畜禽用益生菌的研究进展

李雯静?肖运才?毕丁仁?彭健?石德时

[摘要] 随着经济生活水平的提高和兽牧业的发展，如何吃到“放心肉”成为人们关注的话题。益生菌是一类适量服用后能够调节宿主肠道菌群有助于宿主健康的活的微生物，可以改善兽禽产品质量。本文从兽牧业的应用角度，介绍益生菌的概念由来、益生菌菌株特点及种类、对宿主的益生作用，最后对益生菌未来的发展方向进行展望。旨在让人们全面了解益生菌在兽牧业生产中不可忽视的优点及其替代抗生素的可能性。

[关键词] 益生菌；菌株；饲料添加剂；益生作用

[中图分类号] S816 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2013）06-37-03

1 益生菌的概念

益生菌对人畜均有益生作用。在兽牧业急需抗生素替代技术的背景下，益生菌作为一种新型无污染、无毒副作用饲料添加剂，具有很广阔的应用前景，国际上把含有益生菌的微生态制剂称为“拯救地球的技术”。益生菌的概念最早在1965年由Lilly等[1]给出，是指“一种由某一微生物分泌的促进另一种微生物生长的物质”；1991年Fuller等将其定义为“一类通过调节肠道平衡而对宿主产生有益作用的活菌”；2001年，联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）将益生菌定义为“经适量服用后有助于宿主健康的活的微生物”，这一概念延用至今。

2 益生菌菌株特点及种类

益生菌制剂菌株应具备以下特点[2]：（1）无毒、无致病性，不与病原微生物产生杂交种；（2）在体内外易于繁殖，体外繁殖速度较快，易于获得；（3）在低pH值和胆汁中可以存活，并能植入肠黏膜；（4）经加工后活菌存活率高，混入饲料及高温下稳定性好；（5）能产生抑制有害菌物质而不影响本身活性；（6）有利于促进宿主生长发育及提高抗病能力；（7）能较长时间保持活力和稳定。

以益生菌株的上述特点为依据，2008年12月，我国农业部第1126号公告《饲料添加剂品种目录（2008）》中公开了可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种共16种，分别为：地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、屎肠球菌（Enterococcus faecium）、乳酸肠球菌（Enterococcus lactis）、嗜酸性乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、乳酸乳杆菌（Lactobacillus lactis）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、乳酸片球菌（Pediococcus acidilacticii）、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、产朊假丝酵母（Candida utilis）、酿酒酵母、（Saccharomyces cerevisiae）、沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）。

在2010年《饲料添加剂品种目录（2010）》（征集意见稿）中又增加了12个菌种，它们是：婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium infantis）、长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）、短双歧杆菌（Bifidobacterium breve）、青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）、动物双歧杆菌（Bifidobacterium animalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）、米曲霉（Aspergillus Oryzae）、迟缓芽孢杆菌（Bacillus lentus）、短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）、纤维二糖乳杆菌（Lactobacillus cellobiosus）、发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）、产丙酸丙酸杆菌（Propionibacterium acidipropionicis）、布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri）、副干酪乳杆菌（Lactobacillu paracasei）、凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）和侧孢芽孢杆菌（Bacillus laterosporus）。

3 益生菌对兽禽经济效益的影响

益生菌能够增强动物机体应对不良刺激的能力，降低死亡率，从而减少养殖业的经济损失；还能提高兽禽产品质量，提高同类产品的经济价值和食用价值。

3.1 降低疾病发生率

由于断奶仔猪自身消化酶分泌不足及断奶应激等因素，断奶仔猪极易出现采食量下降、生长受阻、腹泻等症状，研究表明，在仔猪日粮中添加益生菌可以提高仔猪生长速度，提高饲料转化率，降低哺乳阶段及断奶后仔猪的腹泻率，改善仔猪肠道健康[3]。

另有研究表明，患乳房炎的奶牛所产牛奶的导电率普遍较高，因此牛奶导电率的高低可以成为判定奶牛是否患乳房炎的标准[4]。黄良策等[5]在研究酵母菌、纳豆芽孢杆菌、乳酸菌对泌乳后期奶牛生产性能影响时发现，3种益生菌均显著降低了牛奶导电率（P<0.05），表明这3株益生菌在奶牛乳房炎的防治上发挥作用。

