益生菌在犊牛生产中的应用

吴健豪

（光明牧业有限公司，上海 202177）

近年来，动物饲料中抗生素的违规使用已经严重影响畜牧业的发展和人类的健康。这些问题主要表现在：饲料中抗生素的不规范使用导致动物体内一些细菌产生了耐药性，引起动物机体内源性感染。并且抗生素残留现象较为严重，在畜产品上残留的抗生素不仅会危害人类的健康，最终还会破坏微生态平衡［1］。因此，研究者们急需寻找一种抗生素替代品以降低抗生素给畜牧生产带来的危害。与抗生素相比，益生菌不但具有增强动物的抗病力、提高饲料利用率、提高动物生长性能等优点，而且其无耐药性、无毒副作用、无残留，因而可作为抗生素的替代品。目前关于益生菌在单胃动物上的应用研究比较多，但在反刍动物尤其是幼龄反刍动物上的应用还需要进一步研究。

对于牛来说，幼龄阶段胃肠道系统发育情况对其以后的生长发育至关重要。犊牛发育的好坏直接影响其生产性能。而且刚出生的犊牛消化系统中的微生物数量微乎其微，如果在该阶段人为地帮助其建立一个优势菌群和良好的微生物区系，对于牛的健康生长至关重要。最新的研究发现在反刍动物幼龄阶段添加益生菌不仅可以促进其胃肠道系统发育，而且通过建立一个稳定微生物区系，对反刍动物以后的生长发育具有关键作用。该文主要概述复合益生菌在反刍动物消化道中的作用机制及近年来益生菌在犊牛生产中的应用。

1 益生菌的定义及分类

1.1 益生菌的定义

“益生菌”一词最早始于希腊［2］。 1907 年，Elie Metchnikoff博士率先发现了一些细菌能在动物体内发挥积极的作用，并且由于肠道微生物对食物的依赖性，可能通过采取一些措施让机体内有益微生物代替有害微生物，进而改变动物机体内的菌群组成。直到 1965 年，Lilly 和 Stillwell［3］将这种微生物定义为“益生菌”。后来，Sperti将益生菌定义为“刺激微生物生长的组织提取物”。益生菌被用来描述微生物产生的物质，是一种具有与抗生素相反功能的药物。

随着对微生物制剂研究的深入，益生菌的定义也在逐渐改进和完善。目前研究者们将益生菌普遍定义为：从动物体内提取的有益微生物经过加工得到的只含活菌或者活菌及其代谢产物共同存在的微生物制剂。益生菌作为对宿主有益的微生物，因为对酸和胆盐有耐受性，所以可以在消化道内长期存在［4］。将益生菌添加到反刍动物饲料中可以改善反刍动物胃肠道菌群，促进有益微生物的生长和繁殖，进而提高动物生长性能，增强动物机体的免疫力和抗病力。益生菌作为反刍动物饲料添加剂既能提高动物的生长性能，又在保护环境的同时给养殖户带来经济效益，所以研究益生菌在反刍动物生产中的作用有着非常重要的意义。

1.2 益生菌的分类

多年来，关于微生物特征的研究主要集中在肠道微生物群。随着对益生菌研究的深入，研究者们按照菌种不同将益生菌划分为3种类型，包括乳酸菌类（主要包括乳杆菌属、丙酸菌属、肠球菌属、链球菌属、片球菌属等）、芽胞杆菌类（主要包括凝结芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌等）、酵母类（啤酒酵母、产朊假丝酵母等）［5］。

2 犊牛的生长发育特点

无论是肉牛还是奶牛，犊牛时期胃肠道菌群的建立在其以后的生长发育过程中均起着至关重要的作用。要想养好牛，就必须重视其犊牛阶段的饲养。但是犊牛免疫力较弱，且极易受到外界应激的影响。首先是初生环境应激，因为母体内的环境是无菌的，而圈舍内是有菌环境，所有犊牛从母体内产出到圈舍中，必然会受到环境应激的影响。然后是断奶应激，尽管人为配制的犊牛日粮能够满足其生长发育需要，但其毕竟和母乳营养成分有所不同［6］，因而会给犊牛带来一定的断奶应激。

