復合微生態制劑在犢牛抗腹瀉中應用的研究進展

管曉軒，胡紅蓮，高民，李蘭柱，王典，蘭儒冰，孫滿吉*

（1．東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱 150000；2．內蒙古自治區農牧業科學院動物營養與飼料研究所，內蒙古呼和浩特 010031；3．內蒙古優然牧業有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010080）

后備牛培育是奶牛健康高產的基礎，也是奶牛養殖的關鍵環節，犢牛腹瀉引發高病死率是目前影響奶業后備牛源的突出問題，也是制約規模化牛場發展的關鍵。因此，降低犢牛腹瀉發生率、提高成活率已成為目前研究的熱點問題。犢牛因胃腸道發育不完善、對外界環境的抵抗力較低，易受到細菌、病原菌等侵襲，進而引發各種疾病。

腹瀉是犢牛常發病之一，在犢牛出生后的前4周尤為高發，發病率可達25.3%[1]，直接影響犢牛成年后生產性能的發揮，可對牧場造成嚴重的經濟損失。犢牛腹瀉通常由病毒和寄生蟲引起，包括輪狀病毒、冠狀病毒和微小隱孢子蟲等[2]。以往抗生素是治療犢牛腹瀉的首選，但隨著禁抗政策的實施，尋找新的替抗產品迫在眉睫。微生態制劑因具有促生長、增強免疫力、改善生態環境、無毒副作用、無殘留、無污染等的優勢，是一種理想的替抗添加劑，成為改善動物健康狀況的優先選擇。本文綜述了復合微生態制劑的種類、作用機制以及在犢牛抗腹瀉中的應用，為其在畜牧生產中的應用提供參考。

1 復合微生態制劑的概念及種類

微生態制劑也稱為微生態調節劑（microecological modulator），是一類主要由乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等有益菌種經發酵、干燥及加工而成的綠色飼料添加劑[3]。根據菌種的組成，微生態制劑可分為單一型和復合型微生態制劑。復合型微生態制劑是指兩種或兩種以上的菌種按不同比例配比而成的微生態制劑，與傳統抗生素類飼料添加劑相比，具有安全無殘留、不易產生耐藥性、改善動物機體健康等優勢。

1.1 酵母菌

酵母菌是一類高等單細胞兼性厭氧菌，現已發現1 000余種。酵母菌不僅可以與有害菌競爭，還可以促進有益菌的繁殖。酵母細胞富含糖類、蛋白質和脂肪等多種營養物質，廣泛應用于食品、飼料、生物工程等領域，是一種極具開發價值的益生菌。酵母菌發酵后能夠產生甘露聚糖、β-葡聚糖和多肽等多種營養活性物質，能夠提高動物胃腸道功能、免疫力和抗病力。

1.1.1 甘露聚糖

甘露聚糖又稱甘露寡糖，主要存在于酵母細胞壁的最外層，由90%的甘露糖和10%的蛋白質所構成。甘露聚糖主要作用于動物腸道，對腸道的影響主要表現為：可選擇性地促進有益益生菌生長，抑制致病細菌生長，提高動物免疫力等。張立永等[4]研究發現，日糧中添加甘露聚糖可提高壩上長尾雛雞血清免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）和免疫球蛋白G（IgG）的含量，表明甘露聚糖具有免疫調節作用。

1.1.2 β-葡聚糖

β-葡聚糖位于酵母細胞壁內層，由β-1,3-D-葡聚糖主鏈和β-1,6-D-葡聚糖側鏈構成。正常情況下，宿主腸道內的細菌群落保持動態平衡，當有害細菌進入腸道后會被吸附于腸道黏膜上，破壞細菌群落結構，損傷腸道黏膜，進而影響宿主的健康狀態。β-葡聚糖通過促進乙酰膽堿酯酶、P物質和5-羥色胺等神經遞質以及腸道上皮的緊密連接蛋白表達，改善腸道機械屏障損傷，維持腸道黏膜的完整性[5]。有研究表明，β-葡聚糖可促進腸道蠕動，增強胃腸道的運輸能力；也可以利用腸道細菌進行發酵，增加腸道菌群的豐富度和多樣性[6]。β-葡聚糖還能夠激活巨噬細胞，調節巨噬細胞和樹突狀細胞中腫瘤壞死因-α（TNF-α）和白細胞介素（ILs）的分泌，增加巨噬細胞中溶菌酶的數量，抵抗病原體的入侵。

