動物微生態學是研究正常微生物群之間，正常微生物群與動物體內環境之間，動物體與外界之間三者相互關系的多學科相互交叉的一門新興的邊緣學科，具有獨特的理論和細胞、分子水平的方法學，而動物微生物制劑是在動物微生態理論指導下采用已知有益的微生物，經培養等特殊工藝制成的生物制劑或活菌制劑稱為動物微生態制劑。

1、起源

動物微生態制劑起源于70年代當時為克服抗生素的抗藥性及二重感染，何明清等通過大量調查和研究發表了多篇論文并于1980年發表了《仔豬黃痢及其生物制劑預防法研究》，闡述了采用不產生腸毒素但產生大腸菌的大腸埃希氏菌SY30菌株（07：K+）預防初生仔豬黃痢取得了明顯的效果。同年，方定一教授在《仔豬大腸桿菌病防治研究概況》一文中闡述了用NY10（大腸桿菌+乳酸桿菌）預防仔豬黃痢取得了明顯效果。1980年四川農業大學《仔豬黃痢病原及生物制劑研究》獲得了四川省政府重大科研成果獎。從此，為動物微生態制劑的研究、開發和產業拉開了序幕。

1.1動物微生態理論崛起

SY30與NY10預防仔豬黃痢雖然取得了明顯的效果。但其作用機理還是未知數。何明清等1983年以來在國內外多種刊物上連續發表了《幼齡豬、雞不同日齡不同腸斷正常菌群研究》及《病、健豬、雞不同日齡不同腸斷正常菌群研究》以及鯉魚、大熊貓和家鴨腸道正常菌群研究，隨后，相似的報道頻頻出現。試驗證明，幼齡畜禽腸道菌群之間保持相對穩定的微生態平衡，好氧菌：厭氧菌=1：100-1000，優勢種群是專性厭氧菌（99%以上），腸道菌群與幼齡畜禽腸道下痢的關系，試驗證明病、健畜禽腸道菌群之間的比例，下痢時優勢種群發生更替，出現明顯的菌群比例失調，好氧菌：厭氧菌=1：1-10，這是幼齡畜禽下痢的主要原因，為防止幼齡畜禽下痢提出了新的微生態失調理論。

1.2生物獸藥與動物疾病關系

生物獸藥是動物微生態制劑的一個分支。1984-1989年何明清等采用自己研制的調痢生在國內多種刊物上發表了《調痢生調整多種動物下痢的研究》等研究論文，試驗證明在不使用抗菌藥物的情況下，來自動物的好氧益生菌進入下痢畜禽腸內，在其生長繁殖過程中耗氧，產生多肽、有機酸、未知因子等能有效的抑制病菌，使失去平衡的菌群恢復到原有狀態，達到防止疾病的目的。同時，研究發現益生菌是一種非特異性免疫增強劑，能激活畜禽和魚體內淋巴細胞發育，分化并促進淋巴因子的生成和釋放，提高白細胞和巨噬細胞吞噬功能，從而增強動物的免疫功能，與特異性免疫增強劑（疫苗）配合使用，能提高免疫效果。

1.3生物添加劑與動物營養關系

生物首要在防治動物疾病中減少了抗菌藥物的用量及對人畜的危害，但對畜牧業、水產業的發展還是微不足道的。在80年代，何明清等著手生物添加劑研究。85期間，由何明清主持的85國家科技攻關項目飼用微生物添加劑研究（包括芽孢桿菌、乳酸菌和光合菌）。類似研究和報道特別多。生物添加劑按一定比例加入飲料中以代替抗生素。生物添加劑中的益生菌在動物胃腸道生長繁殖過程中與動物的營養、代謝和免疫等都密切關系，何明清根據大量研究，把它的功能概括五個方面：（1）酶的活性高，能幫助飼料消化吸收和提高飼料轉化率；（2）合成蛋白質、維生素；（3）扶持體內益生菌生長，拮抗致病菌繁殖；（4）是一種非特異免疫增強劑，能增強動物免疫功能；（5）凈化環境，降低糞尿的臭味。

1.4生物飼料與動物源綠色食品關系

生物獸藥與生物添加劑用于動物腸道疾病、促生長劑和改善環境污染，能減少肉、蛋、奶中抗生素的殘留，但動物吃的飼料有的自身含毒如餅類飼料，有的飼料后天獲得毒物及人獸共患病原體。故將已知益生菌與有毒、有害飼料混合，經發酵、干燥等工藝制成優質的具有活性益生菌的飼料成為生物飼料。其特點：脫毒、解毒，提高粗蛋白和增加維生素含量，消滅人獸傳染病和寄生蟲原體（防治生物侵略，避免造成毀滅性打擊），凈化環境并具有香味和預防疾病的益生菌等，這是“動物食品”的一場革命。因此用生物飼料喂畜、禽和魚等，其肉、蛋、奶等是安全、放心、無污染、無殘留的綠色食品，是人類渴望健康長壽的保健食品。

