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摘要:乳酸菌是一種能將各種營養(yǎng)素進(jìn)行轉(zhuǎn)化,且在發(fā)酵過程中可以使其產(chǎn)生具有特殊生理活性功能的微生物。它不僅能對動物機(jī)體有一定的益處和保健作用,還可促進(jìn)畜禽生長發(fā)育。目前我國畜牧行業(yè)發(fā)展迅速且前景良好,而飼料中全面禁止添加抗生素,因此,乳酸菌的應(yīng)用研究顯得尤為重要,本文從乳酸菌的研究發(fā)展背景、在動物營養(yǎng)上的應(yīng)用、在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述,為乳酸菌在畜牧生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:乳酸菌;動物營養(yǎng);動物生產(chǎn);疾病
按照中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號公告要求,于2020年7月起,全面停止了生產(chǎn)和使用除中藥外的所有促進(jìn)生長類的藥物飼料添加劑[1]。因此,微生態(tài)及中藥類的飼料添加劑備受人們的關(guān)注和開發(fā)使用。益生菌是活的微生物,當(dāng)攝入足夠數(shù)量時,對機(jī)體健康產(chǎn)生積極影響。乳酸菌作為一種綠色、環(huán)保、安全的有益菌,其具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、改善機(jī)體腸道菌群平衡、降低炎癥反應(yīng)、抗氧化及調(diào)節(jié)機(jī)體代謝紊亂等作用[2],大量實(shí)驗結(jié)果證明,乳酸菌與動物健康、動物生產(chǎn)等有著密切的關(guān)系[3]。
1乳酸菌的益生功能
乳酸菌可以通過產(chǎn)酸、細(xì)菌素等小分子物質(zhì)抑制病原菌的生長繁殖,成為了近幾年來新的益生菌研究熱點(diǎn)。其作為定居腸道中的有益菌具有多種益生功能。
1.1維持動物腸道菌群平衡
健康的動物胃腸道中大量的微生物互相依存,菌群之間彼此制約,共同維持菌群環(huán)境平衡。WuYanping等人[4]通過飼喂實(shí)驗證明,L.plantarum16和Paenibacilluspolymyxa10可以通過增加腸道屏障功能、抗氧化能力和免疫力,來改善肉雞的腸道和系統(tǒng)健康狀況。另外,乳酸菌可以通過促進(jìn)機(jī)體新陳代謝生成多種有機(jī)酸以及多種活性強(qiáng)的酶類化學(xué)物質(zhì),發(fā)揮營養(yǎng)腸道的作用;還可分泌生成乳酸菌素[5],抑制動物消化道中諸如沙門氏菌、大腸桿菌、葡萄球菌等對動物機(jī)體有害的細(xì)菌的產(chǎn)生。
1.2促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收
乳酸菌可以提高營養(yǎng)物質(zhì)宏觀和微觀的消化率,乳酸菌通過產(chǎn)生各種酶促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝。將乳酸菌接種或添加到各種動物飼料中后,畜禽對于飼料中的各種營養(yǎng)更容易吸收,營養(yǎng)價值得到大大提高。乳酸菌經(jīng)過相關(guān)益生菌工藝的特殊處理,可以改善飼料的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、提高畜禽的抗病能力[6]。KoichiroSumi等人[7]研究乳酸菌發(fā)酵乳對大鼠骨骼肌蛋白質(zhì)的影響,結(jié)果證實(shí)乳酸桿菌通過在消化道內(nèi)營造酸性環(huán)境,來增加蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和刺激胰島素分泌,進(jìn)而提高蛋白質(zhì)的合成。
