合生素的研究進展
抗生素長期以來一直在動物生產中發揮著巨大作用，可有效地治療和預防動物疾病發生，但是抗生素的持續使用會造成細菌耐藥性和動物產品藥物殘留等諸多問題，尋求和開發綠色、無污染、低殘留的飼料添加劑替代抗生素飼料添加劑已成為當前研究的熱點。

合生素（synbiotics）又稱合生元，由Gibson（1995）首先提出，它是指益生菌（Probiotics）與益生元（Prebiotics）結合使用的生物制劑，其特點是同時發揮益生菌和益生元的作用[1]。合生素的使用效果相當于或優于抗生素，而其成本低于抗生素等抗菌藥物，并且不存在藥物殘留的問題。目前，國內外研制成功的飼用合生素產品并不多見，2003年我國國家飼料工程技術研究中心實驗室成功研制出飼用合生素，該飼用合生素產品已達到與抗生素相似的生產性能，且對肉品品質有較明顯的改善作用，是非常有前途的抗生素替代品[2]。本文主要對合生素的作用機理及在生產和生活中的應用作以綜述。
　　
1 合生素的作用機理
　　1．1 益生素、益生元和合生素
　　1．1．1 益生素
　　益生素（Probiotics）又稱益生菌、促生素、利生素、生菌素、益康素、活菌制劑等[3]。益生素是選用動物正常菌群中的優勢種群，經系列人工培養制成活菌制劑，再回歸自然環境，發揮其固有的生理作用。益生素通過與有害菌競爭氧、營養或定植位點，抑制有害菌增殖，從而改善腸內菌群的平衡，使腸內環境得到凈化。通過抗氧化作用、抗變異作用、生理活性作用、免疫刺激等方式對宿主發揮機體調節、機體防御、預防疾病、治療疾病等功效。目前應用較多的有乳酸桿菌制劑、雙歧桿菌制劑、芽孢桿菌制劑等。在生產中，益生素具有促進動物生長、提高飼料轉化率、改善動物的健康水平和消化分解抗營養因子等作用[4]。
　　1．1．2 益生元
　　益生元（Prebiotics）又稱化學益生素、前生素等，是通過選擇性促進腸道內某些有益菌的活性或生長繁殖，從而增進宿主健康[1]。益生元一般在胃腸道的上部既不能水解，也不能被動物吸收，但能夠選擇性地刺激腸內有益菌（雙歧桿菌等）生長、繁殖或激活代謝功能，調節腸內有益于健康的優勢菌群的構成和數量，從而起到增強宿主機體健康的作用。
　　益生元多為非消化性食物成分，目前最具開發前景的益生元是功能性低聚糖、酸化劑及中草藥制劑等。功能性低聚糖是由2～10個單糖通過糖苷鍵連接形成的低度聚合糖。主要包括甘露寡糖（MOS）、低聚果糖（FOS）、大豆低聚糖（SOS）、異麥芽寡糖（IOS）、低聚乳果糖（LDL）、寡乳糖（GOS）、低聚焦糖（STOC）和寡木糖（XOS）等[5]。由于機體胃腸道缺乏水解這些低聚糖的酶系統，因此它們大部分可順利通過小腸和胃而不被降解利用，直接進入大腸內被雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌所利用，有害菌對其利用率極低或不能利用，從而使有益菌大量生長繁殖。Ito等（1990）報道：FOS與TOS可促進人體內雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖而抑制病源菌如大腸桿菌、梭狀芽抱桿菌和沙門氏菌的生長。Gibson（l994，1995）認為，雙歧桿菌數量的增加可以改變腸微生態，抑制有害菌的繁殖[6]。
　　國內外應用的飼用酸化劑有單一品種的有機酸和復合酸兩大類，其中有機酸主要是檸檬酸、延胡索酸。復合酸是利用幾種特定的單一酸復合而成的。酸化劑除對預防仔豬腹瀉有良好作用的同時，對促進動物營養物質的消化吸收，提高動物的生產性能也有明顯的促進效果，是一種無殘留、無污染，符合環保要求的飼料添加劑[7]。
　　中草藥有效成分極為復雜，通過動物試驗和人體免疫功能的機理研究證實，中草藥含蛋白質、氨基酸、維生素、油脂、樹脂、糖類、植物色素、常量元素和微量元素等多種營養物質，并含有大量的有機酸類、生物堿、多糖、揮發油、蠟、甙、鞣質等物質，還含有多種免疫活性物質及一些未知的促生長活性物質。據研究，有200多種中草藥含有免疫活性物質，能增強動物體的免疫功能；有400多種中草藥有殺菌、抑菌作用；有130多種中草藥能抗菌；50多種中草藥對病毒有滅活或抑制作用。枸杞、茯苓、淫羊藿、甘草等中草藥中含有的各種多糖是免疫刺激劑，具有促進胸腺體液反應、刺激網狀內皮系統、激活機體對癌細胞的特異性免疫反應，同時又能刺激白細胞產生干擾素和免疫球蛋白，抑制細菌和病毒的繁殖；黃花、人參等含有的甙類化合物和苦豆草含有的生物堿等，都有促進抗體生成及免疫調節的功能。有研究表明，扶正固本類中草藥，如黃花、黨參等，除可增強機體免疫功能外，還可促進雙歧桿菌、乳酸菌的生長，發揮益生作用。近年來，中草藥由于無抗藥性和藥物殘留、副作用小、效果顯著、資源豐富等優點受到人們的關注[8]。
