發布時間：2021-12-15所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 乳酸菌具有抑制細菌生長，調節機體胃腸道的正常菌群，提高營養物質的吸收率，促進機體的免疫功能及預防和治療疾病等功能，并能在畜牧生產中發揮重要作用。試驗主要對乳酸菌的理化特性、益生功能及其在畜牧生產中的應用進行綜述，并對乳酸菌的發展前景進行展望。
摘 要 乳酸菌具有抑制細菌生長，調節機體胃腸道的正常菌群，提高營養物質的吸收率，促進機體的免疫功能及預防和治療疾病等功能，并能在畜牧生產中發揮重要作用。試驗主要對乳酸菌的理化特性、益生功能及其在畜牧生產中的應用進行綜述，并對乳酸菌的發展前景進行展望。
關鍵詞 乳酸菌; 生理特性; 益生功能; 畜禽生產
乳酸菌是指一類利用可發酵糖類并能夠產生大量乳酸細菌的總稱，在自然界中普遍存在，是人和動物體內重要的益生細菌。人類與乳酸菌的關系甚為密切，乳酸菌的應用歷史悠久，遠在古代，人類就不自覺地在食品釀造與加工中應用乳酸菌，增加食品風味，非常有利于人體健康[1-2]。早在 20 世紀初，俄國著名微生物學家及生理學家梅契尼科夫發現酸乳中含有豐富的乳酸菌并對其進行研究，試驗結果表明，乳酸菌可確保腸道發揮正常的消化與吸收作用; 維持正常的免疫功能，因此提出 “長壽學說”[3]。在他的影響下，各國的科學家開始對乳酸菌進行深入研究，試驗表明，乳酸菌的分類、分離、形態和構造及生理生化特性，對促進酵母菌和乳酸菌共生關系的研究及發酵和食品領域中微生物群的動態變化規律做出重要貢獻。隨著科學工作者對健康和胃腸道微生物間關系的深入研究，人們對乳酸菌產生越來越高的興趣，也使得乳酸菌的應用越來越廣泛[4]。迄今人們已明確乳酸菌在生產中發揮重要的生物學作用，在飼料工業和食品行業已普遍應用乳酸菌。與其他細菌相比，乳酸菌對所需營養的要求比較嚴格，具有獨特的生理特性和益生功能[5-6]。
1 乳酸菌的生理特性
乳酸菌廣泛存在于人和動物的胃腸道及生殖道中，呈長桿、短桿或球狀的革蘭陽性細胞菌群，是一種兼性厭氧菌，其形態、生理學特性和代謝性能不完全相同: 不形成芽孢，不運動或少運動，不耐高溫，對蛋白質和脂肪分解能力較弱且能耐受偏酸環境。乳酸菌是一類相當龐大的群體，能從乳糖和葡萄糖發酵過程中產生乳酸，大部分是機體不可缺少的益生菌，在胃腸道內數量眾多。目前為止，乳酸菌分為鏈球菌屬、乳酸桿菌屬、明串珠球菌屬、乳球菌屬、腸球菌屬和雙歧桿菌屬等至少 23 個屬。陳紅梅[7]通過乳酸菌產酸量篩選出幾株產酸量較高的乳酸菌，其中乳酸桿菌和雙歧桿菌產酸相對較多，對人和畜機體健康和壽命更為密切。乳酸桿菌菌落為白色，少數情況下為黃紅色，適宜在環境溫度 30 ℃ ～ 40 ℃，pH 5. 5 ～ 6. 2 條件下生長。與乳酸桿菌不同，雙歧桿菌最適 pH 6. 5 ～ 7. 0，低于或高于此范圍均不能生長。乳酸菌的生長還需要輔助因子，包括氨基酸、維生素、嘧啶及嘌呤。乳酸菌在代謝發酵過程中不斷產生乳酸，使得生存環境變為酸性可殺死許多有害細菌。因此，機體健康狀況直接受到乳酸菌數量的影響，對機體來說具有非常高的應用價值。
2 乳酸菌的益生作用
絕大多數情況下，乳酸菌憑借對機體無毒、無害及無不良反應的特點在動物體內發揮重要的益生功能。Jasna 等[8]提出飼用乳酸菌能使機體炎癥免疫反應的概率降低，提高機體免疫力還可激活腸腔 PP 細胞增加 IgA 分泌量。大量試驗結果表明，乳酸菌能促進動物生長，調節胃腸道及生殖道的正常菌群，維持機體均衡分泌激素，從而改善和維持胃腸道功能，抑制胃腸道和生殖道腐敗菌生長，增強胃腸道功能及提高飼料轉化率等[9]。
