乳酸菌制剂的作用机制及其在禽类生产中的应用

王文梅，许 丽，马 卓，夏志琦，王 浩，洪艺珊

（东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030）

在现代养殖生产中，饲料中长期使用抗生素引起的抗药性、药物残留、内源性感染、环境污染等一系列负面效应给动物健康带来巨大威胁，因而加速开发、推广和应用抗生素类饲料添加剂的替代物已成为当今养殖业发展趋势。乳酸菌作为近年来常见绿色添加剂之一，可直接补入外源性有益菌，抑制杀灭有害菌，增强机体免疫力，调节动物代谢方式维持动物自身的微生态平衡。而在家禽生产中添加乳酸菌则可以提高禽类生产性能、提高其肠道消化酶活性、禽类免疫力以及改善产品品质等功效。

1 乳酸菌制剂作用机制

1.1 竞争性排除

乳酸菌黏附定植于肠粘膜上皮细胞表面后，可以形成一层“生物膜”，一方面通过竞争性占位与肠粘膜上层的粘蛋白以及肠粘膜上皮细胞受体结合，另一方面抑制其他条件致病菌的黏附和侵袭[1]。这种作用在动物肠道后段表现尤为明显。Lin等发现当给BALB/c（系）小鼠先分别不饲喂（对照组）或连续饲喂7 d混合的灭活乳酸杆菌制剂（试验组），再用沙门氏伤寒疫苗攻毒1 d后，试验组小鼠的肝脏和脾脏受沙门氏伤寒疫苗的侵袭率低；未攻毒时两组小鼠血清中肿瘤坏死因子差异不显著，攻毒后对照组小鼠血清中肿瘤坏死因子显著提高[2]。Blankenship等发现商品鸡添加乳酸菌可降低羽毛和盲肠中沙门氏菌数量，从而降低对禽类产品污染[3]。同样，Wu研究发现肉鸡饲喂剂量为 1×109、5×109和 1×1010cfu·kg-1饲料的Bacillus subtilisKD1可以显著提高肉鸡肠道中乳酸菌数并显著降低肠道中大肠杆菌数量（P＜0.05）[4]。

1.2 改变微生物作用的环境

乳酸杆菌可以通过一种建立在消化基质利用基础上的机制改变肠道微生物环境[5-6]。而肠道环境的改变通常降低了条件致病菌与乳酸杆菌竞争的能力。乳酸杆菌和病原菌相互竞争营养物质，防止病原菌获得其生长增殖所需要的能量。在相互竞争过程中，乳酸杆菌产生一系列有机酸，如挥发性脂肪酸和乳酸，这些物质可以降低肠道内的pH，抑制大肠杆菌和沙门氏菌的增殖[7]。

1.3 产生抑菌物质，提高机体的免疫力

乳酸菌可以产生一类被称作细菌素的小分子物质，可以杀灭或者阻止病原菌的增殖[8]。益生菌还可以通过降解氨基酸产生吡啶多胺衍生物来抑制沙门氏菌和志贺菌属对肠上皮细胞的结合和侵袭作用[9]。此外，乳酸菌还可以产生过氧化氢抑制病原菌生长。很多乳酸杆菌和双歧杆菌能够提高机体体液抗体水平[10]。短乳杆菌能够提高脊髓灰质炎病毒疫苗产生IgA水平[11]。这些研究都表明乳酸菌可以刺激机体免疫反应，提高机体免疫力。Bomba等发现添加ω-3不饱和脂肪酸可以显著影响乳酸杆菌（Lactobacillus paracasei）对无菌小猪空肠粘膜的黏附。与对照组相比，添加不饱和脂肪酸后乳酸杆菌对空肠粘膜的黏附率提高了12%（分别为4.55 lg10·cm-2和 5.10 lg10·cm-2），对回肠的黏附量分别为4.45 lg10·cm-2和5.05 lg10·cm-2，对结肠的黏附量为4.44 lg10·cm-2和4.95 lg10·cm-2，黏附效应是使28日龄仔猪外周血液中嗜中性白细胞的吞噬能力和21日龄无菌仔猪的淋巴细胞亚群数量（CD8）提高[12]。

