乳酸菌的作用機理和應(yīng)用前景

1、乳酸菌的作用機理及在家畜生產(chǎn)中的應(yīng)用前景The mechanism of lactic acid bacteria and its application in domestic livestock production畢菲菲（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科技學(xué)院 泰安 271000）摘要：乳酸菌是一類近幾年來研究較多的益生素。大量試驗結(jié)果表明，乳酸菌中的一部分菌種對人和動物的保健和疾病治療有效果。提供部分必需氨基酸和維生素，產(chǎn)生酸和酶類，幫助宿主消化；調(diào)整消化道微生態(tài)平衡，通過頡頏作用抑制和排斥有害菌，以粘附抗性和競爭排斥限制有害菌體內(nèi)定植，清除腸胃有害內(nèi)容物，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能，及在家畜生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2、關(guān)鍵字：乳酸菌，作用機理，應(yīng)用技術(shù)ABSTRACT： Lactic acid bacteria is a kind of probiotics in recent years. The results showed that some of the strains of lactic acid bacteria had the effect on the health care and disease treatment for human and animal. Provide part must amino acids and vitamins and acids and enzymes,

3、 help digestion of host; adjustment of the digestive tract micro ecological balance, through the antagonism of suppression and rejection of harmful bacteria, to adhesion resistance and competitive exclusion limit of harmful bacteria colonization, clear stomach harmful contents, adjusting immune syst

4、em function and in livestock production in the Application.Key words：lactic acid bacteria；probiotics；mechanism一. 概述乳酸菌是一類能使可發(fā)酵碳水化合物(主要指葡萄糖)產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的統(tǒng)稱，并不是嚴(yán)格意義上系統(tǒng)分類中的一科或一屬。目前已發(fā)現(xiàn)的這一類菌在細(xì)菌分類學(xué)上至少包括18個屬，如：乳酸桿菌屬雙歧桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠球菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬、肉食桿菌屬、奇異菌屬、片球菌屬、氣球菌屬、漫游球菌屬、李斯特氏菌屬、芽孢乳桿菌屬、芽孢桿菌屬中的少數(shù)種、環(huán)絲菌屬、丹毒絲菌屬、孿生菌屬

5、和糖球藺屬等. 。其中有益菌以乳桿菌屬、雙歧桿菌屬為代表，這2個屬中的很多菌種已經(jīng)被證實在臨床應(yīng)用上能夠治療和預(yù)防人和動物的某些腸道疾病或者起保健作用；有害菌如單胞增生李斯特菌片就是引起敗血癥、心內(nèi)膜炎的因索之一。乳酸菌絕大多數(shù)都是厭氧菌或兼性厭氧的化能異養(yǎng)菌，革蘭氏陽性，生長繁殖于厭氧或微好氧、礦物質(zhì)和有機營養(yǎng)物豐富微酸性環(huán)境中。青貯加工中后期，占優(yōu)勢的菌種是植物乳桿菌。另外還有千酪乳桿、短乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌，嗜酸乳桿菌等。犢牛胃和腸道上段乳酸菌占優(yōu)勢，從牛乳喂養(yǎng)的犢牛胃液中分離出乳酸乳桿菌，發(fā)酵乳桿菌，而犢牛瘤胃中主要是嗜酸乳桿菌，發(fā)酵乳桿菌則是粘附在柱狀上皮細(xì)胞的主宴乳桿菌。值得一提的是

6、雙歧桿，它是人和動物下消化道內(nèi)棲居的重要細(xì)菌，它們在維持腸道菌群平衡中起重要作用. 二. 乳酸菌作用機制乳酸菌在動物體內(nèi)具有多種生理功能。1. 維持腸道平衡乳酸菌維持腸道平衡，主要通過它的抑菌作用實現(xiàn)的，乳酸菌的抑菌方式有以下幾種：1)產(chǎn)生類似細(xì)菌素的細(xì)小蛋白或多肽，如乳酸鏈球菌素，能殺死李斯特菌、金黃色葡萄球菌等；2)產(chǎn)生乳酸等有機酸，顯著降低腸道pH，使多數(shù)不耐酸的腐敗菌和致病菌生長繁殖受到抑制；3)產(chǎn)生鞭：O：，激活牛乳中的過氧化氮酶硫氰酸系統(tǒng)，殺滅革蘭氏陰性菌、過氧化氫酶陽性細(xì)菌如大腸桿菌類和沙門氏蘺屬等；4)消耗消化道內(nèi)的氧氣，造成不利有害菌的環(huán)境(一般的有害菌是需氧菌)；5)乳酸菌

