益生菌对猪肠道健康的调控及其作用机制

戴正浩 刘虎传 祝贵华 郝海玉 杨培培 刘开东

益生菌对猪肠道健康的调控及其作用机制

戴正浩 刘虎传 祝贵华 郝海玉 杨培培 刘开东

（山东省青岛市畜牧兽医研究所 266100）

益生菌是一类活的微生物，当达到足够数量是可以恢复宿主的免疫系统，对宿主产生有益作用，可以作为饲料添加剂来补充肠道微生物。另外，除了抗毒性和减少腹泻外，饲粮中添加益生菌还可以改善肠道健康，提高营养物质的消化率，进而有利于猪养分利用和生产性能的提高，是抗生素的理想替代品之一。本文借鉴国内外学者近年来的益生菌在猪肠道健康调控方面的研究成果，对益生菌常用的种类、作用机制等进行了概括和阐述，以期为今后养猪业中合理使用益生菌提供科学的依据。

1 益生菌的概述

1.1 定义 （1）生菌这个词语来源于希腊语，意思是“对生命有意义”，是一种活着的微生物，当给与足够数量时，通过改善肠道菌群平衡对宿主提供益处。FAO/WHO定义为“活着的微生物，当给与足够数量时，通过改善肠道菌群平衡对宿主提供一个好的益处”。（2）考虑到法律上限制或禁止抗生素作为生长促进剂使用以及消费者对猪肉安全的要求越来越高，猪饲料中加入新型添加剂来代替抗生素用于保证养猪业的持续稳定健康的发展是绝对必要的。和抗生素杀灭有害菌和一些有益菌不同，益生菌是促进肠道中一些有益菌的生长，限制有害菌的生长。目前，应该继续研究更好的益生菌产品应用到养猪业中，替代抗生素的使用，所以益生菌产品的研究和应用还需要不断进行下去。

1.2 益生菌及其商业产品 （1）通过众多的研究，多种微生物被确定为益生菌，导致了市场上出现了各种各样的益生菌商业产品。常见的细菌有芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、双歧杆菌属、肠球菌属、片球菌属、链球菌属。（2）尽管在一种商业产品中应用一种以上的菌种的优势尚未研究清楚，但大多数商业产品都包含一种以上菌株，有的甚至包含活酵母菌或者其他真菌。不同商业产品因其微生物的来源、特性、作用方式等的不同而存在显著的差异，附表显示了动物饲料中常用的微生物[1]。

2 益生菌在猪体内的作用机制

目前益生菌的有益作用机制还没有完全的被阐述清楚，下面对目前的一些机制研究进行了总结。

2.1 竞争排斥 益生菌通过与有害菌在肠道中竞争粘附位置和有机基质，阻止有害菌在肠上皮细胞的定植，进而阻断有害菌的粘附部位，排除病原菌，防止感染。另外，益生菌和有害菌竞争营养物质(主要是碳源)和养分吸收部位，抑制病原菌的生长。益生微生物对肠壁的粘附作用能阻止有害菌的定植。Jin等[2]体外实验表明，屎肠球菌18C23可以有效抑制K88ac和K88MB与猪小肠粘膜受体的结合。这用抑制作用与剂量有关，当活菌浓度为109cfu/ l或者更多时抑制率大于90%，然而当浓度为107cfu/ml或更少时黏膜抑制作用显著下降。Bhandari等[3]通过添加屎肠球菌和另外一种产大肠杆菌素大肠杆菌组成的益生菌制剂，能有效的抑制大肠杆菌在仔猪小肠上皮细胞的附着。魏清甜等[4]研究发现添加粪肠球菌能显著降低空肠中大肠杆菌数量。

附表 动物饲料中常用的微生物种类

属种 芽孢杆菌液化淀粉芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、凝固芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、图瓦永芽孢杆菌 短芽孢杆菌属侧孢短芽孢杆菌 双歧杆菌属链状双歧杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、比菲德氏菌、婴儿双歧杆菌、乳双歧杆菌、长双歧杆菌、假长双歧杆菌、嗜热双岐杆菌 念珠菌属皮托念珠菌、产朊假丝酵母 梭菌属丁酸梭菌 埃希氏菌属大肠埃希杆菌 肠球菌属粪肠球菌、屎肠球菌 乳酸菌属嗜酸乳杆菌、食淀粉乳酸杆菌、短乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、弯曲乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、香肠乳杆菌、发酵乳杆菌、鸡乳杆菌、詹氏乳杆菌、乳酸乳球菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、优势乳酸杆菌嗜热性乳酸杆菌 乳球菌属乳酸乳球菌 明串珠菌属柠檬明串珠菌、肠膜明串珠菌 巨球型菌属埃氏巨球型菌 片球菌属乳酸片球菌、小片球菌、戊糖片球菌戊糖亚种 普氏菌属布氏普雷沃氏菌 丙酸杆菌属产酸丙酸杆菌、费氏丙酸杆菌、詹氏丙酸杆菌、谢氏丙酸杆菌 酵母菌属布拉氏酵母菌、酿酒酵母、巴氏酵母 链球菌属牛链球菌、乳酪链球菌、二丁酮链球菌、粪链球菌、屎链球菌、解没食子酸链球菌、婴儿链球菌、中间链球菌、唾液链球菌、嗜热链球菌 曲霉属米曲霉、黑曲霉菌

