在羊饲粮中添加抗生素可以起到促进生长、预防疾病、增强免疫功能等作用，但长期使用可能会使机体内的正常微生物体系失衡，导致耐药性增强、免疫力下降；动物产品中兽药残留会对人类健康造成严重危害，羊排泄物中残留的抗生素成分也会污染环境，造成严重的生态环境问题[1]。我国于2020年7月起全面禁用促生长类药物饲料添加剂，为促进养羊业健康、持续发展，寻找安全绿色的羊饲用抗生素替代物已迫在眉睫。微生态制剂是在微生态学理论指导下，将对宿主有益的微生物或物质经特殊工艺加工制成的菌剂[2]。微生态制剂按照成分大致可分为3类：益生菌、益生元以及合生元。益生菌是指一类能够改善宿主肠道微生物平衡，提高机体的免疫力和消化能力的非致病微生物[3]。益生元是一种被宿主微生物选择性利用，促进体内有益菌的代谢和增殖，从而改善宿主健康的有机物质，包括低聚糖类、微藻类以及部分多糖等[4]。而合生元是益生菌和益生元的复合制剂，一般情况下具有益生菌和益生元的特性，能够发挥二者的共同作用。微生态制剂具有无毒、无副作用、无耐药性及不产生药物残留等优点，作为饲用抗生素替代物在羊生产中具有广泛的应用前景。本文对微生态制剂的作用机理及其在羊生产中的应用进行阐述，以期为微生态制剂的开发和应用提供参考。1微生态制剂的作用机理1.1调节肠道微生态平衡肠道微生态平衡与机体健康密切相关。微生态制剂能够通过竞争有限的营养物质、产生抑菌物质等方式阻止致病菌的定植[5-6]，调节肠道微生态平衡。AL-GARNI等[7]研究发现，酵母培养物可在肠道中竞争性地抑制靶细胞的附着位点以抵抗病原体的入侵。枯草芽孢杆菌能够产生氨基糖类、磷脂类等多类抗菌物质，干扰病原菌的生物合成[8]。此外，微生态制剂能够改变肠道环境，抑制有害菌繁殖，加速有益肠道微生物的繁殖，调节肠道菌群平衡。益生菌代谢产生的挥发性脂肪酸能够调节肠道pH值，抑制有害菌生长[9]。LI等[10]发现，鼠李糖乳杆菌和保加利亚乳杆菌可以增加肠道中有益细菌的丰度，抑制有害细菌的生长，并有助于恢复抗生素引起的肠道菌群失衡。1.2改善肠道屏障功能肠道屏障是维持肠道微环境稳态的重要防线，微生态制剂能够通过多种方式维持正常的肠道屏障功能。益生菌通过增加参与紧密连接（TJ）信号转导的基因和蛋白质的表达，调节肠上皮细胞（IECs）的凋亡，并诱导IECs的增殖，进而影响肠道机械屏障功能[11]。罗伊氏乳杆菌可以防止卵清蛋白致敏引起的IEC中TJ蛋白表达的减少，并显著增加闭锁小带蛋白-1（ZO-1）的蛋白表达[12]，有效改善了肠黏膜屏障功能。LIU等[13]研究发现，在患炎症性肠病小鼠的缓解期持续给予枯草芽孢杆菌，可以通过调节IEC的增殖维持肠道屏障的完整性。此外，益生菌还可通过改变肠道黏液的分泌、性质等改善肠道屏障功能。黏蛋白-2（MUC2）是胃肠道分泌的主要黏蛋白。KIM等[14]发现，嗜酸乳杆菌A4及其细胞提取物增加了MUC2的表达，能够通过调节黏蛋白的表达影响黏液层的形成。罗伊氏乳杆菌也被证明能够通过增加黏液厚度改善结肠炎小鼠的肠道屏障[15]。1.3增强机体免疫功能微生态制剂通过不同方式直接或间接调节机体的免疫功能。益生菌能够与树突状细胞相互作用，促进T细胞分化，诱导抗炎因子表达，或促进B细胞分化为浆细胞，刺激免疫球蛋白的分泌[16]。GENG等[17]发现，李糖乳杆菌GGATCC5310和植物乳杆菌JL01可显著提高断奶仔猪抗炎因子白细胞介素-10（IL-10）和转化生长因子-β1（TGF-β1）mRNA的表达，显著降低促炎细胞因子白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等的分泌。嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌被证明能够显著提升蛋鸡体内免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白A（IgA）水平[18]。