抗生素的广泛使用为动物生产带来了巨大的利润，但由于它的作用机理，也带来了许多不良的影响，影响了人类的健康以及污染了环境，因此抗生素的应用在很多地区受到了严格的限制，甚至禁止在动物饲料中添加抗生素。益生素的研究和应用就是在这样一个背景下应运而生的。益生素的特点是安全无毒、无蓄积残留、无引进潜在致病菌危害，无环境污染等。
早在20世纪60年代人们就认识到一种微生物的分泌物能够刺激另一种微生物生长。H.Sosaard（1990）认为益生素是“指摄入动物体内,参与肠内微生物群落的阻碍作用，或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病而间接地促进生长作用和提高饲料效率的活的微生物培养物”。狭义上讲，它是能激发自身菌种繁殖生长，同时抑制别种菌系生长的微生物添加剂（包括活的微生物及其发酵产物），它与抗生素是有区别的。益生素可以提高生长速度；改善饲料利用率；防治疾病，减少死亡率。
1．益生素的作用机理
关于益生素作用机理，目前主要的学说有：（a）优势种群学说；（b）膜菌屏障学说；（c）微生物夺氧说；（d）三流运转说；（e）有益菌专用养分说。益生素的基本作用机理是，肠道的有益活菌进入动物消化道后进行繁殖，抑制有害菌的繁殖，保持肠道内正常微生物生物区系的平衡，使得动物有机体内各种微生物相互之间，以及微生物同宿主之间所保持着相对平衡的状态，以完成能源流动、物质交换和基因传递。
益生素的作用方式有以下几点：
维持肠道菌群平衡，预防畜禽尤其是幼畜的肠道疾病。
生物夺氧
竞争抑制
产生有机酸，降低肠道pH值。
产生过氧化物
减少氨及胺等有害代谢物的产生
合成酶和维生素
产生抗生素类物质
动物出生时肠道是不携带细菌的，不久后微生物就开始侵入肠道。例如，仔猪出生后24h在空肠、回肠、盲肠和直肠就定植了分歧杆菌、大肠杆菌、乳酸杆菌、消化球菌、类杆菌、肠球菌和酵母菌等，到8日龄左右达到最高峰并形成定型的菌群，以前5种占优势。尽管消化道的菌丛因动物种类、年龄、摄入食物等而变动，且部位不同，分布的细菌和菌量也有很大差异，但在相同的饲养管理条件下，各动物个体的情况类似。
肠道内有益菌可以通过合成维生素、蛋白质，促进消化、吸收、抗感染以及对有害菌的抵御等方式，来促进宿主的生长发育。此外，肠道有益微生物还能够产生有机酸，有机酸对肠道病原菌和有害物质的生成有抑制作用，有利于消化道内环境的稳定。根据微生物竞争的概念，Nurmi等提出，将健康成鸡粪便进行厌氧培养，然后冷冻干燥给雏鸡口服，可使雏鸡获得防御沙门氏菌感染的能力。细菌作为一种抗原，可引起宿主的免疫反应，增强对疾病的抵抗力。
饲喂方式对仔猪的肠道菌群有很大的影响，当仔猪吃得过饱，饲料在胃里未经消化，就被送入十二指肠，从而使得肠道菌群发生异常。绝食后，埃希氏大肠杆菌、产气荚膜杆菌和链球杆菌在肠道内大量异常繁殖，使某些代谢生成物浓度增加，并刺激肠蠕动加快，时间一长就出现了腹泻。由此可见，不规则的饲喂方式常常是消化不良的原因，也是肠道菌群异常的结果。对于感染性腹泻，投喂抗生素，可以排除致病的病原菌，使肠道菌群恢复正常，达到治疗的效果。另外，投喂益生素也有相同的效果。
2．益生素在畜禽中的应用
Pollman以3207头仔猪为试验材料，试验结果表明，可显著提高仔猪日增重和饲料报酬。Inteross等报道，在母猪日粮中添加益生素，可使断奶仔猪数和仔猪断奶体重显著提高。Doelson等，在20头母猪日粮中添加枯草杆菌制剂，平均断奶仔猪数和断奶仔猪重，比对照组分别高5.85％和3.4％。