2.2 直接的抑菌作用 某些益生菌在肠道内定植后，能产生具有杀菌或抑菌特性的物质，抑制革有害菌在肠道内的定植。这种拮抗作用可以打破宿主肠道中原有的菌群平衡，然后建立一个新的微生物生态平衡系统。某些益生菌能发酵碳水化合物产生有机酸如乳酸和乙酸，降低肠道pH值到抑菌水平。一些菌种也产生过氧化氢，抑制革兰氏阴性细菌的生长。除了有机酸外，益生菌还能产生一些多种其他物质，包括抗氧化剂、抗菌肽、抑菌素、细菌素和小菌素。这些物质不仅可以减少病原微生物的数量，而且可能影响细菌的代谢和毒素的产生。乳酸菌产生的细菌素被报道可以渗透革兰氏阴性菌的外膜，并通过与其他抗菌环境因素结合，如低的温度、有机酸和多粘菌素来使其失去活性。益生大肠杆菌产生的小菌素能限制肠道发炎时共生的大肠杆菌、粘附性侵袭性大肠杆菌和相关病原体沙门氏菌。

2.3 免疫反应的调节作用 体内和体外模型中研究证明，益生菌对肠粘膜屏障功能具有修复作用。某些益生菌可以通过调节细胞骨架和紧密连接蛋白的磷酸化来增强肠道屏障功能，从而影响肠黏膜细胞与细胞间的相互作用和细胞的稳定性。Liu等[5]利用肠上皮细胞株模型研究发现，鼠李糖乳杆菌处理后能降低轮状病毒诱导的黏蛋白分泌反应。刘辉等[6]研究发现添加益生菌能显著提高生长猪血清IgA、TP、GLB、IgG含量。杜泓明等[7]研究发现添加益生菌培养物能提高断奶仔猪血清IgG、IL-6和TNF-γ的含量。

2.4 减少腹泻和抗毒素的作用 腹泻是仔猪断奶后第一周最关键的问题，因此，关于益生菌对腹泻发生率的降低作用一直是研究的热点。大约80%的研究发现给仔猪添加益生菌能降低腹泻的发生率，并且这种作用于益生菌的种类无关，如蜡样芽胞杆菌、屎肠球菌、乳酸乳球菌或者乳酸片球菌。Taras等[8]研究了添加屎肠球菌可以降低断奶后仔猪腹泻率。魏清甜等[4]发现添加粪肠球菌能显著降低保育猪的腹泻率。

2.5 养分消化率的调控作用 很多研究表明，益生菌能改善干物质、有机物、能量、粗蛋白、粗纤维和磷的消化率。Huang等[9]发现在玉米豆粕型日粮型断奶仔猪中添加0.1%复合乳酸菌制剂，能增加粗蛋白和磷的表观消化率。张乃锋等[10]发现添加109和1010cfu/kg的植物乳杆菌GF103能显著提高总能、干物质、有机物质、粗蛋白质、粗脂肪消化率，但中性洗涤纤维和磷的消化率无显著差异。

2.6 抗氧化活性和缓解应激 一些乳酸菌(如长双歧杆菌和发酵乳杆菌)能产生抗氧化物质，清除自由基，进而减轻宿主的氧化应激。高建忠等[11]研究发现富硒益生菌能显著提高仔猪血液GSH-Px活性和血清SOD活性，降低血清中MDA含量。Wang等[12]报道，添加发酵乳杆菌能增加生长肥育猪的抗氧化状态，增加血清中抗氧化酶的水平，减少了血清和肌肉中MDA的含量。

3 小结

目前，关于进行了很多关于益生菌对猪健康状况的研究，尤其是机制的研究，如益生菌和宿主黏膜表面或病原菌的相互作用。然而，目前并不能全面了解益生菌在养猪业生产和繁殖参数方面的功效，未来还应加大这方面的研究，还要考虑到益生菌使用的有效性和安全性方面，为益生菌作为抗生素替代品的应用提供理论基础。

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[2] Jin L Z, Marquardt R R, Zhao X. A Strain of Enterococcus faecium(18C23) Inhibits Adhesion of Enterotoxigenic Escherichia coli K88 to Porcine[J]. Applied and environmental microbiology, 2000: 4200-4204.

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[4] 魏清甜, 李平华, 汪涵等. 粪肠球菌替代抗生素对保育仔猪生长性能、腹泻率、体液免疫指标和肠道微生物数量的影响[J]. 南京农业大学学报, 2014, 37(6): 143-148.

[5] Liv F, Li G, Wien K, et al.Porcine small intestinal epithelial cell line (IPEC-J2) of rotavirus infection as a new model for the study of innate immune responses to rotaviruses and probiotics[J]. Viral Immunology, 2010, 23: 135-149.

[6] 刘辉, 季海峰, 王四新等. 益生菌对生长猪生长性能、粪便微生物数量、养分表观消化率和血清免疫指标的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(3): 829-837.

[7] 杜泓明, 汪晓东, 王晓磊等. 不同益生菌培养物对断奶仔猪生长性能、免疫功能及血液生化指标的影响[J]. 中国兽医学报, 2017, 37(7): 1379-1400.

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[10] 张乃锋, 王杰, 崔凯等. 植物乳杆菌GF103对生长猪生长性能、营养物质消化率及粪便微生物数量的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(6): 1853-1860.

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（2019–08–12）

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1007-1733(2019)10-0075-02