乳酸菌益生特性及在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

劉　宇，李　陽，劉　通，岳　山，周金玲，趙靜虎，王華欣，史同瑞*，朱戰(zhàn)波*

(1. 黑龍江省獸醫(yī)科學(xué)研究所，黑龍江齊齊哈爾 161006；2. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319)

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乳酸菌益生特性及在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

劉宇1,2，李陽1，劉通2，岳山2，周金玲2，趙靜虎2，王華欣2，史同瑞1*，朱戰(zhàn)波2*

(1. 黑龍江省獸醫(yī)科學(xué)研究所，黑龍江齊齊哈爾 161006；2. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319)

摘要：病原菌耐藥性和藥物殘留問題日益受到人們的關(guān)注，尋找飼用抗生素替代品已成為研究熱點(diǎn)。乳酸菌具備諸多益生特性，可代謝產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，抑制或殺死腸道病原菌，與病原菌競(jìng)爭(zhēng)腸黏膜黏附位點(diǎn)，調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫，維持腸道屏障功能，改善腸道菌群平衡，改善豬只健康，已成為飼用抗生素潛在的替代品之一。論文綜述了乳酸菌生物學(xué)特性、益生作用和在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：乳酸菌；益生菌特性；應(yīng)用

抗生素已成為畜禽飼料中常用添加劑之一，具有促生長(zhǎng)和預(yù)防腹瀉等作用。然而，抗生素引發(fā)的畜產(chǎn)品安全問題日益突出，藥物殘留問題越來越受到人們的關(guān)注。長(zhǎng)期濫用抗生素可增高病原菌耐藥性產(chǎn)生機(jī)率，從而威脅人畜健康[1-2]。歐盟國(guó)家和日本已禁止將抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑。此外，包括中國(guó)和美國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家正在計(jì)劃禁止在飼料用添加抗生素。

乳酸菌制劑已成為抗生素潛在的替代品之一。革蘭陽性桿菌或球菌，兼性厭氧，無芽胞，耐酸，可發(fā)酵碳水化合物，最終生成乳酸。乳酸菌包括乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳球形菌屬、乳酸乳球菌屬、明串珠菌屬、蜜蜂球菌屬、酒球菌屬、片球菌屬，鏈球菌屬和腸球菌屬等[3]，可用于生產(chǎn)飼用微生態(tài)制劑、食品發(fā)酵和防腐，其代謝產(chǎn)物有助于改善食品營(yíng)養(yǎng)組成和風(fēng)味。近年來，諸多報(bào)道闡述了乳酸菌的益生作用，如調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，抑制和預(yù)防腸道的病原體，增強(qiáng)腸道黏膜免疫和維護(hù)腸道屏障功能。本文綜述了乳酸菌生物學(xué)特性，益生作用和在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究進(jìn)展。

1乳酸菌生物學(xué)特性和益生作用

1.1黏附和定殖

乳酸菌作為一種腸道益生菌，應(yīng)具備耐受上消化道不良環(huán)境的能力，如胃酸與消化酶等。最常益生乳酸菌，如乳酸桿菌和雙歧桿菌，可在一定程度上耐受胃酸、膽鹽和胰酶。高擎燏等[4]研究仔豬腸道乳酸菌分離株的抗逆性和益生特性，結(jié)果表明乳酸菌分離株L104對(duì)pH2.5的酸性環(huán)境、0.5%膽鹽環(huán)境和60℃高溫環(huán)境有較強(qiáng)耐受力。閆學(xué)艷等[5]從健康仔豬糞便樣品分離、篩選到3株乳酸桿菌，在pH3.0酸性環(huán)境和0.1%膽鹽環(huán)境中可大量增殖。仔豬出生時(shí)胃內(nèi)pH5.0～6.0，2月齡前胃內(nèi)pH3.0左右。此外，仔豬出生3周后膽汁量緩慢增加，小腸中膽鹽含量為0.03%～0.3%。乳酸菌具備耐受仔豬體內(nèi)胃酸和膽鹽不良環(huán)境，到達(dá)腸道的潛能。

