目前，许多国家已开始禁止使用抗生素作为动物生长促进剂，然而停止动物饲料中抗生素的使用给牲畜和家禽养殖场带来很大的挑战。据报道，抗生素生长促进剂(AGPs)可防制家禽类患坏死性肠炎，而在一些停止使用AGPs的地区，家禽类患坏死性肠炎的发生率增加(Dibner等，2005)。因此，减少大量抗生素的使用，开发既环保又具有经济效益的微生态制剂，研究一种可行且增强动物先天免疫力的抗生素替代物已成为必然。

　　益生菌作为一种特殊的饲料添加剂或食材原料对动物的生长起到有利作用，通过调节肠道菌群动态平衡来维持宿主健康状态。此外，健康平衡的肠道菌群可有效抵抗致病菌的入侵，产生有益代谢产物(如维生素和短链脂肪酸)，且以非炎症方式刺激免疫系统。益生菌可作为抗生素替代物，其主要作用是提高动物对致病菌抵抗力的同时能加强宿主的黏膜屏障作用，可减少动物体内致病菌的入侵，改善其健康状态，进而减少食品中的食源性致病菌。作者从益生菌的作用机制入手，全面综述了益生菌在猪、鸡、牛及鱼虾等多种动物养殖中应用的研究进展，最后对其未来前景进行了展望。

　　1 肠道菌群对畜禽动物的影响

　　正常情况下，共生菌可通过调节宿主肠道黏膜免疫、减少致病菌感染、改变调控信号对肠道菌群结构和机体能量代谢平衡起到有益作用。肠道菌群结构复杂，且大部分肠道细菌对宿主产生的有益作用机制尚未明确。研究结果表明，乳杆菌属和双歧杆菌属细菌均可有效改善肠道疾病，因此，通过强化肠道微生物中的有益菌可治疗多种肠道紊乱疾病且可维持宿主健康(O’Hara等，2007)。此外，牲畜和家禽养殖场中个体之间的亲缘性可促进宿主与宿主之间的微生物交换。所以，在高密度动物养殖地区，维持健康的微生物群落作为抵御致病菌入侵的屏障很重要。

　　分离和鉴定不同动物肠道内存在的微生物种类是研究动物肠道菌群的一个关键问题。通过16SrDNA法解析60种哺乳动物的肠道菌群构成，结果发现，饮食因素、宿主系统发育和肠道形态均会影响消化道的微生物生态(Ley等，2009)。哺乳动物可分为单胃动物和反刍动物，它们的微生物群分类与这一分类一致，且宿主粪便菌群的组成能准确显示其生理状态的好坏。单胃动物(如猪、鸡、兔和人类)体内的微生物种类主要有拟杆菌属、梭杆菌属、双歧杆菌属、真杆菌属、乳杆菌属、肠杆菌属、链球菌属、消化链球菌属和丙酸菌属，而在反刍动物(如奶牛、绵羊和羔羊)体内，瘤胃作为其最重要的微生物生态系统，包括能降解纤维素的优势菌群如纤维杆菌属、瘤胃球菌属、丁酸弧菌属和梭菌属，且还包含有主要菌属如普氏菌属、月形单胞菌属、链球菌属、乳杆菌属和巨型球菌属(Mackie等，2000)。瘤胃中还存在一些厌氧菌、纤毛原虫和大量的产甲烷菌。另外哺乳动物体内的微生物系统随个体日龄的不同和生理状态的变化而改变。饮食因素也是影响肠道菌群的因素之一，草食动物含有大量的细菌总群，而肉食动物体内的细菌总数最少，杂食动物介于这2种水平之间(Ley等，2008)。

　　肠道黏膜屏障将人体和动物胃肠道内的肠腔和肠道内环境分开，黏膜层是通过多种黏膜分泌物的相互作用而形成的，包括黏蛋白、三叶因子和磷脂表面活性分子(Guarner等，2003)。肠道上皮组织和肠黏液是机体防御寄生菌、致病菌和其他抗原入侵的第一道防线，主要包括红细胞、M 细胞和肠道树突状细胞3种免疫细胞。其中寄生菌可能起到双重作用，刺激黏膜防御机制和维持免疫应答的内环境稳态(O’Hara等，2006)。这表明微生物群的组成和免疫系统的变化存在一致性。

