1．微生态制剂的作用方式分类

微生态制剂按作用方式可分为两种：饲喂型的微饲料添加剂与改良型的微生态调整剂。

饲喂型微饲料添加剂主要作用于动物体内，改良型的微生态调整剂主要作用于动物体外环境。二者在菌种的使用上有一定的区别，但也有重叠，通常乳酸菌、酵母菌、曲霉等主要作为饲喂型微生态制剂；沼泽红假单胞菌主要作为环境改良型微生态制剂；而芽孢杆菌既可作为饲喂型微饲料添加剂又可作为环境改良型微生态调整剂。

2．微生态制剂的用途分类

微生态制剂按照用途可分为三种：微生态治疗剂、微生态生长促进剂和微生态多功能剂。微生态生长促进剂可直接提高饲料转化率，促进畜禽生长，同时可防治疾病；微生态治疗剂可直接防治疾病从而间接提高饲料转化率，达到促进畜禽健康生长的目的。

3．微生态制剂的菌种组成分类

微生态制剂根据菌种组成可分为单一菌制剂和复合菌制剂。

单一菌制剂中只有一种活菌；而复合菌制剂中则存在多种菌种，不同复合菌制剂间只是菌种及菌间配比不同而已。一般来说，复合菌制剂的应用效果要优于单一菌制剂，这主要是由于复合菌间存在着互补或协同作用，市售产品多为复合菌制剂。

4．微生态制剂的物质组成分类

按微生态制剂的物质组成可以分为益生菌（probiotic）、益生元（prebiotic）、合生元（synbiotic）三类。

（1）益生菌

① 益生菌的演变过程　1965 年，Lilly D M 首次提出，益生菌是指对动物肠道菌群平衡有益的促进物质或微生物。1989 年，Fuller R 将其修改为：益生菌是补充喂养的活的微生物，而且可通过改善肠道菌群的平衡对宿主动物产生良好的健康效应。Schaasma G 定义，益生菌是摄入的一定数量的活体微生物。益生菌和益生菌制剂发展很快，20 世纪 80 年代初国际市场上只有 26 种医用益生菌开始使用，而且主要集中在日本。1991 年，德、英、法和丹麦等国就有 50 多种益生菌在市场上销售，范围涉及猪、肉牛、鸡的饲料。半个世纪以来，益生菌制剂显示了良好的效果，如乳酸杆菌和双歧杆菌在许多国家首先用于动物。

② 益生菌的定义　益生菌是指一种含有大量有益菌及其代谢产物或添加有益菌的生长促进因子，能够改善宿主微生态平衡从而发挥有益作用，达到提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代谢产物。一般都是从动物本身胃肠道中分离出这种菌，然后制成制剂。通常单胃动物的菌物为乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌，而真菌和曲霉菌较适合于反刍动物。这类制剂受酸碱度、温度等环境影响。

③ 益生菌的菌种　益生菌存在于地球上的各个角落，目前用于微生态调节剂的菌种主要有乳酸菌、双歧杆菌、放线菌、芽孢杆菌、链球菌及某些酵母和真菌。

（2）益生元

① 益生元的定义　益生元是指一种非消化性食物成分，能选择性促进肠内有益菌群的活性或生长繁殖，起到促进宿主健康和促生长作用。它是一类不被宿主直接吸收，但能选择性地促进其体内一种或多种有益菌的生长代谢与繁殖，从而增进机体健康的有机质。

最早发现的益生元是双歧因子。后来又发现多种不能被消化的寡糖可作益生元。最常见的寡糖有乳果糖、蔗糖寡聚糖、棉籽寡聚糖及寡聚麦芽糖等。这些寡糖不被有害细菌分解和利用，只能被有益菌利用，促进有益菌生长，达到调整菌群的目的。近年来，我国研究发现一些中草药制剂也可作为益生元。益生元有许多优越性，不存在保持活菌数的技术难关，稳定性强，有效期长，不仅可促进有益菌群生长，而且还可提高机体免疫功能。

经大量的研究后认为，15 个 C 原子的寡聚糖、肽类蛋白质、类脂、水溶性维生素及环化淀粉都可作为益生元。这类制剂的主要特点是选择性地促进肠道内一种或几种有益菌的生长繁殖，使其形成优势菌群从而达到维护机体健康的目的。

② 构成益生元的标准　Gibson 曾提出益生元为「不消化的食物成分，并且这些成分可通过选择性地刺激一个或几个结肠生理性细菌的增殖和活性对宿主产生有益的健康效应」，因此他指出成为益生元必须符合以下几个标准：在上消化道既不被水解，也不能被吸收，但是能被肠道菌群发酵；在促进有益菌生长的同时，也会降低和抑制腐败菌的数量。

