植物乳桿菌在動(dòng)物飼料中應(yīng)用的研究進(jìn)展

鄭 越， 段 濤， 宋 丹， 賓石玉 ， 王薇薇

（1.國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院，北京 100037；2.廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣西桂林 541006）

植物乳桿菌是目前研究最廣泛的乳酸菌之一， 其是一種革蘭氏陽(yáng)性乳桿菌， 為兼性異型發(fā)酵， 需要泛酸鈣和煙酸作為生長(zhǎng)因子 （陳衛(wèi)，2019）。 適宜生長(zhǎng)溫度為30 ～35 ℃，pH 約為6.5，其生長(zhǎng)必須從外界獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 來(lái)滿足自身的生長(zhǎng)和新陳代謝需要，部分菌株可以還原硝酸鹽，具有抑制假過(guò)氧化氫酶活性的能力。

植物乳桿菌常分布在蔬菜、乳制品、發(fā)酵食品和健康人體的口腔、腸道黏膜中，表現(xiàn)出極強(qiáng)的適應(yīng)性和代謝途徑的多樣性 （Fiocco 等，2010）。 植物乳桿菌常用于食品的發(fā)酵，具有較高的安全性，且益生作用明顯，如抑制腸道致病菌改善腸道微生物環(huán)境（Huang 等，2015）、降低膽固醇 （Bosch 等，2014）、 抗高血壓 （Liu 等，2015）、預(yù)防糖尿?。˙ejar 等，2013）等。其益生作用在小鼠和人類(lèi)臨床研究中體現(xiàn)較為明顯，因此近年來(lái)吸引了大量研究者對(duì)其在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)注， 并開(kāi)始將植物乳桿菌應(yīng)用在動(dòng)物飼料中，用以改善動(dòng)物健康。 本文將對(duì)植物乳桿菌近年來(lái)在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并提出其在飼料中應(yīng)用存在的問(wèn)題， 以期為其在抗生素替代中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 植物乳桿菌在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用

1.1 植物乳桿菌在豬飼料中的應(yīng)用 乳酸菌作為抗生素促生長(zhǎng)劑替代品，廣泛用于生豬飼糧中，主要是通過(guò)改變腸道菌群來(lái)對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)產(chǎn)生益生作用（張乃鋒等，2015）。隨著飼料抗生素的全面禁用， 更多的學(xué)者對(duì)乳酸菌在動(dòng)物飼料中的研究有所深入， 尋找更安全并適合動(dòng)物生長(zhǎng)的乳酸菌變得更為重要，植物乳桿菌在其中占有重要地位。

與抗生素相比， 在日糧中添加植物乳桿菌基本不影響豬的生長(zhǎng)性能， 又可以提高其血清中IgG 和IgM 含量， 表明植物乳桿菌在提高豬的免疫功能方面更有優(yōu)勢(shì)。 斷奶仔豬在斷奶后表現(xiàn)出的不適癥狀較為明顯， 而較多研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌能夠有效改善腸道菌群， 提高腸道菌群生態(tài)環(huán)境， 提高豬的生長(zhǎng)性能和飼料利用率。 Wang 等（2021）通過(guò)飼喂仔豬發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌299v 可以通過(guò)miRNA 的表達(dá)改變細(xì)胞因子TNF-α 的水平來(lái)影響腸道功能。 李雪莉等（2018）在飼喂斷奶仔豬時(shí)添加植物乳桿菌制劑發(fā)現(xiàn)， 該制劑可以調(diào)節(jié)腸道黏膜營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)體及緊密連接蛋白相關(guān)基因表達(dá)量，提高短鏈脂肪酸和乳酸含量，從而為腸道健康帶來(lái)益處，緩解仔豬斷奶應(yīng)激（表1）。

表1 植物乳桿菌在豬生產(chǎn)中應(yīng)用效果

1.2 植物乳桿菌在家禽飼料中的應(yīng)用 植物乳桿菌通常通過(guò)調(diào)整家禽的腸道菌群、 形態(tài)來(lái)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，增強(qiáng)免疫功能和抗氧化能力。由于飼糧營(yíng)養(yǎng)不均衡或環(huán)境因素的改變， 導(dǎo)致腸道中的益生菌與致病菌的平衡關(guān)系被打破。因此，植物乳桿菌在調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡關(guān)系中占有重要地位（劉耀文等，2017）。

