。研究表明，芽孢杆菌属具有多种有效的酶活性。地衣多糖芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性。这些杆菌对植物组成部分的许多复杂的碳水化合物具有降解功能，可降解甘油三酯、蛋白质、淀粉和动物难以消化的木聚糖、果胶、羧甲基纤维素、地衣聚糖等。因此，它的研究和应用越来越受到专家和学者们的关注，成为目前益生素研究的热点之一。但是，关于芽孢杆菌饲喂动物的研究结果还很不一致，并且国内外报道多见于对猪的研究上，而对肉鸡的研究相对较少。

　　饲用抗生素研究概况

　　饲用抗生素是在药用抗生素基础上发展形成的，一般作为饲料添加剂使用。饲用抗生素的应用大体可以划分为三个阶段：①20世纪50年代为开始阶段，当时抗生素人畜共用，如青霉素、链霉素、四环素和杆菌肽锌等；②20世纪60年代后，人们对细菌产生耐药性的机制和抗药性的转移有了进一步的了解后发现，细菌可以通过质粒将抗药性直接传递给相邻的微生物细胞使其产生抗药性或遗传给后代。因此提出饲用抗生素要与人用抗生素分开，以避免在引起人类疾病的抗生素中产生抗药性。在这个时期，一些专门用于饲料添加剂的抗生素先后被发现；③20世纪80年代以来在饲料工业发达国家，饲用抗生素的研究和应用已发展到第三阶段，即通过筛选研制新的饲用抗生素,首先使其与人用抗生素分开，然后在与兽药分开，并筛选出在肠道内不宜吸收或不吸收的抗生素使其在体内不产生残留，开发对人畜更安全的抗生素。就其作用而言，抗生素不仅可以保证动物的健康状态，保持良好的生产性能，而且可以限制病弱动物排泻带病粪便和分泌物以及病原微生物的传播。从流行病学看，当某种病原侵入到某个群体后，受这种病原感染的是整个群体，因而人们常把用于预防和治疗疾病的抗生素作为药物添加到饲料中，随着动物采食饲料，同时也服用了抗生素药物。另外，在群体饲养中，可使同一群体的个体健康状况相对一致，特别对机体免疫系统尚未健全、疾病抵抗能力较弱、相互之间传染疾病机会较多的幼龄畜群体来说，饲用抗生素就显得格外重要。同时，饲用抗生素还可以改善养分的利用、促进生长、提高饲料转化率。因此，尽管饲用抗生素在实际生产中还存在这样或那样的争议，但从我国目前国情出发，抗生素在减少人畜病原微生物的滋生、保证规模化养殖业正常生产等方面仍然起着决定性作用。