益生菌还能够通过调节髓样分化因子（MyD88）、核因子-κB（NF-κB）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、蛋白激酶C（PKC）等多种肠道细胞因子，介导免疫途径的信号转导来影响机体免疫功能。鼠李糖乳杆菌及其有效成分通过Toll样受体（TLR）介导NF-κB、MAPK和细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路的调节调节肠道细胞因子[17,19]，枯草芽孢杆菌的胞外多糖也被证明与Toll样受体4（TLR4）和MyD88信号传导有关[20]。1.4增强机体抗氧化功能微生态制剂能通过清除自由基、螯合金属离子、调节抗氧化酶活性等不同方式提高机体抗氧化能力。研究表明，多种乳酸菌及其代谢产物对1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH·）、羟自由基（·OH-）、氧自由基（·O2-）和过氧化氢（H2O2）表现出很高的清除降解能力[21]，且对铁离子和铜离子这两种自由基形成过程中最普遍和最活跃的离子具有很强的螯合能力[22-23]。嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等益生菌能够通过调节环氧化酶（COX）、还原型辅酶Ⅱ氧化酶（NOX）、细胞色素P450（CYP）酶等的活性及mRNA表达影响活性氧（ROS）的生成，进而缓解机体氧化应激，同时能在机体内产生谷胱甘肽（GSH）等具有抗氧化活性的代谢物，发挥抗氧化作用[24]。微生态制剂还能够调控宿主体内核因子E2相关因子2（Nrf2）-Kelch样ECH联合蛋白1（Keap1）-抗氧化反应元件（ARE）途径、转录因子NF-κB、MAPK信号通路、PKC偶联途径等多种信号通路以维持氧化还原的平衡。德尔布鲁埃茨乳杆菌和发酵乳杆菌通过上调核转录因子E2相关因子2/血红素加氧酶-1（Nrf2/HO-1）途径在溃疡性结肠炎大鼠机体内发挥保护作用[25]。短乳杆菌23017通过MAPK和NF-κB途径阻断氧化应激[26]。1.5促进营养物质消化吸收益生菌能够产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶类，调节酶基因转录水平或消化酶活性，促进动物对营养物质的消化，提高饲料转化率。黄其永[27]发现，德氏乳杆菌能够调节胰腺脂肪酶和蛋白酶mRNA表达，促进消化酶的合成与分泌。聂召龙等[28]发现，复合乳酸菌可显著增强犊牛空肠和回肠胰蛋白酶活性和回肠脂肪酶活性。部分益生菌的自我代谢会合成多种维生素及氨基酸，产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸，改善肠道的微环境，有助于钙、铁等矿物质以及维生素D等的吸收，促进B族维生素的合成。如淀粉芽孢杆菌H57可以增强肉鸡体内氨基酸和维生素生物合成的潜在能力[29]。此外，微生态制剂还能够通过促进肠绒毛生长，提高营养物质的吸收。獭兔饲粮中添加酵母菌-凝结芽孢杆菌联合发酵培养物，可以降低空肠隐窝深度，提高回肠绒毛高度及空肠和回肠的绒隐比，提高了肠道对营养物质的吸收能力[30]。2微生态制剂在羊生产中的应用2.1微生态制剂对羊生长性能的影响微生态制剂应用于羊生产中能够提高羊的平均日增重，降低料重比，提高肉羊育肥效果，在改善羊的生长性能方面发挥积极作用。杨明等[31]在肉羊基础饲粮中分别添加5%和10%的复合益生菌培养物，肉羊平均日增重分别比对照组提高了11.2%、9.5%，料重比分别降低了11.2%、10.6%。卢佳伟等[32]采用400 mg/kg枯草芽孢杆菌和400 mg/kg地衣芽孢杆菌联合饲喂3月龄海门山羊，发现断奶山羊的平均日采食量和平均日增重显著增加。