第一节 概述
一．益生素概念
益生素的定义为“能够用来促进生物体微生态平衡的那些有益微生物或其发酵产物。
1988年我国生物、医学和兽医学科的学者在全国微生态学会上提出的概念为活菌类益生素或称微生态制剂，又名活菌剂或生菌剂 。它是指由正常微生物中经鉴定、筛选出某些有益菌、经培养加工而成的活菌制剂，是一类最重要的益生素。
二．益生素开发的背景
20世纪40偏振分束器年代，人们开始在饲料中添加亚量的抗生素来提高动物的生产性能，取得了一定的效果。但是滥用抗生素有许多不良的后果。随着微生物学、医学和微生态学的进展，20世纪70年代开始在养殖业中使用一些有益的活菌制剂以防治疾病和促进生长，通过调控消化道微生物落和数量使动物保持健康。达到这一目的的物质即为益生素，包括活细菌、死细菌和某些化学物质。 益生素真正被重视起来并应用于饲养业中是从六七十年代人类发现了抗生素的种种弊端才开始的。Redmend（1968）就报道了乳酸杆菌经口饲喂仔猪，减少下痢改善发育的效果。我国对益生素的研究开始于从20世纪70年代，80年代开始研制和生产多种饲用微生物制剂，如四川的8510（调痢生）、8701，上海的DM423，北京的HB-1增菌素、江苏的复合菌剂、湖北的乳酸杆菌类制剂等。1992年我国成立中国微生态学会，并把微生态制剂的研究以及应用技术列入国家“八五”科技攻关课题。近年我国农业部颁布的《饲料药物添加剂允许使用品种目录》中，专列出了“微生态制剂类”，表明饲用微生物添加剂的使用正逐步走向法制化管理轨道。
三．益生素与抗生素的区别
益生素（Probiotic）与抗生素（宝石饰品Antibioticpstang）在中文中只有一字之差，作用目的也相似，用于抑制或杀灭对生物体有害的微生物。但二者的作用正象英文词头所示，互为矛盾，一个为益（Pro-）生,一个为抗（Anti）生。抗生素是直接杀灭或抑制有害菌生长，而益生素则是在有益菌与有害菌的拮抗作用中，通过对有益菌的促生而使其在数量上占有优势，从而间接对有害菌产生抑制。
上述作用方式的区别，无疑会造成作用效果上的不同。抗生素对微生物有一定的选择性，但这种选择性差异对某些微生物来说并不大，而且这种差异也并不是以有益菌或有害菌来区别。因此，使用抗生素时，在有害菌被杀灭的同时，有益菌往往同时被抑制。如在感染性腹泻或肠炎时，使用抗生素往往可以迅速有效排除致病菌，达到的目的。但由于肠道内有益菌的增殖同时受到抑制，容易引起菌紊乱而使变得无效，甚至产生二重感染。如果使用益生素，经过有益菌与有害菌的竞争性抑制，虽然作用较缓慢，效果也不如抗生素明显，但也能起到的效果。抗生素的作用更速效，益生素更缓慢、稳固，不像抗生素那样激烈，能在不破坏肠道菌的情况下使之正常化。因此，当出现肠道菌异常时，使用益生素既能发挥整肠效果，又不会产生像抗生素那样的耐药性以及各种毒副作用等问题。
第二节 益生素的作用及其机理
一．动物肠道菌的分类及其动态变化
微生物在自然界中的分布十分广泛，饲料含有多种养分，是微生物滋生和繁殖的良好基质，
几乎所有的饲料和日粮都含有数量不等的微生物，其中有的对机体有利，有的有害。
正常动物的体表和消化道内等部位终生均栖息有大量的特定的微生物落，称为正常微生物或正常菌。动物肠道中有益菌的代表是双歧杆菌、真杆菌、乳酸杆菌属；有害菌主要为大肠杆菌属、产气荚膜梭菌属、葡萄球菌属、变形菌属、假单胞菌属；兼性菌有类细菌属、球菌属、连球菌属等。