　　1．1．3 合生素
　　合生素是益生素與益生元結合的生物制劑，故它專指能選擇性促進益生素作用的益生元復合物[9]。2003年國家飼料工程技術研究中心首次采用微生物學鑒定、微量快速生化反應和離子色譜分析法等實驗手段，將有益微生物與中草藥活性成分結合起來，從78種植物中篩選出7種目標植物，采用大罐液體培養法生產有益芽孢桿菌菌種，然后采用空氣壓縮凈化系統及氣流干燥系統生產飼用芽孢桿菌添加劑，采用水提、醇提、脂提等定向提取技術提取植物多糖，然后運用均勻設計法將芽孢桿菌添加劑與植物多糖優化組合而成飼用合生素添加劑[2]。
　　1．2 合生素的作用機理
　　合生素可同時發揮益生素與益生元的作用，通過促進外源性活菌在動物腸道中定植，選擇性刺激一種或有限幾種有益菌生長和繁殖，從而達到促進宿主健康的目的。
　　1．2．1 有益微生物促進低聚糖消化
　　低聚糖由于其分子間結合位置及結合類型特殊，飼喂后不能被單胃動物自身分泌的消化酶分解。單胃動物消化道后部寄生著大量微生物，這些微生物可產生切斷多聚糖或低聚糖末端糖苷鍵的酶，并產生水解聚合鏈中間各種糖苷鍵的酶，從而以非消化性寡糖（NDOS）→單糖→乳酸和丙酮酸→揮發脂肪酸→二氧化碳和水的消化過程把寡聚糖消化，為有益微生物或機體所直接利用。
　　1．2．2 低聚糖促進有益菌的增殖
　　低聚糖可直接進入腸道能為乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的生長繁殖利用，產生二氧化碳和揮發性脂肪酸，促進有益菌大量繁殖；同時，使腸道pH值下降。對大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌又有抑制作用，并能把病原菌帶出體外和具有充當免疫刺激因子等作用。低聚糖一方面直接抑制病原菌的生長；另一方面使腸道還原電勢降低，具有調節腸道正常蠕動的作用，間接阻止病原菌在腸道中的定植，從而起到有益菌的增殖因子作用（邵良平，1999）。
　　1．2．3 低聚糖增強有益菌的競爭優勢
　　沙門氏菌、大腸桿菌等許多病原微生物的細胞表面或菌毛上含有外源凝集素，能與腸上皮寡糖結構中的受體特異性結合，使細菌粘附在腸壁上增殖，導致腸道疾病的發生，導致動物機體受損，危害養殖業生產。Newman（1994）發現某些寡糖的結構與腸上皮寡糖結構受體相似，可與病原菌的外源凝集素特異性結合，使病原菌不能在腸壁上粘附，而隨寡糖通過消化道排出體外。Salit（1977）研究表明當甘露寡糖存在時，具有甘露寡糖特異性外源凝集素的大腸桿菌不附著哺乳動物腸道上皮細胞。體外試驗證明，已粘附在腸道上皮組織上的大腸桿菌接觸甘露寡糖后可在30min內脫落。這個結果表明，寡糖不但可阻止病原菌在腸壁上的附著，而且也能“洗脫”已粘附的病原菌。同時飼料中添加甘露寡糖，可以改善腸道微生物組成，形成以雙歧桿菌和乳酸桿菌為優勢菌的腸道菌叢。
1．2．4 發揮益生素和益生元的雙重作用
　　雖然合生素中益生素與益生元協同作用還沒有被研究，但是兩種物質的混合使用可能提高穿過胃腸道上部分的益生素的存活率，可以增加在大腸中的作用，其作用可能具有可加性或者是協同作用。益生素和益生元均可提高機體對病原性物質的抵抗力，影響機體免疫系統，提高免疫力。益生元和益生素雖然組成和代謝方式不同，但對內源菌群具有相同的調節機制。益生元和益生素均能促進畜禽的生長，抑制生長早期由于感染而引起的死淘率（Huber，1997；Mulder et al，1997）。合生素是將益生素和益生元結合制成的生物制劑，它能發揮益生素的生理活性和益生元的促生長的雙重作用，并可能最大限度發揮益生素和益生元的相似作用，更好地促進動物健康和生長。

