摘要
乳酸菌可代謝產生抑菌物質,抑制或殺死腸道病原菌,與病原菌競爭腸黏膜黏附位點,調節(jié)腸道黏膜免疫,維持腸道屏障功能,改善腸道菌群平衡,改善豬只健康。本文綜述了乳酸菌生物學特性、益生作用及其在豬生產中的應用。
病原菌耐藥性和藥物殘留問題日益受到人們的關注,歐盟國家和日本已禁止將抗生素作為生長促進劑。此外,包括中國和美國在內的其他國家正在計劃禁止在飼料用添加抗生素。因此,尋找飼用抗生素替代品成為研究熱點。乳酸菌制劑已成為抗生素的潛在替代品之一,乳酸菌包括乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳球形菌屬、乳酸乳球菌屬、明串珠菌屬、蜜蜂球菌屬、酒球菌屬、片球菌屬,鏈球菌屬和腸球菌屬等,可用于生產飼用微生態(tài)制劑、食品發(fā)酵和防腐,其代謝產物有助于改善食品營養(yǎng)組成和風味。近年來,諸多報道闡述了乳酸菌的益生作用,如調節(jié)腸道菌群平衡,抑制和預防腸道的病原體,增強腸道黏膜免疫和維護腸道屏障功能。
1.乳酸菌生物學特性和益生作用
1.1 黏附和定殖
乳酸菌作為一種腸道益生菌,應具備耐受上消化道不良環(huán)境的能力,如胃酸與消化酶等。最常用益生乳酸菌,如乳酸桿菌和雙歧桿菌,可在一定程度上耐受胃酸、膽鹽和胰酶。閆學艷等獲得3株乳酸桿菌,在pH3.0酸性環(huán)境和0.1%膽鹽環(huán)境中可大量增殖。仔豬出生時胃內pH5.0-6.0,2月齡前胃內pH3.0左右。此外,仔豬出生3周后膽汁量緩慢增加,小腸中膽鹽含量為0.03%-0.3%。乳酸菌具備耐受仔豬體內胃酸和膽鹽不良環(huán)境,到達腸道的潛能。
乳酸菌還應具備黏附腸道上皮細胞的能力,從而定殖腸道,拮抗病原菌,保護宿主上皮細胞和免疫調節(jié)。章文明研究表明,唾液乳酸桿菌和羅伊乳酸桿菌分離株對Caco-2細胞系具有較高的黏附能力,黏附數量分別為4.9CFU/Caco-2細胞和15.9 CFU/Caco-2細胞,并且羅伊乳酸桿菌分離株能顯著抑制大腸埃希菌K88和沙門菌50335對Caco-2細胞的黏附。
1.2 抑菌和殺菌
腸道病原菌通過黏附腸道上皮細胞,定殖腸道,引發(fā)疾病。乳酸菌與病原菌競爭黏附結合位點,抑制病原菌黏附于腸黏膜,還能誘導腸黏膜細胞分泌黏蛋白,形成物理屏障,保護腸道上皮細胞。乳酸菌可代謝產生乳酸,形成腸道酸性環(huán)境,抑制病原菌增殖。乳酸菌還可代謝產生抑菌物質。植物乳桿菌DL-13可還原苯丙酮酸生成苯乳酸,作為天然抑菌物質,苯乳酸可抑制細菌和真菌感染。短乳酸桿菌ZL43可產生抑菌蛋白,導致大腸埃希菌表面形成孔洞,破壞細胞壁,也可影響菌體蛋白合成,抑制和殺死病原菌。
1.3 抗氧化和免疫調節(jié)
氧化作用導致大分子損傷,體內過量自由基導致疾病和衰老,乳酸菌代謝產生天然抗氧化物,Kullisaar T等研究發(fā)現發(fā)酵乳桿菌E-3和E-8菌株有抗氧化活性,在濃度為1mmol/L H2O2中存活時間較無抗氧化活性發(fā)酵乳桿菌長。長雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌可抑制亞油酸過氧化反應,清除自由基。乳酸菌可改善腸道黏膜免疫系統(tǒng),釋放腸道炎性細胞因子,還能增強機體免疫細胞活性,提高抗體水平。
1.4 安全性與耐藥性
