丁酸梭菌、乳酸菌在幼龄反刍动物生产中的应用

摘要：丁酸梭菌和乳酸菌作为益生菌类饲料添加剂主要的菌种，具有绿色安全、应用效果好、能够替代生产中部分抗生素使用等特点；在生产过程中拥有品质易控、纯度高和稳定性强等优势，备受饲料添加剂厂及养殖场的青睐。本文对丁酸梭菌和乳酸菌在幼龄反刍动物养殖生产中的应用效果、作用机理进行介绍和分析，旨在对丁酸梭菌和乳酸菌在幼龄反刍动物养殖中的合理选择和使用提供数据参考。

关键词：幼龄反刍动物；丁酸梭菌；乳酸菌；应用效果；作用机理

胃肠道不仅是动物机体饲料消化利用和营养物质吸收的重要场所，还是动物重要的免疫器官。丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、乳酸菌(Lactobacillus)作为肠道内有益菌，代谢产物中消化酶和氨基酸等能够提高饲料的利用效率，促进动物生长发育；代谢产物中丁酸和乙酸等能够调控肠道内pH，维持肠道内的菌群平衡，有利于有益菌在动物肠道内定殖，抑制有害菌生长和繁殖。丁酸梭菌和乳酸菌能够作为调节非特异性免疫的因子，刺激和激活动物免疫器官的发育，调节免疫能力，抑制病原菌给机体带来炎症反应，有利于提高机体免疫能力。

1 丁酸梭菌、乳酸菌的益生功能

动物耐药性问题一直备受科研学者以及消费者们的关注。2020年7月，我国动物饲料端开始限制抗生素的添加，在此契机下，许多替抗饲料添加剂产品被广泛运用到动物养殖过程当中。“禁抗”阶段，为减少畜禽养殖端抗生素残留对外界环境的影响，保障幼龄反刍动物的健康，开发绿色、安全且具有替抗效果的饲料添加剂产品是现阶段科研工作者们的研究目标。丁酸梭菌和乳酸菌能够调节胃肠道内pH和菌群稳定性，在单胃动物生产中应用较为广泛，而在幼龄反刍动物中应用较少。丁酸梭菌代谢产物包括丁酸菌素、丁酸、维生素以及许多酶类物质，特别是丁酸，它能够为动物肠道黏膜提供能量，修复损伤的肠道黏膜，通过调节肠道内pH，抑制致病菌如沙门氏菌和大肠杆菌的生长，有利于防止动物腹泻的发生，丁酸梭菌代谢产物中因含多种酶类物质，能够降解淀粉、维生素和蛋白质等营养成分，同时作为营养物质被机体吸收，提高饲料的利用效率。乳酸菌代谢产物中包含乙酸和乳酸等成分，这类有机酸可以调节动物肠道内pH，与有害菌如大肠杆菌以及葡萄球菌等竞争肠道内附着点位，抑制病原菌的生长和繁殖，起到保护和维持肠道菌群平衡的作用；乳酸菌还有利于提高机体特异性免疫，促进B淋巴细胞和T淋巴细胞增殖，并产生高水平抗体，实现机体免疫力全方面提升。表1为丁酸梭菌和乳酸菌在幼龄反刍动物养殖中的使用情况及效果。

