乳酸桿菌作用機理與運用成效

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乳酸桿菌作用機理與運用成效

 

乳酸菌是我國最早公布的可以直接用作飼料添加劑的菌種之一,是畜禽腸道中的優勢菌群之一,在動物生長過程中產生的乳酸菌素具有調整胃腸道功能、提高免疫力、改善機體營養狀況等作用。因此其在幼年畜禽消化道中出現和定植的早晚,是影響機體生長和抵抗疾病的重要因素之一[1-4]。雖然乳酸桿菌只是乳酸菌中的一種,但在動物飼養上的應用相對于球菌卻廣泛很多,主要是制成乳酸桿菌制劑飼喂給畜禽,以增強畜禽(特別是幼畜)的抗病力[5]。給初生畜禽飼喂乳酸桿菌制劑后,可使乳酸桿菌在最早的時間內成為消化道內的優勢菌群,便于其盡早的發揮抗病作用,是目前較有效的飼喂方法之一[6]。本文主要就乳酸桿菌的作用機理、影響使用效果的因素及其在單胃動物生產中的應用效果進行綜述,旨在為乳酸桿菌在單胃動物生產中的合理應用提供科學依據。   1乳酸桿菌的作用機理   1.1優勢菌群學說   優勢菌群指在正常微生物群與動物及環境之間所構成的微生態中,微生物群中對整個微生態系統起決定性作用的菌群[7]。乳酸桿菌便是腸道中的優勢菌種,其可以在動物腸道中迅速的生長繁殖,占統治地位,進而抑制致病菌的定植。當外界環境變化時便有可能打破菌群處于一種相互協作的平衡狀態,有害菌便趁機進入體內快速繁殖,導致出現腹瀉等疾病。若在此時給動物飼喂益生菌制劑,則可以使菌群優勢重新在體內形成,恢復體內的菌群平衡,也達到了不使用抗生素便能防治疾病的目的。此外益生菌還可消耗掉流至腸道后段的有限的營養物質(維生素、礦物質及氨基酸等),從營養競爭角度抑制致病菌生長繁殖。   1.2生物屏障學說   生物屏障學說又稱為生物頡頏理論,即益生菌黏附在胃腸上皮細胞上占據了上面的黏附位點,形成一層保護性生物膜,使病原菌不能黏附在胃腸上皮。近年來的研究發現,微生態制劑可對腸道內的正常菌群形成的微生物屏障起到更好的穩固作用,減少環境變化對腸道微生態平衡的影響。生成的致密性菌群膜,很大程度上減少了病原菌對腸道的破壞;腸道受損上皮細胞還可加速修復。因此,乳酸桿菌生物屏障是一種既能抑制病原菌在腸道黏附、中和毒性產物、防止毒素和廢物的吸收,又可提高上皮細胞對病原菌抵抗力及自身恢復的有益生物屏障。   1.3產生乳酸及抑菌物質   乳酸桿菌在進入動物腸道定植后便會擴增、生長,該過程中會產生大量的乳酸,使腸道內的pH和氧化還原勢(Eh)下降,腸道呈酸性環境,而多數的致病菌適合在堿性條件下生長,這便有效地抑制了病原菌的生長繁殖;與此同時,酸性環境對新生仔畜的生產性能也極為有益,消化道內的pH下降后有利于機體對鐵、鈣及VD等營養物質的吸收,激活胃蛋白酶,提高日糧養分的利用率,促進動物生長[8-9]。乳酸桿菌在腸道定植后,產生的過氧化氫、細菌素等物質,也可抑制病原菌的生長。其中,過氧化氫可使菌體蛋白質氧化變性,而細菌素則會使病原菌代謝過程中某些酶類失活,最終導致菌體死亡[10]。降低了仔豬腹瀉、雞白痢的發生率,促進畜禽生產性能的提高。   2影響乳酸桿菌使用效果的因素   2.1宿主狀態   研究發現,當宿主動物腸道內已定植了具有益生特征的優勢乳酸菌之后,再飼喂乳酸菌微生態制劑,對動物生長的改善效果不顯著[11]。而當腸道因環境因素改變,造成菌群失衡時,高質量的益生菌則能夠有效的改善腸道的菌群狀態,恢復腸道的微生態平衡。將菌制劑應用于畜禽飼料、環境改變等應激期時,便可減少應激反應。