我需要使用益生素嗎？--技術經理的現實思考

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發表于 2008-7-4 23:14:38 | 只看該作者回帖獎勵

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本文討論的益生素是傳統定義上的益生素：“通過改善腸道微生物平衡而有利于宿主動物健康的一類活的微生物添加劑” （Fuller,1989）。益生素不是一個新的話題，因為在40多年前就已經發現益生素具有促生長作用（Metchnikoff,1961)。但是益生素又是一個新的課題，因為近幾年來，關于益生素的研究重新成為熱門話題。一、我需要益生素嗎？
提示：當你遇到憑借抗生素不能解決問題的時候，可能你需要考慮是否可以使用益生素來解決或者緩解問題。
由于抗生素成本相對低廉，技術經理會首先考慮將抗生素用于促生長和預防腹瀉，而不考慮相對昂貴的益生素。這樣的考慮很現實，在能夠起到同樣促生長效果的前提下，當然首先選擇成本低的方案。這也是為什么益生素的促生長效應很早被發現卻一直沒有得到大范圍推廣使用的重要原因。
但是，現在的狀況有所不同。經過將近70年的大規模使用（1950，FDA），抗生素的促生長效應正在逐步減弱，動物的耐藥性則顯著增加。抗生素不像以前那么好用了，這是一個不爭的事實。預防仔豬腹瀉是一個古老的話題。在飼料配方中，盡管預防腹瀉使用的抗生素劑量越來越大，品種越來越多，可仍然會有很多客戶投訴動物下痢。技術經理時常頭痛不已。經過千百努力，技術經理終于搞定了腹瀉問題，可是客戶又投訴動物生長緩慢的問題！
生產上的腹瀉很大一部分是因為飼料原料的抗營養因子和日糧消化率不高引起的（環境、管理和疾病引起的腹瀉不在本文討論范圍），尤其以仔豬居多。通過大量抗生素掩蓋飼料原料消化率低的缺陷，其后果正是仔豬不腹瀉，但是因為腸道正常菌群的消化功能被嚴重削弱，動物的免疫器官發育受到抑制，導致后期生長速度明顯降低！仔豬的生長速度和采食量成正相關，而采食量與飼料原料的消化率成正相關（Toplis and Tibble，1995）。因此，如何提高飼料原料消化率就成為解決問題的關鍵。高消化率的原料都是昂貴的，在配方成本受限的情況下，酶制劑、益生素、酸化劑等相對廉價的添加劑就成為必然的選擇。本文將討論益生素在動物生產中的作用。
世界著名的微生態學家美國田納西州立大學的Dwayne C.Savage教授2002年在日本東京召開的“腸內菌世界”國際學術會上指出: “正常微生物群是人體的一個特殊器官”，擔負著諸如“營養、免疫、代謝及能量轉化等”對宿主動物不可或缺的生物活動！腸道微生物在養分消化和吸收過程中，參與碳水化合物、蛋白質、脂肪和礦物質還有維生素的代謝。腸道中所有微生物的體積總和與肝臟大小相當，重量超過1.2kg！