1.2 乳酸菌

乳酸菌是一種無致病性的革蘭氏陽性菌，可利用碳水化合物生產乳酸[7]，其中包括乳桿菌、鏈球菌和片球菌等至少23個屬，并在不斷進化中。乳酸菌發酵產生的有機酸、特殊酶、酸菌素等物質具有特殊的生理功能。乳酸菌可通過增加腸道有益細菌干擾病原體附著于腸道黏膜而發揮作用；還可通過促進乳酸產生降低腸道內pH值，并抑制腸道需氧病原體的生長，減少腸道內不良代謝產物增殖。持續飼喂乳酸菌可降低犢牛腹瀉發生率，延遲發病時間，減少糞便中大腸桿菌菌群數量[8]。Boranbayeva等[9]研究發現，在日糧中添加乳桿菌素TK2顯著提高了營養物質消化率、飼料轉化率和犢牛日增重，降低了犢牛腹瀉和消化不良的嚴重程度。楊凱鑫[10]研究發現，乳酸菌制劑可改善犢牛的生長性能、增強免疫力、調節消化道菌群平衡并顯著減少犢牛腹瀉次數。Forte等[11]研究表明，D2/CSL嗜酸乳桿菌可顯著提高肉仔雞黏蛋白產量和體重，對其生長性能和代謝功能具有顯著改善作用，表明乳酸菌等益生菌對腸道生態系統具有積極影響。

1.3 枯草芽孢桿菌

芽孢桿菌是世界上分布最廣的細菌之一，廣泛存在于土壤、淡水、空氣和食物中。芽孢桿菌可產生耐熱、耐溶劑、耐紫外線和耐寒的孢子，能夠休眠多年。芽孢桿菌對動物不具有致病性和毒性，但能夠產生抗菌物質，比其他益生菌更適宜作為飼料添加劑。枯草芽孢桿菌是芽孢桿菌屬中最具特征的菌種之一，具有以下明顯優勢：在環境脅迫、制備條件和應用過程中具有產生孢子的能力；在低pH值、膽鹽等惡劣條件下具有良好的耐受性；在胃腸道內能夠存活并具有維持理想特性的能力；具有形成生物被膜并釋放生化化合物的能力[12]。

枯草芽孢桿菌可在消化道中產生大量消化酶，彌補體內內源酶的不足，減少飼料中的抗營養因子，提高飼料轉化率，促進營養物質的吸收以及動物生長發育。李靖[13]研究表明，枯草芽孢桿菌可加快育成牛的生長速度，增強機體免疫力，降低瘤胃中有害微生物數量，從而改變瘤胃微生物區系。Sun等[14]將納豆枯草芽孢桿菌和乳汁混勻后飼喂犢牛，結果顯示，納豆枯草芽孢桿菌能夠提高犢牛平均日增重和經濟效益，提前犢牛的斷奶日齡，顯著提高血清IgG和γ干擾素（IFN-γ）的含量，表明納豆枯草芽孢桿菌具有提高犢牛抗病毒、抗腫瘤以及改善免疫調控等作用。