1.3增強(qiáng)機(jī)體免疫及抗氧化能力
乳酸菌作為畜禽腸道內(nèi)重要的一種益生菌,不僅直接影響畜禽的健康和生長,還對畜禽的自身免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)發(fā)展起到重要的協(xié)助保護(hù)作用[8]。乳酸菌的復(fù)合微生態(tài)制劑加上適量佐劑,可使肉雞血漿的總抗氧化能力提升,使肉雞的脾臟指數(shù)以及法氏囊指數(shù)提高、免疫功能增強(qiáng)[9]。對豬群飼喂含有乳酸菌的飼料,可以增強(qiáng)豬的免疫力和抗氧化性[10]。GuangqingMu等[11]通過實(shí)驗研究乳酸菌的抗氧化能力,研究發(fā)現(xiàn)LactobacillusplantarumY44能清除氧自由基,抑制細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生,而不產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒作用,對損傷的HT29細(xì)胞具有保護(hù)作用。
1.4降低血清膽固醇水平
膽固醇含量增高可引起血管系統(tǒng)疾病,乳酸菌的菌體對膽固醇不僅有同化作用,而且還能抑制羥甲基戊二酸輔酶A酶的活性,從而減少體內(nèi)膽固醇的合成。LeiWang等人[12]在肉雞飼料中添加嗜酸乳桿菌,結(jié)果表明嗜酸乳桿菌通過減少脂肪生成和脂肪氧化的增加,從而降低酮體和脂肪的含量,改善血清心臟保護(hù)指標(biāo)。嗜酸乳桿菌不僅能夠減少肝臟和蛋黃膽固醇含量、增加有益的高密度脂蛋白膽固醇含量,還能夠提高蛋雞生產(chǎn)性能以及免疫功能[13]。此外,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乳清酸,也具有降低膽固醇的作用。
1.5黏附能力
益生菌最重要的一個功能特性就是其是否能附著于宿主的上皮細(xì)胞,因為附著的益生菌能夠抑制致病菌的定植,從而改善宿主的機(jī)體健康[14、15]。乳酸菌素具有定植和吸附的作用,能夠和腸道細(xì)胞進(jìn)行緊密結(jié)合,直接吸附在畜禽的胃腸道的黏膜,進(jìn)一步形成一層有效的防御屏障[16、17],通過增強(qiáng)乳酸菌與病原體的競爭能力來保護(hù)腸道健康[18]。LiuX等人[19]研究證實(shí)植物乳桿菌菌株顯著抑制了大腸桿菌對腸道的侵襲和黏附。
2乳酸菌在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用
將乳酸菌接種或添加到各種動物飼料中后,畜禽對于飼料中的各種營養(yǎng)更容易吸收,營養(yǎng)價值得到大大提高。乳酸菌類生物飼料可以有效使動物對飼料的消化吸收速度加快,養(yǎng)分得到充分的消化吸收與利用,對提高畜禽的生產(chǎn)性能具有顯著的提高。
2.1在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用
初生仔豬的腸道及其免疫系統(tǒng)都沒有完全發(fā)育,受到病原微生物的侵入時,會嚴(yán)重影響仔豬的生長發(fā)育過程,從而影響仔豬個體的發(fā)育。乳酸菌通過對腸道內(nèi)環(huán)境的微生態(tài)調(diào)節(jié),以改善和維持腸道中微生態(tài)平衡,并對胃腸道中大腸桿菌等病原體進(jìn)行抑制,從而促進(jìn)仔豬的機(jī)體健康生長[20]。MinjuanWang等人[21]用羅伊氏乳桿菌飼喂新生仔豬,證明乳酸菌能促進(jìn)新生仔豬小腸黏膜系統(tǒng)發(fā)育,通過增加仔豬空腸絨毛高度和隱窩深度,顯示其對仔豬體重的刺激作用,同時對腸道黏膜固有免疫有較強(qiáng)的刺激作用。