7、可以通過改變腸道黏液成分抑制致病菌的黏附。動物腸道表面覆蓋一層由上皮組織粘膜分泌的黏液，其重要成分就是大分子的黏蛋白，乳酸菌可吸附到黏膜上皮細(xì)臆(包括吸附在表面粘膜受體上)，降解黏性蛋白并利用這種內(nèi)源性的營養(yǎng)，同時能夠探測腸致病菌與上皮粘膜，從而保持腸道細(xì)菌數(shù)量的穩(wěn)定。另外，乳酸菌代謝產(chǎn)生的有機酸還具有促進腸管蠕動、潤腸通便的功能。2. 促進營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收乳酸菌可產(chǎn)生一些特殊酶系，如產(chǎn)生有機酸的酶系、分解乳酸菌生長因子的酶系、分解膽酸的酶系、控制內(nèi)毒素的酶系秘合成各種維生素的酶系等，起到加速乳酸菌生長、維持腸道微生態(tài)平衡、促進機體的健康。另外，有益細(xì)菌可產(chǎn)生B族維生索和維生素K等，加強動物的

8、營養(yǎng)代謝。3.增強機體免疫功能乳酸菌對機體免疫功能的調(diào)節(jié)表現(xiàn)在兩方面：一是影響非特異性免疫應(yīng)答，增強單核吞噬細(xì)胞(單核細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞)、多形核融細(xì)胞(主要是嗜中性粒細(xì)胞)殺傷細(xì)胞的活力，裁激活性氧、溶酶體酶程單核因子盼分泌；二是刺激特異性免疫應(yīng)答，如增加黏膜表面和血清中IgA秘IgM、IgG水平以強純體液免疫，促進T、B淋巴細(xì)胞的增殖和成熟，加強細(xì)胞免疫。三.乳酸菌的應(yīng)用研究1.菌種篩選飼用微生物主要在腸道發(fā)揮益生作用，它們需要以活菌的形式通過胃和小腸，到達發(fā)揮益生作用的特定部位?；罹渴俏⑸锾砑觿┵|(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。中國對正式批準(zhǔn)生產(chǎn)的微生物添加劑已有規(guī)定，如嗜酸性乳酸桿菌數(shù)量不少于10

9、5CFUg，糞鏈球菌單一菌劑不少于108CFUg。乳酸菌菌種的篩選的基本要求：1)高安全性，必須證實無致病、無致畸、無耐藥性、無藥物殘留等；2)必須在加工處理后仍有高存活率；3)可避免防霉劑、抗氧化劑等的影響；4)在上皮細(xì)穩(wěn)定殖髓力強，不與原菌產(chǎn)生雜交種；5)活菌數(shù)要求含量高。1.1 耐酸和膽鹽試驗動物胃腸道的低pH、膽鹽以及其他多種酶類，對益生菌都有潛在的滅活作用。如果微生物對消化道環(huán)境耐受力低，則難以有足夠數(shù)量的活菌到達腸道或定殖腸道發(fā)揮益生作用。酸和膽鹽體外耐受試驗?zāi)芸焖俅_定飼用微生物對酸和膽鹽的耐受性。因此，耐酸性、耐膽鹽性檢測可作為所有飼用微生物的一般特性進行評價。不同品種的動物具有

10、不同的胃腸環(huán)境pH，豬胃pH 1535、腸道pH為4.090；雞胃pH 284.8、腸道pH 587.2 07j；牛瘤胃pH 6.07.0，皺胃和腸道pH與單胃動物相似。因此針對不同的動物可選用pH 2.040和1胃蛋白酶的模擬胃液進行酸耐受試驗。動物腸道中膽鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.030.3，一般推薦使用濃度0.150.3。1.2 耐藥性評價菌株對不同抗菌藥物耐藥性的問題已越來越引起關(guān)注。長期大量使用抗生素，兩產(chǎn)生不少副作用。濫用按生素引起微生物的耐藥性是一個重要的問題，耐藥性的存在不僅影響抗生素效果，而且可能產(chǎn)生一批新的對人類危害更大的致病性微生物。由此可見，選用不帶抗藥因子，至少是所帶抗藥因子