乳酸菌還應(yīng)具備黏附腸道上皮細(xì)胞的能力，從而定殖腸道，拮抗病原菌，保護(hù)宿主上皮細(xì)胞和免疫調(diào)節(jié)。章文明[6]研究了仔豬腸道乳酸桿菌分離株黏附小腸上皮細(xì)胞能力和相關(guān)黏附蛋白，結(jié)果表明，唾液乳酸桿菌和羅伊乳酸桿菌分離株對(duì)Caco-2細(xì)胞系具有較高的黏附能力，黏附數(shù)量分別為4.9 CFU/Caco-2細(xì)胞和15.9CFU/Caco-2細(xì)胞，并且羅伊乳酸桿菌分離株能顯著抑制大腸埃希菌K88和沙門菌50335對(duì)Caco-2細(xì)胞的黏附。此外，Western blot雜交結(jié)果顯示羅伊乳酸桿菌存在一種黏附性蛋白，經(jīng)質(zhì)譜鑒定為GAPDH蛋白，在菌體黏附腸道上皮細(xì)胞和抑制致病菌黏附腸道上皮細(xì)胞的過程中發(fā)揮重要作用，但其作用機(jī)制尚不清楚。蔣建軍等[7]通過體外細(xì)胞培養(yǎng)和黏附性試驗(yàn)，研究了不同培養(yǎng)條件對(duì)高黏附性乳酸桿菌黏附豬小腸黏膜上皮細(xì)胞能力的影響。結(jié)果表明，pH 6.0和37℃培養(yǎng)條件下乳酸桿菌黏附數(shù)最多，分別為15.60個(gè)/細(xì)胞±0.58個(gè)/細(xì)胞和22.44個(gè)/細(xì)胞±1.05個(gè)/細(xì)胞。斷奶仔豬腸道內(nèi)容物pH為6.0～7.0[8]，溫度為37℃～42℃，腸道環(huán)境利于乳酸桿菌黏附。

1.2抑菌和殺菌

腸道病原菌通過黏附腸道上皮細(xì)胞，定殖腸道，引發(fā)疾病[9]。乳酸菌與病原菌競(jìng)爭(zhēng)黏附結(jié)合位點(diǎn)，抑制病原菌黏附于腸黏膜，還能誘導(dǎo)腸黏膜細(xì)胞分泌黏蛋白，形成物理屏障，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞。乳酸菌可代謝產(chǎn)生乳酸，形成腸道酸性環(huán)境，抑制病原菌增殖[10]。乳酸菌還可代謝產(chǎn)生抑菌物質(zhì)。植物乳桿菌DL-13可還原苯丙酮酸生成苯乳酸，作為天然抑菌物質(zhì)，苯乳酸可抑制細(xì)菌和真菌感染[11]。短乳酸桿菌ZL43可產(chǎn)生抑菌蛋白，導(dǎo)致大腸埃希菌表面形成孔洞，破壞細(xì)胞壁，也可影響菌體蛋白合成，抑制和殺死病原菌[12]。

1.3抗氧化和免疫調(diào)節(jié)

氧化作用導(dǎo)致大分子損傷，體內(nèi)過量自由基導(dǎo)致疾病和衰老[13]，乳酸菌代謝產(chǎn)生天然抗氧化物，Kullisaar T等[14]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳桿菌E-3和E-8菌株有抗氧化活性，在濃度為1 mmol/L H2O2中存活時(shí)間較無抗氧化活性發(fā)酵乳桿菌長(zhǎng)。長(zhǎng)雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌可抑制亞油酸過氧化反應(yīng)，清除自由基。乳酸菌可改善腸道黏膜免疫系統(tǒng)，釋放腸道炎性細(xì)胞因子，還能增強(qiáng)機(jī)體免疫細(xì)胞活性，提高抗體水平[15]。干酪乳桿菌可誘導(dǎo)小鼠脾細(xì)胞促炎細(xì)胞因子IL-12和IFN-γ表達(dá)[16]。斷奶仔豬飼糧中添加鼠李糖乳酸桿菌LGG，可提高斷奶仔豬血液中CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)量和IL-4含量，緩解輪狀病毒攻毒導(dǎo)致的斷奶仔豬血液CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)量和IL-4含量下降[17]。