2. 1 抑菌作用
乳酸菌 所 產 生 的 各 種 代 謝 物 包 括 二 氧 化 碳 ( CO2 ) 、過氧化氫、酸性物質和乳酸菌素等。其中大量細胞能量能被酸性物質所消耗并影響細胞膜的穩定性，乳酸菌素則作用于細胞膜，造成膜內物質和能量的泄漏。20 世紀末，國內外研究者開始對 pH 抑制各種腐敗菌和致病菌生長方面進行研究。但在這些研究中都用無機酸如鹽酸和磷酸來降低 pH，而乳酸菌產生的多是弱有機酸，只有未解離的弱有機酸進入細菌細胞才能發揮有效的抑菌作用。但張紅梅[10]認為解離的酸可影響細胞膜的穩定性和傳遞功能，因此必須有足夠數量的乳酸菌產生一定數量的酸性物質才能有效抑制人和畜體內腐敗菌和致病菌的增長。另有研究[11]表明，將乳酸菌代謝產物的酸性物質與大腸桿菌一起接種到培養基中，發現大腸桿菌的數量明顯下降，這說明乳酸菌產生的酸性物質有較強的抑菌作用。經試驗發現可將乳酸菌素分為 4 大類: 羊毛硫抗生素( Ⅰ) 、肽類乳酸菌素( Ⅱ) 、蛋白類乳酸菌素( Ⅲ) 和復合型乳酸菌素( Ⅳ) ，特別是Ⅰ和Ⅱ類能有效的抑制革蘭陽性菌和李斯特菌，能使芽孢桿菌和梭狀芽孢桿菌的芽孢產生熱敏感[12]。乳酸菌發酵己糖產生的 CO2 可有效地抑制少數革蘭陰性菌和霉菌。乳酸菌在代謝過程中產生的過氧化氫能抑制假單胞菌和金色葡萄球菌等細菌。由于乳酸菌缺乏好氧呼吸鏈且不含過氧化氫酶，致使產生的過氧化氫不斷積蓄，導致細胞膜上的脂類氧化，增加細菌細胞膜的通透性，從而破壞腐敗菌和致病菌的核酸和細胞內蛋白質達到抑菌作用。乳酸菌在代謝過程中產生具有頡頏或殺滅微生物的肽類物質細菌素，通過作用于細胞膜表面進入膜內，在質膜上形成親水性膜孔，細胞內的有機離子和小分子通過這些膜孔被釋放，消耗大量的腺苷三磷酸( ATP) ，最終導致有害菌細胞沒有足夠的 ATP 維持而死亡，進而達到抑菌作用。
2. 2 維持腸道菌群平衡
人和畜正常胃腸道系統內的細菌極為復雜，包括多種厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌。正常菌群在人和畜體內分布很廣泛，其中以腸道菌數最多，且具有代表性。由于機體長時間與空氣及外界環境接觸，數小時內即有細菌進入體內并定植。正常情況下，這些細菌并不致病，其菌落也基本上終生不變，其定居在腸道上的就稱為腸道正常菌群。其中幾種常見的腸道細菌為乳酸桿菌、腸桿菌、梭菌、雙歧桿菌、葡萄球菌、腸球菌及酵母樣菌，其以厭氧菌為主。腸道菌群對人體既有益又有害，無害的腸菌只有 2 種，即雙歧桿菌屬和乳桿菌屬，這些微生物是人和畜體內微生態環境的重要組成部分。正常腸道菌群最重要的作用是抑制致病菌的生長，使銅綠假單孢菌、腸桿菌、糞鏈球菌和梭形芽胞菌不能繁殖。對抵御外來微生物的定植，寄居的正常菌群是一道極其重要的防線，正常條件下腸道內定植的正常菌群數量保持恒定。細菌間相互競爭腸道上皮細胞刷狀緣上的附著點，附著的非病原性細菌能阻止腸侵襲性病原菌對上皮細胞的黏附和侵入[13]。此外，細菌還能競爭同一生態位中的營養供給，并通過支配和消耗所有的營養來源來維持他們共同的棲息地，宿主與正常的細菌間的共生關系能防止過度產生不需要的營養物質。大部分胃腸道內的菌群能夠合成一種被稱為細菌素的抗菌物質來抑制競爭者的生長，又由于大部分的細菌素是能夠被消化酶降解的蛋白質成分，因此宿主能夠控制這種物質的生成，所以乳酸菌能夠在腸道微生態環境中發揮重要作用。
2. 3 抑制腫瘤的作用