在犊牛阶段，胃肠道菌群对其健康和生长发育具有很大的影响。犊牛容易受到应激而导致胃肠道菌群失调，因此一个稳定的肠道菌群对于犊牛的健康生长至关重要。大量的研究表明犊牛的胃肠道菌群一般分为3类：一类是与宿主共生的专性或兼性厌氧菌（如双歧杆菌、类杆菌和乳酸杆菌），即犊牛胃肠道优势菌群；第二类是与宿主存在共栖条件的致病菌和病原菌 （如肠杆菌和肠球菌），在犊牛胃肠道中为非优势菌群。第三类是病原菌，这类病原菌一般在犊牛胃肠道中只是路过，并不停留，所以不会导致犊牛产生疾病［7］。要想保证犊牛健康生长，就要保证犊牛胃肠道菌群的动态平衡。而生长环境和日粮营养成分的改变会导致犊牛胃肠道菌群发生改变，所以在犊牛饲养过程中，要尽量做到生长环境相对不变，并且在改变日粮营养成分之前，做好预饲，避免犊牛产生应激，而造成胃肠道菌群结构发生变化。

3 益生菌在反刍动物机体内的作用机理

益生菌在反刍动物机体内的作用机理主要表现在调控瘤胃发酵、提高机体免疫力等方面。其中在调控瘤胃发酵上主要表现为益生菌能够调控瘤胃pH值，这就可以防止日粮中能量过高而引起的动物酸中毒［8］。并且益生菌中的丙酸菌属可以利用瘤胃中的乳酸，在维持瘤胃pH值稳定性的同时可以进行糖异生过程，为机体提供能量［9］。

目前对于益生菌在反刍动物应用上的研究较为明确的是，在反刍动物幼龄时期建立一个良好的胃肠道优势菌群平衡系统能使其生长发育得更好。但每当动物产生应激或者疾病时，其胃肠道优势菌群系统的平衡都会受到破坏，这其中就可能会导致不利于动物生长发育的有害菌群数量增加，影响动物的生长发育。而当人为地在动物日粮中添加益生菌后，进入胃肠道中的益生菌不但能与有害菌群竞争营养物质，从而抑制有害菌的生长，并且还会在胃肠道壁上附着一层益生菌群膜从而阻碍病原菌进入，进而减少病原菌的增殖、发育，防止病原体对动物机体造成危害。而且进入动物胃肠道的益生菌在生长、增殖的过程中会消耗胃肠道内大量的氧气，从而为反刍动物胃肠道内有益菌群的生长提供了一个有利的厌氧环境。同时动物胃肠道内的致病性需氧菌和兼氧菌数量也会降低，进而使胃肠道形成一个由优势有益菌群组成的动态平衡的微生态系统［10］，以促进动物机体的生长发育。

4 益生菌对犊牛的影响

幼龄阶段对于动物的一生至关重要，牛也不例外。犊牛刚出生时，瘤胃还没有发育完全，且其肠道中微生物也处于空白状态。在犊牛饲养过程中，初生和断奶是犊牛生长最关键的2个转折点，如果在该2个时期给犊牛饲喂益生菌，就会在犊牛的胃肠道中建立优势菌群，促进肠道发育，进而对犊牛胃肠道的发育和机体生长发育产生积极的影响。

4.1 益生菌对犊牛生长性能的影响

大量的研究表明，益生菌饲喂犊牛可以提高犊牛的生长性能。 Bayatkouhsar等［11］研究表明，乳酸杆菌可以提高犊牛的采食量和日增重，但与对照组相比差异不显著（P＞0.05）。 Zhang 等［12］通过给犊牛口服植物乳杆菌（1.7×1010CFU/d）发现，植物乳杆菌可以改善犊牛的生长性能和营养物质消化率。董晓丽等［13］在研究益生菌对犊牛生长性能的影响时发现，在哺乳期犊牛代乳品中添加益生菌能够增加其日增重，提高犊牛生长性能，同时也改善犊牛的腹泻情况。张海涛等［14］研究发现，纳豆枯草芽胞杆菌能够提高犊牛的日增重、饲料转化率、降低料重比，进而提高动物的生长性能。Riddell等［15］在研究益生菌对犊牛生长性能的影响时发现，益生菌可以提高犊牛日增重，增加犊牛采食量。但是 He 等［16］和 Alugongo 等［17］的研究却发现，将酵母及发酵产物饲喂犊牛对其免疫机能和生长性能并无显著影响。Heinrichs等［18］研究表明，甘露寡糖替代新霉素和土霉素等抗生素添加到犊牛代乳粉中并不影响犊牛的生长性能。这些研究结果中存在的差异可能是由于试验动物的品种、日龄、环境、饲养管理以及饲料精粗比不同所造成的，也可能与所添加的益生菌种类和添加量有关。

