益生菌的作用機(jī)理及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉 維，勵(lì) 飛，聶 勇

（湖南九鼎動(dòng)物營養(yǎng)研究院有限公司，長沙 410007）

近年來，針對(duì)養(yǎng)殖業(yè)濫用抗生素引發(fā)的細(xì)菌耐藥性及食品安全等問題，人們開始對(duì)無污染、無殘留的綠色飼料添加劑的研制和開發(fā)。目前，我國綠色飼料添加劑主要分為：生物類（益生菌制劑、酶制劑等）、化學(xué)類（酸化劑、寡糖等）、中草藥飼料添加劑[1-5]。其中益生菌是一種新型的微生物飼料添加劑，可平衡動(dòng)物腸道微生物菌群，影響動(dòng)物體的免疫反應(yīng)過程，從而有效抑制病原菌的繁殖，提高畜禽生產(chǎn)養(yǎng)殖的效率。因此，益生菌的研究已成為畜牧業(yè)特別是養(yǎng)豬生產(chǎn)中關(guān)注的焦點(diǎn)。本文主要從益生菌的作用機(jī)理、在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用以及國內(nèi)外研究進(jìn)展等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，以期為養(yǎng)豬業(yè)提供一些理論參考，以便更加高效地利用益生菌。

1 益生菌的作用機(jī)理

益生菌是一類定植于宿主腸道及生殖系統(tǒng)內(nèi)，幫助改善宿主體內(nèi)的微生態(tài)平衡，發(fā)揮有益作用的活性微生物。人體、動(dòng)物體內(nèi)有益的細(xì)菌或真菌主要有酪酸梭菌、乳酸菌、雙歧桿菌、放線菌、酵母菌等。目前，研究最多、功能最強(qiáng)大的主要是以上各類微生物組成的復(fù)合活性益生菌，其主要通過調(diào)節(jié)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)、影響機(jī)體免疫調(diào)節(jié)以及促進(jìn)機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收等機(jī)制發(fā)揮作用，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生物工程等各個(gè)領(lǐng)域。

1.1 調(diào)節(jié)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)

復(fù)合活性益生菌進(jìn)入宿主腸道后，與宿主及宿主自身的腸道微生物群共同構(gòu)成了一個(gè)更加復(fù)雜的微生物群落，通過改變腸道微生物結(jié)構(gòu)，有效抑制病原微生物的生長和繁殖。復(fù)合益生菌一方面產(chǎn)生細(xì)菌素、吡啶二羧酸過氧化氫和溶菌酶等抑菌物質(zhì)抑制病原微生物的繁殖；另一方面產(chǎn)生乳酸、乙酸和丙酸等有機(jī)酸，促使腸道微環(huán)境pH下降，有效抑制了病原微生物的生長。Strompfová等從雞嗉囊中分離出屎腸球菌EF55，其所產(chǎn)生的BLIS（細(xì)菌素）能夠有效抑制革蘭氏陽性菌的生長繁殖[6]。雙歧桿菌和乳酸菌進(jìn)入宿主腸道后，體內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生大量的乙酸和乳酸等，促使腸道pH降低，創(chuàng)造一個(gè)不利于病原菌生長的環(huán)境，抑制病原菌的生長[7]。

1.2 影響機(jī)體免疫調(diào)節(jié)

益生菌可作為一種非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，進(jìn)入宿主腸道內(nèi)能夠提高機(jī)體的免疫應(yīng)答水平，影響機(jī)體的免疫反應(yīng)。研究表明，當(dāng)腸道受損時(shí)益生菌能促進(jìn)腸上皮細(xì)胞和腸道免疫細(xì)胞抗炎性細(xì)胞因子的分泌，減少促炎性細(xì)胞因子的分泌[8]。益生菌還可增加淋巴細(xì)胞的活性，增強(qiáng)機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫的功能，從根本上提高了機(jī)體的免疫力。Vinderola等研究發(fā)現(xiàn)，用乳酸桿菌灌喂的小白鼠，其小腸中sIgA+漿細(xì)胞的數(shù)量明顯增加，表明乳酸菌能夠刺激小鼠腸道淋巴細(xì)胞發(fā)揮免疫保護(hù)的功能[9]。

