益生菌在畜禽养殖中的应用及其作用机制

张春垒，蒙洪娇，吴 黎，刘则学

（中粮家佳康（吉林）有限公司，吉林 松原 131500）

一直以来，动物饲料中添加抗生素可抵抗动物疾病，提高畜产品产量。但是病原菌会对抗生素产生耐药性，并且抗生素的耐药性基因会从畜产品转移到人类[1]。另外，病原菌可以通过空气传播导致人类患病。因此，有必要寻求一种有效的替代方法，其既能够增强动物抵抗病原菌的能力，又能够减少抗生素的滥用。肠道菌群在维持动物机体健康方面发挥着重要的作用，使用益生菌类饲料添加剂不仅能提高畜禽的生产性能，改善动物肠道微生物菌群，还能有效抵抗病原菌的侵入与定植，并产生有益的维生素和短链脂肪酸等代谢产物，增强机体免疫力。

1 益生菌种类

益生菌可增加肠道有益菌的数量。按菌株的来源和作用方式不同，可分为原籍菌、共生菌和真菌3类菌[2-3]。原籍菌来源于人体肠道菌群，可直接补充原籍菌，如双歧杆菌、乳杆菌和粪链球菌等；共生菌来源于人体肠道菌群外，具有促进原籍菌生长和繁殖的作用，如芽孢杆菌、酪酸梭菌和枯草杆菌等；真菌制剂主要为布拉酵母菌。按生存条件可分为乳酸杆菌、肠球菌、芽孢杆菌、酵母菌和双歧杆菌，本文简单叙述几种益生菌的作用。

1.1 乳酸杆菌属

乳酸杆菌属包含菌种较多，分布于动物肠道中，作为益生菌进入人和动物体内。据报道，这些益生菌很少引起人类疾病，如鼠李糖乳杆菌和干酪乳杆菌。

1.2 肠球菌属

肠球菌是人和动物共生菌。这些细菌被用于早期的发酵中，如奶酪和青贮饲料添加剂中。屎肠球菌菌株在工业和农业上也进行了应用，但是一些菌株，如E.durans和E.hirae可引起鸡感染[4]。肠球菌能否作为益生菌仍有待研究。

1.3 芽孢杆菌属

芽孢杆菌属是革兰氏阳性菌，可形成芽孢，存在于土壤、水和空气中。机体肠道中的芽孢杆菌属于外来微生物，由摄入含有芽孢杆菌的食物获得。芽孢杆菌能否作为益生菌需考虑其安全性。通常芽孢杆菌可作为益生菌、植物保护产品和种子涂层剂。

1.4 酵母菌属

酵母菌属于出芽酵母属，定植于肠道。酿酒酵母广泛存在于植物、水果和土壤中，具有发酵功能，被用于食品和饮料中。菌株S.boulardii是从荔枝表面分离出来的，并作为益生菌用于反刍动物和猪的饲料中。

1.5 双歧杆菌属

双歧杆菌被认为是人和动物肠道中最重要的微生物之一，双歧杆菌可以维持肠道菌群平衡，减少病原菌感染的风险，因此具有广阔的应用前景，其被广泛应用到食物、药物的制备及动物饲料中。

2 益生菌的主要功能及作用机制

2.1 竞争肠道内有害菌

益生菌在建立、维持正常的肠道菌群与改善生态环境方面发挥作用，另外，益生菌可以为动物提供营养并且促进其生长。乳酸菌产生的酸性代谢产物可使肠道环境偏酸性，从而促进营养素的消化与吸收。益生菌在肠道中的平衡可保证宿主动物的正常生理代谢及较高的免疫力，同时还为动物肠道提供丰富的营养物质。与此同时，益生素能够抑制肠道内有害细菌氨、吲哚和硫化氢的增殖，可通过促进动物肠道内营养物质的消化与吸收，提高氮的生物学利用率，减少氨气、生物胺和硫化氢等的形成。

益生菌可通过抑制病原菌生长、促进营养物质吸收、刺激免疫防御等机制发挥作用。正常状态下，动物肠道内的共生菌具有营养功能，其对于维持机体内稳态和肠道的保护具有重要作用[5]。此外，肠道菌群还可以抗感染，增强黏膜免疫功能。尽管肠道菌群复杂多样，但绝大多数细菌对于机体的作用并不是很清晰。有研究表明，乳酸菌属和双歧杆菌对动物肠炎具有免疫保护作用[5]。高通量测序技术可以检测肠道菌群的组成，并监测肠道健康状态。

2.2 竞争肠上皮细胞的结合位点

益生素是良好的免疫激活剂，能够增强肠道的吞噬细胞和NK细胞的活力，促使机体产生干扰素，并产生抗体，激发机体细胞免疫的活力。添加益生菌能够增加胃肠道的有益菌，抑制有害病原体对肠上皮细胞的黏附性。益生菌制剂能够增强动物机体免疫力，主要通过两个方面：影响非特异性免疫应答，增强单核巨噬细胞和单核细胞因子的分泌；刺激动物机体特异性免疫应答的反应并加强黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平，加强动物机体体液免疫能力，促进T和B淋巴细胞的增殖，另外，益生菌在抗肿瘤方面也发挥着重要的作用。