同時在給新生仔豬飼喂時,添加乳酸菌微生物制劑,可以有效提高仔豬血清中IgA和IgM的濃度水平,從而保障仔豬的生長發(fā)育[22]。但是由于斷奶后的仔豬其飼喂的飼料和環(huán)境的都發(fā)生了很大的變化通常會引發(fā)仔豬腹瀉。因此通過在飼料中添加含發(fā)酵乳桿菌和嗜酸乳桿菌的復(fù)合益生菌制劑,ShilanWang等[23]證明乳酸菌可促進(jìn)斷奶仔豬生長性能,減輕炎癥反應(yīng),調(diào)節(jié)腸道健康,抑制致病菌,促進(jìn)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生。
對于成年豬而言,其消化系統(tǒng)生長發(fā)育已經(jīng)完全成熟,雖然對成年豬來說乳酸菌的影響有限,但是飼料中添加乳酸菌,仍然能對育肥豬的腸道形態(tài)和結(jié)構(gòu)以及豬腸道內(nèi)的主要微生物群結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效改善[24],同時在育肥豬的飼料中添加乳酸菌液體來發(fā)酵飼料后,乳酸菌能夠?qū)⒋值鞍、粗纖維等物質(zhì)降解成對于育肥豬更容易吸收的小肽一些小分子物質(zhì),促進(jìn)豬群的生長[25]。ZhimeiTian等[26]認(rèn)為羅伊氏乳桿菌可以作為抗生素的替代品,實(shí)驗中將其作為豬的生長促進(jìn)劑在飼料中添加,結(jié)果顯示羅伊氏乳桿菌通過增加肌苷酸和谷氨酸來改善豬肉風(fēng)味,并改變肌肉纖維特性來改善豬肉品質(zhì)。
2.2在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用
乳酸菌作為益生菌中最常見的一種微生物,被認(rèn)為是一種替代抗生素的可靠選擇,可作為非抗生素類的促進(jìn)生長劑。MaryamROYAN等[27]通過對伊朗雞腸道中的乳酸菌進(jìn)行分離鑒定,試驗研究結(jié)果表明,乳酸菌可有效抑制腸道中沙門氏菌、大腸桿菌、葡萄球菌等多種病原菌類的生長活動。將乳酸菌類微生物制劑添加到育成雞飲水中,讓育成雞長時間飲用,可使雞的料重比降低、生產(chǎn)性能得到提高[28]。近年來,有研究發(fā)現(xiàn)具有重金屬耐受性的乳酸菌可以有效地降低動物機(jī)體中重金屬的沉積、減少重金屬對機(jī)體內(nèi)臟的損傷。例如在雞日糧中添加耐鎘乳桿菌能有效改善鎘引起的蛋白高度下降,使雞蛋的分級有所提高,提高雞蛋品質(zhì)[29]。
乳酸菌對改善禽類腹瀉癥狀有治療和恢復(fù)的作用,并且可以使其脾臟指數(shù)顯著提高[30]。還可通過同時維持禽類機(jī)體內(nèi)Th1和Th2細(xì)胞的免疫動態(tài)平衡來有效調(diào)節(jié)禽類的血清免疫功能指標(biāo),亦可緩解由致病菌所引起畜禽機(jī)體上的氧化損傷。乳酸菌還能夠有效降低飼養(yǎng)肉雞的胃腸道內(nèi)大腸桿菌數(shù)量水平,改善畜禽胃腸道的各種微生物生長環(huán)境,促進(jìn)個體畜禽的健康生長[31]。而乳酸菌在家禽的應(yīng)用除了提高其生產(chǎn)性能以外,其對畜舍環(huán)境的改善也起到了積極作用。對雞群飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料之后的一段時間后,畜舍內(nèi)的氨濃度降低,異味減少;便尿中的氮含量降低[32]。
2.3在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用
乳酸菌是反芻動物瘤胃和腸道內(nèi)正常菌群的重要組成部分,其在反芻動物中的應(yīng)用主要是作為飼料添加劑,發(fā)酵粗飼料,促進(jìn)反芻動物的吸收以及直接飼喂動物,保持腸道菌群的數(shù)量,維持腸道菌群平衡。乳牛在長期食用乳酸菌類微生物制劑后,其體內(nèi)有害菌的發(fā)生數(shù)量水平有著顯著降低,而瘤胃中各種益生菌菌群的數(shù)量則也有了顯著性的增加[33]。