1.3 促進(jìn)機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收

益生菌進(jìn)入宿主腸道后，一方面可以在體內(nèi)可產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多種消化酶，促使飼料中的某些抗?fàn)I養(yǎng)因子降解，提高飼料的利用轉(zhuǎn)化率；另一方面益生菌通過發(fā)酵直接產(chǎn)生維生素、氨基酸、短鏈脂肪酸和生長因子等多種營養(yǎng)物質(zhì)，為宿主直接吸收利用。鄺哲師等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加芽孢桿菌飼養(yǎng)的斷奶豬仔，體內(nèi)消化酶活性顯著提高，其中胃蛋白酶和胰蛋白酶活性分別提高58.68%和24.05%，回腸內(nèi)蛋白酶和淀粉酶活性分別提高61%和20.3%[10]。

2 益生菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 益生菌對(duì)仔豬的影響

在生豬養(yǎng)殖過程中，斷奶這一階段顯得尤為重要。早期斷奶仔豬消化器官不發(fā)達(dá)以及免疫能力較弱，再中斷易消化吸收的母乳喂養(yǎng)，改為不易消化的固體飼料，容易產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉甚至死亡，造成養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)損失。研究表明，在仔豬日糧中添加有益活性菌，能夠在尚未發(fā)育完全的仔豬腸道中定植，抑制有害致病菌的大量繁殖，改善腸道微生態(tài)，提高消化吸收能力。劉傳虎等在仔豬基礎(chǔ)日糧中添加活菌1×109cfu·kg-1，結(jié)果表明，添加益生菌可以提高斷奶仔豬的平均日增重，同時(shí)降低料重比和腹瀉率，斷奶仔豬第7天的血清白介素-1β水平，以及第21天血清免疫球蛋白G含量、白介素-6、腫瘤壞死因子-α水平和回腸黏膜分泌性免疫球蛋白A含量顯著提高[11]。黃金華等在斷奶仔豬飼糧中添加復(fù)合益生菌，結(jié)果表明，添加復(fù)合益生菌同樣可以提高仔豬的生長性能及仔豬對(duì)飼料日糧的消化吸收，同時(shí)提高斷奶仔豬的血清總蛋白、球蛋白、免疫球蛋白（IgG）的含量，增強(qiáng)仔豬免疫力[12]。何佳等選取體重相近的健康28日齡斷奶仔豬，在基礎(chǔ)日糧中添加復(fù)合益生菌，結(jié)果表明，在提高斷奶仔豬的生長性能和降低腹瀉率的同時(shí)，飼喂復(fù)合益生菌可以顯著降低糞便中大腸桿菌數(shù)量，提高雙歧桿菌和乳酸菌的數(shù)量，由此可知，日糧中添加復(fù)合益生菌能夠改善腸道微生物菌群[13]。陳奧運(yùn)等研究枯草芽孢桿菌與乳酸桿菌復(fù)合應(yīng)用對(duì)斷奶仔豬腸道菌群的影響，結(jié)果表明，處理組多樣性指數(shù)Shannon指數(shù)均高于對(duì)照組（P＜0.05），Simpson指數(shù)均低于對(duì)照組（P＜0.05）；門水平分類上擬桿菌門和厚壁菌門為優(yōu)勢(shì)菌群，擬桿菌門在聯(lián)合益生菌組中的比例高達(dá)61.6%，屬水平分類上的顫螺菌屬和瘤胃球菌屬存在顯著性差異（P＜0.05），因此，枯草芽孢桿菌與乳酸桿菌的聯(lián)合應(yīng)用可以改善斷奶仔豬腸道菌群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌群的生長[14]。在斷奶仔豬日糧中添加經(jīng)益生菌發(fā)酵的飼料也具有良好的效果。岳曉敬等在斷奶仔豬日糧中添加復(fù)合益生菌發(fā)酵的豆粕，研究其對(duì)斷奶仔豬腸道形態(tài)及消化酶活性的影響，結(jié)果表明，試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，顯著提高了仔豬的日增重以及降低料重比和腹瀉率（P＜0.05），提高了仔豬的生長性能；試驗(yàn)組中血清D-乳酸含量、血清中二胺氧化酶含量和血清內(nèi)毒素含量分別顯著降低（P＜0.05），同時(shí)小腸黏膜的絨毛形態(tài)顯著改善（P＜0.05）；與對(duì)照組相比，斷奶仔豬的胰臟和十二指腸內(nèi)容物脂肪酶和胰蛋白酶活性均顯著提高（P＜0.05），十二指腸內(nèi)容物淀粉酶活性顯著提高（P＜0.05），空腸和回腸黏膜乳糖酶和麥芽糖酶顯著提高（P＜0.05）[15]。