1.4 为动物机体提供营养、促进生长

1.4.1 促进营养物质消化和吸收

乳酸菌可以提高营养物质宏观和微观的消化率。乳酸菌可以产生各种酶从而促进营养物质的代谢，比如α-甘露寡糖、菊糖、抗性淀粉、以及一些抗营养因子诸如单宁等的消化。Cecconi等研究发现Lb.plantarumVP08可以利用单宁酸[13]，此外乳酸菌可以提高小肠上皮细胞刷状缘上酶的特异性活力和酶的总活力。Buts等给小鼠口服S.boulardii后观察到可以显著刺激一种依赖于钠离子的D-葡萄糖在肠上皮细胞刷状缘的吸收，同时伴随相关的D-葡萄糖协同转运因子-1和SGLT-1的提高。也有研究表明给小鼠口服干酪乳杆菌可以增加空肠、回肠、盲肠和远端结肠肠隐窝细胞的产生率[14]，从而促进小鼠对于营养物质的消化和吸收。

1.4.2 促进矿物质的吸收

体外研究发现乳酸菌可以促进矿物质吸收，但具体机制尚不明确。Borthakur研究发现嗜酸乳杆菌可以提高CaCo-2细胞Cl-/OH-活动因而增强氯离子的吸收[15]。Capcarova研究发现给产蛋鸡日粮添加5×109cfu·g-1E.faeciumM74的可以显著降低5、45 W产蛋鸡血浆中Ca2+浓度（P＜0.05），同时血浆中无机磷浓度增加[16]。

1.4.3 产生不饱和脂肪酸

乳酸菌代谢产生的挥发性脂肪酸可以作为宿主动物的能源物质，也可以改变结肠上皮细胞转运方式、代谢、生长、分化方式。挥发性脂肪酸迅速被小肠和结肠吸收，然后促进肠道对水和电解质的吸收，从而促进肠上皮细胞的增殖。有研究表明结肠生长60%～70%的能量来自挥发性脂肪酸的分解[17]。

2 乳酸菌制剂在禽类生产中的应用效果

乳酸菌是禽类在孵化后最先在肠道出现的菌群，当禽类开始进食时，乳酸菌可以在嗉囊和肠道迅速定植，从而维持动物肠道微生态平衡。禽类饲料中添加乳酸菌制剂，可以影响肠道的能量消耗、改变肠道发酵方式和营养物质的转运以及肠道上皮细胞紧密连接和上调肠上皮细胞基因表达活动，进而改变具有生物化学、生理学功能的肠屏障，提高禽类的生产性能，影响禽类的肠道酶活力，提高禽类免疫力和改善产品品质。

2.1 提高禽类的生产性能

刘福柱等在雏鸡日粮中添加乳酸菌剂后，结果表明，各试验组平均体重和饲料转化率显著高于对照组，且雏鸡生长速度、饲料效率随日粮中乳酸菌剂添加水平增加有明显提高趋势[18]。Jin等研究发现雏鸡饲喂乳酸杆菌制剂组的日增重为27.58 g·只-1，与对照组的 26.36 g·只-1相比，差异显著[19]。Maciej研究发现，饲喂乳酸杆菌制剂可以使21日龄肉仔鸡的肠绒毛高度和周长增加，而且与抗生素组相比肠肌纤维的厚度和空肠隐窝的高度也增加[20]。这可能是日粮中添加乳酸菌制剂之后，乳酸菌分泌的乳酸及其他有机酸，改变肠道pH，使肠道微生态环境发生改变而引起。Mikulski给22周龄产蛋鸡饲喂乳酸片球菌MA18/5M时发现添加乳酸片球菌后可以显著增加蛋重（P＜0.05）、蛋壳厚度、蛋壳相对重量、蛋比重以及料蛋比（P＜0.01）。而且，添加乳酸片球菌后可以显著降低破蛋率和产蛋量的下降速率（P＜0.01）[21]。

2.2 影响禽类肠道酶的活力

乳酸杆菌制剂可以提高或降低肠道内某些酶的活性，从而达到抑制病原菌增殖和促进禽类生长目的。Jin等乳酸杆菌可以显著降低β-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖醛酸酶的活性，从而抑制大肠杆菌在禽类肠道的定植[17]。Mountzouris等研究发现，在鸡饲料中添加含有乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌的复合微生态制剂和盐霉素钠，6周后乳酸菌组和抗生素组的生长性能差异不显著，但饲料转化率明显高于对照组（基础日粮组），益生菌组的α-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷酶活性提高[22]。同样，Wang给1日龄AA肉鸡饲喂Bacillus coagulans NJ0516 49 d后，发现添加剂量为2×106和4×106cfu·g-1的Bacillus coagulans NJ05可以显著提高肠道蛋白酶的活力，而且添加组的淀粉酶活力显著高于对照组，肠道酶活性增加可以提高肉鸡对营养物质的消化率，进而提高肉鸡的日增重和饲料转化率[23]。