由表2 可知， 植物乳桿菌能夠吸附體內(nèi)的真菌毒素、改善腸道形態(tài)和飼料轉(zhuǎn)化率，從而提升家禽的生長(zhǎng)性能。在蛋雞中，植物乳桿菌能有效提高產(chǎn)蛋能力，同時(shí)改善雞蛋質(zhì)量。 Xu 等（2020）研究發(fā)現(xiàn)， 在蛋雞飼糧中添加植物乳桿菌明顯提高了腸絨毛高度與隱窩深度的比值和回腸黏膜中MUC2 mRNA 的表達(dá)， 進(jìn)而降低了回腸黏膜中TNF-α 基因的mRNA 表達(dá)水平。植物乳桿菌處理顯著降低了雞血清中總蛋白、 總超氧化物歧化酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的含量。 另外，Deepthi 等（2017）研究表明， 植物乳桿菌MYS6 可作為一種高效的益生菌添加劑和生防劑應(yīng)用于家禽飼料中。此外，抗真菌代謝產(chǎn)物對(duì)鐮刀菌的生長(zhǎng)和伏馬菌素的產(chǎn)生有明顯的抑制作用。

表2 植物乳桿菌在家禽生產(chǎn)中應(yīng)用效果

1.3 植物乳桿菌在反芻動(dòng)物飼料中的應(yīng)用 乳酸菌在反芻動(dòng)物中應(yīng)用也較為廣泛。研究表明，乳酸菌能夠降低牛乳腺炎的發(fā)病率 （姚國(guó)強(qiáng)等，2018）。 Soleimani 等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌AT-CC 8014 對(duì)分離自牛乳腺炎的金黃色葡萄球菌具有拮抗作用。Frola 等（2012）從牛乳中分離出的植物乳桿菌CRL1724 和植物乳桿菌CRL1716能夠抑制乳腺炎致病菌， 并對(duì)致病菌有共凝集作用。 高鵬飛等（2014）分別從內(nèi)蒙古自治區(qū)、天津市、山東省和江蘇省等7 個(gè)省（市、區(qū)）選取荷斯坦奶牛， 對(duì)其飼喂含植物乳桿菌HM-10 的乳酸菌制劑，結(jié)果表明，奶牛乳房炎改善率達(dá)80%以上，同時(shí)奶牛產(chǎn)奶量顯著提高。

除此之外， 植物乳桿菌在反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)性能方面也有重要作用。聶兆龍等（2020）研究表明，在基礎(chǔ)飼糧中加入含有植物乳桿菌的復(fù)合乳酸菌，牦犢牛的平均日增重、總干物質(zhì)采食量比單獨(dú)飼喂基礎(chǔ)飼糧組顯著提升（P＜0.05）；十二指腸肌層厚度、空腸黏膜厚度明顯高于基礎(chǔ)飼糧組（P＜0.05），由此可見(jiàn)復(fù)合乳酸菌能夠改善牦犢牛的生長(zhǎng)，對(duì)腸道發(fā)育和免疫能力也有促進(jìn)作用。 Zhang等（2016）研究表明，在新生荷斯坦?fàn)倥Ｈ占Z中添加植物乳桿菌GF103，能夠提高犢牛的生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，有效緩解斷奶應(yīng)激反應(yīng)。在新生犢牛日糧中加入含有植物乳桿菌HM-10 的乳酸菌制劑，能夠降低犢牛腹瀉率和死亡率；腹瀉犢牛用該乳酸菌制劑治療5 d 后， 治愈率高達(dá)85.19%， 可見(jiàn)植物乳桿菌能夠有效改善犢牛腹瀉， 提前使用含植物乳桿菌的乳酸菌制劑對(duì)腹瀉犢牛的預(yù)防和治療也有較好作用 （姚國(guó)強(qiáng)等，2014）。

有研究表明， 植物乳桿菌能夠降低反芻動(dòng)物代謝過(guò)程中甲烷的排放量，提高瘤胃發(fā)酵性能，進(jìn)而提高飼料的利用率。 肖怡等（2016）在肉羊的日糧中加入不同劑量的植物乳桿菌， 干物質(zhì)（DM）、有機(jī)物（OM）、中性洗滌纖維（NDF）、氮（N）的表觀消化率和氮（N）沉積率均顯著提高（P＜0.05）。