1.5動物養殖與環境關系

一般飼養的畜禽和魚等并非無菌動物，而是普通動物，他們的排泄物，分泌物既嚴重污染環境，又是人獸共患傳染病、寄生蟲病原體滋生和傳播之地，因此對飼養的動物除提供綠色生物飼料外，還須使動物生活在一個無糞、尿污染，無農藥等化學藥物污染的環境中，以保證肉、蛋、奶等無污染，利于人類健康。

1.6分子生態與基礎生態關系

前面提出的五大關系的核心是益生菌、動物體、環境三者的相互關系，而研究的益生菌用語動物和動物的生活環境。因此，對益生菌研究：一是研究不同地區、不同動物、不同內環境正常微生物去定性、定量及分布；二是研究來自天然動物體內的益生菌；三是研究益生菌誘變；四是研究益生菌轉基因工程的構建等。用益生菌制成的微生態制劑在特定的環境中發揮特殊的作用已是一種高技術，在此基礎上更高層次的分子生態研究在今后應進行深入持久的研究和發展

1.7動物微生態制劑發展與培養高層次人才關系

近年來，動物微生態制劑發展的很快，我國31個省、市都在開展這方面的工作，有的省如山東、廣東、北京、江蘇、四川等教學、科研和企業單位，全方位進行研究、開發和生產，2000年下學期山東農大動科院有120多位本科生選修動物微生態課程，河南鄭州牧醫高等專科學校也將動物微生態學列為必須課程，對高層人才（博士、碩士、學士）的要求日益迫切。因微生態制劑的研究、開發和產業是一種高技術，須培養一批高層人才，才能適應我國經濟發展的需求。

2、益生菌劑、益生元、合生元的概念和研究對策

2.1益生菌劑（Probiotios）

在動物微生態理論指導下采用已知有益的微生物，經培養、發酵、干燥等特殊工藝制成的用于動物的生物制劑或活菌制劑成為動物微生態制劑。合乎此定義的其他名稱如：微生態調控劑、飼用微生物添加劑、益生菌劑、生物獸藥等都是微生態制劑。本世紀初應研究、開發出更多、更好、更安全、更穩定并適于不同動物疾病，不同動物營養，不同動物生物飼料和不同動物生態環境需求和高質、高效、低成本和微生態制劑。國外命名的probiotics，國內的飼料行業及營養界一般譯為益生素，而國內醫學及獸醫界則譯為益生菌劑。Probiofics一詞來源于希臘語，pro（有益、有利于）+bio（生命）+fics（制劑），因此，譯為益生菌劑更為合適。益生菌劑與微生態制劑的內涵是一致的，只是命名有異。益生菌是指對人畜不但無害而且有益的活的微生物。益生菌在培養過程中多數是活菌，也有少量死菌，當然還有代謝產物，因此制成的微生態制劑或益生菌劑，如劑型是液狀，包括活菌﹢死菌﹢死菌成分﹢代謝產物，如劑型是固狀，包括活菌﹢死菌﹢死菌成分﹢載體。

2.2益生協同劑

筆者從微生態學觀點和提高動物生產性能出發， 益生協同劑指對體內自身的益生菌和從體外分離進入體內的益生菌等具有協同作用的有生命和無生命的物質稱為益生協同劑。如益生細菌、益生真菌等非特異免疫增強劑以及酶制劑、氨基酸、寡聚糖、中草藥、未知因子等都可作為益生協同劑同益生菌發揮多功能效應。但作為益生協同劑的物質應具備以下條件：1.安全、無毒、無害、無殘留；2.用量小、成本低；3.補充單株益生菌某些不足，并具有協同效應。

2.3合生元（synbiotics）

合生元是將益生菌劑與益生菌協同劑按一定比例混合起來制成的產品。其效果益生菌劑﹢益生菌協同劑≥并優于抗生素，其成本接近或低于抗生素等抗菌藥物。目前，國內外同類產品達此目標的很少，但這是研究、開發和奮斗的目標。

3、應用前景

3.1我國肉類產量及出口現狀

改革開放以來我國畜牧業、水產業取得了巨大成績。在國民經濟中的地位和對人類健康的作用越來越顯著。據統計，1997年畜牧業、水產業占農業總產值的比重分別為31.5%、10%，而糧食總產值僅占29%。畜禽存欄數：豬4.7億（世界第一）、雞37億（世界第一）、奶牛442萬、羊2.9億、對蝦11萬噸。1997年我國配合飼料產量為5500萬噸，短短的十幾年我國一躍成為世界第二飼料工業國。然而我國畜產品在國際市場的競爭力卻相當弱。據1999年4月聯合國糧食組織統計數據庫資料：1980—1997我國肉類總產量增長了3873萬噸，占世界肉類總增長的51%。而出口只增加52噸，僅占我國肉類增加量的1%。我國是世界第一大產肉國，1997年我國肉類產量占世界總產量的25%，而出口量僅占世界肉類貿易的3.7%。九十年代以來我國肉類總量、豬肉、牛肉占出口份額呈下降均勢，與1990年相比分別下降1.5、5.5、2.1個百分點。

