肖冉,许祯莹,杨雪,邱时秀,王巧娜,朱佳文*
(1.湖北省武汉市动物疫病预防控制中心,湖北武汉 430014;2.成都市农林科学院,四川成都 611130)
近年来,随着绿色健康养殖理念的推广,减少抗生素使用的呼声愈演愈烈,而益生菌类制剂俨然成为抗生素的主要替代品,并成为目前重要的饲料添加剂之一。乳酸菌长期以来作为益生菌的首选菌种,其生长过程中分泌的有机酸和抗菌活性物质能够很好地调节动物消化道微生物菌群平衡,并且对许多病原微生物的生长有很好的抑制作用。但大多数乳酸菌不耐高温,使得乳酸菌类产品的应用与开发较为困难。屎肠球菌是一种抗逆性(氧气、酸碱、高温、高盐)较强的乳酸菌,其在生产加工上具有独特的优势,2003 年被农业农村部第318 号公告列为十五种可直接饲喂的饲料级微生物菌种之一。本文针对屎肠球菌的生物学特性和其作为饲用微生物在畜禽养殖中的研究与应用进行综述,为屎肠球菌类微生态制剂的开发提供理论依据。
屎肠球菌是一种革兰氏阳性菌,属于乳酸菌中的肠球菌,菌落呈圆形或者椭圆形,没有鞭毛及芽孢,属于需氧或者兼性厌氧菌,经平皿培养后可以形成灰白色、不透明、表面光滑、直径为0.5~1 mm 的圆形菌落。屎肠球菌是一种可以定植在动物肠道内的益生菌,通常定植在宿主的回肠和结肠部位,且生长速度快。近年来,屎肠球菌作为一种良好的饲料添加剂被广泛研究与应用,其作为益生菌有着独特的优势:
1.1 耐热性强 李梅等[1]在健康仔猪粪便中分离出能够耐受45 ℃的屎肠球菌;周波等[2]的研究发现,屎肠球菌甚至在121 ℃高温下也可以存活20 min 以上;还有文献记载了在未发酵肉制品中提取到的屎肠球菌,可以在60 ℃保持5 min,65 ℃保持3 min,70 ℃保持1 min 后,存活率仍在75%以上[3]。由此可见,与其他常见菌株相比,屎肠球菌的超强耐热性使其在处理工艺上具有一定优势。
1.2 耐胃酸 有研究表明,屎肠球菌可以在pH值为2.5 的胃液环境中生存3 h 以上,在pH 值为1.5 的环境中可生存30 min 以上[4]。多株在pH值为3.0 的强酸环境中存活下来的屎肠球菌,也能从健康猪粪便或空肠黏液中分离到。这意味着屎肠球菌微生态制剂采用口服方式可能不受胃酸影响。
1.3 耐药性强 屎肠球菌具有比较厚的细胞壁,所以耐药性比较强。有研究表明,屎肠球菌可以抵抗四环素、卡那霉素、氯霉素、链霉素等多种抗生素,在胃肠道中进行正常的繁殖生长。有研究证明益生菌和抗生素联合应用能有效增进畜禽的生产性能,因此屎肠球菌的耐药性有助于其与抗生素联合应用。
1.4 粘附力强 粘附力的强弱是筛选益生菌株的重要标准之一。有研究发现,在常见乳酸杆菌中,屎肠球菌的粘附能力仅次于干酪乳杆菌。还有研究认为,屎肠球菌在猪小肠黏液中的粘附能力远远高于嗜酸乳杆菌以及干酪乳杆菌,并且与大肠杆菌竞争肠道粘附位点,从而起到抑制大肠杆菌的作用[5]。因此,屎肠球菌可通过较强的粘附能力发挥抑菌作用。
大量研究表明,屎肠球菌可以提高动物的日增重,增强机体免疫力,降低腹泻率与死亡率,维持肠道微生物区系平衡。当屎肠球菌进入到动物肠道后,会通过以下几种方式改善肠道环境:第一,在肠道内代谢产生乳酸及细菌素,降低肠道pH值,使一些不耐酸性的致病菌繁殖减弱;第二,快速定植在肠道黏膜上,竞争性抑制致病菌与肠道的接触,形成生物屏障;第三,激发动物机体的非特异性免疫,产生多种细胞因子及免疫球蛋白,从而提高动物的免疫力。