因此,在幼齡期、斷奶期這樣應激較大的階段,飼喂微生態制劑效果更佳。Vicente等研究日糧中添加乳酸菌制劑對火雞的影響,試驗結果表明,在受到攻毒時乳酸菌處理組相對于對照組而言,增重提高,料肉比下降;而沒有受到攻毒時,兩組增重和料肉比沒有顯著差異(P>0.05)。可以看出,當宿主體內的微生態平衡遭到迫害,引起菌群失衡時,添加乳酸菌制劑會提高動物的生長性能[12]。   2.2微生態制劑中功能物質及活菌數   目前認為,微生態制劑的作用主要來源于益生菌所產生的功能性蛋白質及功能性肽鏈和利用活菌的生物學功能直接作用于動物機體。益生菌所產生的功能性蛋白質及功能性肽鏈在制作加工過程中條件要求較低,受到各種環境變化的影響較小,但在動物體內的時效性相對不理想。而利用活菌發揮效應的微生態制劑關鍵就是其中有效活菌的含量,這類制劑對生產技術和保存過程中的穩定性要求較高,且暫時沒有研發出長期保存的方法,更適于生產使用一條龍的飼養模式?;罹饔妙惖奈⑸鷳B制劑在飼料中添加還要注意用量,過量的益生菌會引起幼齡畜禽的輕微腹瀉。   2.3乳酸菌的飼喂劑量和飼喂次數   不同試驗報道中采用的飼喂方法不盡相同,有的是連續飼喂,而有的是1次飼喂。目前,益生素的最小有效劑量仍在探索中,但研究發現,一旦停止飼喂,則益生素的益生效果就不同程度的減弱甚至消失[13]。Higgins用不同劑量的乳酸桿菌制劑治療腸炎沙門氏菌攻毒后的1日齡雛雞,發現106和108cfu•g-1組的乳酸菌制劑抑制沙門氏菌感染效果顯著(P<0.05),104cfu•g-1組與未添加乳酸菌制劑的對照組相比沒有顯著差異(P>0.05)[14]。就目前的多數微生態制劑而言,采用適量、多次、不間斷的飼喂方式效果較好,但這樣也增加了飼養人員的工作量。因此,還需要更多的試驗篩選出適宜推廣的飼喂方式,才可能達到更好的使用效果。   3乳酸菌在單胃動物生產中的應用效果   3.1增強機體的免疫功能   早在20世紀的80年代就有研究人員指出,飼喂微生物制劑可以提高機體的抗體水平或者提高巨噬細胞的活性,從而增強免疫功能。經試驗證實,飼喂益生菌可提高巨噬細胞和干擾素的活性[15]。益生菌所產生的益生素能刺激機體免疫系統活性,從而提高了機體免疫球蛋白的合成和分泌;其中嗜酸乳酸桿菌主要是通過改善動物消化道微生態平衡,提高機體免疫功能,這對提高幼畜存活率具有很大的意義[16]。尤其是同源乳酸菌可顯著增強仔豬的免疫功能[17]。#p#分頁標題#e#   3.2改善生產性能,提高飼料利用率   當乳酸菌能在動物機體內正常發揮代謝活性時,其菌體便可直接為宿主提供可利用的蛋氨酸和賴氨酸等必需氨基酸及各種維生素;同時,還可提高礦物元素的生物學活性,增強宿主對各種營養物質吸收及代謝,起到促進生長的作用[18]。給1~21d雛雞飼喂乳酸菌混合物0.1%可以降低料肉比,并提高日增重[19]。日糧中添加乳酸菌制劑能夠提高雛雞的生長性能,且提高效果呈劑量效應關系,添加乳酸菌制劑1.0%能有效降低14和28d肉仔雞盲腸內大腸桿菌的數量,提高盲腸內乳酸菌的數量,且作用效果優于添加黃霉素0.01%的對照組,這是由于足夠多的乳酸菌能夠占據消化道內更多的黏附位點,通過調節腸道微生態平衡及生物膜效應來發揮免疫作用;此外,乳酸菌產酸和合成維生素等營養物質促進了腸道黏膜組織的發育[20]。王晶給1~3周齡肉仔雞飼喂同源乳酸菌,結果顯示乳酸菌能夠提高平均日增重,降低料肉比,且隨著日齡的增加,生長性能得到改善[18]。此外,可不同程度的提高雞的產蛋量和飼料轉化率。