1.4 植物乳桿菌在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中的應(yīng)用 近年來(lái)，水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖規(guī)模逐步擴(kuò)張，因此尋求更有經(jīng)濟(jì)效益且對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)有利的飼料也成為了眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)， 植物乳桿菌在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用也逐漸廣泛。

由表3 可見(jiàn)，植物乳桿菌能夠提升水產(chǎn)動(dòng)物中的飼料利用率，改善生長(zhǎng)性能，并在抗氧化能力方面也能起到良好作用， 對(duì)一些有毒物質(zhì)也有防御效果。 還有研究表明，植物乳桿菌能增加腸道中乳酸菌、乳球菌的豐度，使細(xì)胞因子基因上調(diào)， 進(jìn)而能夠有效控制鏈球菌病 （Md 等，2020）。 Foysal 等（2020）通過(guò)給淡水小龍蝦飼喂注射過(guò)植物乳桿菌的黑水虻， 發(fā)現(xiàn)該飼料顯著改善了其血淋巴參數(shù)以及提高腸道微生物菌落的多樣性。 進(jìn)一步的分析表明，飼喂注射了植物乳桿菌的黑水虻提高了與淡水小龍蝦先天免疫應(yīng)答相關(guān)的腸道組織和血液細(xì)胞中的一些基因的表達(dá)， 這將有助于改善淡水小龍蝦的整體健康狀況。

表3 植物乳桿菌在水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用效果

2 植物乳桿菌在飼料應(yīng)用中的現(xiàn)狀

目前， 飼用植物乳桿菌在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用主要是通過(guò)在動(dòng)物日糧中加入植物乳桿菌發(fā)酵液或菌體以及青貯飼料的制作， 并得到了較好的效果（馮麗莉等，2018）。植物乳桿菌通過(guò)改變腸道菌群對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生益生作用， 其作用機(jī)制有別于抗生素（薛艷榮等，2019），Zhou 等（2020）研究表明，植物乳桿菌G83 能夠通過(guò)增加回腸緊密連接蛋白的表達(dá)來(lái)改變腸道屏障功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物健康生長(zhǎng)的促進(jìn)作用（Wang 等，2019），植物乳桿菌還能夠提高動(dòng)物的免疫應(yīng)激反應(yīng)以及抗病性能（Bao 等，2018）。 也有研究發(fā)現(xiàn)在飼料中添加植物乳桿菌可以抑制畜禽糞便惡臭的產(chǎn)生，Cha 等（2015）研究表明，在育肥豬飼料中添加植物乳桿菌能夠減少豬舍有毒氣體，如NH3和H2S 的排放。

總體而言，植物乳桿菌因其豐富的生理功能，越來(lái)越被終端用戶認(rèn)可， 并且作為主要的抗生素替代品成分之一， 用在微生態(tài)制劑的配制中。 然而， 目前市場(chǎng)上飼料添加劑植物乳桿菌以及含有植物乳桿菌的微生態(tài)制劑種類(lèi)繁多， 功能特性也有較大差異，在實(shí)際使用過(guò)程中仍存在較多問(wèn)題。

2.1 抗逆性差 盡管植物乳桿菌具有多種生理功能， 但是益生菌只有在腸道中達(dá)到一定數(shù)量時(shí)才能發(fā)揮益生作用。 FHO/WHO 對(duì)益生菌發(fā)揮作用的要求是定植于腸道中的活菌數(shù)目不低于106～107cfu/g（黃鳳洪等，2019）。 然而，植物乳桿菌因其自身菌種特性，在高于低溫（＜10 ℃）的常溫環(huán)境（10 ～30 ℃），飼料制粒加工過(guò)程中的高溫高壓環(huán)境， 以及胃腸道內(nèi)胃酸和膽鹽的刺激等不利環(huán)境中，存活率都會(huì)大大降低。 因此，真正到達(dá)腸道且發(fā)揮作用的植物乳桿菌數(shù)量也大量減少， 腸道中存在的活菌數(shù)目不足以滿足益生功能所需，從而需要提高植物乳桿菌的抗逆性。 現(xiàn)有最常用的工藝是對(duì)菌進(jìn)行包被， 用特殊材料包被植物乳桿菌，以提高其通過(guò)胃腸道后的存活率。 研究發(fā)現(xiàn)，微囊化包被植物乳桿菌（Zhang 等，2015）、微囊化糞腸球桿菌（張琳等，2016）與不包被的菌粉相比，其常溫下活性的保持和抗逆性均明顯提高。目前，微囊化包被植物乳桿菌多采用海藻酸鈉作為包被材料，Holkem 等（2016）和張琳（2016）研究均發(fā)現(xiàn)， 用該材料包被的微膠囊能夠增強(qiáng)其在胃腸道中的存活率。 雙層包埋和流化床制粒包衣也可以作為提高植物乳桿菌抗逆性的技術(shù)手段（周航等，2019）。