2.3 提高禽类的免疫力

乳酸菌可以产生细菌素、乳酸、过氧化氢等抑制病原菌的增殖，并刺激禽类的免疫系统发育，提高禽类免疫力，促进禽类健康生长。马春全给雏鸡饲喂鸡源乳酸菌时发现1日龄雏鸡应用益生菌后，外周血液的B细胞数量、IgG、IgM、IgA含量，均较对照组不同程度明显增加；雏鸡外周血液中B细胞增殖反应分别于饲喂后7～18 d显著高于对照雏鸡。表明雏鸡应用益生菌后，外周血液的体液免疫功能明显提高；而且血液中T细胞数量和T细胞增殖反应于4～10 d较对照组明显增高，表明雏鸡应用益生菌后，外周血液的细胞免疫功能也明显提高；法氏囊和脾脏的IgG、IgM、IgA抗体生成细胞数量均较对照不同程度增加，表明雏鸡应用益生菌后，促进免疫器官发育和体液免疫功能。此外，近年来有研究表明给雏鸡饲喂乳酸杆菌制剂后可以提高鸡新城疫HI抗体的效价[24]。温建新等研究表明，给1日龄雏鸡灌服乳酸杆菌菌液，试验组的抗体水平均较对照组显著提高0.61～1.77（log2）[25]。同样Rodríguez-Lecompte给肉鸡提前用沙门菌攻毒后，饲喂4种复合乳酸菌后，肉鸡盲肠扁桃体具有较低水平的IL-1β、IL-6和IFN-γ，而IL-10的水平则较高[26]。这些研究都证明乳酸菌具有免疫调节的作用，可以抑制病原菌的生长。

2.4 改善产品品质

乳酸菌发酵产生的不饱和脂肪酸可以改变肉鸡的胴体组成，改善肉的风味。而在产蛋鸡中添加乳酸菌则可以降低蛋中胆固醇，改变蛋中脂肪酸组成。Yang在1日龄AA肉鸡日粮中添加丁酸梭菌后，可以显著降低肌肉的剪切力（P＜0.05），显著增加胸肌中C20∶5n-3含量和总n-3不饱和脂肪酸的含量（P＜0.05）[27]。Zhu发现一日龄AA肉仔鸡添加唾液乳杆菌后肉鸡21～42 d表皮罗氏颜色风扇分数显著升高，而且肉鸡皮肤中的叶黄素含量由对照组的 0.95 μg·（10π mm2）-1升高到 2.12～1.84 μg·10π mm lg10·cm-2，试验组的胸肌的b值显著高于对照组[28]。Ramasamy Kalavathy给Avian-43饲喂剂量为109cfu·g-1的乳酸菌培养物，发现添加乳酸菌后可以显著降低肝脏、肌肉和胴体中油酸的含量，并且可以降低肝脏、肌肉和胴体中的脂肪含量，但脂肪酸含量没有发生改变。这可能是由于菌株的特异性造成[29]。Choe研究发现在产蛋鸡日粮中添加不同剂量的植物乳杆菌代谢物添加剂量为0.6%的三株乳酸菌代谢物与剂量为0.3%、0.9%、1.2%相比，可有效提高产蛋量、粪中乳酸菌数量、小肠绒毛高度、降低粪pH值以及蛋中胆固醇的含量[30]。Mikulski也发现添加乳酸片球菌6个月后，蛋黄胆固醇含量下降10%，蛋中亚油酸和亚麻酸的含量增加[21]。

3 应用研究中存在的问题

乳酸菌具有产生乳酸、代谢活性物、抑菌物质并等功效，在动物生产中应用广泛，但是目前对乳酸菌应用还存在误区。首先，目前使用具有各种功效的乳酸菌种大多从自然界直接分离得来，而对于乳酸菌种属庞大的菌种群而言，其中很多亚种的安全性尚待检验。其次是使用剂量问题，目前使用剂量大多集中于106～109CFU·g-1，这除了与菌株本身的特性有关，还与动物的健康状况有关，如果动物处于亚健康状态时应用乳酸菌制剂进行动物试验，所得数据可否指导动物生产。再次，乳酸菌制剂作为一种活菌制剂，其活性保留直接关系到动物生产应用效果。目前应用最广泛的是以乳酸菌发酵饲料，具有操作简单、方便等特点，但随使用时间的延长，乳酸菌制剂稳定性较差，容易失活，不能很好发挥作用。因而在使用过程中一方面要注意乳酸菌筛选，还要注意和其他菌株配合使用，有效提高饲料中活菌数。最后，提高生产和应用技术，诸如利用生物技术对现有优良菌株进行改良，以获得一些遗传稳定性较强、具有高使用价值菌株。

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