丁亚伟等[33]研究表明，10%复合益生菌发酵饲料组羔羊的干物质采食量比对照组提高了20.64%，同时还显著提高了羔羊血清生长激素和胰岛素样生长因子-I的含量，加快了羔羊的生长速度。PENG等[34]研究表明，饲粮中补充地衣芽孢杆菌、酿酒酵母及其化合物能够提高羔羊血清中生长激素、胰岛素样生长因子I以及胰岛素的浓度，改善羔羊育肥效果。瘤胃是羊等反刍动物进行营养物质消化利用的主要场所，其中瘤胃微生物发挥着重要作用。在羊的饲粮中添加微生态制剂能够改善瘤胃内微生物的微生态平衡，促进营养物质的消化吸收。刘俊斌等[35]在湖羊饲粮中添加200 mg/kg枯草芽孢杆菌制剂，瘤胃内容物中有益菌白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、乳酸菌相对丰度分别比对照组提高了18.02%、46.43%和23.31%。占今舜等[36]研究发现，在基础饲粮中添加0.5%由嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌和粪肠球菌等组成的复合益生菌，能够提高山羊瘤胃纤维降解菌的数量，显著增加山羊瘤胃栖瘤胃普雷沃氏菌、溶纤维丁酸弧菌和嗜淀粉瘤胃杆菌等蛋白质降解菌的数量，促进纤维、蛋白质等营养物质的消化吸收。瘤胃挥发性脂肪酸能够为羊提供机体所需要的绝大部分能量，其中丙酸型发酵提供的能量占比更大，而微生态制剂能够促进瘤胃发酵，有效改善机体的能量代谢。王冲冲[37]发现，在杜寒杂交肉羊的基础饲粮中添加1 500 mg/kg复合益生菌，瘤胃中总挥发性脂肪酸和丙酸含量显著高于对照组。可见，饲用微生态制剂能够通过增加采食量、改善瘤胃内微生物的菌群平衡、提高营养物质的消化吸收、促进生长激素的分泌等途径改善羊的生产性能。2.2微生态制剂对羊肉品质的影响滴水损失、肉色、系水力、酸碱度等是羊肉品质的主要评价指标。研究表明，在苏尼特羊的基础饲粮中添加60 g复合乳酸菌后能够提高羊肉的红度值，改善羊肉的色泽[38]。刘俊斌等[39]在湖羊饲粮中添加100、200 mg/kg枯草芽孢杆菌制剂，湖羊背最长肌失水率极显著低于对照组，分别比对照组降低了19.21%、38.98%，同时亮度值也显著降低。吴家泉等[40]发现，饲粮中添加酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌组成的微生态制剂，羊肉嫩度、保水性和肉质均优于对照组。董改香等[41]使用发酵香草配合饲料饲喂杜×寒杂交F1肉用羊，发现羊肉失水率显著降低，同时增加了羊肉大理石花纹，并明显改善了羊膻味。CHANG等[42]研究表明，益生菌可通过减少羔羊胸长肌的平均肌纤维横截面积将IIB纤维转变为I纤维来改善肉的嫩度，同时益生菌诱导的抗氧化能力能够改变挥发性化合物的组成，达到改善羊肉风味的效果。此外，益生菌能够通过改善肠道菌群平衡促进机体对营养物质的消化吸收，提高脂肪和蛋白质在肌肉中的沉积[43]，进而提高肉品质。在努比亚山羊饲粮中添加地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和植物乳酸杆菌等能够提高肌肉中的粗蛋白含量[44]。使用混合添加乳酸片球菌与尿素的全株玉米青贮配制而成的全混合日粮饲喂杜泊绵羊能够提高肌肉粗脂肪和部分氨基酸的含量[45]。综上所述，合理使用微生态制剂可改善羊肉滴水损失、肉色、嫩度等指标，影响肌肉营养成分，在改善羊肉品质方面发挥积极作用。2.3微生态制剂对羊免疫功能的影响IgA、IgG和免疫球蛋白M（IgM）由B淋巴细胞产生，可介导体液免疫，是评估动物体液免疫应答的重要指标。促炎因子白细胞介素-2（IL-2）、IL-6、干扰素-γ（IFN-γ）以及抗炎因子IL-10等可以反映机体的炎症状况。王福刚[46]研究发现，在杜寒羊的基础饲粮中添加5%和10%复合益生菌培养物能够显著提高肉羊血清中IgA、IgG、IL-2和TNF-α的水平，有助于改善羊机体的免疫功能。