近年來，針對藥物殘留、食品安全和細菌耐藥性等問題，人們開展了無毒、無公害的益生菌制劑的研究和開發(fā)。益生菌由許多有益微生物及其代謝產物組成，具有補充有益菌群，維持動物腸道菌群平衡，抑制病原菌繁殖，產生過氧化氫，提高飼料轉化率，合成營養(yǎng)物質，促進生長，產生抗生素類物質等作用。因此，目前畜牧業(yè)特別是在養(yǎng)豬生產中越來越多應用益生菌制劑，益生菌制劑已成為國內外養(yǎng)殖界學者研究和生產者關注的熱點。

一、益生菌的種類

益生菌亦稱益生素、生菌素、益菌素、促生素等。迄今為止，已證明可在人類、畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖等領域廣泛使用的益生菌大體上可分為四大類，其中包括：①乳桿菌類（嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、詹氏乳桿菌、拉曼乳桿菌等）；②雙歧桿菌類（長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、卵形雙歧桿菌、嗜熱雙歧桿菌等）；③芽孢桿菌類（地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌）；④酵母類真菌（釀酒酵母、石油酵母）及一些酶。研究較多的有芽孢桿菌制劑、乳酸桿菌制劑、真菌制劑、鏈球菌制劑、光合菌制劑和混合菌制劑，在養(yǎng)豬生產上應用較多的益生菌制劑主要是乳酸菌類和芽孢桿菌類，劑型有單一菌株和復合菌株兩類，以復合菌制劑較為常用。我國2008年批準使用的飼料級益生菌菌種有16種，用于配合飼料的主要是乳酸桿菌（以嗜酸乳桿菌為主）、糞鏈球菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌和酵母等。

二、益生菌的作用機理

動物腸道內的微生態(tài)環(huán)境非常復雜，有近400種菌群表現棲生、互生、偏生、競爭或吞噬等關系。目前，人們對益生菌的研究還不夠深入，對其作用機理尚不完全清楚，但已有的研究顯示益生菌可能主要通過維持動物腸道的菌群平衡、增殖有益細菌，減少腸道病原微生物，從而使宿主受益。

1. 乳酸菌

此菌是最早發(fā)現和應用最廣泛的益生菌群，至少包括18個屬，其中以乳酸菌屬和雙歧桿菌屬的益生菌作用最為重要。乳酸菌于厭氧或微好氧、礦物質和有機營養(yǎng)豐富的微酸性環(huán)境中生長繁殖，是動物消化道中的優(yōu)勢菌群，在消化道的正常菌群平衡中起著決定性作用。其作用機理主要有：乳酸菌可通過糖類發(fā)酵產生有機酸（乳酸、丁酸、醋酸等）、雙乙酰、過氧化氫等細菌代謝產物，對導致消化道疾病的腐敗菌和病原菌具有抑制作用。此外，乳酸菌發(fā)酵產生的一些特殊酶系、細菌表面成分等物質則具有生理功能，可刺激組織發(fā)育，對機體的營養(yǎng)狀態(tài)、生理功能、細菌感染等產生作用，從而成為動物微生態(tài)制劑的主要組成菌種。另外，乳酸菌還具有刺激機體免疫系統(tǒng)的重要作用，乳酸桿菌尤其是干酪乳桿菌、植物乳桿菌能明顯刺激吞噬細胞、自然殺傷細胞以及腫瘤細胞的活性。

2. 芽孢桿菌

此菌耐高溫、高壓和酸堿，是一類好氧菌，并非腸道內的常駐菌，但進入消化道后可萌發(fā)為營養(yǎng)體細胞，消耗大量的氧氣，維持腸道厭氧環(huán)境，促進乳酸菌、雙歧桿菌等厭氧益生菌的生長，從而抑制需氧致病菌的生長，維持動物腸道的菌群平衡。一般認為芽孢桿菌從以下途徑產生作用：首先，芽孢桿菌抗逆性強，且很多芽孢桿菌能產生抗菌活性物質，在與有害菌群的定植、生存空間以及營養(yǎng)物質的競爭中處于優(yōu)勢地位，可有效拮抗病原菌和腐敗菌的生存和繁殖，減少了有害物質的產生，促進宿主動物的健康和生長；其次，芽孢桿菌能分泌多種消化酶類，如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等多種水解酶類，能促進飼料中大分子物質的消化和利用。研究表明，添加芽孢桿菌后能明顯降低動物腸道內大腸桿菌、產氣假膜桿菌、沙門氏菌的數量，使機體內的益生菌增加而潛在的致病菌減少，排泄物中的益生菌數量增多，致病菌減少，從而凈化了體內外環(huán)境，減少疾病的發(fā)生。

