益生菌在畜禽養(yǎng)殖中的應用及其作用機制

張春壘，蒙洪嬌，吳 黎，劉則學

（中糧家佳康（吉林）有限公司，吉林 松原 131500）

一直以來，動物飼料中添加抗生素可抵抗動物疾病，提高畜產品產量。但是病原菌會對抗生素產生耐藥性，并且抗生素的耐藥性基因會從畜產品轉移到人類[1]。另外，病原菌可以通過空氣傳播導致人類患病。因此，有必要尋求一種有效的替代方法，其既能夠增強動物抵抗病原菌的能力，又能夠減少抗生素的濫用。腸道菌群在維持動物機體健康方面發(fā)揮著重要的作用，使用益生菌類飼料添加劑不僅能提高畜禽的生產性能，改善動物腸道微生物菌群，還能有效抵抗病原菌的侵入與定植，并產生有益的維生素和短鏈脂肪酸等代謝產物，增強機體免疫力。

1 益生菌種類

益生菌可增加腸道有益菌的數(shù)量。按菌株的來源和作用方式不同，可分為原籍菌、共生菌和真菌3類菌[2-3]。原籍菌來源于人體腸道菌群，可直接補充原籍菌，如雙歧桿菌、乳桿菌和糞鏈球菌等；共生菌來源于人體腸道菌群外，具有促進原籍菌生長和繁殖的作用，如芽孢桿菌、酪酸梭菌和枯草桿菌等；真菌制劑主要為布拉酵母菌。按生存條件可分為乳酸桿菌、腸球菌、芽孢桿菌、酵母菌和雙歧桿菌，本文簡單敘述幾種益生菌的作用。

1.1 乳酸桿菌屬

乳酸桿菌屬包含菌種較多，分布于動物腸道中，作為益生菌進入人和動物體內。據(jù)報道，這些益生菌很少引起人類疾病，如鼠李糖乳桿菌和干酪乳桿菌。

1.2 腸球菌屬

腸球菌是人和動物共生菌。這些細菌被用于早期的發(fā)酵中，如奶酪和青貯飼料添加劑中。屎腸球菌菌株在工業(yè)和農業(yè)上也進行了應用，但是一些菌株，如E.durans和E.hirae可引起雞感染[4]。腸球菌能否作為益生菌仍有待研究。

1.3 芽孢桿菌屬

芽孢桿菌屬是革蘭氏陽性菌，可形成芽孢，存在于土壤、水和空氣中。機體腸道中的芽孢桿菌屬于外來微生物，由攝入含有芽孢桿菌的食物獲得。芽孢桿菌能否作為益生菌需考慮其安全性。通常芽孢桿菌可作為益生菌、植物保護產品和種子涂層劑。

1.4 酵母菌屬

酵母菌屬于出芽酵母屬，定植于腸道。釀酒酵母廣泛存在于植物、水果和土壤中，具有發(fā)酵功能，被用于食品和飲料中。菌株S.boulardii是從荔枝表面分離出來的，并作為益生菌用于反芻動物和豬的飼料中。

1.5 雙歧桿菌屬

雙歧桿菌被認為是人和動物腸道中最重要的微生物之一，雙歧桿菌可以維持腸道菌群平衡，減少病原菌感染的風險，因此具有廣闊的應用前景，其被廣泛應用到食物、藥物的制備及動物飼料中。

2 益生菌的主要功能及作用機制

2.1 競爭腸道內有害菌

益生菌在建立、維持正常的腸道菌群與改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮作用，另外，益生菌可以為動物提供營養(yǎng)并且促進其生長。乳酸菌產生的酸性代謝產物可使腸道環(huán)境偏酸性，從而促進營養(yǎng)素的消化與吸收。益生菌在腸道中的平衡可保證宿主動物的正常生理代謝及較高的免疫力，同時還為動物腸道提供豐富的營養(yǎng)物質。與此同時，益生素能夠抑制腸道內有害細菌氨、吲哚和硫化氫的增殖，可通過促進動物腸道內營養(yǎng)物質的消化與吸收，提高氮的生物學利用率，減少氨氣、生物胺和硫化氫等的形成。

益生菌可通過抑制病原菌生長、促進營養(yǎng)物質吸收、刺激免疫防御等機制發(fā)揮作用。正常狀態(tài)下，動物腸道內的共生菌具有營養(yǎng)功能，其對于維持機體內穩(wěn)態(tài)和腸道的保護具有重要作用[5]。此外，腸道菌群還可以抗感染，增強黏膜免疫功能。盡管腸道菌群復雜多樣，但絕大多數(shù)細菌對于機體的作用并不是很清晰。有研究表明，乳酸菌屬和雙歧桿菌對動物腸炎具有免疫保護作用[5]。高通量測序技術可以檢測腸道菌群的組成，并監(jiān)測腸道健康狀態(tài)。

2.2 競爭腸上皮細胞的結合位點

益生素是良好的免疫激活劑，能夠增強腸道的吞噬細胞和NK細胞的活力，促使機體產生干擾素，并產生抗體，激發(fā)機體細胞免疫的活力。添加益生菌能夠增加胃腸道的有益菌，抑制有害病原體對腸上皮細胞的黏附性。益生菌制劑能夠增強動物機體免疫力，主要通過兩個方面：影響非特異性免疫應答，增強單核巨噬細胞和單核細胞因子的分泌；刺激動物機體特異性免疫應答的反應并加強黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平，加強動物機體體液免疫能力，促進T和B淋巴細胞的增殖，另外，益生菌在抗腫瘤方面也發(fā)揮著重要的作用。