正常菌对寄主起着有益的作用，如形成菌膜屏障、产生抗体、抗其它菌的物质和非特异性免疫调节因子，通过争夺生存空间和养分等竞争机制，抵御病原菌和有害菌的侵袭；正常菌可产生许多酶、有机酸和乙醇等，从而帮助消化吸收饲料养分；正常菌还能合成维生素、氨基酸、某些生理活性物质为宿主增补营养；有益菌还能抑制肠内氨和氨的产生，有解毒、净化肠腔内环境的功能。
但是，寄居在消化道内的菌也有负面作用。如与宿主争夺营养，损伤胃肠道粘膜，有时还产生毒素和腐败物质抑制宿主的生长发育。有的寄生菌为条件致病菌，通常不致病，当其过度增殖病在宿主抵抗力下降时，会诱发畜禽患病。
正常菌与宿主长期共处，保持动态平衡；菌中各菌丛之间也处于相互依存、彼此制约的平衡状态，称之为微生态平衡。微生态平衡是长期的历史进化过程中形成的，不同的动物种类、不同年龄、不同生理阶段、不同的饲养管理和生态空间各有其特定的生态平衡。
当机体某部位正常菌各菌种量或质的比例变化过大，超出正常范围，称为菌失调。
二．益生素的作用机理
（一）对病原菌的拮抗作用
由于最初的研究和使用中，益生素菌株均来源于人或动物的体内或肠道固有的菌，通常认为益生素的作用是向动物体内投入益生素后认为加大了肠内有益菌比例，从而抑制有害菌的生长，促进体内形成新的微生态平衡。但随着益生素研究的深入，以及所使用菌株的不断拓展，这种理论已不完全。现在制造益生素所使用的菌株中许多并不是体内的固有菌。总的来说，目前对益生素的作用原理大致有以下解释：
1． 通过改变肠道环境抑制有害菌。产生挥发性脂肪酸和乳酸，降低肠道PH
值；
2． 通过产生某些抗菌物质抑制有害菌。如刺激动物分泌有机酸、过氧化氢、
类抗生素类物质等。
3． 在肠道内与有害菌竞争营养素。
4． 通过占据肠道位置阻止病原菌附着。益生素占据靶细胞，形成保护屏障。
（二）营养素的提供
益生菌可为动物机体提供多种对其生长发育有益的物质，如维生素、氨基酸、淀粉酶和蛋白酶、植酸酶等消化酶类，以及其他促生长物质。幼畜消化道的各种消化酶类通常是比较缺乏的，益生素为其所提供的消化酶可起到助消化、促进生长的作用。
（三）刺激机体的免疫功能
对初生的猪和鸡来说，都存在自身免疫力下降、主动免疫逐渐建立的时期，益生素类产品可刺激动物主动免疫系统较早建立，增加其防病抗病能力。因为动物体内正常的微生物菌系对动物机体的免疫系统具有刺激作用，使用含有微生物的益生素可刺激动物肠道免疫细
磨内喷水胞，提高局部免疫机能和抗病能力。作为饲料添加剂使用的益生素，其低剂量的持续刺激可使动物机体的一般非特异性免疫功能得到调动和提高，因而提高整个机体的抗病能力。
（四）净化肠道内环境
益生素的使用可减少氨及其它腐败物质的生成，阻碍肠内细菌产生氨，中和大肠杆菌内毒素等毒性物质。如从保加利亚乳酸杆菌制备的无细胞成分，可中和大肠杆菌毒素。饲喂这种有效成分的仔猪，腹泻发生率极低，生长不受影响。另外，动物肠道的大肠杆菌和其它病原菌对氨基酸具有脱羧作用，产生有毒的胺，而饲喂益生素的动物，可防止生成这样的毒性物质。益生素还参与某些过多消化酶的灭活及某些其他内、外物质的解毒。
（五）减轻机体的应激反应
饲料条件的改变、恶劣的环境、微生物的侵入以及药物的，均可导致动物的应激反应，使肠道微生物的次要菌系，特别是大肠杆菌的数量增加，这些微生物的代谢产物会给动物机体的带来危害，而且这些微生物数量的增加本身也破坏了肠内微生态平衡。肠道正常菌系主菌系占90%，基本上是可产生挥发性脂肪酸的乳酸杆菌和其他菌，而次要菌系不