表1 丁酸梭菌、乳酸菌在幼龄反刍动物生产中的应用效果

2 丁酸梭菌在幼龄反刍动物生产中的应用及作用机理

2.1 丁酸梭菌对幼龄反刍动物生产性能及腹泻发病情况的影响及作用机理

丁酸梭菌的研究与应用主要集中在单胃动物当中，对于在反刍动物上的应用，特别对幼龄反刍动物相关报道较少。有报道称，幼龄动物饲喂益生菌有助于提高生长发育效果。每天在犊牛基础日粮中添加8g丁酸梭菌，与对照组相比，犊牛平均日增重增加120g，料重比下降0.12，腹泻降低0.52%。羔羊每天每只补饲2×108CFU/g丁酸梭菌0.25g，可以使采食量和平均日增重显著提高。犊牛采食6g有效活菌数为5×109CFU/g复合益生菌(丁酸梭菌、凝结芽孢杆菌)后，腹泻率下降了4.5%。另外丁酸梭菌能够有效缓解抗生素所引发的腹泻病，有利于维护犊牛肠道健康。丁酸是动物肠道生长的营养物质，丁酸梭菌在机体内分泌大量的丁酸和多种维生素；同时，丁酸梭菌能够分泌大量酶类物质，将饲料中营养物质分解，利益机体利用，提高饲料消化和吸收效率。丁酸梭菌能够维持肠道内微生物微生态平衡，抑制有害菌增殖，特别是对大肠杆菌抑制效果较为明显，有利于减少腹泻发生。丁酸梭菌能产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶等提高饲料中营养成分消化的代谢产物，有利于消除饲料中的抗营养因子，及时补充动物肠道中内源酶，进而提高肠道消化和消吸收饲料中淀粉、蛋白质以及脂肪的能力。其具有防控腹泻的作用机理可能是由于丁酸梭菌可以产生一种抗菌肽(丁酸菌素)，能够作用于机体内病原菌细胞膜，吸附、融合和改变膜性结构。丁酸菌素也可以利用正负电荷之间的相互作用，破坏细菌的细胞膜结构，使细菌细胞质膜表面形成孔道，膜内外渗透压改变，膜内渗入大量水溶性物质，导致细菌死亡，从而达到抑制细菌生长、增殖的目的。另外丁酸梭菌在机体内发酵后能够生成短链脂肪酸，降低肠道内pH，抑制有害微生物生长；同时短链脂肪酸能够为肠道上皮供能，促进和维持肠道上皮的生长和肠道健康，提高幼龄反刍动物抗病能力。

2.2 丁酸梭菌对幼龄反刍动物血液生化指标的影响及作用机理

犊牛饲料中添加2×109CFU/g丁酸梭菌60d，与对照组相比，血清尿素氮含量显著提高，葡萄糖含量有上升趋势，说明丁酸梭菌提高了饲料利用效率。在犊牛饮用的牛乳中添加活菌数为5×108CFU/g丁酸梭菌8g/(d·头)，试验第30、60、90天犊牛血清葡萄糖、白蛋白和总蛋白含量无显著变化，尿素氮含量有升高趋势。为犊牛提供丁酸梭菌，其血液生化指标中总蛋白、谷丙转氨酶、谷草转氨酶和葡萄糖含量显著提高；羔羊补饲丁酸梭菌，血清白蛋白含量显著升高，总胆固醇含量和尿素氮含量显著降低。说明丁酸梭菌有利于改善机体脂代谢，提高机体饲料蛋白质利用效率。丁酸梭菌代谢产物包括丁酸菌素、丁酸、维生素以及许多酶类物质等，代谢产物中还有多种活性酶类物质，酶类物质可以有效提高饲料中营养物代谢能力，促进日粮中营养物质消化与吸收；能够提高幼龄反刍动物肝脏和肾脏代谢水平，减少肝脏和肾脏损伤程度，丁酸梭菌代谢产物可以修复损伤的组织细胞，有助于改善血液生化指标。

2.3 丁酸梭菌对幼龄反刍动物血液抗氧化指标的影响及作用机理

犊牛饲料中添加4g活菌数为5×108CFU/g丁酸梭菌，与未添加组相比，犊牛血液抗氧化指标中超氧化物歧化酶含量显著提升(提高2.1U/mL)；添加8g丁酸梭菌后，血液中谷胱甘肽氧化酶含量显著升高(提高37.14 U/mL)。在动物肠道中，丁酸梭菌有助于修复机体损伤的肠黏膜，丁酸梭菌及其某些代谢产物能够提高奶犊牛体内抗氧化物质的活性，特别是代谢产物H2，它能选择性地清除机体内羟自由基；代谢产物总超氧化物歧化酶及还原型辅酶物质也能够起到清除机体内活性氧的作用。羔羊补饲0.25、0.5g的丁酸梭菌后，与未添加组相比，0.5g组犊牛血清中谷胱甘肽氧化酶、总抗氧化能力均显著提高，分别提高了15.1、12.5U/mL；与未添加组相比，0.25g组犊牛血清中丙二醛浓度显著降低。说明丁酸梭菌能够降低丙二醛的积累，有助于机体免受应激困扰，以维持生理功能的正常。丁酸梭菌能够提高幼龄反刍动物抗氧化能力，其机理可能是丁酸梭菌抑制了病原微生物增殖，降低了机体炎症氧化应激发生。也可能是由于丁酸梭菌能够产生丁酸、H₂以及消化酶类，活化机体内抗氧化酶活性，降低了活性氧含量。