11、甚少的有益菌株作為微生態(tài)制劑的生產(chǎn)用菌株，應(yīng)作為一個重要指標(biāo)。1.3 黏附作用評價選用微生物與致病微生物競爭腸道粘膜及其他組織的黏附位點是其發(fā)揮益生作用的另一個作用機理。由予致病菌與組織表面的黏附作用是感染致病菌初級階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與致病菌競爭黏附的相應(yīng)受體是飼用微生物發(fā)揮益生作用的第一步。因此，飼用微生物的黏附作用是評價其發(fā)揮益生作用的重要指標(biāo)。細(xì)菌黏附腸道黏膜被認(rèn)為是定植的必須要求。目前，細(xì)菌的腸道黏附作用體外試驗通常以組織培養(yǎng)腸上皮細(xì)胞Caco一2細(xì)胞和腸黏液作為底物。然而，這一模型與腸黏膜真實情況有較大差異，相比較而言使用黏膜分泌的HT29一MTX組織培養(yǎng)細(xì)胞為底物與真實腸黏膜情況更為

12、接近。由于細(xì)菌進入宿主腸道艨，首先與黏液層上的黏蛋白受體結(jié)合，因此黏液蛋白也被作為研究益生菌黏附作用的底物。2.安全性評價大多數(shù)飼用微生物是安全的，但是也存在一定的風(fēng)險性。例如某些乳酸桿菌會引起血小板凝集反應(yīng)，或者可以產(chǎn)生使黏膜細(xì)胞表面糖蛋白脫落的糖解酶或芳香氮基酶，從而促使宿主感染心內(nèi)膜炎。參照歐盟飼用微生物添加劑規(guī)范ECNo。l 8312003，飼用微生物安全性需以通過動物耐受性試驗進行檢測。試驗動物在試驗期需添加至少離于建議劑量lO倍的劑量，幼年動物和快速生長動物試驗期為1個月；成年動物如奶牛的試驗期為3個月；繁殖期動物，試驗期包括整個繁殖周期。試驗評價指標(biāo)包括動物死亡率、發(fā)病率和動物生

13、產(chǎn)指標(biāo)(體增重、飼料采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)緩率、蛋重和奶產(chǎn)量)。當(dāng)安全性評分少于10，則需要通過檢測血液化學(xué)指標(biāo)和組織病理學(xué)指標(biāo)迸一步解釋安全性。3.飼用乳酸菌制劑的生產(chǎn)及使用3.1 乳酸菌的生產(chǎn)生產(chǎn)飼用微生物添加劑的工藝主要有固體發(fā)酵和液體發(fā)酵2種，目前多用的是固體發(fā)酵工藝，即各種原料(發(fā)酵基)粉碎配比斗加水混合高溫滅菌冷卻接入菌種發(fā)酵菌池干燥抽檢分裝產(chǎn)品。研究證明，產(chǎn)品的質(zhì)量除受以選用菌種和發(fā)酵基配方組成影響外，很大程度上受生產(chǎn)工藝流程的影響。由于乳酸菌在生長過程中不形成芽孢，活性較差，耐酸性、耐高溫性差，活菌數(shù)不穩(wěn)定。因此，在相應(yīng)生產(chǎn)工藝過程中應(yīng)注意培養(yǎng)條件、機械作用力，干燥時的溫度、時

14、間、方式等參數(shù)調(diào)控。不同劑型的產(chǎn)品，其保質(zhì)效果差別極大。一般地說，粉劑類優(yōu)于液體劑型，凍干粉類中，微膠囊又優(yōu)于一般膠囊、片劑和粉劑類。據(jù)報道對乳酸菌進行微膠囊化包被后，可以提高抗逆性。采用海藻酸鈉作為包被材料，對乳酸菌進行微膠囊化包被，證明海藻酸鈉具有較好的生物相容性和腸溶性，可以作為乳酸菌微膠囊化的壁材，但是濃度不應(yīng)低于l。另外，干燥會明顯影響微膠褒中乳酸菌的存活率，因此海藻酸鈉需要與其他材料配合使矮，才能減少乳酸菌在干燥中的損失。所以，從保證活菌含量的角度來考慮，應(yīng)大力提倡發(fā)展微膠囊或者膠囊劑型的凍干粉。3.2乳酸菌的使用和存放3.2.1乳酸菌的添加方式國外采用每天定量投喂乳酸菌，以使每頭

15、豬能采食足量的活的微生物，從而保證了試驗的準(zhǔn)確性。而國內(nèi)同類試驗采用飼料中預(yù)先添加益生素的方法，試驗結(jié)果不穩(wěn)定，這與細(xì)菌在飼料中存活和分布情況有關(guān)。因此，適宜采用每天定量投喂乳酸菌益生素的方法進行。如直接飼喂，即先與110的基礎(chǔ)日糧拌成預(yù)混料，再將預(yù)混料與剩余的基礎(chǔ)日糧混勻。也可直接加入飲水中，充分?jǐn)嚢杈鶆?。將活菌制劑與糖蜜或紅糖各100份混合稀釋，裝入密閉容器，室溫下發(fā)酵48 h左右，均勻噴灑飼料，效果更好。配制時溫度不宜太高(<50)，水為深井水或去氯自來水。乳酸菌制劑不能與強烈的醫(yī)學(xué)藥品同用，特別是活苗制劑，因為同用時會殺死乳酸菌，減弱或失掉乳酸菌的作用。3.2.2乳酸菌的存放影響