2.1 屎肠球菌微生态制剂在养猪业中的研究与应用 已有多种研究数据表明,屎肠球菌在增强母猪和仔猪生长性能和改善肠道菌群结构方面作用显著。文静等[6]在19.7 kg左右的杜长大仔猪日粮中添加屎肠球菌,结果发现,添加屎肠球菌的仔猪日增重提高了11.46%,料重比降低了6.20%,仔猪血清免疫球蛋白IgA、IgG得到显著提高,且仔猪粪便中沙门氏菌和大肠杆菌相对于对照组分别降低了15.37%和11.79%。华均超等[7]发现,添加5%屎肠球菌复合益生菌制剂能使母猪产后7 d 的采食量显著提高,仔猪的断奶均重也显著提高,且母猪粪样中菌落总数有极显著提高,其中乳酸菌含量显著提高,大肠杆菌含量则显著减少。王永等[8]发现,饲粮中添加500 mg/kg的屎肠球菌可以降低仔猪平均日采食量(ADFI),提高平均日增重(ADG),降低料重比(F/G),有改善仔猪生长性能的趋势,起到与添加抗生素相近的效果;添加屎肠球菌还可以显著促进仔猪盲肠、结肠中乳酸杆菌的增殖,显著抑制仔猪结肠中大肠杆菌的增殖,起到维持肠道菌群平衡,提高肠道功能的作用。
同时,华均超等[7]研究证实屎肠球菌制剂有助于生长猪的健康养殖。一是它能极显著地增加生长猪肠道乳酸菌数量和减少大肠杆菌数量,从而显著降低肠道pH 值,改善肠道结构和微生态环境,显著降低生长猪的腹泻率;二是它能有效减少NH3等有害气体的排放,改善猪场环境。在温度和湿度无显著影响的条件下,饲喂屎肠球菌和大肠杆菌复合制剂的试验组,其NH3的排放量分别降低了12.36%和15.27%,都极显著低于对照组。
2.2 屎肠球菌微生态制剂在养禽业中的研究与应用 由于蛋鸡产蛋期饲料中不得使用任何抗生素,肉鸡出售前一个月饲料中禁止添加任何抗生素,给家禽疾病的预防和治疗带来了很大的困难,作为抗生素替代品的益生菌制剂因此得以在家禽生产中广泛应用。龚琪[9]研究发现,日粮中添加抗生素虽然能抑制大肠杆菌数量增长,但同时也抑制了乳酸杆菌的生长,而添加屎肠球菌则会促进乳酸杆菌的生长;并且,屎肠球菌的添加可以显著降低21日龄雏鸡盲肠大肠杆菌的数量,显著增加42 日龄雏鸡盲肠乳酸杆菌的数量。可见添加益生性屎肠球菌可以更有效地帮助盲肠微生物菌群维持稳态。彭众等[10]研究表明,添加中、高剂量屎肠球菌可在一定程度上降低AA肉鸡死淘率,并有促进肉鸡胸腺及法氏囊发育的趋势还具有一定的降血脂作用。曲鹏等[11]研究发现,日粮中添加屎肠球菌复合微生态制剂能显著提高蛋鸡产蛋率,增加蛋壳强度、蛋壳厚度,提升哈氏单位,改善蛋黄颜色,降低料蛋比。综上可知,屎肠球菌具有改善肉鸡肠道菌群,促进发育,降低死淘率的作用;还能提高蛋鸡产蛋率,降低料蛋比,改善蛋黄颜色,增强蛋壳厚度及强度。
2.3 屎肠球菌微生态制剂在养牛业中的研究与应用 反刍动物通过瘤胃微生物对食糜进行发酵分解来消化饲料粗纤维,并将植物性蛋白转化为更容易消化吸收的微生物蛋白。瘤胃内pH值、氨态氮含量和挥发性脂肪酸(VFA)浓度是反映瘤胃内部环境状况及饲料在瘤胃内发酵程度和模式的主要内环境指标。姜艳美等[12]利用人工瘤胃装置来评价屎肠球菌对反刍动物瘤胃发酵的影响,结果显示:屎肠球菌能在不影响瘤胃pH 值的情况下,促进瘤胃挥发性脂肪酸的产生,为机体增加能量,也可以提高瘤胃氨态氮含量,进而增加微生物蛋白,有利于维护反刍动物瘤胃的健康。庞德公[13]采集荷斯坦奶牛瘤胃液,并将屎肠球菌添加到瘤胃液中,结果发现屎肠球菌可以降低瘤胃液pH 值,增加挥发性脂肪酸含量,并将瘤胃发酵类型由乙酸型向丙酸型转变,甲烷净生成量也较对照组有更高水平。由此可见,屎肠球菌能够促进瘤胃微生物对饲料的消化。
目前,屎肠球菌作为一种良好的益生菌剂备选菌株,已被广泛应用于畜牧业生产中,具有良好的饲用前景。但近年来的研究表明,肠球菌的耐药性普遍较高,且呈不断变化的趋势。肠球菌属机会致病菌,可引起原发性和继发性感染症,因此在生产应用中须倍加小心,谨慎选择经长期使用验证为安全、有效的菌株作为饲用微生物。实际生产中,可以采用多种菌种混合添加的方式,增加菌种之间的相互作用,以避免单一菌种引起的负面影响。