2.2 益生菌對(duì)母豬的影響

養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中，母豬的營養(yǎng)與健康對(duì)其繁殖性能至關(guān)重要，母豬的泌乳能力以及乳汁的質(zhì)量對(duì)哺乳階段的仔豬生長發(fā)育直接相關(guān)。研究表明，在日糧中添加益生菌能夠改善母豬的腸道健康，同時(shí)提高母豬的生產(chǎn)繁殖性能和仔豬的存活率。農(nóng)斯偉等在妊娠期與哺乳期繁殖母豬日糧中添加復(fù)合益生菌，結(jié)果表明，仔豬初生質(zhì)量、初生窩質(zhì)量和健仔率均有所提高，平均斷奶窩質(zhì)量相比對(duì)照組分別提高4.98%和5.45%；免疫球蛋白各試驗(yàn)組指標(biāo)均高于對(duì)照組，其中IgG、IgA顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）[16]。劉晴等研究在日糧中添加益生菌菌劑對(duì)母豬生產(chǎn)性能、腸道菌群和哺乳仔豬健康的影響，結(jié)果表明，添加益生菌試驗(yàn)組母豬乳酸菌增加，同時(shí)有害病菌減少，試驗(yàn)組仔豬初生平均體重（1.62±1.2）kg，斷奶仔豬平均體重（7.24±1.2）kg，分別比對(duì)照組高18.25%、30.21%（P＜0.01），同時(shí)降低了仔豬腹瀉率85.74%（P＜0.05）和仔豬死淘率90.64%（P＜0.01）[17]。眾多研究表明，在母豬日糧中添加益生菌發(fā)酵料，能加強(qiáng)母豬的健康與提高繁殖性能。趙臣在母豬日糧中添加嗜酸乳桿菌發(fā)酵料，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比仔豬出生成活率、斷奶成活率和仔豬平均日增重分別提高了2.60%、9.20%和9.10%，仔豬腹瀉率降低53.24%，哺乳母豬平均日采食量提高了13.79%；哺乳母豬血清中IgG含量提高7.58%；初乳中蛋白質(zhì)、總固形物、IgA和IgM的含量分別提高18.08%、1.30%、4.06%和5.61%；鮮糞中乳酸菌數(shù)量由7.59 lg（cfu·g-1）提高到9.04 lg（cfu·g-1）[18]。