目前，益生菌对于肿瘤细胞的颉颃作用、巨噬细胞的激活作用以及干扰素的诱导、菌落刺激素的诱导和抗病毒作用及其机理方面的研究还在继续[6]。

2.3 抵抗病原微生物

益生菌可以抑制肠道中革兰氏阳性和阴性菌。其可以产生有机酸、抗氧化剂和细菌素等物质，这些化合物不仅可以减少病原微生物的数量，但也可能会影响细菌的代谢和毒素的产生。乳酸菌产生的细菌素能够渗透到革兰氏阴性菌的外膜，从而诱导革兰氏阴性细菌的灭活。此外，还有研究表明，乳酸菌产生的细菌素能够渗透革兰氏阴性菌的外膜，诱导革兰氏阴性菌的活化，能够增强抗菌低温环境因素的作用[7]。

2.4 刺激机体免疫系统

益生菌可以改善机体的免疫系统，提高机体免疫力，其可诱导肠细胞炎症部位产生抗炎细胞因子，降低其炎症反应。益生菌制剂菌株已被证明可以增强巨噬细胞活性，增加局部抗体水平，诱导干扰素的生成。这是因为益生菌不同于抗生素，益生菌在一定程度上会影响动物的免疫系统。

研究表明，菌群种类和免疫力有直接关系，肠道菌群能够影响肠道防御的完整性，当肠道完整性遭到破坏时，会导致肠道渗透性的增加，引起病理学炎症变化，这种变化会导致疾病如肠炎的发生。肠道病原体也会引起毒素、粘蛋白酶、黏附素的释放，这些物质会干扰上皮细胞的新陈代谢。有研究表明，改变肠道菌群，增加病原菌，减少有益菌，机体患肠炎的概率将会升高，肠道防御功能性紊乱导致肠道的渗透性增加，肠道菌群的改变及机体对肠病原菌的敏感性作用机制需进一步研究[8]。

3 益生菌在动物生产上的应用

在益生菌运用于动物饲料生产之前，需要进行初步筛选，确定其抗菌活性、在胃肠道部位的存活率、黏附性、药物敏感性，根据结果分析益生菌的功能和安全性。益生菌的功效与种、属和菌株有关，也与益生菌的剂量、时间和持续性有关。当感染急性腹泻时，短时间内给予高剂量的益生菌比低剂量要更有效[9]。很多研究表明，不同的益生菌菌株在畜禽养殖中发挥着重要的作用。

3.1 猪

在猪生产中，断奶应激会干扰仔猪机体的免疫功能和肠道菌群平衡，由此引发肠道菌群紊乱，机体易感染病原菌，导致腹泻。许多研究表明，益生菌在减少病原菌侵入和改善仔猪胃肠道疾病方面有显著效果。体内外试验表明，不同的益生菌在维持机体健康方面具有很大的发展潜力，鼠李糖乳杆菌可以通过调节肠道菌群，增加肠道抗体水平，调节细胞因子的产生，并且改善由E.coli K88引起的仔猪腹泻[9]。新生仔猪灌喂植物乳杆菌，在仔猪断奶后可以增加肠道乳酸杆菌数[10]。在母猪日粮中添加益生菌可以减少仔猪发病率，提高仔猪的断奶窝重[11-12]。

3.2 禽

研究发现，弯曲杆菌和产气荚膜梭菌也正在威胁着禽类健康。研究表明，灌喂乳酸杆菌可以显著改善肉鸡对沙门氏菌的感染[13]。另外，灌喂嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌和屎肠球菌可以增大蛋鸡产蛋的大小，降低产蛋母鸡的饲料消耗[14]。日粮中添加复合芽孢杆菌可以降低蛋鸡的死亡率，提高蛋鸡的产蛋率。日粮中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和复合芽孢杆菌均能促进乳杆菌的生长，同时，日粮中添加3种不同的芽孢杆菌能降低蛋鸡粪便中吲哚、粪臭素和粪氨的含量[15]。

3.3 奶牛

研究表明，益生菌液可使奶牛产奶量提高，增加肠道有益菌群，降低牛乳中体细胞数，预防隐性乳腺炎的发生[16]。有些细菌和酵母可用于提升日增重，改善瘤胃微环境[17]。

4 小结

虽然我国尚未彻底禁止在饲料中使用抗生素，但是随着人们生活质量的提高和对于食品安全的重视，益生菌在畜禽产品方面的应用会越来越广泛，有望发展为抗生素的替代品。通过改善肠道菌群来维持动物健康是一种潜在的可行性方案，运用益生菌可以改变菌群多样性，稳定性和代谢能力，加强与上皮细胞的联系，从而提升机体免疫力。益生菌在预防肠道感染和疾病方面有着很大的优越性，益生菌不像抗生素具有非定向性，在改善肠道微环境的同时，还可协同免疫系统为机体做保障。在畜牧生产中，使用益生菌作为饲料添加剂，可以减少病原菌的侵袭，改善动物的生长性能。加大对益生菌功能的全面研发，可有望早日实现益生菌替代抗生素。