畢英佐：動物腸道微生物及微生態製劑發展動態！

導讀

      動物腸道微生物是動物體第十大系統，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。微生態製劑是指在微生態學的理論指導下，調整微生態失調、保持微生態平衡、提高動物健康水平或增進健康狀態的生理活性製品及其代謝產物，以及促進這些生理菌群生長繁殖的生物製品。儘管當前微生態製劑的發展存在對其作用效果仍有爭議、作用效果不穩定、缺乏行業標準、質量參差不齊等問題，但不改其逐漸受到行業重視的事實。基於此，未來微生態製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、酸化劑及寡糖聯用，基因工程技術的應用，代謝產物的研究，養殖環保問題的解決。

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。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、發育、消化、吸收、營養、免疫、生物拮抗及其它各個方面的功能和結構的發生、發展和衰退的全過程。

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， 從而維持腸道微生態平衡。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病。

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

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產生營養物質：有益微生物產生消化酶和營養物質，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並發、繼發。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同致病作用

脆弱擬桿菌：腸道免疫系統發育是動物腸道黏膜免疫系統與高密度的腸道微生物長期對抗、合作的結果。免疫系統穩定和維持需要T細胞亞群的恰當平衡。研究人員向免疫系統有缺陷的無菌小鼠植入脆弱擬桿菌後，免疫系統可以恢復正常，促炎T細胞和抗炎T細胞之間重回平衡狀態。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、微生態製劑在動物生產中使用現狀與未來

2.1 微生態製劑簡介

微生態製劑是指在微生態學的理論指導下，調整微生態失調、保持微生態平衡、提高動物健康水平或增進健康狀態的生理活性製品及其代謝產物，以及促進這些生理菌群生長繁殖的生物製品。研究發現，微生態製劑具有以下功能：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；發酵不能被消化的食物形成有益代謝產物。

2.2 常用微生態製劑的種類

2013 年農業部發布《飼料添加劑品種目錄（2013）》，明確說明我國養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並分泌蛋白酶澱粉酶， 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 微生態製劑的產業鏈模式

2.4 微生態製劑的發展歷史

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：初創階段；

2000~2003年：混戰階段；

2003~2006年：整合階段；

2006年至今：復甦階段。

2.5 當前微生態製劑發展存在的主要問題

對微生態製劑的作用效果存在爭議，作用效果不穩定；缺乏行業標準、質量參差不齊；中小型企業多，領軍企業少；一定程度上存在惡性競爭。

2.5.1 對其作用效果存在爭議，作用效果不穩定

對微生態製劑持肯定態度的認為，微生態製劑優點眾多——安全環保、無殘留、無耐藥性、無毒害性，防治病原、保健營養；對微生態製劑持懷疑態度的則認為，微生態製劑價格高、穩定性差、作用緩慢。

總體而言，由於受菌種質量、飼餵方法、保存方法及時間、其他飼餵藥物、其他疾病及環境變化、季節及氣候等多因素影響，微生態製劑效果不穩定、差異大。

2.5.2 缺乏行業標準，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」、「大量營養物質」等，產品中均未明確成分、含量。

因此，未來我國微生態製劑的產業發展，需做好以下關鍵工作：規範國家通則及企業標準，統一活菌檢測，明確成分，加強管理，形成微生態製劑的國家標準。

2.5.3 中小型企業多，領軍企業少

目前全國約有400家動物微生態製劑企業，但規模都比較小，大多數企業年銷售額不足1000萬元，年銷售額達5000萬元的大型企業為數不多，上億元的更是屈指可數。

2.6 微生態製劑發展趨勢：正逐漸受到重視

目前微生態製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，逐漸轉變為嘗試、肯定。全球動物微生態製劑年產值也從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 微生態製劑（滅活乳酸菌）對動物生產性能的影響

微生態製劑（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%的微生態製劑（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%的微生態製劑（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添加微生態製劑（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 為何要製成滅活乳酸菌微生態製劑

製成滅活乳酸菌微生態製劑的主要優點有：

①抗逆性強：滅活後的細胞不受環境變化的影響，對抗生素不敏感，更穩定。

②不繁殖：不與動物爭奪營養，可改善飼料轉化率。

③不會導致噬菌體污染暴發，持續有效，可長期使用

④滅活後吸附能力強，同樣具有競爭排斥作用。

⑤強化脫黴菌毒素能力（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製劑機制

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免疫調節作用：刺激非特異免疫，提高IgA水平。

④吸附黴菌毒素。

2.7.3 滅活乳酸菌製劑作用效果

①防治營養性、細菌性或病毒性下痢；

②作為添加劑加入飼料中，能增加動物食慾，提高動物生產性能，降低養殖成本；

③與抗生素同時使用，協同防治疾病；

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，改善養殖環境，保護水體。

2.8 微生態製劑研究的未來發展方向

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，並且能夠調節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，並非單個細菌的作用，除此之外，群體感應可能被用來調節細菌的數量，從而防止細菌濃度太高而不能適應周圍環境；環境中所有的營養物質全部耗盡，但廢棄物質沒有被移除，那麼可能對整個群落有害； 群體感應能夠被用來調節細菌群落的狀態。

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；進入腸道後不失活；保證作用效果及穩定性。

2.8.3 與中草藥、酸化劑及寡糖聯用

益生菌與中草藥、酸化劑、寡糖聯用，主要有以下優點：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，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、生長環境。

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、開發出複合功能微生態製劑。

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，並加以研究；開發嚴格厭氧有益微生物體外繁殖生產穩定的活性物質運用於動物生產，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，培育過程減少環境對微生物的影響。

2.8.6 養殖環保問題的解決

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

來源：微立旺