生產用乳酸菌需安全和無致病性,許多菌種經過多代生產和應用已證實為安全菌。然而,乳酸菌耐藥菌株不斷出現,存在食品安全隱患。羅伊乳桿菌ATCC 55730存在可轉移的四環(huán)素和潔霉素抗性,易形成致耐藥菌株。通過耐藥機制研究、耐藥基因分析、基因敲除等技術可減少耐藥菌株形成幾率。羅伊乳桿菌DSM 1793保留了益生特性,敲除了編碼四環(huán)素和潔霉素耐藥基因質粒,已替代羅伊乳桿菌ATCC 55730,成為生產用菌株。
2.乳酸菌在養(yǎng)豬生產中的應用
2.1 在新生仔豬中的應用
新生仔豬階段是豬生長發(fā)育的關鍵階段,消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育尚未健全,仔豬對疾病抵抗力低下,易引發(fā)應激反應或病原感染,導致仔豬生長發(fā)育不良。新生仔豬飼喂乳酸菌利于腸道菌群形成和機體健康。Hong L等研究表明,口服發(fā)酵乳桿菌可促進新生仔豬腸道發(fā)育,降低大腸埃希菌病發(fā)病率。此外,乳酸菌可調節(jié)腸黏膜細胞層完整性,改善新生仔豬腸屏障功能,預防各類腸道疾病,如緩解沙門菌引起的腸道功能紊亂。
2.2 在斷奶仔豬中的應用
斷奶期間飼料和環(huán)境的改變可對仔豬造成不良影響。乳酸菌可緩解斷奶應激,預防仔豬腹瀉和促生長。糞腸球菌可顯著提高斷奶仔豬生長性能和飼料轉化率,調節(jié)腸道菌群平衡。斷奶仔豬日糧中添加2%唾液乳酸桿菌、1%兩歧雙歧桿菌和0.5%苦豆籽粕可提高早期斷奶仔豬腸黏膜SIgA含量,緩解斷奶應激反應,促進生長代謝,增強腸黏膜免疫力。同時飼喂枯草芽胞桿菌RJGP16和豬源乳酸桿菌B1能顯著增加十二指腸和回腸絨毛長度、數量和絨腺比,拮抗大腸埃希菌K88對仔豬腸道上皮損傷,提高抗感染能力。
2.3 在保育豬中的應用
保育豬日糧中添加乳酸菌可改善日糧風味和適口性,提高腸道黏膜免疫,調節(jié)腸道菌群平衡,提高生長性能。保育豬植物乳桿菌A190和A203可提高日增重和飼料轉化率。飼喂解乳酸鏈球菌ZZU A190和植物乳桿菌ZZU A203發(fā)酵飼料可降低腹瀉率,腸道大腸埃希菌數量減少,乳酸菌數量增多,改善豬生長性能。
2.4 在母豬中的應用
關于乳酸菌在母豬中的應用研究相對較少,但這個研究領域非常重要。母豬為自繁自養(yǎng)型豬場的核心,對其繁殖性能、泌乳性能和基礎代謝性能要求較高。母乳飼喂乳酸菌制劑可降低母豬腸道pH值,提高了營養(yǎng)物質的代謝和吸收,提高泌乳性能,預防子宮炎癥。妊娠與泌乳母豬飼喂乳酸菌可改善繁殖、再繁殖性能,提高總產仔數和泌乳性能,減少糞便中有害微生物數量。Wang J等研究表明,在妊娠末期和哺乳期飼喂約氏乳桿菌可改善母豬生產性能,提高仔豬出生體重,實驗組斷奶仔豬血清IgG水平顯著增高,丙氨酸轉氨酶濃度顯著下降。
3.展望
乳酸菌通過發(fā)酵產生的有機酸、特殊酶系、細菌表面成分等物質,在動物體內能發(fā)揮許多生理功能,如改善胃腸道功能、提高免疫能力、抗菌、降低膽固醇、調節(jié)血脂等。乳酸菌已被廣泛應用于養(yǎng)豬生產,但不同品種豬適用的乳酸菌種類不同,且不同生長階段應用效果也不盡相同。應針對不同品種豬和生長階段,研發(fā)專用型乳酸菌制劑,提高乳酸菌的應用效果。
參考文獻 劉宇《乳酸菌益生特性及在豬生產中應用研究進展》