總體上，我國產肉多，出口量少，而銷售價格低于國際市場，豬肉價格比國際市場57%，牛肉低84%，羊肉低54%，出口日本的雞肉每噸2600美元降到每噸900多美元。如此之低的國際貿易出口量及其低價格出售顯然與我國畜產品大國的地位不相稱，造成我國畜產品國際市場競爭力低下的原因并非關稅因素，而主要是我國畜產品質量不符合要求，而畜產品差的主要原因是藥物殘留，飼料品質低，環境污染嚴重等。

3.2消費者對綠色食品的苛求

民以食為天，吃飯是天下第一大事，是人在生存、發展和健康之首。人生70古來稀的傳說20年前沒有改變，人們為生存而吃飽，20年后的今天我國已進入小康社會，人們苛求的是綠色食品，渴望的是健康長壽，如1998年夏天我國的豬因患某種病，一些城市豬肉2元左右500克，無人問津。同年5月比利時發現該國雞場和豬場的飼料受致癌物質二惡英污染，導致比利時農業部宣布關閉400家養雞場和500家豬場，并禁止屠宰，要求上市銷售的雞肉和豬肉等回收銷毀。由于消費者（包括我國在內）因食用不安全的肉、蛋奶非常不滿，并向司法機構遞交訴壯，致使比利時農業部的部長辭職。近年來，已證實英國最早發生的瘋牛病是一種人畜共患傳染病，英國出售的肉骨粉已將該病傳播到歐洲，近年來發生的口蹄疫，雖經宰殺銷毀等措施，目前仍在亞洲歐洲流行。許多國家的消費者極為關注。隨著各國消費者對安全衛生呼聲的高漲，各國對包括禽肉在內的肉制品等食品的檢驗要求越來越嚴，對這類商品的證書要求越來越高。

綠色食品是指在微生態平衡與失調理論指導下在特定的環境按照特定的生產方式并經專門機構認定的安全、無污染、無殘留、優質、營養類食品的總稱，按質量分為A級和B級。A級：生產地的生態符合規定標準，種植過程中不使用化肥、農藥及任何有害化學合成物質，養殖過程中不使用抗生素、激素、化學類藥物，產品質量及包裝檢測符合特定標準。B級與A級不同點在種植及如2000年美國《發現》刊物報道，美國國家衛生研究所每年都要把一些物質列入致癌名單，目前已有218種化學物質是致癌物。2000年6月世界衛生組織在日內瓦召開的有70多名專家參加的會議，會議一致認為牲畜產生的各種抗藥性細菌可通過食品傳染給人，出現的疾病很難治愈，會議要求立即停止使用抗生素作為牲畜助長劑。

3.3動物源食品污染的主要因素

1. 藥物殘留主要指化學藥物及抗生素殘留，是指肉、蛋、奶中含有微量化學藥品及抗生素，人類在食用化學藥品及抗生素殘留的食品后，往往引起過敏、致畸、致殘、致癌、中毒等急性或慢性疾病。

2. 飼料品質低，如目前國內禁用的β-興奮劑，在我國配合飼料中普遍采用，1998年4月香港出現β---興奮劑。據查，我們供港豬的飼料添加劑中加有β---興奮劑。歐盟成員國鑒于飼料中添加抗生素，可導致人用某些藥物療效下降能及抗藥性菌株可通過食物由動物傳給人。為此歐盟成員國部長們一致贊同從1999年7月1日起禁止使用維吉尼亞霉素、桿菌肽鋅、螺旋霉素和磷泰樂菌素作為畜禽生長促進劑使用。而我國在飼料中應用最普遍的是維吉尼亞霉素、桿菌肽鋅。現在歐盟成員決定在飼料中只準使用莫能霉素、鹽霉素、巴波霉素和卑霉素。

3. 畜禽排泄物及下水道嚴重污染環境，影響人們健康。據北京1998年對某規模化豬場排放的糞尿、污水所做的檢測結果：BOD（生化需氧量）超標76倍，COD（化學需要量）超標55倍，SS（懸浮液）超標14倍，以上三項指標指數為63.61倍，已達嚴重污染程度。2000年11月25日中國環境報道，德國環境醫學教授認為人體排出的抗生素與其它藥物最終流入下水道并在淤泥中積累，使淤泥中各類細菌增強了抗藥性，嚴重污染了環境，成為癌癥發源地。