2 復合微生態制劑的作用機制

2.1 促進犢牛瘤胃發育

反芻動物的消化系統在剛出生一段時期內為無菌狀態，胃腸道pH值接近中性，為各種致病菌的繁殖生長提供了有利環境。飼喂微生態制劑可促進幼齡反芻動物瘤胃生長發育[15]，調節瘤胃pH值，促使其提早斷奶。陳鳳梅等[16]研究發現，飼喂由枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和低果聚糖組成的復合微生態制劑能夠改變犢牛瘤胃微生物菌群組成，原因可能是復合微生態制劑中的乳酸菌可充分利用食入的牛奶，使乳糖分解成細菌素、乳酸等產物，有效地抑制沙門氏菌和金黃色葡萄球菌等條件致病菌生長，并利用低聚果糖分解生成維生素和有機酸，從而抑制有害細菌的產生；而且枯草芽孢桿菌產生的枯草菌素、短桿菌肽等活性物質對致病菌具有抑制作用。枯草芽孢桿菌作為好氧菌可迅速消耗環境中的游離氧進行大量增殖，能夠促進植物乳酸菌等有益厭氧菌生長，并產生乳酸等有機酸類，降低胃腸道pH值，從而間接控制其他致病菌的生長。符運勤[17]研究表明，給0～8周齡的犢牛補飼地衣芽孢球菌以及復合菌種能夠改善犢牛瘤胃發酵功能，提高瘤胃內主要纖維分解菌的數量，進而影響瘤胃微生物區系的多樣性。由此可見，微生態制劑可以通過調節瘤胃微生物菌群組成或影響微生物數量進而影響犢牛瘤胃發育。

2.2 調節腸道菌群平衡

腸道內環境由細菌、真菌等微生物組成。腸道微生物一般可分為：與宿主共生的專性厭氧菌、與宿主共棲的條件致病菌、病原微生物。胃腸道菌群處于平衡狀態是動物保持健康的重要因素，一旦菌群平衡被打破，細菌的發酵環境會發生明顯改變，引發免疫系統、消化系統和代謝系統等疾病。大量研究均表明了益生菌對動物健康的影響，早期應用益生菌不但能夠為有益細菌在小腸內的定植創造條件，還可對有害細菌的定植形成競爭作用。劉俊陽[18]研究發現，補飼15 g復合微生態制劑可顯著降低犢牛糞便中大腸桿菌數量，表明復合微生態制劑對犢牛腸道菌群平衡起到了積極作用。陳鳳梅等[19]研究發現，飼喂植物乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌聯合低聚果糖可顯著降低犢牛梭狀芽孢桿菌的相對豐度，顯著提高擬桿菌屬的相對豐度，改變了犢牛腸道的菌群多樣性，導致犢牛的腹瀉率顯著降低。由此可見，復合微生態制劑能夠明顯改善腸道微生物菌群構成，對梭形芽孢桿菌等有害菌具有抑制作用，從而有效防治犢牛腹瀉。

2.3 提高機體免疫力

益生菌在取代抗生素方面效果顯著，可作為具有潛力的抗生素替代品在畜禽養殖中應用。益生菌具有一定的免疫刺激性，不僅可以產生細菌素，還可以刺激宿主分泌干擾素產生免疫因子，有效刺激動物免疫細胞的活性，增強機體的免疫力和抗病能力。范利霞[20]研究發現，利用復合微生態制劑可改善吞噬細胞的吞噬功能，提高循環血液中的抗體水平，從而增強機體的免疫功能。Xu等[21]發現，日糧中添加枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌可顯著提高肉雞血清中IgA、IgM、免疫球蛋白Y（IgY）和抗炎因子白細胞介素-10（IL-10）含量，并顯著降低血清中促炎因子白細胞介素-1b（IL-1b）和白細胞介素-6（IL-6）的含量，激活了機體免疫功能。白雪等[22]研究表明，補飼含嗜酸性乳桿菌、枯草芽孢桿菌和布拉氏酵母的復合微生態制劑聯合寡聚糖能夠提高50日齡犢牛血清IgG和白細胞介素-2（IL-2）的含量，顯著降低TNF-α含量，表明補飼復合微生態制劑能夠減輕犢牛炎癥，增強抗應激能力，提高犢牛對病原性感染的抵抗力。

