益生素的研究与应用

一、益生素的概念 益生素(ProbiotiCs)一词是由美国的R．B．Parker于1974年首先提出的。也有人将其译为促生素或活菌制剂。Parker认为益生素是维持消化道微生物生态平衡的活的或死的微生物及其发酵产物。但在目前的实际应用中，益生素通常指那些活的微生物或其休眠体，也就是所谓的“活菌制剂”。随着对益生素研究的深入，其作用部位也已不仅仅限于消化道，已经有人将其应用于皮肤感染等的治疗。从应用对象来看，益生素不仅应用与人和动物，有的甚至还用作植物的促生长剂。因此，益生素在目前的含义是：以促进生物体健康为目的的一切微生物活体或其休眠体。本文仅对益生素在动物领域的研究与应用作一论述。 二．益生素的作用机制 由于在最初的研究中益生素菌株均来源于人或动物体内，因此，人们通常认为益生素的作用是由于向动物体内投入益生素后人为地加大了肠内有益菌的比例，从而抑制了有害菌的生长。但随着益生素菌株类别的扩展，这种理论己不完全。例如有人以酵母培养物作为益生素来提高畜禽的生产性能，而酵母并不是动物体内的固有微生物。尽管对益生素的作用机制目前还有不同的说法，但至少应包括下述方面。 　 (一)对病原菌的拮抗作用和对有益菌的促生作用这是益生素最主要的一个作用机制，也是人们使用益生素的初衷。造成腹泻的主要原因是肠道微生物菌群失调状态所造成，使用益生素后，一方面人为地加大了肠道内有益菌的比例，使有害菌的比例降低，另一方面是由于益生素所含的菌体对致病菌的拮抗作用，而使致病茵的生长受到抑制，绝对数量降低，正常菌群状态得以恢复。这些拮抗作用体现在以下方面．①改变肠道环境，抑制有害菌生长，如脂样芽抱杆菌有很强的耗氧能力，在作为益生素应用后可使肠道内形成缺氧环境，从而抑制了具有需氧特性的大多数病原菌的生长。乳酸菌作为益生素使用时可提高肠内酸度，也可使嗜好碱性的病原微生物的生长受到抑制；⑦有些益生素的菌体可产生某种抗菌物质来抑制有害菌的生长；③益生菌可在肠道内与有害菌竞争营养素；④占据肠道的位置，阻止病原菌附着。 　 (二)营养素的提供 益生素菌体可为动物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、蛋白酶等消化酶类，以及其它促生长物质。 　 (三)刺激机体的免疫机能 含有活微生物的益生素的使用可刺激动物肠管免疫系统细胞，提高局部免疫机能及抗病能力。另外，由于益生素在动物饲养中往往作为饲料添加剂应用，这种低剂量的持续刺激可使动物机体的整体免疫机能得到调动和提高，因而提高了其整体抗病能力。 　 (四)净化肠内环境 益生素的使用可减少氨及其它腐败物质的生成、阻碍肠内细菌产生胺、中和大肠杆菌内毒素等毒性物质。 三．益生素与抗生素的作用区别 益生素(Probiotic)与抗生素(Antibiotic。)在英文中只是一字之差，用途也有些类似，但作用却正好相反。抗生素是直接抑制有害菌生长，但有时由于药物作用的选择性有限，有益菌的生长可能同时被抑制。因此，使用抗生素治疗腹泻或肠炎时是迅速有效的，但不久就会因为肠道内有益菌的增殖受到抑制而使其变得无效，甚至发生二重感染。在使用益生素时，由于有益菌与有害菌的竞争抑制，作用比较缓慢，也不如抗生素的作用那么明显，但它不存在抗生素的耐药性、毒性和二重感染等问题。在用于促生长目的时，有人对投给益生素和抗生素的结果进行过比较，结果是在以促进家畜生长为目的使用益生素时，其效果与使用低浓度抗生素相同。 四．益生素的应用效果 有报道给鸡饲喂益生素可使雏鸡增重率提高13％，饲料转化率提高1％，死亡率降低91％，雏鸡成活率提高5％，还可提高蛋鸡的产蛋率。还有报道饲喂益生素可改善母猪和仔猪的健康及生产性能，解决或减少母猪乳房炎、仔猪拉稀、僵猪等情况的发生。