　　肠道菌群及其代谢、营养作用和防御功能对维持肠道屏障的完整性起重要作用。肠道黏膜完整性的破坏(如肠黏膜屏障功能障碍)会导致肠道通透性增加，引起机体从生理炎症到病理炎症的转变，进而引起炎症性疾病(IBD)(Lambert，2009)。肠道致病菌产生的毒素、黏蛋白酶、黏附素和扩散因子等参与上皮组织代谢(Andoh等，2006)。因此，致病性基因的改变可能会直接引起无法控制的病理炎症。大量研究结果表明，伴随着肠道致病菌的增加及双歧杆菌和乳杆菌等有益菌的减少，肠道菌群的改变会引起肠炎等肠道疾病。

　　宿主应激条件下会导致肠道黏膜屏障损坏和肠道通透性增加，使有益菌如双歧杆菌和乳杆菌的数量下降，进而影响肠道菌群的结构和敏感性。此外，一般应激条件可导致牲畜和家禽的生长速度和产量降低(Humphrey，2006)。如小猪断奶期脱离母猪、家禽养殖场温度的改变和环境破坏，这些应激条件会直接影响畜禽的生长性能。

　　2 益生菌种类

　　益生菌作为活的微生物制剂，当摄入充足的数量时，能改善肠道微生物系统，赋予宿主某种健康益处(Fuller，1998)。益生菌的作用机制包括调节肠道菌群平衡、稳定胃肠道屏障功能、调控细菌素的表达和免疫调节作用等。

　　目前，益生菌的种类按其微生物种类主要划分为：①乳酸菌类，主要包括乳杆菌属、乳球菌属、肠球菌属、链球菌属、片球菌属、明串珠菌属、肉食杆菌属、双歧杆菌属等，其中以乳酸杆菌和双歧杆菌研究最多;②芽孢杆菌类，主要包括凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等;③真菌及酵母菌类，主要包括黑霉菌、啤酒酵母、产朊假丝酵母、酿酒酵母等;④光合细菌类。在畜牧养殖中常用的有乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、酵母菌等。益生菌根据菌种类型可分为乳酸菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母菌制剂3类。

　　加强益生菌在动物养殖方面的应用一般可通过体外筛选试验，如抗菌活性、黏附性和药物敏感性等主要的益生菌特性来分析益生菌的功能性和安全性。目前，基因芯片技术等先进的分子生物学方法可加快检测这些特性指标，同时能分析工业生产中的表型特性和遗传特性。

　　3 益生菌在动物养殖中的应用

　　3.1 益生菌在猪养殖中的应用

　　家畜经常受环境条件(养殖管理、饲料添加等)的影响会引起肠道菌群失调，且成为感染致病菌的一个危险因素。在猪养殖业中最大的影响因素是断奶期与断奶后期。这个时期断奶仔猪处于快速生长发育时期，如果养殖管理方法不科学，会对其机体免疫力及肠道菌群平衡产生不利影响，进而导致仔猪腹泻和肠道疾病，死亡率升高。大量研究结果表明，使用益生菌可减少肠道致病菌的入侵并改善仔猪的肠道疾病症状。Zeyner等(2006)通过给仔猪从出生到断奶期每天口服粪肠球菌可减少其腹泻率，同时仔猪体重显著增加;Lodemann等(2006)研究结果发现，摄入粪肠球菌NCIMB 10415可减少致病菌对仔猪肠道菌群的影响;陈丽仙等(2013)研究结果也表明，益生菌制剂能显著降低仔猪腹泻率。

　　研究结果显示，在断奶仔猪饲料中添加益生菌可减少仔猪腹泻率，提高仔猪生长性能。Vahjen等(2007)在仔猪饲料中添加屎肠球菌后，结果发现仔猪感染致病菌的几率显著下降。另有研究结果发现，仔猪饲料中添加屎肠球菌可使仔猪体重增加，免疫能力显著提高，且体内的大肠杆菌数量明显减少，乳酸菌数量增多(Takahashi等，2007)。文静等(2011)研究结果表明，在母猪饲料中添加益生菌可提高母猪的生产性能，改善母猪肠道健康，提高母猪免疫力。Alexopoulos等(2004)研究结果表明，在母猪饲料中添加地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌均可提高断奶仔猪数量，增加断奶仔猪的体重。Stamati等(2006)在哺乳期母猪饲料中添加蜡状芽孢杆菌，结果显示母猪在哺乳期间的体重下降幅度显著降低。

