畜禽用益生菌的研究進(jìn)展

李雯靜?肖運才?畢丁仁?彭健?石德時

[摘要] 隨著經(jīng)濟生活水平的提高和獸牧業(yè)的發(fā)展，如何吃到“放心肉”成為人們關(guān)注的話題。益生菌是一類適量服用后能夠調(diào)節(jié)宿主腸道菌群有助于宿主健康的活的微生物，可以改善獸禽產(chǎn)品質(zhì)量。本文從獸牧業(yè)的應(yīng)用角度，介紹益生菌的概念由來、益生菌菌株特點及種類、對宿主的益生作用，最后對益生菌未來的發(fā)展方向進(jìn)行展望。旨在讓人們?nèi)媪私庖嫔讷F牧業(yè)生產(chǎn)中不可忽視的優(yōu)點及其替代抗生素的可能性。

[關(guān)鍵詞] 益生菌；菌株；飼料添加劑；益生作用

[中圖分類號] S816 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-0616（2013）06-37-03

1 益生菌的概念

益生菌對人畜均有益生作用。在獸牧業(yè)急需抗生素替代技術(shù)的背景下，益生菌作為一種新型無污染、無毒副作用飼料添加劑，具有很廣闊的應(yīng)用前景，國際上把含有益生菌的微生態(tài)制劑稱為“拯救地球的技術(shù)”。益生菌的概念最早在1965年由Lilly等[1]給出，是指“一種由某一微生物分泌的促進(jìn)另一種微生物生長的物質(zhì)”；1991年Fuller等將其定義為“一類通過調(diào)節(jié)腸道平衡而對宿主產(chǎn)生有益作用的活菌”；2001年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）將益生菌定義為“經(jīng)適量服用后有助于宿主健康的活的微生物”，這一概念延用至今。

2 益生菌菌株特點及種類

益生菌制劑菌株應(yīng)具備以下特點[2]：（1）無毒、無致病性，不與病原微生物產(chǎn)生雜交種；（2）在體內(nèi)外易于繁殖，體外繁殖速度較快，易于獲得；（3）在低pH值和膽汁中可以存活，并能植入腸黏膜；（4）經(jīng)加工后活菌存活率高，混入飼料及高溫下穩(wěn)定性好；（5）能產(chǎn)生抑制有害菌物質(zhì)而不影響本身活性；（6）有利于促進(jìn)宿主生長發(fā)育及提高抗病能力；（7）能較長時間保持活力和穩(wěn)定。

以益生菌株的上述特點為依據(jù)，2008年12月，我國農(nóng)業(yè)部第1126號公告《飼料添加劑品種目錄（2008）》中公開了可以直接飼喂動物的飼料級微生物添加劑菌種共16種，分別為：地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）、屎腸球菌（Enterococcus faecium）、乳酸腸球菌（Enterococcus lactis）、嗜酸性乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）、乳酸乳桿菌（Lactobacillus lactis）、植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）、乳酸片球菌（Pediococcus acidilacticii）、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、產(chǎn)朊假絲酵母（Candida utilis）、釀酒酵母、（Saccharomyces cerevisiae）、沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）。

在2010年《飼料添加劑品種目錄（2010）》（征集意見稿）中又增加了12個菌種，它們是：嬰兒雙歧桿菌（Bifidobacterium infantis）、長雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）、短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve）、青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri）、動物雙歧桿菌（Bifidobacterium animalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、米曲霉（Aspergillus Oryzae）、遲緩芽孢桿菌（Bacillus lentus）、短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus）、纖維二糖乳桿菌（Lactobacillus cellobiosus）、發(fā)酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum）、產(chǎn)丙酸丙酸桿菌（Propionibacterium acidipropionicis）、布氏乳桿菌（Lactobacillus buchneri）、副干酪乳桿菌（Lactobacillu paracasei）、凝結(jié)芽孢桿菌（Bacillus coagulans）和側(cè)孢芽孢桿菌（Bacillus laterosporus）。

3 益生菌對獸禽經(jīng)濟效益的影響

益生菌能夠增強動物機體應(yīng)對不良刺激的能力，降低死亡率，從而減少養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟損失；還能提高獸禽產(chǎn)品質(zhì)量，提高同類產(chǎn)品的經(jīng)濟價值和食用價值。

3.1 降低疾病發(fā)生率

由于斷奶仔豬自身消化酶分泌不足及斷奶應(yīng)激等因素，斷奶仔豬極易出現(xiàn)采食量下降、生長受阻、腹瀉等癥狀，研究表明，在仔豬日糧中添加益生菌可以提高仔豬生長速度，提高飼料轉(zhuǎn)化率，降低哺乳階段及斷奶后仔豬的腹瀉率，改善仔豬腸道健康[3]。

另有研究表明，患乳房炎的奶牛所產(chǎn)牛奶的導(dǎo)電率普遍較高，因此牛奶導(dǎo)電率的高低可以成為判定奶牛是否患乳房炎的標(biāo)準(zhǔn)[4]。黃良策等[5]在研究酵母菌、納豆芽孢桿菌、乳酸菌對泌乳后期奶牛生產(chǎn)性能影響時發(fā)現(xiàn)，3種益生菌均顯著降低了牛奶導(dǎo)電率（P<0.05），表明這3株益生菌在奶牛乳房炎的防治上發(fā)揮作用。