（3）合生元　合生元为益生菌和益生元结合的生物制剂，它的特点是同时发挥益生菌和益生元的作用，具备协同作用，比益生菌或益生元单独使用的效果更好。这种制剂的应用有日渐增多的趋势。随着研究的进展，一些促生长物质特别是寡糖得到了开发与应用。果寡糖可显著提高断奶仔猪肠道内的厌氧菌总数、乳酸杆菌和双歧杆菌数。目前发现许多含氮多糖或寡糖、辅酶、某些氨基酸或纤维素甚至半纤维素、果胶及一些中药都可作为益生元。糖类中的异麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚龙胆糖、乳果糖、半乳果糖、蜜二糖等都可作为益生元。

5．微生态制剂的应用对象分类

微生态制剂按应用对象不同可分为：① 直接用于动物的动物微生态制剂，如生物兽药（调痢生、宫康素）、饲用微生物添加剂（益生素、生态宝等）；② 直接用于植物的植物微生态制剂，如生物农药、生物肥料、生物助长剂等；③ 直接用于人类的人类微生态制剂，如微生态调控剂（回春生、整肠生、丽珠肠乐等）；④ 直接用于粪尿污染和水质净化的微生态制剂，如生物净化剂；⑤ 直接用于饲料发酵的微生态制剂，如生物发酵剂。

6．微生态制剂的菌种种属分类

微生态制剂是活菌制剂，只有那些被研究清楚的有益微生物才能被利用。我国农业部 1996 年公布了 6 种益生菌即乳酸杆菌、粪肠球菌、双歧杆菌、酵母菌、DM423 蜡样芽孢杆菌、SA38 蜡样芽孢杆菌用于生物兽药的生产，又于 1999 年颁布了干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、假丝酵母、沼泽红假单胞菌等 12 个菌种可直接饲喂动物，用于益生菌剂（微生态制剂、微生态调节剂）的生产。而美国 FAD 批准用作直接饲喂的微生物已有 43 种，其中乳酸菌 28 种（包括乳杆菌 12 种、双歧杆菌 6 种、链球菌 6 种、片球菌 3 种、明珠球菌 1 种），芽孢杆菌 5 种，拟杆菌 4 种，曲霉 2 种，酵母菌 2 种等。

一般动物养殖上应用的微生态制剂其主要成分都是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等益生菌群，而水产养殖上应用较多的是光合细菌、放线菌、硝化细菌、弧菌等几类细菌以及 EM 菌群等。

7．微生态制剂的菌种来源分类

微生态制剂的菌种按照来源分为三类：从动物体或自然界分离的纯天然菌种；经过人工诱变、定向培育的菌种；基因工程菌。

（1）天然菌种　天然菌种按其对热的耐受力又可分为两类：一是耐热的形成孢子的芽孢杆菌（在 100℃ 下可耐受 10～20min）；二是非耐热的细菌（在 100℃ 下立即死亡），如乳酸杆菌、双歧杆菌、粪链球菌、酵母菌等。

2003 年我国农业部公布的饲料级微生物添加剂有：乳酸菌制剂，包括乳酸杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、两歧双歧杆菌、粪链球菌、屎链球菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、乳酸乳杆菌、乳酸肠球菌；芽孢杆菌制剂，包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、丁酸梭菌、芽孢乳杆菌；酵母菌制剂，包括啤酒酵母、产朊假丝酵母和沼泽红假单胞菌。这些菌种已被应用于畜牧业生产中，并表现出优良的生产性能。但真正主要用于配合饲料的活体微生物菌种较单一，国内外陆续还有新的应用菌的报道。

（2）人工诱变、培育的菌种　如专性厌氧菌可诱变成兼性厌氧菌，兼性厌氧菌可诱变成需氧菌。

（3）基因工程菌　将目的基因（如氨基酸基因、抗原基因、酶基因、泌乳基因等）从一种微生物克隆到另一种微生物（如大肠杆菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌等益生受体菌）的基因片段上而构成基因工程菌。总之，无论选择哪一种细菌，都应遵循以下原则：一是安全、有益；二是有效；三是易于培养，对营养的要求不高；四是耐高温、耐酸、耐碱，投入规模化生产易形成产业化；五是应有明确的微生态平衡与失调理论作指导。

1．抗生素的淡出

抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌等）或高等动植物在其生命活动过程中所产生的一类具有病原体抗性或其他活性的次级代谢产物，是一种能干扰其他细胞发育功能的化学物质。早在 20 世纪初期，抗生素就被用于畜牧业中，目的是为了防治常见的畜禽类疾病，从而提高动物生产性能。抗生素在当时甚至在目前一些发展中国家对养殖业而言具有非常重要的意义，廉价而有效，但是其长期的重复使用也存在着诸多弊端。

（1）致病菌抗药性增强　抗生素的重复滥用是导致耐药菌株数量大幅增加的一个最主要的原因。抗药质粒（R 质粒）是致病菌产生抗药性的起点，它可以通过结合作用传递表达耐药性因子 RTF。虽然 RTF 的传递频率不高，只有 10，但致病菌数量大且繁殖速度极快，所以即使是很低的传递频率也会造成抗药性的不断增加、扩散和蔓延，更严重的是如果使用多种抗生素的话，会使一种细菌获得多种耐药性，这就产生了目前广受关注的超级细菌。同时，抗生素的重复应用不仅会引起致病菌产生耐药性，同时还会对正常菌群产生耐药性。在过去的畜牧业中，葡萄球菌、沙门氏菌及大肠杆菌等致病菌很少会给畜禽带来疾病或疾病并没有现在这么严重，而现在已然成为了畜禽类的主要疾病，这与抗生素的长期重复滥用有着直接的关系。