2.4 丁酸梭菌对幼龄反刍动物血液免疫指标的影响及作用机理

羔羊补饲0.5g丁酸梭菌后，与未添加组相比，试验组犊牛血液免疫指标中IgA和IgG含量显著升高。为犊牛提供1×109CFU/g丁酸梭菌20d后，犊牛血清免疫球蛋白IgA、IgM和IgG含量极显著提高，IgA 提高了32.79%，IgM提高了23.68%、IgG提高了22.92%，这说明丁酸梭菌有助于提高幼龄反刍动物免疫能力和抗氧化能力。丁酸梭菌有利于提高肠道黏膜免疫和血清中IgG浓度，这可能是由于在丁酸梭菌及其代谢产物作用下，提高了动物免疫水平。王燕南研究表明，在犊牛饮用乳中添加8g活菌数为5×108CFU/g丁酸梭菌后，对照组犊牛血清中IgG含量显著提升，这可能是由于对照组犊牛腹泻高发，造成肠道屏障受损，机体需要提高免疫能力以应对腹泻所带来的炎症反应。杨万强研究表明，犊牛单独补饲2×109CFU/g丁酸梭菌，对犊牛血清中免疫指标无显著影响；酿酒酵母与丁酸梭菌合用后，犊牛血清中IgA 和 IgM含量得到显著提高。以上研究报道中对丁酸梭菌的应用效果评价不一，可能与菌剂种类、添加方式、添加量以及环境因素等均有关。丁酸梭菌在提高幼龄反刍动物免疫能力方面的作用机理尚未明确，可能是由于其刺激了Toll样受体(TLR)信号传导，激活了幼龄反刍动物肠道中T淋巴细胞的能力，进而增强了幼龄反刍动物机体内黏膜免疫功能，达到提高机体免疫水平的功效。

3 乳酸菌在幼龄反刍动物养殖中的应用及作用机理

3.1 乳酸菌对幼龄反刍动物生产性能及腹泻发病情况的影响及作用机理

乳酸菌作为有益菌在奶犊牛瘤胃以及肠道中占据重要位置，其数量高达1×108～1×109CFU/g，乳酸菌能够有效分解饲料中蛋白质和纤维等营养成分，提高肠道对营养物质吸收效果；促进多种微量元素、维生素的吸收。另外，乳酸菌能够产生促生长因子，保证机体营养物质供给，有利于提高奶犊牛生产性能发挥，提高饲料利用效率。补饲有效活菌数为1.7×1010CFU/g复合乳酸菌1g/(d·头)，犊牛平均日增重提高了30.33g/d。饲料中添加0.2%乳酸菌后，与未添加组相比，犊牛平均日增重显著提高(提高90g/d)，料重比无显著影响。乳酸菌具有抑制肠道中沙门氏菌、大肠杆菌繁殖的作用；与发生腹泻的奶犊牛相比，健康奶犊牛肠道中乳酸杆菌与沙门氏菌比例明显升高。以0.2%比例添加乳酸杆菌(有效活菌数1.0×1010 CFU/g)，与对照组相比，犊牛腹泻频率下降2.4%，粪便评分得到改善。乳酸菌能够在机体内产生乙酸和乳酸等成分，降低肠道pH；同时乳酸菌在肠道内定植，限制了病原菌和肠道上皮细胞结合，抑制沙门氏菌和大肠杆菌增殖，起到预防奶犊牛腹泻的作用。乳酸菌代谢产物能够促进幼龄反刍动物对饲料中营养物质消化和吸收功能；乳酸菌代谢产物能够生成半乳糖和葡萄糖等单糖，同时葡萄糖苷酶、纤维素酶和淀粉酶等能够利用饲料中大分子营养物质，将其降解成小分子单糖和小肽等，从而被机体所消化利用；另外乳酸菌能产生乙酸、乳酸、维生素以及促生长因子等物质，提高机体对饲料中营养物质利用效率。乳酸菌作为幼龄反刍动物胃肠道内优势菌株，能够定植在细胞间生物膜和黏膜表面，阻止了致病菌的占位、定植和生长，利用竞争性排斥和生物夺氧作用抑制肠道内有害菌增殖，促进厌氧菌繁殖，调节胃肠道优势菌群间协同作用，维持胃肠道菌群平衡和稳定。乳酸菌能够产生细菌素、H2O2、CO₂及双乙酰等抑菌成分，改变敏感细胞的生物学特性、代谢及形态学，干扰结合蛋白反应，对细菌细胞壁进行强氧化作用等方式阻止和杀灭致病菌，减少幼龄反刍动物腹泻病发生。