3.2 提高生产性能和改善产品质量

表示鸡蛋新鲜度和蛋白质量的指标为哈氏单位，它是现在国际上对蛋白品质评定的重要指标和方法。浓蛋白（靠近蛋黄的部分蛋白，浓度较高）含量越高，蛋就越新鲜，哈氏单位就越大，研究表明在蛋鸡饲料中添加益生菌制剂可以提高鸡蛋哈氏单位[6]。

随着人们生活水平的日益升高，越来越多的人注重营养平衡如胆固醇的平衡。胆固醇每人每天从食物中摄取200 mg即可，鸡蛋营养丰富，是老百姓喜爱消费得起的食品，但值得注意的是蛋黄中胆固醇含量高达200 mg/100 g，按照大数人的饮食习惯，每日摄入胆固醇量易过量，长此下去易患结石，Xu等[7]发现在25周龄蛋鸡饲料中添加枯草芽孢杆菌培养物，能够降低蛋黄中胆固醇的含量。

黄良策等[5]发现乳酸菌和纳豆芽孢杆菌能够显著提高奶牛产奶量（P<0.05），Qiao等[8]也发现饲喂含有枯草芽孢杆菌的日粮，奶牛产奶量显著提高。Alexopoulos等[9]发现在母猪日粮中添加地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌可提高断奶仔猪存活率，增加断奶仔猪体重，并可以提高饲料的利用率，显著降低母猪在哺乳期间的体重下降幅度。刘瑞丽等[10]对生长肥育猪饲喂复合益生菌发酵饲料，发现其明显提高肥育猪的日采食量和日增重，改善料肉比，并减少环境污染。

4 益生菌对宿主抗病力的影响

益生菌通过良性调整寄宿环境、对内增强宿主免疫细胞活力、对外拮抗不良病原侵扰，从而全面提高宿主免疫力。

4.1 益生菌直接拮抗病原微生物提高宿主抗病力

益生菌能调节肠道内菌群平衡，有利于消化道黏膜甚至呼吸道黏膜抵抗外来细菌[11-12]；同时体内益生菌数量的增加能促进消化系统及呼吸系统正常功能的发挥，提高机体免疫力[13]。

益生菌主要从以下几个方面的作用直接拮抗病原微生物：（1）产生抑菌物质，益生菌在肠黏膜上产生醋酸、过氧化氢、细菌素和类似抗菌素的抑菌物质，从而防止致病菌入侵，如Josep Bassaganya-Riera等[14]发现在肠道中，益生菌产生的代谢产物共轭亚油酸与巨噬细胞表面受体结合能够抑制结肠炎的发生；（2）益生菌通过产生酸性物质（如乳酸）降低肠道pH值，抑制对酸性环境敏感的病原菌的生长[15-17]；（3）益生菌与黏膜上皮结合形成生物膜，降解粘性蛋白（一种细胞间基质糖蛋白，促进恶性肿瘤的形成），维持肠道固有菌群，保持肠道内菌群平衡，挤占病原菌的生存空间，使之不易吸附在黏膜上而被排出[18]；（4）益生菌在肠道内产生厌氧环境，抑制致病需氧微生物的生长，如枯草芽孢杆菌进入蛋鸡体内后，短期内迅速繁殖成为优势种群并消耗肠道中的氧贮备，造成厌氧环境，在促进益生性厌氧微生物繁殖的同时，抑制致病性需氧微生物如大肠杆菌等的生长[19-20]。