與乳酸菌等益生菌相比，芽孢桿菌具有抗逆性好、穩(wěn)定性強、生長速度快、產多種酶類、能有效抑制病原菌生長等特點，再加上保存期長，易于加工和生產，是理想的動物益生菌制劑生產菌。目前，應用較多的有枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌等。

3. 酵母菌

此菌是一類非絲狀真核微生物，一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細胞真菌。酵母菌不是腸道正常菌群，但能耐受腸道胃酸和膽鹽的不良影響而生長；加上其蛋白質含量高、雜食性、代謝產物多、易培養(yǎng)，因而在食品、飼料領域已得到廣泛使用和推廣。目前，人們對酵母菌的作用機理了解甚少，但知道它進入腸道后能快速繁殖成優(yōu)勢種群，消耗掉腸道內的氧氣，并能產生過氧化氫、細菌素等，建立微生態(tài)平衡，促進有益厭氧微生物的繁殖，抑制有害細菌如大腸桿菌、沙門氏菌的生長。同時，酵母菌體中含有非常豐富的蛋白質、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養(yǎng)成分。大量試驗證明，酵母菌在提高動物免疫力、提高動物生產性能和減少應激等方面均起作用。

三、益生菌在養(yǎng)豬生產中的作用

1. 調節(jié)腸道微生物作用

研究發(fā)現，益生菌能夠有序地定植于黏膜、皮膚等表面或細胞之間而形成生物屏障，起著占位保護作用、爭奪營養(yǎng)、互利共生或拮抗作用，阻止病原菌的侵入、黏附、定居和繁殖，從而對有害菌（大腸桿菌屬、產氣莢膜梭菌屬、葡萄球菌屬等）的定植產生抑制作用。虞澤鵬等（2002）報道，在斷乳仔豬日糧中添加0.4%益生菌，有降低仔豬腹瀉、改善胃腸功能的作用。一般情況下，乳酸菌類益生菌制劑可以降低仔豬腹瀉，提高仔豬成活率，提高飼料報酬；而芽孢桿菌類益生菌制劑不僅能降低腸道疾病的發(fā)生率，增強機體的免疫功能，且對仔豬、生長豬、育肥豬均有促生長作用。但也有研究表明，益生菌制劑可能對部分仔豬不敏感或作用不顯著。

一般認為，益生菌拮抗腸道病原菌的主要途徑有：①通過產生揮發(fā)性短鏈脂肪酸（如乙酸、乳酸、丙酸等）降低腸腔pH值，促進腸蠕動，從而使外源菌未能與胃腸道黏膜表面接觸、黏附就被排出體外；②營養(yǎng)競爭，使致病菌缺乏生長所需的某種營養(yǎng)；③降低腸腔的氧化還原電位；④在厭氧環(huán)境下產生過氧化氫和天然抗生素類物質，減少腸道內毒性物質的產生，形成抑制或殺死有害菌的環(huán)境；⑤產生特殊的有益代謝產物和抗菌物質，如細菌素等。

2. 營養(yǎng)促生長作用

動物胃腸道菌群依賴動物體自身營養(yǎng)或分解動物胃腸道內食物而賴以生存，菌群及其代謝過程產生的維生素和胞外酶產物能被動物機體吸收，在營養(yǎng)、消化和吸收方面具有重要作用。丁祥力等（2009）按日糧的0.3%添加復合益生菌制劑，飼喂試驗結果表明：飼喂復合益生菌制劑能夠使豬膚色紅潤，生長勢好，增強豬的體質；飼料利用率提高11.7%；處理組日增重較對照組提高15.4%，對豬具有明顯的促生長作用；糞便中的大腸菌群數量降低，氮、磷排放量減少，氨氣等有害氣體產生量減少，對環(huán)境的污染減輕。蔡一鳴等（2002）等用自己分離鑒定的益生菌制成復合型飼料添加劑，對60～180日齡的生長豬進行飼養(yǎng)育肥試驗，結果表明，在基礎日糧中添加0.2%益生菌制劑的試驗組比對照組增重率提高了16.5%，起到明顯的促生長作用。