16、乳酸菌一個重要的質(zhì)量指標(biāo)是存放時間(貨架壽命)，影響的因素很多，主要包括菌種類別、水分、pH、濕度、氧氣等。pH小于4時，大多數(shù)微生物迅速死亡，最適pH為67；儲存溫度超過30時，微生物存活率大幅度下降，一般在25以下存放。乳酸菌活菌制劑多用鋁箔袋、抽空封VI包裝，活菌制劑宜低溫避光保存(515的陰暗處)，嚴(yán)防凍結(jié)和日曬。應(yīng)用時宜現(xiàn)用現(xiàn)配，凡是開封藥袋，應(yīng)及早使用，否則由于空氣進入，袋內(nèi)乳酸菌逐漸死亡而降低效率。4.乳酸菌在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果評價4.1家禽上的應(yīng)用乳酸菌對蛋雞而言，可提高產(chǎn)蛋率、日產(chǎn)蛋量，延長產(chǎn)蛋高峰期，降低料蛋比；對肉雞而言，可提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率、免疫功能及降低腹瀉率。

17、Pietras等發(fā)現(xiàn)肉仔雞添加嗜酸乳桿菌和糞鏈球菌，與不添加或添加黃霉素相比，可顯著降低死亡率，提高飼料轉(zhuǎn)化效率。Panda等在自來航蛋鵑飼料中添加含有嗜酸乳酸菌、酵母、雙歧桿菌等的微生物添加劑，日產(chǎn)蛋率、殼重顯著增加，而對于進食量、飼料轉(zhuǎn)化效率、蛋重和蛋黃和蛋清的濃度無影響。研究表明，用嗜酸菌作生態(tài)飼料添加劑混料飼喂雛雞，對雛雞具有免疫增強作用，可增高試驗組的法氏囊指數(shù)、脾臟參數(shù)、胸肺指數(shù)及紅細(xì)胞免疫功能。在雛雞日糧中添加雞源乳桿菌，結(jié)果平均雞增中提高24.4，人工感染雞白痢沙門氏菌后，添加乳桿菌組雛雞較對照組死亡率降低20。4.2在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用仔豬腹瀉是困擾廣大養(yǎng)豬工作者的一個難題，仔豬

18、腹瀉的發(fā)生率以及發(fā)生的嚴(yán)熏程度對于豬場的經(jīng)濟效益會產(chǎn)生重要的影響。目前，關(guān)于仔豬腹瀉的防治措施主要有使用抗生素、仔豬斷奶后減少飼喂量以及使用部分動物性蛋白取代豆粕等植物性蛋白，以減少腹瀉的發(fā)生率，降低腹瀉嚴(yán)重程度。但使用抗生素會對腸道的微生態(tài)平衡產(chǎn)生不良影響，并且由于細(xì)菌抗藥性的存在，抗生素的效果已不盡入意；使用動物性蛋白，由于原料價格較高以及資源缺乏，也不是解決仔豬腹瀉的根本措施；對仔豬斷奶后實行限制飼喂，雖然對于防治仔豬腹瀉有一定的作用，但相應(yīng)地會降低生長速度；所以益生菌的使用逐漸增加。已有大量報道益生菌能夠提高仔豬的生產(chǎn)性能。利用植物乳酸稈菌、于酪乳桿菌、糞鏈球菌和酵母菌，可極顯著提高仔豬增重，降低死亡率。研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中添加乳酸菌能提高仔豬的平均日增重，降低料重比。在仔豬飼料中添加3種乳酸菌(乳酸桿菌與乳酸鏈球菌的混合菌、乳酸鏈球菌、乳酸桿菌)分別制成活菌劑，對仔豬黃痢病料(糞便)培養(yǎng)出的病原菌大腸桿菌，在體外抑菌試驗結(jié)果顯示：3種乳酸菌對大腸桿菌均有不同的抑制作用，進而起到降低腹瀉的功能。綜上所述，乳酸菌在抑殺有害菌、降低斷奶仔豬腹瀉、促進生長方面起到了廣泛的作用，是一種值得大力推廣應(yīng)用的有效的飼料添加劑。4.3在反芻動