2.2 作用機(jī)理尚不明確 目前，越來(lái)越多的學(xué)者將益生菌用于動(dòng)物飼料中， 研究其對(duì)動(dòng)物免疫的影響?？梢钥闯觯嫔c免疫調(diào)節(jié)之間存在著不可忽視的關(guān)系。 益生菌抑制病原菌黏附的主要作用機(jī)制為空間位阻效應(yīng)和產(chǎn)生抑制物質(zhì)。 益生菌在抗氧化方面的作用也不容小覷， 但目前對(duì)于乳酸菌的抗氧化機(jī)制尚不明確， 一般認(rèn)為是乳酸菌自身代謝產(chǎn)物對(duì)其產(chǎn)生抗氧化活性起到一定作用（任大勇等，2013），陳永艷等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌胞外多糖EPS-07 能夠顯著增加超氧化物歧化酶、 谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶的活性，從而增強(qiáng)其抗氧化能力。韓金志等（2021）從傳統(tǒng)酸菜中篩選出一株植物乳桿菌FZU122，研究發(fā)現(xiàn)其細(xì)菌素能夠有效抑制大腸桿菌、 鼠傷寒沙門(mén)氏菌等致病菌。 關(guān)于植物乳桿菌產(chǎn)生有功效的代謝產(chǎn)物及其作用機(jī)制也還未明確， 這一問(wèn)題的進(jìn)一步研究對(duì)于更好地開(kāi)發(fā)植物乳桿菌制劑具有重要意義。

2.3 添加劑量有待明確 由于乳酸菌種類(lèi)眾多，特性差異較大，添加劑量不同，因此導(dǎo)致使用效果參差不齊， 添加合適濃度的植物乳桿菌對(duì)其發(fā)揮有效作用非常重要。 龔勝等（2019）在肉雞基礎(chǔ)飼糧中加入不同水平的植物乳桿菌代謝產(chǎn)物， 其中添加水平為0.2%和0.4%的植物乳桿菌代謝產(chǎn)物的飼糧，對(duì)肉雞增重效果、飼糧轉(zhuǎn)化率以及提升小腸絨毛高度效果最佳。Yang 等（2020）在斷奶仔豬飼糧中添加含有植物乳桿菌的益生菌300 mg/kg和600 mg/kg，研究表明，隨著植物乳桿菌添加水平的提高，平均日采食量、體重以及干物質(zhì)、氮和總能的全腸道表觀消化率有所增加（P＜0.05）。張永根等（2020）采用低劑量（0.5×1011cfu/頭·d）和高劑量（1×1011cfu/頭·d）植物乳桿菌Lp229v 飼喂奶牛，研究發(fā)現(xiàn)添加植物乳桿菌Lp299v 可以顯著提高奶牛的日采食量和消化率（P＜0.05），且隨著添加量的提高呈顯著的線性增長(zhǎng)（P＜0.05），推薦每頭每日添加量為1×1011cfu。 目前，有關(guān)植物乳桿菌對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)及腸道健康是否有影響的報(bào)道較多，但并未深入探究最適添加量，不同添加量對(duì)不同動(dòng)物產(chǎn)生的功效也相差甚遠(yuǎn)。因此，深入研究植物乳桿菌在動(dòng)物飼料中的添加量能夠加快其在動(dòng)物飼料中更好的應(yīng)用。

3 小結(jié)

在動(dòng)物飼料中添加植物乳桿菌對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能、免疫反應(yīng)均有改善?？傮w而言，植物乳桿菌作為動(dòng)物飼料中替代抗生素的添加劑能夠在動(dòng)物養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用。但由于植物乳桿菌抗逆性較差、作用機(jī)理還未明確，因此對(duì)菌株還需有更深層的研究。 同時(shí)由于各種動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、機(jī)體差異較大，植物乳桿菌在動(dòng)物飼料中的最適添加量也需進(jìn)一步探索。 因此，開(kāi)展這些方面的研究可以對(duì)植物乳桿菌在動(dòng)物飼料中的高效應(yīng)用提供重要依據(jù)。