超过1%，主要是肠球菌和大肠杆菌，其余由梭状芽孢杆菌、葡萄球菌和变形杆菌等组成。当肠道微生物，尤其是十二指肠内微生物菌系由主菌系向其它菌系转化时，就会使动物应激反应加强，应急较持久，大肠杆菌数量增加，造成的危害就较大，动物生长缓慢，饲料转化率降低，最终表现为生产性能下降。严重时会导致动物腹泻和死亡率增加。由于益生素的使用将认为迅速增加微生物主菌系的数量，使菌系重新恢复到平衡状态，从而使应激反应得以避免或减轻。
三．益生素的分类及特征
由于益生素是近20水中氨氮的测定方法年才发展起来的一类产品，对其应用理论和基础方面的研究还很少，也未见有任何较为统一或完整的分类方法。根据益生素的目前研究和应用的现状，以及文献的报道，大致有如下分类方法：
（一）按益生菌的微生物类别分类
1．由细菌制成的益生素：这是制造益生素所采用的主要微生物类别，又分为：
（1）由杆菌制成的益生素：如地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、乳杆菌。
（2）由球菌制成的益生素：粪链球菌、乳链球菌、乳酸片球菌。
2．由真菌制成的益生素：
（1）由酵母制成的益生素：如啤酒酵母。
（2）由霉菌制成的益生素：黑曲霉菌、米曲霉菌。
按微生物类别分类有助于了解益生素的作用特性，并根据微生物的特性在不同情况下使用。如一般说细菌较适合于单胃动物，而真菌更适合于反刍动物。但在实际应用中，益生素并不总是由单一菌体制成，越来越多的益生素是由混合微生物制成。这更容易使不同微生物的作用特性进行互补，也更容易达到微生物区系的平衡。
（二）按益生菌的状态分类 分为三类：
1．由微生物营养体制成的益生素 这类一般由不产生孢子的微生物制成，如双歧杆菌、酵母等。由于微生物处于营养体状态，及正常的繁殖状态，抵抗外界不良环境的能力较弱，如温度、湿度及PH值的变化等。有些种类在通过胃酸时可造成活性损失。其产品的保存期
相对较短。但这类益生素作用相对迅速，因为处于营养体的微生物更容易在肠壁附着，从而对有害菌发挥抑制作用。
2．由微生物休眠体制成的益生素 这是一类由产孢子细菌的孢子制成的益生素，如枯草杆菌、乳酸杆菌、蜡样芽胞杆菌等。孢子是细菌的一种休眠状态。由于孢子的外层是一层厚厚的孢子壁，对高温、PH值的变化等外界不良影响有很强的抵抗力，并可顺利通过胃酸而不受损失。这类产品的保存期远较有营养体制成的产品长。在选择制造益生素的微生物时，通常都尽量挑选具有产孢子能力的细菌。该类产品在保存时，应尽量避免潮湿，因为孢子一旦有适当的湿度和温度，将会萌芽而发育成营养体。这类孢子状态的益生素作用相对较慢。因为细菌的孢子必须进入肠道，发芽成为营养体后，才能成为营养体而发挥作用。
3．由失活微生物制成的益生素聚烯烃弹性体 是指无生命活性的微生物菌体细胞或其发酵物制成的一类益生素。这类物质虽不能直接参与机体微生物区系的组成，但能够通过对有益微生物的促生和对有害微生物抑制来维持或达到这种微生物区系的平衡。
（三）根据菌种类型分类
目前较多使用的分类方法是根据菌种类型分类。
1．乳酸菌制剂 该类制剂应用最早、最广泛，种类繁多。乳酸菌是能够分解糖类以产生乳酸为主要代谢产物的无芽孢的革兰氏阳性菌，厌氧或兼性厌氧，在PH3.0～4.5酸性环境下仍能生长。目前主要应用的是嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和粪链球菌。
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