由于乳酸桿菌在代謝過程中產生的乳酸,降低了消化道內pH,從而有利于胃蛋白酶原被激活,而且乳酸桿菌可以降解碳水化合物,合成一些氨基酸,利于動物機體對營養物質的利用和吸收[8,16]。   由于乳酸菌在維持動物胃腸道菌群平衡方面占主導地位,近年來,尤以乳酸桿菌為主的微生態制劑用于預防疾病、促進動物機體健康的研究屢見報道。用乳酸桿菌飼喂仔豬可改善仔豬健康狀況。梁明振等研究得出,在斷奶仔豬日糧中添加益生素0.2%,可使仔豬日增重提高4.6%,飼料利用率提高5.7%[21]。石寶明等在仔豬日糧中添加寡聚糖、益生素、金霉素以及寡聚糖取代部分抗生素,結果表明,0.15%益生素使0~4周的仔豬腹瀉率降低4.82%(P<0.05),在5~8周使料肉比降低0.17(P<0.05),腹瀉率降低4.90%(P<0.05);抗生素、益生素在0~4及5~8周對日增重的影響不顯著(P>0.05)[22]。在乳酸桿菌對仔豬生長效果的試驗中發現添喂乳酸桿菌能使仔豬少患白痢和腹瀉,降低斷奶應激反應,提高仔豬的成活率[23-24]。乳酸桿菌是豬消化道前段的優勢菌群,抑制腸道內腐敗菌的活動。在仔豬出生后進食母乳前添加乳酸桿菌有明顯的促生長效果,并能夠促進斷奶仔豬生長,提高日增重、飼料利用率[25-26]。因此,乳酸桿菌改善生產性能、提高飼料利用率的原因是由于畜禽食用了乳酸桿菌后,在腸道內競爭降低了有害菌的入侵機率,使腸道上皮保持了較好的吸收功能;由于乳酸桿菌的保護效果,降低了腸道上皮的更新率,減少了飼料中營養物質用于維持需要的用量,使更多的營養物質用于動物生長;由于其產酸作用,為腸道創造了合適的酸性環境,進而提高了飼料中營養物質的利用率;乳酸桿菌菌體本身也是很好的蛋白源,可以供動物消化吸收。   3.3降低腹瀉率,提高畜禽成活率   動物的腹瀉主要是由致病性的大腸桿菌、沙門氏菌等病原菌引起的,而乳酸桿菌通過調整腸道內的pH,使之不適合病原菌的生長繁殖,便可減少腹瀉的發生機率。郭延軍等用乳酸桿菌制劑對出殼雛雞進行雞白痢預防試驗,發現乳酸桿菌組存活率(96.97%)與土霉素組存活率(93.94%)無顯著性差異(P>0.05)[11]。王晶對15日齡雛雞進行致病性大腸桿菌攻毒試驗,結果表明,攻毒后1周乳酸菌組死亡率為0,表明乳酸桿菌制劑可以降低死亡率[25]。研究證實,乳酸菌制劑的添加能夠降低斷奶仔豬的腹瀉率,尤其是在仔豬日齡較小時,飼喂乳酸桿菌可以更好的控制仔豬斷奶前后黃白痢的發生,這說明盡早的飼喂乳酸桿菌制劑,仔豬的發病率和死亡率都會明顯降低[27-28]。   4小結   乳酸桿菌作為最具潛力的益生菌之一,由于其來源廣泛,易得到針對不同畜禽的同源性菌種,大大減少了動物在使用過程中產生不良反應的機率,而在防腹瀉和促生長性能上的顯著作用,也使得抗菌類藥物在畜禽日糧中的使用程度大大降低,減少了動物體內的藥物殘留和耐藥性病原菌的產生,這便是其應用前景非常廣闊的優勢。但是,并非所有的乳酸菌都是絕對安全的,如果含有抗藥基因的乳酸菌通過基因物質的交換轉移到正常的腸道菌群中,將會帶來比使用抗生素更加嚴重的危害;此外,生產工藝簡單、成本低廉、便于儲存、使用方便的乳酸桿菌制劑才是其能夠在實際生產中推廣的關鍵;今后對乳酸桿菌是否含有抗藥基因、毒性及具體的功能性物質,在體內是否能夠定植,還要進行大量的研究;同時,針對不同菌種需求的篩選及制劑的加工也需要大量的實踐來完善。

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