近年來在醫藥領域，對乳酸菌的研究、開發與應用達到空前活躍的狀態，取得大量的研究成果。但是為滿足特殊功能性醫藥用途的需要，還需要改良乳酸菌遺傳性狀，因此利用基因工程對乳酸菌的研究也受到重視。近年來乳酸桿菌基因工程獲得較大的發展，主要是利用雙層包埋技術，使乳酸菌的穩定性及再加工性遠優于一般乳酸菌，充分擴展益生菌的應用[14]。腸道中的正常菌群主要由厭氧菌組成，正常時與機體處于相對的平衡狀態，當這種平衡被打破后大多數的正常菌群變為內源致病菌，產生多種致癌物質，是引起腫瘤發生的關鍵因素。定植在腸道中的乳酸菌發酵產生有機酸和細菌素可抑制腫瘤的發生; 乳酸菌及其代謝產物對癌細胞有直接的毒性作用; 乳酸菌代謝產物可誘導局部炎癥反應且對腫瘤細胞具有非特異性殺傷功能; 細菌免疫可增強機體特異性抗病能力。陳健凱等[15]對乳酸菌進行研究表明: 乳酸菌具有明顯的免疫活性，原因是乳酸菌與其代謝產物能通過誘導產生干擾素和促進細胞分裂，對巨噬細胞的吞噬活性具有明顯激活和促進作用。因此，增加定植在胃腸道和生殖道中的乳酸菌數量可抑制胃腸道疾病發生，控制機體毒素水平，提高肝解毒和排毒功能，增強機體免疫力，維持機體健康。
2. 4 降低膽固醇的作用
在厭氧條件下，乳酸菌菌體與其代謝產物能吸收介質中的膽固醇，減少腸壁對膽固醇的吸收。潘道東等[16]試驗結果表明，厭氧條件下，在嗜酸乳桿菌的培養基中添加膽固醇，發現培養基中的膽固醇含量明顯降低，嗜酸乳桿菌細胞內膽固醇含量增加。Mehdi 等[17]也提出嗜酸乳桿菌的細胞膜能夠吸附膽固醇。以上試驗均可證明乳酸菌菌體細胞可凝結膽固醇，減少機體對膽固醇的吸收。
3 乳酸菌在畜牧生產中的應用
在動物集約化生產中，乳酸菌制劑主要作為飼料添加劑使用，其在畜牧生產上的益生作用得到廣泛認同。近年來，國內外關于乳酸菌飼用效果的報道很多，預防和治療動物疾病，抑制腸癌發生，提高動物免疫力，增強機體耐受能力及提高飼料轉化率等。
3. 1 在家禽生產中的應用
雞在集約化養殖中，容易受到外界環境的刺激，這些刺激因素會造成腸道微生物菌群的失衡，引起疾病的發生。如果使用藥物治療，往往會導致嚴重的藥物殘留，造成雞的生產性能下降，甚至影響人類的身體健康，而乳酸菌作為良好的微生態制劑成功解決這一難題[18]。潘木水等[19]在肉雞的飼糧中分別加入 20 萬和 200 萬 CFU /g 乳酸菌制劑，試驗結果表明，在同一菌種條件下，添加乳酸菌制劑的試驗組比對照組肉雞日增質量顯著提高( P < 0. 05) ，料重比顯著下降( P<0. 05) ，同時大幅度提高肉雞 對 能 量 和 蛋 白 質 的 表 觀 消 化 率。另 有 試驗[20]表明，不同劑量的乳酸菌對肉雞生長性能，盲腸菌群及免疫機能有不同程度的促進作用。高玉龍等[21]研究也取得相似的結果，在肉仔雞飼糧中添 加 乳 酸 菌 制 劑，肉仔雞平均日增質量提高 24. 4%，降低各階段料重比和全程料重比，提高肉仔雞的成活率，增質量的飼料成本與對照組相比顯著降低( P< 0. 05) ，且能提高肉仔雞的免疫器官指數和血清免疫球蛋白 G( IgG) 水平，血清中的總膽固醇和三酰甘油含量及腹脂率顯著降低( P<0. 05) 。另有試驗[22-23]表明，在蛋雞的基礎日糧中添加乳酸菌制劑，能提高蛋雞產蛋率、種蛋合格率、種蛋受精率和孵化率及蛋殼厚度，且能提高單枚蛋質量。李菊等[24]試驗結果表明，乳酸菌作為飼料添加劑能夠提高飼料轉化率，促進小腸絨毛增長，從而增大對營養物質的吸收面積，增加亞油酸和亞麻酸的含量，進而提高生產性能，增強免疫反應等。