2.4 促生長、提高飼料效率

復合微生態制劑中的乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等定植于動物胃腸道可產生營養活性物質。如乳酸菌進入小腸發酵后可形成乳酸和揮發性脂肪酸等，降低胃腸道pH值，提高養分利用率。酵母菌不僅可以提高飼料的適口性，還可以產生氨基酸和維生素等多種營養物質，通過促進消化道營養物質的吸收利用和結腸微生物的發酵，促進動物的生長發育。芽孢桿菌可生成淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和各種消化酶，幫助機體消化吸收有機物，促進腸道消化吸收養分，提高飼料轉化率。Kawakami等[23]研究發現，飼喂含酵母和乳酸菌的代乳品可顯著提高犢牛的日增重和飼料轉化率，降低腹瀉率。魏小霜等[24]研究表明，補飼含有雙歧桿菌、芽孢桿菌、乳酸菌的復合微生態制劑可顯著提高斷奶犢牛的日增重和采食量，降低料重比。

2.5 改善體內外生態環境

動物生產中會產生一些有毒有害氣體污染環境，影響動物的生長發育。氮排放是引起污染的最主要原因之一，為優化養殖環境，降低家畜氮排放造成的污染尤為重要，而微生態制劑的使用是提高氮利用率的一種有效手段。有研究表明，微生態制劑可在腸道中產生多種酶，能夠分解消化道中的游離氨和其他有害物質，降低腸道、糞便和血液中的氨含量，減少氨和其他有害氣體的排放。朱萬寶等[25]研究發現，由蠟狀桿菌、酵母菌等微生物菌種組成的復合微生態制劑能夠顯著降低母豬糞便中硫代物和氨態氮的濃度，改善糞便的臭味。李文春等[26]研究發現，添加含有乳酸桿菌、芽孢桿菌和光合細菌的復合微生態制劑可降低育肥豬舍內氨氣（NH3）和硫化氫（H2S）含量，明顯改善豬舍氣味。單婕等[27]使用微生態制劑處理奶牛糞便，產生了良好的除臭和保氮效果，表明微生態制劑在糞便處理方面也具有積極作用。

3 復合微生態制劑在防治犢牛腹瀉中的應用

新生犢牛胃腸道細菌數量較少，腸道細菌平衡容易被破壞，特別是早期斷奶犢牛。微生態制劑是一種利用促生長物質對宿主有益無害的活菌制劑，不僅能夠提高動物的生長性能和飼料轉化率，還可防治腹瀉。Renaud等[28]研究發現，犢牛腹瀉時飼喂含酸性乳球菌、屎腸球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌的復合微生態制劑可縮短腹瀉持續時間。Kim等[29]研究發現，在犢牛代乳粉中添加含有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和非致病性大腸桿菌組成的復合微生態制劑可降低犢牛腹瀉率65%，糞便總評分由0.93降至0.31，表明犢牛在斷奶前補飼復合微生態制劑可降低腹瀉率，具有替代抗生素的潛力。Guo等[30]研究發現，與對照組相比，補飼6 g/d由雙歧桿菌、干酪乳桿菌、糞鏈球菌和釀酒芽孢桿菌組成的復合微生態制劑可降低犢牛腹瀉率和糞便稠度指數（FCI），腹瀉率由70%降至10%，同時提高了糞便中有益菌群普氏菌（Prevotella）相對豐度，降低了條件致病菌Dorea的相對豐度。綜上，復合微生態制劑可影響犢牛糞便微生物組成和多樣性，進而降低腹瀉率。Wu等[31]研究也進一步表明了復合微生態制劑影響糞便微生物組成和多樣性是犢牛腹瀉率降低的重要原因。

4 結論

復合微生態制劑因具有促進瘤胃發育、調控腸道菌群平衡、增強機體免疫、促進生長發育和改善畜產品品質等益生作用，已逐漸成為抗生素替代品的主力軍。單一益生菌的應用已取得了良好的效果，多種益生菌聯合應用的使用劑量和實際應用效果許多需要探究和解決的方面，在實際應用中還面臨以下問題：菌種來源及適配比例對產品質量的影響尚不完全明確；菌種易失活，產品貨架期較短；益生菌檢測缺乏的統一標準；多菌種協同作用機制不明和綜合作用成本相對偏高等。未來需要加強對復合微生態制劑作用機制與實踐的研究，以期充分發揮復合微生態制劑的積極作用，推動微生態制劑的進一步應用。