Nahanshon 等(1992, 1993, 1994, 1996) 發現，給采食玉米/豆粕或玉米/大麥/豆粕日糧的蛋雞飼喂乳酸菌刺激采食量增加并且脂肪、氮、鈣、磷、銅和錳在體內的存留增加。以乳酸菌為主的復合益生素提高了母豬、仔豬、肥育豬等各階段豬的采食量，并有改善粗脂肪糞表觀消化率的趨勢（馮杰，2004，2005，內部交流）。Jin 等(1996 b) 報道從肉雞小腸分離得到的所有12種乳酸桿菌均具有胞外或者胞內或者兼有兩者的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性。給動物飼喂嗜酸乳桿菌、鏈球菌和酵母菌組成的復合益生素不同程度提高了（4.9-17.7%）玉米、小麥和豆粕等飼料原料中粗蛋白、賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸的回腸表觀消化率（Ewing & Cole,1994）。Dunham 等(1993)研究發現，給肉雞飼喂一種乳酸菌使得腸絨毛高度增加，隱窩變深，這種變化源于T-細胞功能加強、抗-沙門氏菌的免疫球蛋白IgM產量增加。 Nahanshon等(1994) 也發現，給蛋雞飼喂乳酸桿菌導致腸道黏膜的免疫系統反應增強，免疫球蛋白IgA分泌增加。
上述試驗充分表明乳酸菌在改善消化和提高動物免疫力方面的作用。恰當選擇和使用乳酸菌對于克服抗生素帶來的負面影響具有積極意義。
二、我需要什么樣的益生素？如何選擇和使用益生素？
在生產中使用的益生素主要包括乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌三類(Fuller, 1992; Guillot, 1998）。乳酸菌是動物消化道的原籍益生菌，而芽孢桿菌和酵母菌則不是，三類益生素均有改善飼料消化的作用，但是只有乳酸菌具有腸道定植能力和競爭性排斥病原微生物的能力（Guillot and Ruckebusch, 1994)。
顆粒飼料：芽孢桿菌類益生素由于具有孢子，在高溫制粒的過程中損失很小，因此是主要的考慮對象（Simon, 2007）。然而，有研究表明：60℃制粒，乳酸菌（糞腸球菌）損失僅僅為5%（Simon等, 2007）。在美國，甚至出現了經過肉雞顆粒飼料90℃制粒僅損失10%活性的乳酸菌產品！盡管乳酸菌和酵母菌對于熱比較敏感，但是特殊篩選的菌種和良好的載體、包被技術仍然能夠使得其在部分顆粒飼料中得以應用。
粉狀飼料：可以使用任何一種益生素。但是，由于乳酸菌具有腸道定植能力和激發腸壁產生IgA等免疫蛋白的能力（Nahanshon等, 1994)，相比其他兩類益生素具有明顯優勢，因此被考慮的機會大大增加。
不同的動物種類或者動物的不同生理階段，使用的益生素也會有差別。在反芻動物，酵母菌的使用比較廣泛（Scheidemann, C.,2004）。但也有使用乳酸菌、芽孢桿菌改善瘤胃環境，增加產奶量的報道（Limin Kung, Jr., 2000）。在豬禽等單胃動物，乳酸菌和芽孢桿菌的使用更為廣泛。
在動物應激階段，益生素的使用效果最為明顯，因為此階段腸道菌群更容易發生紊亂。下表為動物在應激時，腸道菌群發生的變化（Ewing & Cole,1994）。

表1 應激對腸道微生物的影響

動物在應激期，腸道菌群最顯著的變化是乳酸菌減少。因此，可以預計，在寒冷和炎熱應激期間，或者在泌乳母豬，高峰產蛋期蛋雞，斷奶和保育的乳仔豬以及在動物病后或者運輸后的穩定階段，使用適當的乳酸菌能夠取得理想的效果。不僅僅如此，在通常認為不需要益生素的肥育豬階段，也有研究發現乳酸菌為主的復合益生素，在玉米豆粕為主的日糧條件下，取得和酶制劑相似，甚至更好的生產成績（馮杰，2004，2005內部交流）。
在很多技術經理的概念中，益生素是不能和抗生素同時使用的。其實，這樣的觀點有失偏頗。從理論上講，即便是單獨大劑量使用廣譜抗生素，腸道中也并非所有微生物都會消失，仍然會有相當一部分會存活在消化道，其中包括一些正常的乳酸菌！通過合適的菌種篩選以及抑菌濃度的研究，益生素是能夠和某些抗生素同時使用的。Mohan 等(1995) 研究發現：益生素＋抗生素的處理組肉雞生長速度最快。國內也有益生素抗生素同時使用達到最佳效果的報道（呂東海等，2001）
另外，對于益生素的選擇，除了選擇使用益生素的種類和了解其數量級以外，菌種的來源和質量也非常重要！在篩選菌種的時候，人們逐漸認識到種屬同源性的重要性，即，絕大多數有效的菌株均來源于宿主動物的消化道（Goldin,1998；Nisbet,1998）。
乳酸菌的粘附定植能力非常重要，這個指標通常無法通過產品的說明書得知。Jin等(1996 c)發現，分離得到的乳酸桿菌中，僅僅26％能夠中等強度或者比較強地黏附在肉雞小腸回腸上皮細胞。乳酸桿菌黏附小腸上皮細胞的能力差異極大。不同乳酸桿菌品種，甚至同一種乳酸桿菌的不同株，其定殖能力均不相同(Barrow等, 1980; Kleeman and Klaenhammer, 1982; Jin等, 1996 c) 。粘附能力強的乳酸菌株更容易發揮作用，實驗室的檢測培養可能會從側面說明一些問題。同樣的培養條件下，形成克隆單位的菌斑大小暗示了菌株的差異和特性！（圖1）