目前，有營養(yǎng)特性的益生菌主要是芽孢桿菌，其次是雙歧桿菌、乳酸桿菌等。益生菌營養(yǎng)特性具體表現在：①芽孢桿菌在其生長繁殖過程中能夠產生乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性酸，這些酸類能夠降低動物腸道pH值，有效抑制病原菌的生長，為乳酸菌的生長創(chuàng)造條件；②雙歧桿菌不僅可以產生機體所需的各種維生素，還能通過抑制某些維生素分解菌來保障維生素的供應；③乳酸桿菌能合成動物所需的多種維生素，其產生的乳酸能抑制植酸對腸道中鈣和磷的絡合，增加機體對鈣和磷的吸收。

3. 免疫調節(jié)作用

在正常狀態(tài)下，腸道菌群的組成、種類和數量比較穩(wěn)定，一般不會引起或僅產生低水平的免疫反應。但當腸道有益菌群缺乏時，往往造成腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育不良，腸道的形態(tài)受到破壞，免疫球蛋白處于較低水平。因此，動物胃腸道穩(wěn)定的菌群結構能協(xié)助動物免受感染，特別是胃腸道感染。

益生菌是良好的免疫激活劑。乳酸菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌等產生的有機酸及其代謝產物對一些病原菌有抑制作用，并能激活免疫活性細胞，增強機體抵抗力。益生菌通過在腸道內定植，抑制致病菌黏附腸黏膜，可有效降低致病菌的數量，從而維持腸道菌群平衡，刺激胸腺、脾臟和法氏囊等免疫器官的發(fā)育，增強巨噬細胞的吞噬活性，活化腸道相關淋巴組織，促進免疫球蛋白的生成，調節(jié)機體的免疫功能。呂利軍等（2009）選取48頭25日齡斷奶仔豬，分別飼喂基礎日糧、添加0.05%乳酸菌微膠囊的基礎日糧和添加0.1%菊粉+0.05%乳酸菌微膠囊的基礎日糧，結果表明乳酸菌組和合生素組單核巨噬細胞數量比對照組分別提高12.21%和13.17%。據報道，乳酸菌可以通過提高巨噬細胞和單核細胞的活性、促進免疫細胞分泌細胞因子的方式來提高機體的細胞免疫水平。另外，雙歧桿菌也具有良好的抗菌性，并能增強機體的免疫功能。

益生菌對腸黏膜的黏附能力是菌株激活免疫性能的前提，益生素在腸道具有抗原識別部位的淋巴組織集合上發(fā)揮免疫佐劑作用，活化腸黏膜內的相關淋巴組織，使抗體分泌增強，提高免疫識別力，并誘導淋巴細胞和巨噬細胞產生細胞因子，通過淋巴細胞再循環(huán)而活化全身免疫系統(tǒng)，從而增強機體的非特異性和特異性免疫功能等。益生菌可通過3條途徑刺激動物的免疫系統(tǒng)：首先，作為活細胞在動物胃腸道表面定植與繁殖，增殖到一定數目刺激動物免疫系統(tǒng)；其次，由死細胞釋放出來的抗原物質（包括脂多糖、肽聚糖和DNA等大分子物質）被動物吸收后直接刺激動物免疫系統(tǒng)；最后，乳桿菌通過影響胃腸道中微生物菌群組成來間接影響免疫系統(tǒng)。

四、益生菌應用存在的問題和發(fā)展方向

目前，益生菌在養(yǎng)豬生產中所起的重要作用已為國內外所認可，但其所面臨的一些問題仍需要進一步研究和改進。首先，益生菌在體內定植機理尚未闡明、作用機制仍不十分明確，所以益生菌的使用仍存在爭議，作用機制的不明確不利于益生菌制劑的推廣和應用。據報道，某些芽孢桿菌和假單胞菌的抗菌效應是由于它們產生的抗生素引起的，背離了使用益生菌的初衷。其次，長期使用益生菌對環(huán)境的影響尚缺少有效評估，如對環(huán)境微生物菌群是否會永久改變或影響該區(qū)域內物質的轉變；最后，益生菌菌種的活性、穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響較大、對突發(fā)流行病效果不明顯等問題尚沒有完全解決。因此，進一步研究益生菌作用機理，提高益生菌的穩(wěn)定性，開發(fā)“多功能性”益生菌制劑；加強益生菌與酸化劑、中草藥制劑等綠色飼料添加劑的協(xié)同效應和作用機理的研究將成為今后益生菌制劑的主要發(fā)展方向。