（2）引起机体内源性感染　虽然每种抗生素都有自己的抗菌图谱，但是抗生素在消灭致病菌的同时，往往也会杀死或抑制动物体内的有益菌群，从而对肠道内正常的微生态平衡造成破坏，使得体内的致病菌趁机大量繁殖从而引发内源性感染。

（3）引起机体双重感染　重复使用抗生素还会消灭体内的敏感菌株，造成大量的空附着位点，外界耐药病菌易乘虚而入，从而造成外源性感染。双重感染就是由于重复使用大量的抗生素杀灭某种致病菌时破坏了体内的微生态平衡，导致另外一种或多种内源或外源性致病菌再次感染机体。

（4）导致机体免疫力下降　长期重复使用抗生素预防畜禽感染会使机体处于一种「依赖」抗生素的状态，从而无法通过自身免疫系统与致病微生物斗争，最终导致免疫系统丧失免疫功能。其次，某些抗生素会对脏器造成损害。如四环素、红霉素、氯霉素等对肝脏有一定的毒性作用，肝脏受损会导致免疫球蛋白的功能下降，间接削弱了机体的免疫功能。第三，由于长期滥服抗生素，使畜禽体内一些有益细菌（如双歧杆菌等）减少，导致益生保护作用减弱或消失。同时，长期使用抗生素还会降低疫苗的接种效果，因为抗生素会使抗原质量降低，从而影响疫苗在体内的免疫过程。

（5）在畜禽产品和环境中残留　饲用抗生素进入到畜禽体内后，会随血液分布到淋巴结、肾脏、肝脏等全身各个器官，尤其在脏器中的分布较多。大多数抗生素会在肝脏中进行代谢，然后经过胆汁最后由粪便排出体外，这使得畜禽的肉、蛋、奶中会有大量的抗生素残留，人们通过食用这些农牧产品在体内逐渐积蓄抗性，最终在自身患病时用低剂量的抗生素无疗效，被迫增大剂量，形成恶性循环。同时，一些性质比较稳定的抗生素在被排泄到体外环境中后仍能存在很长的时间，这些在环境中残存的抗生素会再次通过畜禽产品和环境慢慢蓄积于植物体和人体中，最终会随食物链等各种方式富集于人体内，从而导致人体内产生大量的耐药菌株，降低人体对于某些疾病的抵抗力，大量蓄积之后甚至还会对机体造成毒害作用。

目前，全球的抗生素饲料添加剂发展呈现出三个趋势：第一，抗生素的使用将越来越严格，着重强调剂量控制；第二，鼓励优先选择抗生素的替代产品，大量替代品涌入市场；第三，对食品的抗生素残留检验越来越严格，尤其是国家监管层面越来越重视。

总而言之，抗生素在畜禽养殖方面的淡出必是大势所趋，无不良反应、无残留的抗生素替代品是今后研究的重点，市场的主流，它既要保证农牧业的生产效率与效益，又要保证生态安全，而微生态制剂的应用就是其中比较成功的一类。

2．微生态制剂的发展

（1）微生态制剂的研究概况　微生态制剂是指一类可以调节肠道微生态平衡，提高人类、畜禽及植物等宿主健康水平的人工培养菌群及其代谢产物，或增进健康状态的正常菌群及其代谢产物和选择性地促进宿主正常菌群生长繁殖的生物制剂的总称。相关资料显示，早在公元前 200 年，古埃及和古希腊就能够利用乳酸菌制作发酵食品。公元 1008 年，世界上第一个酸奶作坊在德国出现。16 世纪中期，发酵乳制品逐渐成为欧洲一些游牧民族的传统食品。1905 年，俄国微生物学家 Metchnikoff 通过研究发现，保加利亚人平时会食用大量的酸奶，这是他们长寿的原因，保加利亚乳杆菌就此成为酸奶中最常见的活性益生菌，并且他还提出了「胃肠道菌群与健康密切相关的理论」。20 世纪 50 年代，国内外有很多专家学者都在尝试利用健康人体内的多种微生物菌群来治疗肠道疾病并获得了成功，这是微生态制剂（人体内的正常微生物菌群）治疗疾病的开始。20 世纪 70 年代，益生菌开始被用于饲料添加剂中来增殖畜禽类肠道正常微生物种群，从而减少疾病的发生，从此以后，益生菌产品在市场上日益增多。我国对微生态制剂的研究起步较晚，约在 20 世纪 70 年代，且多为引进国外的品种与技术，发展较为缓慢，但近些年随着欧洲的全面禁抗，我国长期滥用抗生素的弊端显现，同时对抗生素使用的监管加强，使得大家对微生态制剂的研究日益关注。