田进锡
(山东省诸城市畜牧业发展中心 山东潍坊 262200)
乳酸菌是能够利用碳水化合物进行快速扩繁的细菌的总称,乳酸菌广泛存在于动植物体内,在自然界中也有乳酸存在。我国在乳酸菌的应用历史悠久,我国的酿酒工艺就是利用乳酸菌的发酵繁殖特性,乳酸菌在我国的饮食文化中扮演着重要角色。在20世纪,微生物学家在牛的发酵乳中发现了含量丰富的乳酸菌,证明了乳酸菌具有维持肠道正常功能,促进消化吸收的作用,在后来的研究发现其对提高人体的免疫能力具有重要的作用。随着在分子生物技术方面的发展,人们对乳酸菌的细胞形态、功能蛋白、基因表达机制有了更清楚的认识,为乳酸菌的深入研究奠定了基础。在对机体消化体系研究中,人们发现了微生物与人类健康的密切关系,使得人们更加重视微生物对人类的益生作用机制的研究。一批利于消化道健康的微生物被应用到医药领域,为动物和人类的健康做出了重要贡献。本文将乳酸菌在动物生产中的应用情况进行总结归纳,为其更好的在动物生产中的应用提供参考。
乳酸菌主要在人和动物的消化系统中存在,在有氧和厌氧条件都可以存活,不同种类的乳酸菌的生理形态有所不同。乳酸菌对酸性条件抵抗能力较强,在pH 2.2以下活性降低但不会致死。乳酸菌对脂肪和蛋白质的分解能力较弱,但能分解大多数的碳水化合物。在对消化道的乳酸菌进行分类后,目前已经确定的乳酸菌属有23个,主要有链球菌属、乳酸杆菌属、明串珠球菌属、双歧杆菌、乳球菌属、肠球菌属等。菌属中乳酸杆菌和双歧杆菌的活力较强,对碳水化合物的分解能力较强,这两种菌对动物和人的机体健康有密切相关性。乳酸杆菌培养后的菌落呈白色或者浅黄色,在温度为30~40℃,pH值在5.0~6.2的条件下生长迅速。双歧杆菌对酸碱度的要求严格,其在pH值为6.5~7.0之间可以生存,超过这个范围不能存活。氨基酸、维生素、核苷酸是乳酸菌繁殖和代谢生存的基本物质。乳酸菌的一个重要的生理功能就是分解碳水化合物生成大量的乳酸,使环境变成酸性致使很多细菌在酸性条件下活力降低或死亡,这一生物学特性有利于机体抵御有害菌的繁殖[1]。
乳酸菌能够在机体中繁殖和代谢,会产生大量的二氧化碳、过氧化氢、乳酸、乳酸菌素、氨等物质。与其共生的细菌周围的能量物质被乳酸菌消化后,会降低能量代谢能力。乳酸菌能分泌乳酸菌素粒子,这种粒子会影响其他细菌细胞膜的通透性,造成细胞质的能量外流,最终抑制细菌的生长。但乳酸菌的抑菌能力要在乳酸菌具有良好的供能条件下才能达成,反之如果能量不够,乳酸菌无法进行繁殖代谢也就无法形成抑菌环境。在对乳酸菌的抑菌能力研究中发现其对大肠杆菌、腐败菌、螺旋杆菌均有抑制作用,乳酸菌分泌的过氧化氢酶能使过氧化氢物不断的繁殖,细胞膜上的脂类氧化,增加细菌细胞膜的通透性,从而破坏了腐败菌和致病菌的核酸和细胞内蛋白质达到抑菌作用。乳酸菌在代谢过程中产生细菌素作用于细胞膜表面,在质膜上形成亲水性膜孔。这些膜孔释放消耗了大量的ATP,最终导致有害菌细胞能力供给不足而死亡,进而达到抑菌作用。