關于乳酸菌在鴿子上的研究相對較少。鴿子日糧中添加適量的乳酸菌對其平均日增質量、料重比、營養物質利用率及腸道菌群有一定的影響[25]。董雅琴等[26]在幼鴿日糧中添加不同劑量的乳酸菌，研究其對幼鴿生長性能、營養物質利用及盲腸菌群的影響，結果表明，日糧中添加適量的乳酸菌有利于幼鴿的健康并改善其生長性能，提高體質量、平均日增質量和降低料重比。
3. 2 在豬生產中的應用
乳酸菌制劑可顯著促進豬的生長發育 ( P <0. 05) ，提高生產性能。謝紅兵等[27] 試驗結果表明，在仔豬日糧中加入 0. 2%的乳酸菌制劑，結果發現試驗組腹瀉率比對照組顯著下降 25. 0%，存活率提高 5. 0%，因此飼料中添加乳酸菌制劑能顯著提高仔豬的飼料轉化率和日增質量( P< 0. 05) ，對仔豬的生長發育，免疫性能均有一定的改善作用，料肉比和死亡率也顯著下降( P< 0. 05) ，對仔豬的生長和健康具有重要影響。王凱等[28]試驗結果與謝紅兵等[27]一致，在斷奶仔豬的基礎日糧中添加植物乳桿菌和糞腸球菌，與對照組相比，乳酸菌制劑顯著提高血液中的清蛋白( P< 0. 05) ，增加乳酸菌數量，乳酸桿菌能促進機體的免疫反應，降低尿素氮，是由于這些細菌在代謝過程中產生如蛋白質和多肽類等代謝產物，能激活機體免疫系統。另有試驗[29]表明，在斷奶仔豬的日糧中添加乳酸菌制劑對促進仔豬生長和提高飼料轉化率有積極作用，同時顯著提高巨噬細胞數量( P< 0. 05) ，證實乳酸菌制劑能提高斷奶仔豬的免疫功能。肌肉中氨基酸總量、氨基酸含量及必需氨基酸含量在飼喂乳酸菌后均有升高趨勢。飼喂乳酸菌可提高豬肉的抗氧化性，減少豬肉中過氧化物的產生，飼喂 100 mL 乳酸菌液對豬肉抗氧化性效果最好。
3. 3 在反芻動物生產中的應用
近些年來，由于乳酸菌制劑應用廣泛，在反芻動物日糧中也普遍使用，乳酸菌類添加劑一般對瘤胃微生物區系尚未完全建立的新生反芻動物效果較好，可提高幼畜增質量及降低腹瀉發生率等。帥麗芳等[30]試驗結果表明在犢牛的日糧中添加乳酸菌制劑能夠促進犢牛瘤胃發育，降低腹瀉率，提高犢牛生產性能和免疫性能。Cho 等[31]研究結果表明，將乳酸菌加入飼喂肉牛的青貯料中，肉牛體中吞噬細胞的活性顯著提高( P< 0. 05) ，并改善牛肉嫩度和胴體品質，在黑白花奶牛的日糧中連續添加乳酸菌制劑 30 d 可增加奶牛的反芻時間，使奶牛體內的微生態體系趨于穩定。
4 結論
在飼料中添加適量乳酸菌能有效地改善畜禽腸道微生物菌群結構; 促進雙歧桿菌及嗜酸乳桿菌等有益菌的增殖; 抑制沙門菌和大腸桿菌等有害菌的增殖; 增強機體免疫性能、抗病力、促進生長及改善肉質品質等獨特功效，且低毒、低殘留及飼喂效果良好。乳酸菌作為一種高效和安全的營養型天然飼料添加劑，目前已成為國內外研究者的熱門課題，開發乳酸菌及代謝產物并將其投入畜牧生產中意義重大，應用前景更為廣闊。但由于乳酸菌的作用效果與其生理特性、添加方法、添加量、畜禽的品種、飼養環境和管理條件有關，因此應該進一步研究乳酸菌在胃腸道中變化規律，與各菌間的相互關系，乳酸菌的免疫作用，各種生長因子對乳酸菌在體內外生長繁殖的效應及乳酸桿菌和雙歧桿菌活菌制劑的研制等問題[32]�？傊�，相信隨著人們對乳酸菌益生功能的認識深入和研究及分子生物技術的飛速發展，乳酸菌在微生物添加劑中的地位越來越重要，促進畜牧養殖業迅速健康的發展。——論文作者：趙 悅1 王志躍1 楊海明1 李彥品1 孫 勇2 薛金果2
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