目前，益生菌對于腫瘤細胞的頡頏作用、巨噬細胞的激活作用以及干擾素的誘導、菌落刺激素的誘導和抗病毒作用及其機理方面的研究還在繼續(xù)[6]。

2.3 抵抗病原微生物

益生菌可以抑制腸道中革蘭氏陽性和陰性菌。其可以產生有機酸、抗氧化劑和細菌素等物質，這些化合物不僅可以減少病原微生物的數(shù)量，但也可能會影響細菌的代謝和毒素的產生。乳酸菌產生的細菌素能夠滲透到革蘭氏陰性菌的外膜，從而誘導革蘭氏陰性細菌的滅活。此外，還有研究表明，乳酸菌產生的細菌素能夠滲透革蘭氏陰性菌的外膜，誘導革蘭氏陰性菌的活化，能夠增強抗菌低溫環(huán)境因素的作用[7]。

2.4 刺激機體免疫系統(tǒng)

益生菌可以改善機體的免疫系統(tǒng)，提高機體免疫力，其可誘導腸細胞炎癥部位產生抗炎細胞因子，降低其炎癥反應。益生菌制劑菌株已被證明可以增強巨噬細胞活性，增加局部抗體水平，誘導干擾素的生成。這是因為益生菌不同于抗生素，益生菌在一定程度上會影響動物的免疫系統(tǒng)。

研究表明，菌群種類和免疫力有直接關系，腸道菌群能夠影響腸道防御的完整性，當腸道完整性遭到破壞時，會導致腸道滲透性的增加，引起病理學炎癥變化，這種變化會導致疾病如腸炎的發(fā)生。腸道病原體也會引起毒素、粘蛋白酶、黏附素的釋放，這些物質會干擾上皮細胞的新陳代謝。有研究表明，改變腸道菌群，增加病原菌，減少有益菌，機體患腸炎的概率將會升高，腸道防御功能性紊亂導致腸道的滲透性增加，腸道菌群的改變及機體對腸病原菌的敏感性作用機制需進一步研究[8]。

3 益生菌在動物生產上的應用

在益生菌運用于動物飼料生產之前，需要進行初步篩選，確定其抗菌活性、在胃腸道部位的存活率、黏附性、藥物敏感性，根據(jù)結果分析益生菌的功能和安全性。益生菌的功效與種、屬和菌株有關，也與益生菌的劑量、時間和持續(xù)性有關。當感染急性腹瀉時，短時間內給予高劑量的益生菌比低劑量要更有效[9]。很多研究表明，不同的益生菌菌株在畜禽養(yǎng)殖中發(fā)揮著重要的作用。

3.1 豬

在豬生產中，斷奶應激會干擾仔豬機體的免疫功能和腸道菌群平衡，由此引發(fā)腸道菌群紊亂，機體易感染病原菌，導致腹瀉。許多研究表明，益生菌在減少病原菌侵入和改善仔豬胃腸道疾病方面有顯著效果。體內外試驗表明，不同的益生菌在維持機體健康方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?，鼠李糖乳桿菌可以通過調節(jié)腸道菌群，增加腸道抗體水平，調節(jié)細胞因子的產生，并且改善由E.coli K88引起的仔豬腹瀉[9]。新生仔豬灌喂植物乳桿菌，在仔豬斷奶后可以增加腸道乳酸桿菌數(shù)[10]。在母豬日糧中添加益生菌可以減少仔豬發(fā)病率，提高仔豬的斷奶窩重[11-12]。

3.2 禽

研究發(fā)現(xiàn)，彎曲桿菌和產氣莢膜梭菌也正在威脅著禽類健康。研究表明，灌喂乳酸桿菌可以顯著改善肉雞對沙門氏菌的感染[13]。另外，灌喂嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌和屎腸球菌可以增大蛋雞產蛋的大小，降低產蛋母雞的飼料消耗[14]。日糧中添加復合芽孢桿菌可以降低蛋雞的死亡率，提高蛋雞的產蛋率。日糧中添加枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和復合芽孢桿菌均能促進乳桿菌的生長，同時，日糧中添加3種不同的芽孢桿菌能降低蛋雞糞便中吲哚、糞臭素和糞氨的含量[15]。

3.3 奶牛

研究表明，益生菌液可使奶牛產奶量提高，增加腸道有益菌群，降低牛乳中體細胞數(shù)，預防隱性乳腺炎的發(fā)生[16]。有些細菌和酵母可用于提升日增重，改善瘤胃微環(huán)境[17]。

4 小結

雖然我國尚未徹底禁止在飼料中使用抗生素，但是隨著人們生活質量的提高和對于食品安全的重視，益生菌在畜禽產品方面的應用會越來越廣泛，有望發(fā)展為抗生素的替代品。通過改善腸道菌群來維持動物健康是一種潛在的可行性方案，運用益生菌可以改變菌群多樣性，穩(wěn)定性和代謝能力，加強與上皮細胞的聯(lián)系，從而提升機體免疫力。益生菌在預防腸道感染和疾病方面有著很大的優(yōu)越性，益生菌不像抗生素具有非定向性，在改善腸道微環(huán)境的同時，還可協(xié)同免疫系統(tǒng)為機體做保障。在畜牧生產中，使用益生菌作為飼料添加劑，可以減少病原菌的侵襲，改善動物的生長性能。加大對益生菌功能的全面研發(fā)，可有望早日實現(xiàn)益生菌替代抗生素。