1.4安全性與耐藥性

生產(chǎn)用乳酸菌需安全和無致病性，許多菌種經(jīng)過多代生產(chǎn)和應(yīng)用已證實(shí)為安全菌。然而，乳酸菌耐藥菌株不斷出現(xiàn)，存在食品安全隱患[18]。羅伊乳桿菌ATCC 55730存在可轉(zhuǎn)移的四環(huán)素和潔霉素抗性，易形成致耐藥菌株[19]。通過耐藥機(jī)制研究、耐藥基因分析、基因敲除等技術(shù)可減少耐藥菌株形成幾率。羅伊乳桿菌DSM 1793保留了益生特性，敲除了編碼四環(huán)素和潔霉素耐藥基因質(zhì)粒，已替代羅伊乳桿菌ATCC 55730，成為生產(chǎn)用菌株。

2乳酸菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1乳酸菌在新生仔豬中的應(yīng)用

新生仔豬階段是豬生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵階段，消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育尚未健全，仔豬對(duì)疾病抵抗力低下，易引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)或病原感染，導(dǎo)致仔豬生長(zhǎng)發(fā)育不良。新生仔豬飼喂乳酸菌利于腸道菌群形成和機(jī)體健康。Hong L等[20]使用發(fā)酵乳桿菌I5007飼喂新生仔豬，每日口服一次，劑量為6×109CFU/mL，連續(xù)口服14 d。結(jié)果表明，口服發(fā)酵乳桿菌可促進(jìn)新生仔豬腸道發(fā)育，降低大腸埃希菌病發(fā)病率。此外，乳酸菌可調(diào)節(jié)腸黏膜細(xì)胞層完整性，改善新生仔豬腸屏障功能，預(yù)防各類腸道疾病，如緩解沙門菌引起的腸道功能紊亂[21]。

2.2乳酸菌在斷奶仔豬中的應(yīng)用

斷奶期間飼料和環(huán)境的改變可對(duì)仔豬造成不良影響。乳酸菌可緩解斷奶應(yīng)激，預(yù)防仔豬腹瀉和促生長(zhǎng)。糞腸球菌可顯著提高斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化率，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡[22]。斷奶仔豬日糧中添加2%唾液乳酸桿菌、1%兩歧雙歧桿菌和0.5%苦豆籽粕可提高早期斷奶仔豬腸黏膜SIgA含量，緩解斷奶應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)生長(zhǎng)代謝，增強(qiáng)腸黏膜免疫力[23]。同時(shí)飼喂枯草芽胞桿菌RJGP16和豬源乳酸桿菌B1能顯著增加十二指腸和回腸絨毛長(zhǎng)度、數(shù)量和絨腺比，拮抗大腸埃希菌K88對(duì)仔豬腸道上皮損傷，提高抗感染能力[24]。

2.3乳酸菌在保育豬中的應(yīng)用

保育豬日糧中添加乳酸菌可改善日糧風(fēng)味和適口性，提高腸道黏膜免疫，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，提高生長(zhǎng)性能。保育豬植物乳桿菌A190 和A203可提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率[25]。Ohashi J等[26]研究了德式乳酸桿菌保加利亞乳酸桿菌對(duì)豬盲腸固有乳酸桿菌的影響，結(jié)果表明,保加利亞乳桿菌可促進(jìn)盲腸固有乳酸桿菌增殖，調(diào)節(jié)乳酸桿菌菌群形成。飼喂解乳酸鏈球菌ZZU A190和植物乳桿菌ZZU A203發(fā)酵飼料可降低腹瀉率，腸道大腸埃希菌數(shù)量減少，乳酸菌數(shù)量增多，改善豬生長(zhǎng)性能[27]。