2.3 益生菌對(duì)生長育肥豬的影響

生豬育肥階段，提高日增重和降低料肉比對(duì)養(yǎng)殖戶是較為直觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)國民生產(chǎn)水平的提高，對(duì)豬肉的品質(zhì)和安全性要求更為嚴(yán)格，解決這一問題也變得尤為重要。眾多學(xué)者研究表明，益生菌能夠有效提高生長育肥豬的生長性能，改善豬肉品質(zhì)。候改鳳等在育肥豬基礎(chǔ)飼糧中添加德氏乳桿菌制劑0.1%，結(jié)果表明，育肥豬的生長性能有所改善，試驗(yàn)組前期和中期的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪消化率均顯著提高（P＜0.05），總能和粗灰分消化率均極顯著提高（P＜0.01），促進(jìn)飼糧的消化吸收，同時(shí)還改善育肥豬腸道結(jié)構(gòu)[19]。相偉等用不同劑量乳酸菌飼喂育肥豬，結(jié)果表明，飼喂乳酸菌能夠降低豬肉總膽固醇，同時(shí)提高肌苷酸（IMP）含量，試驗(yàn)組豬肉中的總膠原蛋白（TC）、可溶性膠原蛋白（SC）均高于對(duì)照組，豬肉總氨基酸（TAA）、鮮味氨基酸（DAA）、總單不飽和脂肪酸（MUFA）和總多不飽和脂肪酸（PUFA）含量顯著提高（P＜0.05），顯著提升了豬肉品質(zhì)[20]。

3 展望與總結(jié)

獸用抗生素的濫用導(dǎo)致的藥物殘留和細(xì)菌耐藥性等問題日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅畜禽水產(chǎn)品質(zhì)量安全和公共衛(wèi)生安全，給人類和動(dòng)物健康帶來隱患。益生菌因安全無毒害等特性作為替代抗生素使用，用于改善養(yǎng)殖所產(chǎn)生的問題具有巨大潛力。目前，益生菌應(yīng)用主要包括兩種形式：作為飼料添加劑直接加入飼料中進(jìn)行飼喂，益生菌保持有較高的活性，能夠順利在動(dòng)物腸道中定植，達(dá)到預(yù)期效果，飼料加工過程相對(duì)簡(jiǎn)單，易于操作；利用益生菌發(fā)酵飼料原料，添加在全價(jià)料中進(jìn)行飼喂，經(jīng)過益生菌發(fā)酵后，能夠有效降低飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料的適口性增加采食量，同時(shí)益生菌發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也能增加飼料的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于動(dòng)物生長發(fā)育[21-22]。

與此同時(shí)，益生菌的生產(chǎn)應(yīng)用也面臨許多問題。部分益生菌制劑生產(chǎn)與保存技術(shù)并不成熟，導(dǎo)致菌劑活性較低且保存時(shí)間較短，同時(shí)較為優(yōu)質(zhì)益生菌劑產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)昂貴，增加養(yǎng)殖成本，亟待提高益生菌制劑穩(wěn)定性、生產(chǎn)以及保存技術(shù)；益生菌經(jīng)動(dòng)物攝入體內(nèi)，部分菌劑難以耐受動(dòng)物體內(nèi)較低pH胃酸環(huán)境，無法在動(dòng)物腸道中有效定植到達(dá)預(yù)期效果，篩選耐受性強(qiáng)的菌株能夠在動(dòng)物腸道中定植并產(chǎn)生相應(yīng)效果顯得尤為重要；國內(nèi)外報(bào)道具有益生作用的菌株較為單一，另外只有部分益生菌作用機(jī)理研究較為清楚，大多數(shù)益生菌作用機(jī)理較為復(fù)雜尚未明確，現(xiàn)在大多采用復(fù)合益生菌進(jìn)行飼喂其作用機(jī)理更為復(fù)雜，因此探索益生菌作用機(jī)理對(duì)菌劑有效安全的使用十分關(guān)鍵。尋找上述相關(guān)問題的解決辦法，將能推動(dòng)益生菌的生產(chǎn)應(yīng)用，為養(yǎng)殖戶帶來經(jīng)濟(jì)效益，保障人民生活安全以及生存環(huán)境衛(wèi)生安全。