FernandaC.Basso等人[34]研究將布氏乳桿菌接種于不同濃度的青貯青貯飼料,對羔羊采食量和生長性能的影響,證實(shí)接種布氏乳桿菌的玉米青貯飼料在飼喂青貯飼料比例較高的日糧時羔羊重量獲得了顯著提升。與此同時L.Williams等人[35]通過對綿羊造模,使病羊感染大腸桿菌O157:H7,形成腸道出血,再將乳酸菌加入日糧中,實(shí)驗結(jié)果證明乳酸菌能夠減少大腸桿菌的數(shù)量并能夠提高綿羊的生產(chǎn)性能。
而在奶牛的飼料中適當(dāng)增加了乳酸菌制劑后,奶牛的乳品質(zhì)以及平均產(chǎn)奶量都有顯著提升[36],提高了經(jīng)濟(jì)效益。JohnI.Alawneh等人[37]將乳酸菌制作成為奶牛的乳頭消毒劑,作為乳腺炎的預(yù)防措施,實(shí)驗證明這種以乳酸菌為基礎(chǔ)制造的奶嘴噴霧,可以改善乳頭末端括約肌功能和乳房健康。有學(xué)者研究證明,乳酸菌的微生物制劑可以產(chǎn)生細(xì)菌素和,可以激活腸道內(nèi)受體活性,產(chǎn)生的細(xì)菌素可以有效抑制蠟樣芽孢形成,對奶牛的子宮內(nèi)膜炎有明顯的治療效果[38]。同時在奶牛的飼料中添加一定量的乳酸菌對奶牛隱性乳房炎有防治作用[39]。
2.4在動物疾病預(yù)防中的應(yīng)用
乳酸菌制劑不僅在畜牧生產(chǎn)中作為飼料的添加物促進(jìn)畜禽的生長,亦可刺激畜禽機(jī)體相關(guān)免疫反應(yīng),從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力,對畜禽的各種疾病有治療作用。BahramShojadoost等[40]以雞巨噬細(xì)胞為模型,研究了嗜酸乳桿菌、羅伊氏乳桿菌和唾液乳桿菌三種典型菌株單獨(dú)或聯(lián)合使用增強(qiáng)雞巨噬細(xì)胞對禽流感病毒的抗病毒活性的效果。結(jié)果證明,使用乳酸菌治療巨噬細(xì)胞后除了其抗病毒功能顯著增強(qiáng),還能夠增強(qiáng)NO的產(chǎn)生,細(xì)胞因子和免疫刺激基因的上調(diào),以及增加T細(xì)胞激活的共刺激分子的表達(dá)。同時將嗜酸乳桿菌作為免疫增強(qiáng)劑,能夠提高IGg和HI-NDV抗體滴度,可用于提高新城疫疫苗接種的免疫原性[41]。
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3展望
在飼料無抗、養(yǎng)殖減抗的畜牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,乳酸菌類飼料添加劑,不僅能夠維持畜禽腸道平衡、提高畜禽的生產(chǎn)性能和畜產(chǎn)品品質(zhì),還能夠增強(qiáng)畜禽的免疫能力和抗氧化能力。但是仍有以下問題亟待解決,(1)乳酸菌對外界環(huán)境的抗逆性很差,對pH、溫度等極為敏感,產(chǎn)品制作保存過程中極易失活,(2)對乳酸菌在腸道定殖的機(jī)制研究不夠充分,多集中于黏附素的研究,(3)有益菌種的數(shù)量過少,并且對于發(fā)酵菌種間的協(xié)同作用研究不夠深入。未來,我們應(yīng)該在菌種聯(lián)合發(fā)酵、增強(qiáng)菌種抗逆性、完善調(diào)控機(jī)理以及改善制備工藝等方面開展更多研究,生產(chǎn)針對性強(qiáng)的畜禽專用益生菌制劑,這對提高畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益,推動畜牧業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。
作者:付祥吳鈺宸蘇建青*褚秀玲
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