2.4乳酸菌在母豬中的應(yīng)用

關(guān)于乳酸菌在母豬中的應(yīng)用研究相對(duì)較少，但這個(gè)研究領(lǐng)域非常重要。母豬為自繁自養(yǎng)型豬場(chǎng)的核心，對(duì)其繁殖性能、泌乳性能和基礎(chǔ)代謝性能要求較高。母乳飼喂乳酸菌制劑可降低母豬腸道pH值，提高了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝和吸收，提高泌乳性能，預(yù)防子宮炎癥。妊娠與泌乳母豬飼喂乳酸菌可改善繁殖、再繁殖性能，提高總產(chǎn)仔數(shù)和泌乳性能，減少糞便中有害微生物數(shù)量[28]。Wang J等[29]研究了約氏乳桿菌對(duì)母豬繁殖性能、腸道菌群、血液生化指標(biāo)和免疫學(xué)指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，在妊娠末期和哺乳期飼喂約氏乳桿菌可改善母豬生產(chǎn)性能，提高仔豬出生體重，實(shí)驗(yàn)組斷奶仔豬血清IgG水平顯著增高，丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶濃度顯著下降。

3展望

乳酸菌已被廣泛應(yīng)用于養(yǎng)豬生產(chǎn)，但不同品種豬適用的乳酸菌種類不同，且不同生長(zhǎng)階段應(yīng)用效果也不盡相同。應(yīng)針對(duì)不同品種豬和生長(zhǎng)階段，研發(fā)專用型乳酸菌制劑，提高乳酸菌的應(yīng)用效果。

乳酸菌安全性和益生特性已得到廣泛公認(rèn)，但乳酸菌耐藥問題日趨嚴(yán)重，耐藥基因分析和耐藥機(jī)理研究已成為熱點(diǎn)。多集中于耐藥基因體外轉(zhuǎn)移研究，而體內(nèi)轉(zhuǎn)移研究相對(duì)較少。目前，已發(fā)現(xiàn)一些乳酸菌某些耐藥基因可在乳酸菌間、乳酸菌與病原菌間傳遞。因此，乳酸菌耐藥性安全評(píng)價(jià)，耐藥基因敲除與益生特性關(guān)系有待更深入研究。

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Progress on Probiotics Characteristics of Lactic Acid Bacteria and Its Apllication in Pig Production

LIU Yu1,2，LI Yang1，LIU Tong2，YUE Shan2，ZHOU Jin-ling2，ZHAO Jing-hu2，WANG Hua-xin2，SHI Tong-rui1, ZHU Zhan-bo2

(1.VeterinaryResearchInstituteinHeilongjiang，Qiqihar，Heilongjiang，161006，China；2.CollegeofAnimalScienceandTechnology，HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity，Daqing，Heilongjiang， 163319，China)

Abstract:Bacterial resistance and drug residue problems are concerned by people, searching antibiotic alternatives has become a hot research topic. Lactic acid bacteria have many good characteristics, producing antibacterial materials, inhibiting or killing intestinal pathogenic bacteria, competing adhesion sites, regulating intestinal mucosal immunity, improving balance of intestinal flora, and promoting pig healthy. It have been considered to be one of potential antibiotic substitutes. This article reviewsed biological characteristics of lactic acid bacteria, probiotic functions, and the application in pig production.

Key words:Lactic acid bacteria；probiotics characteristecs；application

收稿日期：2015-12-09

基金項(xiàng)目：黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(GC13B406);黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(GC13B404)

作者簡(jiǎn)介：劉宇(1982-)，男，吉林扶余人，碩士，主要從事獸醫(yī)微生態(tài)研究。 *通訊作者

中圖分類號(hào):S859

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007-5038(2016)06-0087-04