2 合生素的應用
　　2．1 人類生活上的應用
　　合生素產品在國內外已出現，多見于人類保健食品，常用于補充嬰兒的益生菌源不足、腸道菌膜不健全、體質弱、食欲不振、大便干燥和鵝口瘡等癥狀中[10]。張勇等（2001）對雙叉奶中合生元應用試驗表明雙叉奶中合生元對小鼠、人體腸道菌群具有改善作用[11]。崔雪梅等（2002）用合生元兒童益生菌沖劑治療小兒輪狀病毒（RV）腸炎62例，治療組有效率達93.5％，明顯優于對照組，有極顯著性差異，表明益生菌對于縮短腹瀉的時間及減緩腹瀉的癥狀有明顯的效果，可推廣應用[12]。孫曉娜（2003）采用合生元治療肝硬化腹瀉，結果顯示：合生元可抑制腸內腐敗菌、病原菌增殖，能降低血液中內毒素和氨的含量，改善肝臟蛋白質代謝，減輕肝臟解毒的負擔，有防治肝性腦病的作用，是治療肝硬化合并腹瀉的有效藥物[13]。陸新（2004）的研究結果表明,含合生元制劑的早期腸內營養能減輕重度燒傷患者內毒素血癥的嚴重程度，降低炎癥應激反應[14]。Kanamori等（2004）用合生元對7個小腸結腸炎病人進行了長期臨床試驗，結果表明：腸內菌群的數量提高，排泄物內的短鏈脂肪酸增加[15]。Schrezenmeir等（2004）對129名患有細菌引起的急性傳染病的1～6歲兒童進行了臨床試驗，在他們的日常飲食中添加合生素，結果顯示使用合生素的兒童在14d內完全治愈率為94.3%，不添加合生素兒童組為80.6%[16]。Kanazawa等（2005）在進行完肝切除術的膽囊癌病人飲食中添加合生素，可以明顯減少手術后感染等并發癥，對病人手術后恢復健康效果十分明顯[17]。由此可見，合生素可以改善病人腸道的功能，提高人體免疫力，對病人身體健康的恢復有非常大的意義。但是，有關合生素的應用還處在初步的研究階段，沒有真正進入人們的生活和臨床應用。因此，有關合生素在人類的應用研究還需要進一步探討。
　　2．2 動物上的應用
　　合生素在動物上的應用研究報道尚不多見。Mitsuoka(1987)，Bailey等（1991）發現，胃腸道中乳酸桿菌、雙歧桿菌等能利用FOS，大腸沙門氏菌等有害菌不能利用FOS。因此，寡果糖等具有促進乳酸菌等菌種的增殖，并通過有益菌增殖而抑制病原菌，從而提高動物生長速度、改善動物健康狀況、提高飼料轉化率和動物免疫力等[18]。Bailey（1991）在雞飼料中同時添加0.75%寡果糖和飼用微生物，第7d沙門氏菌感染雞的百分率比單獨添加飼用微生物降低42%，表明將兩者聯用更有效[10]。Rumney C等（1998）對4組共60只雄SD大白鼠進行試驗，對大鼠分2次用皮下結腸致癌物質進行處理，發現含有B.longum和菊粉的試驗組在減少結腸癌上具有協同作用[10]。林勇等（2001）研究了益生菌和益生元對仔豬生產性能的影響，發現兩者混合飼喂仔豬其日增重比單喂益生元組提高4.03%（P0.05），飼料利用率差異不顯著，但與單喂益生元相比具有提高的趨勢，同時其腹瀉率是試驗組中最低的[19]。周倫江等（1999）研究了益生菌和益生元對雛雞和哺乳仔豬的作用時，發現甘露寡糖、糞鏈球菌以及兩者混合使用都可極顯著提高雛雞血液中SOD和GSP-Px的活性（P0.01），但在試驗組間差異不顯著[20]。李曉卉（2001）將益生菌劑（雙歧桿菌QB9701、乳酸桿菌QL9705和芽孢桿菌QA9707）與低聚糖配合制備的合生元制劑用于治療羔羊腹瀉，其效果優于抗生素[21]。丁軻（2003）利用益生乳桿菌和中藥制成的合生元試驗結果表明，合生元可提高AA肉雞的免疫功能，提高胸腺指數、法氏囊指數和脾臟指數，提高腸道中的蛋白酶和淀粉酶酶活[22]。
　　3 前景展望
　　合生素兼具益生菌和益生元的雙重作用，主要體現在：合生素能夠提高外源性活菌的生存率，延長其作用時間；能使外源性活菌以更大的數量到達體內；刺激腸道內外源性及內源性細菌的定植和生長；改善腸道內菌群結構，增加有益菌的代謝；吸附腸道病原菌，對動物起保健作用；誘導腸腔內系統性免疫，改善宿主體質。可見，合生素在營養界中具有很重要的地位，但是關于合生素的應用研究還很少，仍需廣大科研工作者共同努力和探索，以期最大限度的發揮合生素的優勢，更好地服務于人類生活和動物生產。