给仔猪饲喂益生素后其死亡率只有对照组的一半，仔猪拉稀情况大大降低，而且试验组的增重明显高于对照组。益生素对牛的效果也很好。有报道使用益生素可提高其增重率，减少牛犊的发病率和死亡率。益生索还可以提高奶牛的产奶量。除此之外，益生素的应用对象还包括绵羊，山羊，马，狗，猫及鱼类等。使用益生素可提高动物的生产性能，但其有效性随益生素种类、投药方式、投药量以及动物种类、生龄、饲料形态、饲养条件和有无应激等不同而出现较大差异。 五，益生素的发展前景 近些年，世界上，尤其欧美一些国家的消费者以及医药工作者，对在畜禽饲料中添加人工药物特别是抗生素的抵触情绪越来越大。他们认为由于在饲料中大量使用抗生素，使耐药菌增加，进而使人类在使用这些药物时的疗效降低。在这种情况下，各个国家对在饲料中添加抗生素等药物的限制越来越严格。面对这种形势，研究人员一方面在努力加紧进行兽用专用抗生素的研制开发，同时对活菌治疗的领域越来越重视。事实上，在畜离饲养业确实存在抗生素的滥用情况，包括将医用或治疗用抗生素任意作为饲料添加剂使用和不对症使用等情况。由于抗生素的研究周期长，开发费用高昂，这种滥用造成的抗生素使用寿命变短导致了经济上的巨大浪费。与此相比，益生素的开发相对要容易得多，费用较小，而且益生素的使用不存在毒性、残留、耐药性和环境污染等问题，因而使得益生素的发展日益受到人们的重视。据报道，日本每年益生素用量已达1000吨以上，年销售量估计为5亿日元。 从国外的开发和使用情况看，单一菌株的益生素较少，而更注重于复合菌制剂的研究。这一方面由于单一菌制剂易于被仿制，更重要的原因是复合菌制剂的作用效果更好，更符合实际生态环境。复合菌制剂一般都具有协同作用。以腊样芽抱杆菌与乳酸菌的协同作用为例，腊样芽抱杆菌是高度耗氧菌，它所造成的体内缺氧环境可抑制致病菌生长，但却有利于厌氧的乳酸菌的生长，乳酸菌的生长又增加了环境的酸度，更加强了对致病菌生长的抑制。概括来说，益生素的发展趋势体现在下述方面： 　 1，动物专用以往的许多益生素菌种都是从医用益生素移植而来，随着研究的开展，更加适合动 物生理特性的益生素品种将被开发。 　 2．增加益生素菌株的稳定性这是目前益生素研究的一个难点。作为益生素的菌株必须具有很高的稳定性，包括在饲料中的稳定性、耐酸性、耐胆汁性等。对此，人们通常选用菌株的休眠体形式制造益生素。但为使投给的益生素发挥预期的效力，投给菌必须以活菌的形式通过胃到达肠道代谢，并定居在肠道内增殖。这对一般的孢子形式的细菌来说是不易做到的。因此，所投给的益生素即使是肠道的固有菌，也很难通过胃而在肠道内定居。这是影响益生素效果的重要原因之一。 　 3．益生素辅剂的开发根据上面所述，益生素菌株在饲料及胃中的稳定性与在肠道内的定居性是一对矛盾。为解决这个矛盾，辅剂的开发将作为益生素研究的目标之一。如给益生素菌株加上肠溶保护包衣。近年来，国外开发了一些具有促进双歧杆菌增殖效果的寡糖，并开展了寡糖与益生素合并添加的试验。 　 4．复合菌型益生素的研究由于单一菌的作用有限，多菌复合益生素将是人们研究的重点，如肠 道共生复合菌、瘤胃复合菌等。 　 5．益生素的其它用途从目前看，益生素的研究基本上集中在用于动物肠道，对用于瘤胃的益生 素也有所研究，今后还将开发出用于伤口感染等治疗性，以及其它用途的益生素。 六．我国益生素的发展需求从我国的经济发展状况看，发展益生素应受到应有的重视。我国的动物专用抗生素品种较少，而且研究开发新的兽用抗生素的难度较大，成本高，周期长。相比之下，益生素的研究和生产相对简单，使用比较安全，符合我国的国情。而且拥有巨大的应用市场。据国内的饲料专家估计，我国对益生素的需求在九五期间可增至3 万吨。益生素的发展前景极为广阔。