陈秋菊等[47]在肉羊基础饲粮中分别添加0.1%和0.2%的由酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌组成的复合益生菌培养物，脾脏指数分别比对照组提高了7.28%、8.61%，IgA含量分别提高了10.61%、11.62%，IL-2含量分别提高了8.94%、10.14%。羊等反刍动物产生应激时体内会大量分泌糖皮质激素，可通过诱导细胞凋亡等多种方式影响机体免疫系统，抑制免疫系统功能[48]。羔羊料中添加复合益生菌能够提高羔羊断奶前后血清中IgG、IgM含量，有利于缓解断奶应激对免疫系统的损伤，同时显著降低炎症因子含量，降低断奶前后机体的炎症反应[49]。动物血液中各类蛋白质含量也可以衡量机体的免疫功能。姚逸安等[50]在羔羊出生后2 h内灌服10 mL复合微生态制剂，羔羊血液中球蛋白（GLOB）含量显著提升，表明灌服微生态制剂有利于羔羊早期免疫系统的构建。DEVYATKIN等[51]发现，饲粮中添加由枯草芽孢杆菌B-2998D、B-3057D和地衣芽孢杆菌B-2999D组成的益生菌制剂，羔羊血液中总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、GLOB含量显著提升，血液胆红素和胆固醇水平降低，血清杀菌活性提高了4.1%，吞噬活性提高了26.4%，吞噬指数升高了1.2倍，非特异性细胞免疫系统更加稳定。此外，枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、酿酒酵母菌等益生菌可刺激绵羊瘤胃上皮细胞抗菌肽β-防御素-1的表达，加强胃肠道屏障功能，强化免疫机能[52-54]。2.4微生态制剂对羊抗氧化功能的影响机体内的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶能够清除因应激而产生的自由基，缓解应激反应。李光梅等[55]在青海细毛羊的饲粮中添加1 000 mg/kg由乳酸菌、芽孢杆菌、双歧杆菌等组成的复合微生态制剂，总抗氧化能力（T-AOC）和总超氧化物歧化酶（T-SOD）、GSH-Px、过氧化氢酶（CAT）活性分别比对照组提高了21.88%、6.86%、11.27%、10.27%，血清抗氧化功能得到有效改善。饲喂混合酵母菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌的复合益生菌培养物能够显著提高杜寒羊血清中的T-AOC、SOD、GSH-Px活性，显著降低MDA含量，提高机体抗氧化功能[46]。张洪伟等[56]研究表明，饲粮中添加0.1%复配益生菌，热应激初期肉羊血清丙二醛（MDA）含量比对照组显著降低了18.31%，且T-AOC、T-SOD活性得到了改善，热应激得到缓解。研究发现，在羔羊基础饲粮中添加10%益生菌发酵料能够显著降低断奶前后血清中MDA的含量，显著提升断奶前T-AOC以及断奶后GSH-Px活性，缓解羔羊断奶应激[57]。益生菌已被证明能够调控羊机体内抗氧化酶的基因。窦露等[58]研究发现，在苏尼特羊饲粮添加乳酸菌，CAT、GSH-Px基因表达量显著高于对照组。可见，合理使用微生态制剂能够通过提高羊机体内的抗氧化酶活性、调控抗氧化酶基因等途径改善抗氧化功能，缓解各类应激。3展望近年来，微生态制剂在羊生产中的应用研究取得了较大进展，其在改善生长性能和肉品质、增强机体免疫功能和抗氧化功能等方面发挥了积极作用。但由于菌种组成、加工方式、储存条件、添加计量等不同，微生态制剂在羊生产中的应用效果存在较大差异，且针对羊研制的专用微生态制剂在市场上还比较少见。因此，最适益生菌菌株的筛选和生产、更加便捷的储存方式与添加方式、更加科学的加工方式和添加计量等将成为未来微生态制剂在养羊业中研究的重要方向。