3.2 乳酸菌对幼龄反刍动物血液生化指标的影响及作用机理

犊牛饲喂复合乳酸菌50mL/头(有效活菌数2×1010CFU/mL)，血清中总蛋白、白蛋白含量有升高趋势，犊牛采食复合乳酸菌90d后，与未添加组相比，血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽氧化酶含量显著提高，分别提高4.1、0.9μg/L，说明复合乳酸菌有利于提高犊牛抗氧化能力。奶犊牛采食含有乳酸菌的饲料后，血清尿素氮含量下降，白蛋白和总蛋白含量有下降趋势，这可能是由于犊牛体内蛋白质利用效率得到提升。犊牛灌服乳酸菌后，与未添加组相比，试验第30、90天血清中葡萄糖含量显著提高，分别提高了0.82、0.59mmol/L，尿素氮含量有下降趋势，说明饲喂乳酸菌能改善机体对饲料中能量和蛋白质利用效率。乳酸菌能产生多种生物活性物质，其代谢产物能够促进动物对饲料中营养物质吸收和消化功能，促进营养物质在动物体内代谢。乳酸菌可以产生乙酸、乳酸、维生素以及促生长因子等生物活性成分，有效提高其肝脏、肾脏等功能器官代谢水平和修复损伤组织细胞，从而改善血液生化指标。

3.3 乳酸菌对幼龄反刍动物血液抗氧化指标的影响及作用机理

与对照组相比，在奶犊牛代乳粉中添加50mL乳酸菌制剂(2×108CFU/mL)至试验结束时，犊牛血清中总抗氧化能力、超氧化物及化酶等指标均呈下降趋势，而丙二醛浓度有上升趋势。犊牛饮水中添加150mL/头乳酸菌制剂(活菌数≥2×108CFU/mL)，试验期内犊牛血液抗氧化指标中总抗氧化能力、超氧化物歧化酶含量呈先升高后降低的趋势，试验第60天时达到最高，第90天时降至最低；乳酸菌制剂对犊牛血清中丙二醛含量呈先降低后升高的趋势，试验第1天最高，第60天时最低。这可能是由于乳酸菌在犊牛胃肠道内进行定殖，促进犊牛胃肠道内微生物环境尽早建立并维持菌群平衡，减少了致病菌的增殖；有利于机体对肠道内有害物质和氧自由基清除能力，进而提高机体抗氧化能力。乳酸菌抗氧化作用机制主要利用自身抗氧化及发酵后代谢产物两种途径实现机体抗氧化作用。自身抗氧化作用途径，是在菌体细胞遭受外界氧化自由基侵害时，菌体自身通过产生一些活性抗氧化物或者抗氧化酶类物质清除多余的自由基；代谢产物作用途径是在菌体经过发酵后产生乳酸及胞外多糖等物质，利用清除游离自由基和破坏活性氧生成反应链等方式提高机体抗氧化能力。

3.4 乳酸菌对幼龄反刍动物血液免疫指标的影响及作用机理

犊牛饲料中按0.2%比例添加乳酸杆菌(活菌数1×1010CFU/g)，与未添加组相比，犊牛血液免疫指标中IgG含量极显著升高，IgM含量呈上升的趋势。因为免疫蛋白参与了体液免疫，IgA、IgM含量升高，说明机体处于健康状态。初生犊牛乳中添加50mL乳酸菌制剂(2×108CFU/mL)饲喂45d后，与对照组相比，复合乳酸菌组犊牛血清免疫指标中IgA、IgM和IgG含量显著提高，分别较对照组提高了260.04mg/L、205.32 mg/L、1.43 g/L；这可能是由于复合乳酸菌刺激了机体内B淋巴细胞作用，促进了IgA和IgG产生，活化了T淋巴细胞以及巨噬细胞的调节功能，增加了机体特异性和非特异性免疫机能，以防止机体受病原菌感染。乳酸菌作为机体内非特异性调节免疫因子，所含有的肽聚糖能够活化宿主免疫系统(中性粒细胞、巨噬细胞以及内皮细胞等)；同时乳酸菌能够诱导分泌型免疫球蛋白A(SIgA)，SIgA能与病原菌表面特异性位点相结合，导致病原菌失去黏附能力；乳酸代谢产物中所含有的抗原物质能够激活Th2细胞产生白细胞介素5(IL-5)，促进了IgA产生，从而增强机体免疫能力。

4 结论与展望

丁酸梭菌和乳酸菌作为常用饲料添加剂，其应用效果受动物品种、所处生长阶段、调制和使用方法等因素影响。养殖过程中合理使用丁酸梭菌和乳酸菌能够提高幼龄反刍动物生产性能，降低其腹泻发病率，有助于提高机体抗氧化能力和免疫力水平。丁酸梭菌和乳酸菌作为后抗生素时代研究热点，探究并提高菌种在饲料加工中的承受能力，研究幼龄反刍动物胃肠道内活性以及与其他菌剂和药物间协同作用，深度探究丁酸梭菌、乳酸菌作用机理和生理功能等都是今后的研究方向和重点。

参考文献：略

作者：许翊冉，毛森等网络首发于《饲料工业》2025年2月。