　　另有研究结果表明，断奶仔猪饲喂乳酸杆菌可显著减少回肠中产肠毒素性大肠杆菌的数量，同时仔猪的日增重明显上升(Konstantinov等，2008);鼠李糖乳杆菌LGG对改善由E.coli K88引起的断奶仔猪腹泻效果明显(Zhang等，2010)。这可能是由于通过调节猪肠道菌群及系统性炎症细胞因子的数量加强了猪肠道抗体的防御能力。

　　减少致病菌对肠道黏膜的黏附可降低肠道疾病的严重性。研究结果表明，包含双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌的益生菌制剂可分别降低沙门氏菌、大肠杆菌和梭菌对猪肠道黏膜的黏附，而这2种微生物制剂联用效果更佳。使用乳酸双歧杆菌HN019可减少断奶后仔猪感染轮状病毒和大肠杆菌引起的腹泻(Shu等，2001)。另外，摄入双歧杆菌可提高猪的生产性能且使断奶仔猪肠道中大肠杆菌的数量减少，双歧杆菌的数量增加。

　　以上研究结果均表明，益生菌摄入对猪养殖起有益作用，能增加有益菌的数量，减少有害菌的入侵，此外，益生菌对促进免疫应答起主要作用，可有效提高IgM和IgA的活性，提高机体对致病菌的抵抗能力。

　　3.2 益生菌在家禽养殖中的应用

　　鸡饲料中添加益生菌的历史并不长，然而近几年应用益生菌改善鸡肠道健康、生长性能和抵抗致病菌的研究较多。益生菌具有提高肉鸡生产性能、促进内源消化酶分泌、抑制大肠杆菌和沙门氏菌的数量、增加免疫功能等作用，这对提高饲料转化率和促进肉鸡生长极为有利。

　　益生菌可控制致病菌的感染进而维持鸡肠道菌群处于健康平衡的状态。许多具有良好益生特性的菌株可调节家禽类的肠道菌群且防止致病菌的侵害，其中乳杆菌的应用最多。Higgins等(2008)研究结果表明，益生乳杆菌可有效降低肉仔鸡体内沙门氏菌的恢复。同时，研究结果还显示，从1日龄开始摄入乳杆菌可使由于坏死性肠炎导致的鸡死亡率下降(Hofacre等，2003)。此外，饲喂酵母菌可使肉鸡肠道中沙门氏菌含量下降26%(Spring等，2000)。

　　郭元晟等(2010)通过研究乳杆菌L.casei-Zhang对肉鸡生长性能及消化功能的影响，结果发现，饲喂L.casei-Zhang可显著提高肉鸡生长前期的日增重，对粗蛋白质和能量的表观消化率也明显增高;Wu等(2011)通过在肉鸡饲料中添加枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)KD1后发现，摄入B.subtilis KD1可提高肉鸡生长性能，同时改善其肠道菌群，乳杆菌数量显著增加，而大肠杆菌的数量显著减少。

　　研究鸡蛋的产量与益生菌的应用也有一定相关性。Davis等(2002)报道，嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌和屎肠球菌混合联用可有效改善鸡蛋体积，并降低饲喂产蛋鸡的成本。同时，益生菌可增加鸡蛋的产量与质量。

　　3.3 益生菌在反刍动物养殖中的应用

　　益生菌在反刍动物养殖中的应用研究包括对幼龄和成年反刍动物的影响，主要考虑动物的健康状态和经济效益，通常益生菌主要应用在奶牛和小牛养殖中。感染产肠毒素大肠杆菌而导致的新生小牛腹泻是引起幼龄反刍动物患病和死亡的主要原因。用乳酸菌、嗜酸乳杆菌15或酿酒酵母NCDC49发酵的酸乳饲喂牛，可降低牛腹泻的患病率，小牛的日粮中添加酵母可减少其腹泻的天数(Agarwal等，2002)。

　　近来有学者把乳杆菌作为反刍动物饲料中的益生菌添加剂进行研究。一个持续2年的研究结果表明，奶牛每天摄入嗜酸乳杆菌NP51可使其粪便中E.coli O157∶H7的数量下降35%(Peterson等，2007)。Timmerman等(2005)研究结果发现，将包含6株乳杆菌的益生菌制剂添加在牛饲料中，可成功减少小牛的总死亡率、腹泻率及降低其体内有害大肠杆菌的数量。