4.2 益生菌增强免疫细胞活性提高宿主免疫力

大量研究表明，益生菌可以增强抗原递呈细胞（如树突状细胞/巨噬细胞）、NK细胞、免疫活性细胞（B细胞/T细胞）等免疫细胞的活性，在先天免疫和获得性免疫中发挥作用。

树突状细胞（dendritic cells，DCs）是动物机体内提呈抗原能力最强的抗原提呈细胞，成熟DCs能够加工、递呈各种抗原，并可以通过一些固有免疫受体如Toll样受体，识别病原微生物表达的模式分子，以及通过主要组织相容性复合物（MHC）和共刺激分子的上调表达，启动初始型T细胞的活化和增殖。未成熟DC和成熟DC的表面分子和功能存在明显差异，未成熟DC高表达FcγR、CR、Toll样受体（TLR）、甘露糖受体等，这些受体能介导DC摄取各种抗原，使之具有很强的摄取、处理和加工抗原的能力。但未成熟树突状细胞（DC）表面的MHCⅡ类分子、CD80、CD40和ICAM等丰度低，故其提呈抗原能力和激活T细胞的能力弱。在感染或炎症发生时，未成熟DC摄取抗原后启动其成熟过程，在此过程中其表面的MHC II、CD80、CD86、CD40、ICAM-1等分子表达上调，提呈抗原能力和激活T细胞的能力不断增强。熊菲等[21]以GM-CSF、IL-4联合诱导单核细胞生成未成熟DC，再加入不同剂量热灭活的双歧杆菌刺激DC成熟，观察DC形态，并检测混合淋巴细胞反应及IL-12、IFN-γ的分泌。发现经双歧杆菌死菌刺激后，可获得具有典型树突状形态的DC；诱导后的DC刺激同种异体T淋巴细胞增殖的能力增强（P<0.01），分泌IL-12、IFN-γ的水平提高（P<0.05），呈剂量依赖型。这表明双歧杆菌能影响单核细胞来源的DC的分化、成熟及功能的发挥，且不同剂量的双歧杆菌影响DC的成熟度。

巨噬细胞能够通过胞吞和抗原提呈作用发挥吞噬、加工和呈递抗原的作用，发挥特异性和非特异性免疫的作用。如Suman Kapila等[22]研究发现干酪乳杆菌对瑞士白化鼠的腹膜巨噬细胞具有激活作用。乳酸菌能通过刺激或抑制Th1型T细胞产生的方式来调节免疫反应，干酪乳杆菌能够促进Th1型细胞因子IL-12、IFN-α和IFN-γ的生成[23]，从而促进细胞介导的免疫应答。NK细胞在机体非特异性免疫中发挥着重要的功能，可直接杀伤病毒感染的细，还可以分泌细胞因子（如II型干扰素，IL-2），这些细胞因子又可刺激NK细胞不断增殖。如干酪乳杆菌可以增加NK细胞数量[24]，进而提高机体的非特异性免疫力。

4.3 调节肠道神经系统

Kiamiya T等[25]用Sprague-Dawley大鼠进行罗伊氏乳杆菌对结肠、直肠扩张引起的内张疼痛的抑制效应的研究发现，罗伊氏乳杆菌及其产物即使是在扩张压最大时也能抑制疼痛反应，且该菌能显著地减少背根神经节单元扩张活性，说明益生菌对内脏疼痛具有潜在的治疗作用。

5 展望

近20年来，在饲料中加各种抗菌类药物以达到抗菌促生长的目的，虽极大地提高了养殖业的生产效益，但抗菌类药物容易在肉蛋奶等动物性产品中形成残留；长期使用抗菌素对动物消化系统和免疫系统造成损伤，使动物对其他病原微生物的易感性增加，因而更容易造成病原变异和疫病流行；抗生素的不合理使用造成的新发病流行普遍、药物残留、细菌耐药性严重、出口受阻等问题越来越突显出来。在这种大背景下，兽牧业急需一种抗生替代技术来达到抗病促生长的目的，益生菌以其独特的益生理念和益生效果被业内人士接受和越来越多的应用于畜牧业生产实践。益生菌可调节宿主正常微生态环境平衡从而保护畜禽健康的认识与抗生素杀灭病原菌从而保护畜禽健康的认识相比，更加全面而理性，因而其应用前景必然优于抗生素，且就其对改善耐药性和环境污染（药物等）的意义而言，很有可能成为一种“拯救地球的技术”。

然而作为一种新型饲料添加剂，还存在许多不容忽视的问题，其中最主要的是益生菌株的安全性和有效性的问题。如同人无完人一样，目前所筛选获得的益生菌株在有效性和安全性上难以两全，都或多或少地存在一些毒性基因和耐药性[26]。如何正确认识和评估益生菌株的安全性及有效性是亟待解决的问题。

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（收稿日期：2013-02-04）