4.2 益生菌对犊牛瘤胃发育的影响

益生菌可以促进犊牛瘤胃发育，并且快速提高犊牛断奶后的瘤胃发育速度，以利于犊牛断奶后迅速适应所食的日粮。益生菌促进犊牛瘤胃发育主要表现在对瘤胃pH值的调节，当益生菌进入犊牛瘤胃后，犊牛的瘤胃中会产生大量的乙酸、丙酸和过氧化氢等物质，在降低瘤胃pH值的同时又增加了挥发性脂肪酸的产量，改变了瘤胃中VFA的比例，而挥发性脂肪酸产量的增加又可以促进了瘤胃内微生物的发育［19］。并且当犊牛瘤胃pH值处在一个相对较低的环境下，瘤胃内发酵类型会由乙酸发酵转变为丙酸发酵，从而更有利于瘤胃上皮细胞对乳酸和丙酸的吸收。同时益生菌的饲喂也会增加犊牛瘤胃内有益菌的数量，使瘤胃微生物种类变得多样化，进而促进犊牛瘤胃发育。符运勤等［20］在0～8周龄犊牛晨饲的代乳粉中添加了益生菌（地衣芽胞杆菌），通过对瘤胃液细菌多样性的分析发现，益生菌的添加增加了犊牛瘤胃液细菌区系的香侬—威纳多样性指数、丰富度和均匀度指数。张海涛等［14］给犊牛饲喂益生菌（纳豆枯草芽胞杆菌）以研究益生菌对犊牛的影响时发现，与对照组相比益生菌添加组中犊牛瘤胃表皮的微生物数量和种类均显著增加（P＜0.05），犊牛瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃的相对重量显著高于对照组（P＜0.05），瘤胃pH值与对照组相比无显著差异 （P＞0.05），但有降低的趋势。说明给犊牛饲喂益生菌能够改善瘤胃微生物区系，提高瘤胃内微生物种群的多样性。

4.3 益生菌对犊牛免疫系统的影响

免疫球蛋白对于动物机体免疫系统的发育至关重要。犊牛出生前，由于母体胎盘的特殊结构会阻碍母体中的免疫球蛋白进入犊牛的循环系统，所以刚出生的犊牛免疫系统的发育是不健全的。这时如果有外界环境中的病原菌入侵，就会导致犊牛感染疾病［21］。大量的研究已经证实，益生菌中所含的抗原物质与致病菌很相似，所以益生菌也是良好的免疫激活剂，它能够有效地提高干扰素和巨噬细胞的活性，参与调解细胞吞噬功能中细胞因子的分泌及宿主和抗原之间的免疫反应，进而提高动物机体对致病菌的免疫力。孙晓先等［22］研究发现，益生菌在动物机体免疫器官的生长发育中起着重要作用。赵会利等［23］给31日龄荷斯坦奶牛犊牛的日粮中添加了0.1%的益生菌（纳豆芽胞杆菌），发现纳豆芽胞杆菌能够提高犊牛体液和细胞免疫水平，促进犊牛免疫器官的发育，提高了犊牛免疫力。Castro等［24］研究表明，益生菌能够调控犊牛胃肠道微生物区系，提高犊牛机体免疫力。Franklin等［25］在奶牛犊牛日粮中添加10 g/d的甘露寡糖，结果发现奶牛犊牛血清中免疫球蛋白含量较高，轮状病毒抗体活性较强。以上的研究结果说明，在犊牛日粮中添加益生菌对于犊牛机体免疫球蛋白的产生、犊牛免疫力的提高等方面具有明显的促进作用。

5 益生菌在犊牛应用中存在的问题

研究者们对于益生菌的研究已经有很长一段时间，益生菌在犊牛饲养上的应用也取得了长足的进展。但目前只有枯草芽胞杆菌、乳酸杆菌和地衣芽胞杆菌等益生菌在犊牛上有所应用，并且在实际应用是也会有一些问题如：①相比于抗生素，益生菌的抗菌效果较弱；②相比于单胃动物，益生菌在反刍动物上的应用还很少，应加大研究力度；③因为现有益生菌都为活菌制剂，在保存和运输时容易失活，并且其作用效果极易受到环境、日粮成分及比例等因素影响。所以目前对于益生菌的研究应该着力于研究出方便保存、运输且作用效果相对稳定的益生菌，或者找到能够使益生菌长时间存放的方法，并且应该进一步提高益生菌的抗菌效果，甚至研究出能够长期替代抗生素作用效果的益生菌。

6 展望

益生菌能够提高犊牛的生长性能和饲料转化效率，促进犊牛胃肠道的发育，并且对犊牛机体免疫器官和细胞的发育具有较好的促进作用，能够提高犊牛机体的免疫力。随着人们健康意识的逐渐增强，对食品的安全意识也逐渐提高，因此在养殖业中发展抗生素替代品成为必然趋势。益生菌作为犊牛的饲料添加剂可以使其胃肠道保持在一个健康的水平，进而有利于犊牛的生长发育。由此可见，益生菌在犊牛饲养中的应用前景非常广阔，在未来的研究中更应该关注在犊牛饲养过程中各种益生菌的作用效果。

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