Parde等证实，无论是益生素添加到雏鸡日粮中或水中，均可使鸡白痢发病率下降30％，而生长速度提高10％以上。Marcheter等用益生素预防雏鸡白痢结果发现，试验组存活率高达95％，死亡率仅有5％左右。而未添加的对照组存活率只有50％。Rossery的试验表明，益生素还可用于雏鸡白痢的治疗，其治愈率达88％。于永波等（1994）在1～5周龄蛋雏鸡日粮中添加益生素，使增重提高了7.3％、料重比下降19.3％、死淘率下降36.4％；产蛋母鸡日粮中添加益生素，生产期平均延长12天，而饲料消耗和死亡率均明显下降。
Huhes用益生素饲喂犊牛的试验表明，可显著提高犊牛的日增重。Xeron等用双叉乳杆菌治疗犊牛的大肠杆菌性下痢，收到良好效果，治愈率为93％。Nado等将乳酸杆菌培养物饲喂奶牛，结果产奶量提高26％、乳脂率上升0.03％。
要使益生素充分发挥其作用，应注意以下几点：
有针对性地选用益生素。同一种益生素，使用对象不同，其效果不同。若选用不当，不但不能给动物建立起有益的微生物区系，反而会带来疾病。
正确掌握使用量。益生素在饲料中的添加比例一般为0.02％～0.2％。需要指出的是，只有活菌达到一定数量时才有效。例如，治疗仔猪下痢，用0.06～0.12亿个活菌/克饲料的饲喂量，才能达到最佳效果。
恰当把握使用时间。益生素发挥作用的三个关键时期为：出生、断奶以及刚进入生长肥育圈中时。
3．影响益生素使用效果的因素
益生素是有活性的生物制剂，使用益生素的关键是保证这些微生物被混入饲料后，能保持活性，直至进入动物肠道的相应位置繁殖。影响因素有很多，下面就简单地介绍有关因素；
（1）水分、氧化和温度的影响
一般而言，微生物在干燥的环境下，存活情况较好。对水分耐受力最好的细菌是孢子性细菌，其次是肠球菌、粪链球菌，乳酸杆菌则更次。因此，很多益生素产品使用了脱水剂。氧化作用可以破坏益生素的活性。大部分活菌制剂采用冻干保存，当保存温度升至一定时细菌复活，因养分耗尽而死亡。环境温度过高时，菌体也因蛋白质变性死亡。另外，其它细菌的感染、紫外线等都会破坏益生素。
（2）饲料加工的影响
在饲料加工过程中，由于加工温度、制粒及膨化、湿度、饲料成分等因素的影响，微生物活力和稳定性易遭到破坏，乃至死亡。在100℃条件下，2min，芽胞杆菌损失5％～10％；在80℃以下，5min，乳酸杆菌、酵母菌损失70％～80％。为了减少制粒过程造成的破坏作用，在日粮中添加油脂，可在一定程度上保持酵母菌的活力。饲料原料如玉米、豆饼等含水量约为14％，这个湿度能够影响益生素的活力。另外一些饲料成分，如矿物质、维生素，均能与益生素发生化学反应，因此这些预混剂及浓缩料都属于杀菌抑菌物质。有机砷、喹乙醇、高铜等与益生素有拮抗作用。
（3）胃肠道内环境的影响
益生素在胃肠道的生存繁殖受到胃肠道内环境的许多因素，如pH值、消化酶、局部免疫反应、微生物间的竞争、抗生素等的影响，干扰益生素的功能。大多数益生素的最适pH值为pH6～7.0。
4．结 语
益生素的研究和使用，为人们解决使用抗生素带来的负效应提供了方法。但是，益生素的应用仍面临许多问题，例如适宜菌种少；如何保持活菌制剂的活力；怎样的提高活菌制剂在肠道内的优势地位，以便形成优势菌群。目前国外，已应用基因工程，来培养新型的益生素，适宜菌种少的问题有望得到解决。