肠道的菌群十分的复杂,按类型主要是厌氧、需氧、兼性厌氧菌。菌群在机体内各个器官都有分布,肠道内的菌群种类最多,数量最大。研究发现只有乳酸杆菌和双歧杆菌无害,其余菌都有一定的危害性,但为了在肠道内寄生,其致病的程度较轻较慢,乳酸菌和双歧杆菌的寄生可以有效的抑制其他细菌的繁殖,使其的活跃度处于低水平。如果有外来的菌群进入肠道内,肠道作为与菌群接触的第一道防线,寄生菌群与肠道内的原菌群为了维持平衡会与外来菌群产生竞争,主要是获取肠道寄生点的竞争和生存代谢所需营养物质的竞争。胃肠道内的菌群能够合成细菌素的抗菌物质对竞争者的生长产生抑制作用,因为宿主能够分泌消化酶降解细菌素的蛋白质成分,控制其在胃内的含量,所以乳酸菌能够在肠道微生态环境中发挥重要作用。
对致癌机理的研究中发现肠道的菌群平衡是癌变关键的因素,在菌群相对稳定的条件下,肠道的上皮细胞和肠道的功能位置正常,但当肠道的菌群平衡受到破坏后,肠道内的大多数的正常菌群变为内源致病菌,细菌会分泌大量的致癌物质,菌体的毒素是引起肿瘤发生的关键因素。肠道的菌群失衡后,会降低乳酸菌对细菌素的降解,使乳酸菌发酵产生有机酸促进其他细菌分泌毒素,从而减少肿瘤的发生;乳酸菌的酸类代谢物和细菌素对癌细胞有直接的毒性作用,抑制癌细胞的发育。乳酸菌代谢产物能起到抗炎症反应,免疫系统会对肿瘤细胞进行非特异杀伤。研究表明细菌免疫可以刺激免疫系统,增殖免疫细胞,增强机体特异性抗病能力[2]。
家禽类对外界应激能力较弱,在受到应激后禽类的肠道菌群会失衡,造成禽类疾病的发生。使用镇定类抗应激药物虽然效果较好,见效较快,但抗生素会导致肠道益生菌的失衡,治标不治本,同时抗生素的使用还会造成药物残留,给人们的饮食安全带来威胁。在应激的情况下使用乳酸菌进行菌群调节,可以保证有益菌的数量,抑制有害菌的繁殖,维持肠道的菌群平衡,是一种无毒无残留的绿色治疗方式。在鸡的生产中,我国的潘木木、高玉龙、李菊等研究人员也证实了乳酸菌对消化代谢的重要作用,他们发现在饲料中添加乳酸菌可以提高生长鸡的日增重,降低料肉比,提升种蛋的合格率,这说明乳酸菌的使用可以增加能量物质、蛋白物质、矿物质维生素的利用率。另外在种鸡的繁殖中应用乳酸菌使种母鸡的受精率提高,公鸡的精子质量提升[3]。
在猪的生产中使用乳酸菌,育肥猪的增重效果提升显著;断奶仔猪饲料中添加乳酸菌,仔猪腹泻降低25%,仔猪成活率增加7%。在仔猪和育肥猪饲养中使用乳酸菌后对猪的血液样本进行分析,猪体内的巨噬细胞数量明显提升,T淋巴细胞的增殖能力增强,也证明了乳酸菌对提升猪的免疫能力有一定的作用。
乳酸菌因为其对酸性耐受能力较强,所以在反刍动物的瘤胃内仍然有较强的活力,其可以提高纤维素等碳水化合物的利用能力。在犊牛生产中使用益生菌后,发现其能够加快瘤胃发育的速度,降低犊牛腹泻的发生。在育肥牛中使用乳酸菌,发现乳酸菌可以提高饲料的利用率,提高日增重和屠宰后的肉质。牛肉的肉质提升主要是因为乳酸菌提高了反刍动物对碳水化合物的利用率,增加肌内脂肪合成的前体物。
在动物饲料中添加乳酸菌可以维护动物肠道的正常功能,维护肠道的微生物平衡,提升动物的生产性能,改善肉质。乳酸菌是一种高效、安全、绿色的饲料添加剂。进一步开发乳酸菌使用技术对于畜牧业的发展具有重要意义。乳酸菌及其衍生物的生成机理与有益机制的研究还不明确。乳酸菌与其它细菌的共生机制、乳酸菌与有害菌的抑制机制、乳酸菌提高免疫应答的作用机制、乳酸菌促进生长的因子结构与作用机制将是以后科学研究的热点。在人们不断的深入研究中,乳酸菌的用途将更加广泛。█