　　饲喂益生菌能激活奶牛瘤胃菌群的活性，加快有益菌的繁殖速度和饲料中纤维素的分解，促进挥发性脂肪酸的合成和吸收，提高饲料利用率，进而提高奶牛的产奶量。研究结果表明，活性酵母菌可改善奶牛的生长性能，促进干物质吸收，增加牛奶的产量;Desnoyers等(2009)研究结果证实，反刍动物摄入酵母菌后，产奶量增加，瘤胃pH 上升，瘤胃挥发性脂肪酸浓度和有机物消化率均增加;Deng等(2009)通过给奶牛饲料中添加纳豆芽孢杆菌，持续28d后对其瘤胃功能菌群进行分析，结果发现，瘤胃细菌、淀粉分解菌和蛋白分解菌的数量均明显增加，表明纳豆芽孢杆菌可通过调节瘤胃菌群进而发挥有益作用。

　　3.4 益生菌在水产养殖中的应用

　　益生菌是良好的免疫激活剂，能有效提高干扰素和巨噬细胞的活性。通过产生非特异性免疫调节因子激发机体免疫功能，增强机体免疫力和抗病性，在水产养殖中具有重要应用。

　　研究结果发现，喂食添加Sanolife MIC-F(益生菌干粉混合体，成分为芽孢杆菌孢子)对半滑舌鳎和大菱鲆的体重、体长增长率、肥满度和成活率均有显著促进作用且经济效益显著，添加益生菌对水质基本没有净化的作用，但无负面的影响(康萌萌，2012)。Sakai等(2000)研究结果发现，虹鳟鱼口服酪酸梭菌可增加体内白细胞的吞噬活性，进而提高自身免疫力。

　　在虾的养殖中，芽孢杆菌S11可促进斑节对虾正常生长发育，增强免疫力，提高其存活率和抗病能力(Rengpipat等，2000)。另有研究结果表明，凝结芽孢杆菌(B.coagulans)SC8168在一定浓度下能显著提高南美白对虾幼体的存活率及蛋白酶和淀粉酶等消化酶的活性(Zhou等，2009)。此外，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)被证明可改善罗氏沼虾的肠道菌群，增强其免疫力(Kumar等，2013)。

　　Luisa(2011)利用蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)养殖进行试验，结果表明，2种菌的体外分泌物对溶藻弧菌和嗜水气单胞菌2种致病菌均有抑制作用;在轮虫养殖水体中加入枯草芽孢杆菌能显著提高轮虫数量，并减少溶藻弧菌数量。

　　4 未来展望及存在问题

　　近年来，用益生菌替代抗生素的“绿色养殖”模式在动物养殖界引起广泛关注，已成为中国养殖界的重要需求。饲喂益生菌可调节动物肠道菌群平衡，增强动物抵抗致病菌的能力，提高饲料的消化率和吸收率;通过益生菌制剂的使用可降低环境污染，提高生态效益，具有十分重要的环保意义;益生菌安全、无毒副作用，有益于人类的健康。随着人们对食品安全、环境保护等重大社会问题的关注，益生菌制剂的应用前景必将十分广阔。

　　然而使用益生菌制剂仍存在以下问题：由于部分益生菌制剂在贮存过程中活力易下降且不稳定，甚至可能失活，导致实际使用效果达不到预期效果;益生菌如何在不同养殖动物中的不同生长阶段合理使用才能达到良好效果，养殖中益生菌的使用量并没有一个科学的依据，这些仍需更科学具体的研究。因此，从益生菌自身的生物学特性出发，同时从细胞、基因工程技术、药理学研究等多领域开展研究，如何配合使用多种益生菌，或将益生菌与酶制剂、寡糖、多肽、酸化剂等物质联用以增强益生菌的功效，研制稳定性良好及抗性高的新菌种将成为今后益生菌研究的重点，使益生菌制剂更好地服务于养殖业发展。

　　文章作者：

　　江科 青岛市畜牧兽医研究所

　　李和刚 青岛市畜牧兽医研究所

　　戴正浩 青岛市畜牧兽医研究所

　　侯乐乐 青岛市畜牧兽医研究所

　　赵金山 青岛市畜牧兽医研究所

　　任小利 莱西市畜牧兽医局

　　王玉梅 莱西市畜牧兽医局