3.2 提高生產(chǎn)性能和改善產(chǎn)品質(zhì)量

表示雞蛋新鮮度和蛋白質(zhì)量的指標(biāo)為哈氏單位，它是現(xiàn)在國際上對蛋白品質(zhì)評定的重要指標(biāo)和方法。濃蛋白（靠近蛋黃的部分蛋白，濃度較高）含量越高，蛋就越新鮮，哈氏單位就越大，研究表明在蛋雞飼料中添加益生菌制劑可以提高雞蛋哈氏單位[6]。

隨著人們生活水平的日益升高，越來越多的人注重營養(yǎng)平衡如膽固醇的平衡。膽固醇每人每天從食物中攝取200 mg即可，雞蛋營養(yǎng)豐富，是老百姓喜愛消費得起的食品，但值得注意的是蛋黃中膽固醇含量高達(dá)200 mg/100 g，按照大數(shù)人的飲食習(xí)慣，每日攝入膽固醇量易過量，長此下去易患結(jié)石，Xu等[7]發(fā)現(xiàn)在25周齡蛋雞飼料中添加枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物，能夠降低蛋黃中膽固醇的含量。

黃良策等[5]發(fā)現(xiàn)乳酸菌和納豆芽孢桿菌能夠顯著提高奶牛產(chǎn)奶量（P<0.05），Qiao等[8]也發(fā)現(xiàn)飼喂含有枯草芽孢桿菌的日糧，奶牛產(chǎn)奶量顯著提高。Alexopoulos等[9]發(fā)現(xiàn)在母豬日糧中添加地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌可提高斷奶仔豬存活率，增加斷奶仔豬體重，并可以提高飼料的利用率，顯著降低母豬在哺乳期間的體重下降幅度。劉瑞麗等[10]對生長肥育豬飼喂復(fù)合益生菌發(fā)酵飼料，發(fā)現(xiàn)其明顯提高肥育豬的日采食量和日增重，改善料肉比，并減少環(huán)境污染。

4 益生菌對宿主抗病力的影響

益生菌通過良性調(diào)整寄宿環(huán)境、對內(nèi)增強宿主免疫細(xì)胞活力、對外拮抗不良病原侵?jǐn)_，從而全面提高宿主免疫力。

4.1 益生菌直接拮抗病原微生物提高宿主抗病力

益生菌能調(diào)節(jié)腸道內(nèi)菌群平衡，有利于消化道黏膜甚至呼吸道黏膜抵抗外來細(xì)菌[11-12]；同時體內(nèi)益生菌數(shù)量的增加能促進(jìn)消化系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮，提高機體免疫力[13]。

益生菌主要從以下幾個方面的作用直接拮抗病原微生物：（1）產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，益生菌在腸黏膜上產(chǎn)生醋酸、過氧化氫、細(xì)菌素和類似抗菌素的抑菌物質(zhì)，從而防止致病菌入侵，如Josep Bassaganya-Riera等[14]發(fā)現(xiàn)在腸道中，益生菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物共軛亞油酸與巨噬細(xì)胞表面受體結(jié)合能夠抑制結(jié)腸炎的發(fā)生；（2）益生菌通過產(chǎn)生酸性物質(zhì)（如乳酸）降低腸道pH值，抑制對酸性環(huán)境敏感的病原菌的生長[15-17]；（3）益生菌與黏膜上皮結(jié)合形成生物膜，降解粘性蛋白（一種細(xì)胞間基質(zhì)糖蛋白，促進(jìn)惡性腫瘤的形成），維持腸道固有菌群，保持腸道內(nèi)菌群平衡，擠占病原菌的生存空間，使之不易吸附在黏膜上而被排出[18]；（4）益生菌在腸道內(nèi)產(chǎn)生厭氧環(huán)境，抑制致病需氧微生物的生長，如枯草芽孢桿菌進(jìn)入蛋雞體內(nèi)后，短期內(nèi)迅速繁殖成為優(yōu)勢種群并消耗腸道中的氧貯備，造成厭氧環(huán)境，在促進(jìn)益生性厭氧微生物繁殖的同時，抑制致病性需氧微生物如大腸桿菌等的生長[19-20]。

4.2 益生菌增強免疫細(xì)胞活性提高宿主免疫力

大量研究表明，益生菌可以增強抗原遞呈細(xì)胞（如樹突狀細(xì)胞/巨噬細(xì)胞）、NK細(xì)胞、免疫活性細(xì)胞（B細(xì)胞/T細(xì)胞）等免疫細(xì)胞的活性，在先天免疫和獲得性免疫中發(fā)揮作用。

樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）是動物機體內(nèi)提呈抗原能力最強的抗原提呈細(xì)胞，成熟DCs能夠加工、遞呈各種抗原，并可以通過一些固有免疫受體如Toll樣受體，識別病原微生物表達(dá)的模式分子，以及通過主要組織相容性復(fù)合物（MHC）和共刺激分子的上調(diào)表達(dá)，啟動初始型T細(xì)胞的活化和增殖。未成熟DC和成熟DC的表面分子和功能存在明顯差異，未成熟DC高表達(dá)FcγR、CR、Toll樣受體（TLR）、甘露糖受體等，這些受體能介導(dǎo)DC攝取各種抗原，使之具有很強的攝取、處理和加工抗原的能力。但未成熟樹突狀細(xì)胞（DC）表面的MHCⅡ類分子、CD80、CD40和ICAM等豐度低，故其提呈抗原能力和激活T細(xì)胞的能力弱。在感染或炎癥發(fā)生時，未成熟DC攝取抗原后啟動其成熟過程，在此過程中其表面的MHC II、CD80、CD86、CD40、ICAM-1等分子表達(dá)上調(diào)，提呈抗原能力和激活T細(xì)胞的能力不斷增強。熊菲等[21]以GM-CSF、IL-4聯(lián)合誘導(dǎo)單核細(xì)胞生成未成熟DC，再加入不同劑量熱滅活的雙歧桿菌刺激DC成熟，觀察DC形態(tài)，并檢測混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)及IL-12、IFN-γ的分泌。發(fā)現(xiàn)經(jīng)雙歧桿菌死菌刺激后，可獲得具有典型樹突狀形態(tài)的DC；誘導(dǎo)后的DC刺激同種異體T淋巴細(xì)胞增殖的能力增強（P<0.01），分泌IL-12、IFN-γ的水平提高（P<0.05），呈劑量依賴型。這表明雙歧桿菌能影響單核細(xì)胞來源的DC的分化、成熟及功能的發(fā)揮，且不同劑量的雙歧桿菌影響DC的成熟度。

巨噬細(xì)胞能夠通過胞吞和抗原提呈作用發(fā)揮吞噬、加工和呈遞抗原的作用，發(fā)揮特異性和非特異性免疫的作用。如Suman Kapila等[22]研究發(fā)現(xiàn)干酪乳桿菌對瑞士白化鼠的腹膜巨噬細(xì)胞具有激活作用。乳酸菌能通過刺激或抑制Th1型T細(xì)胞產(chǎn)生的方式來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，干酪乳桿菌能夠促進(jìn)Th1型細(xì)胞因子IL-12、IFN-α和IFN-γ的生成[23]，從而促進(jìn)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。NK細(xì)胞在機體非特異性免疫中發(fā)揮著重要的功能，可直接殺傷病毒感染的細(xì)，還可以分泌細(xì)胞因子（如II型干擾素，IL-2），這些細(xì)胞因子又可刺激NK細(xì)胞不斷增殖。如干酪乳桿菌可以增加NK細(xì)胞數(shù)量[24]，進(jìn)而提高機體的非特異性免疫力。

4.3 調(diào)節(jié)腸道神經(jīng)系統(tǒng)

Kiamiya T等[25]用Sprague-Dawley大鼠進(jìn)行羅伊氏乳桿菌對結(jié)腸、直腸擴張引起的內(nèi)張?zhí)弁吹囊种菩?yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，羅伊氏乳桿菌及其產(chǎn)物即使是在擴張壓最大時也能抑制疼痛反應(yīng)，且該菌能顯著地減少背根神經(jīng)節(jié)單元擴張活性，說明益生菌對內(nèi)臟疼痛具有潛在的治療作用。

5 展望

近20年來，在飼料中加各種抗菌類藥物以達(dá)到抗菌促生長的目的，雖極大地提高了養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效益，但抗菌類藥物容易在肉蛋奶等動物性產(chǎn)品中形成殘留；長期使用抗菌素對動物消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成損傷，使動物對其他病原微生物的易感性增加，因而更容易造成病原變異和疫病流行；抗生素的不合理使用造成的新發(fā)病流行普遍、藥物殘留、細(xì)菌耐藥性嚴(yán)重、出口受阻等問題越來越突顯出來。在這種大背景下，獸牧業(yè)急需一種抗生替代技術(shù)來達(dá)到抗病促生長的目的，益生菌以其獨特的益生理念和益生效果被業(yè)內(nèi)人士接受和越來越多的應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)實踐。益生菌可調(diào)節(jié)宿主正常微生態(tài)環(huán)境平衡從而保護畜禽健康的認(rèn)識與抗生素殺滅病原菌從而保護畜禽健康的認(rèn)識相比，更加全面而理性，因而其應(yīng)用前景必然優(yōu)于抗生素，且就其對改善耐藥性和環(huán)境污染（藥物等）的意義而言，很有可能成為一種“拯救地球的技術(shù)”。

然而作為一種新型飼料添加劑，還存在許多不容忽視的問題，其中最主要的是益生菌株的安全性和有效性的問題。如同人無完人一樣，目前所篩選獲得的益生菌株在有效性和安全性上難以兩全，都或多或少地存在一些毒性基因和耐藥性[26]。如何正確認(rèn)識和評估益生菌株的安全性及有效性是亟待解決的問題。

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（收稿日期：2013-02-04）