糞腸球菌的生物學特性及其在養殖業中的應用

安玉亭 胡浩 王智剛 周新秀

摘要 糞腸球菌（Enterococcus faecalis）是乳酸菌的一類，屬于鏈球菌科（Streptococcaceae）腸球菌屬（Enterococcus），細胞呈球形，鏈狀排列，無芽孢，兼性厭氧，為革蘭氏陽性菌，是人類和動物腸道中重要菌群之一。糞腸球菌能夠調節動物腸道菌群平衡，增強機體免疫力，促進腸道上皮細胞生長與修復，提高飼料轉化率，促進動物體生長。該菌容易在動物腸道中定植并發揮作用，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞 糞腸球菌；養殖業；微生態制劑

中圖分類號 S816.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-115-03

The Biological Characteristics of Entemcoccus faecalis and Its Application in Breeding Industry

AN Yu-ting1， HU Hao2*， WANG Zhi-gang1 et al

（1. Jiangsu Yuanshan Biological Technology Co.， Ltd.， Yancheng， Jiangsu 224001； 2. Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu 210095）

Abstract Entemcoccus faecalis is a kind of lactic acid bacteria， which belongs to the Enterococcus of Streptococcaceae. It is spherical cells， arranged in chains， bacillus， and facultative anaerobe， gram-positive bacterium， and one of the important bacteria in the intestinal tract of human and animal. Entemcoccus faecalis is widely used in animal breeding. It can adjust the balance of intestinal flora activate the immunity system， enhance the body immunity， promote the growth and recovery of intestinal epithelial cells， produce many kinds of enzymes， improve the feed conversion rate promote animal growth etc. Entemcoccus faecalis can easily colonize in the animal intestines and play its roles， therefore has wide application prospects.

Key words Entemcoccus faecalis； Breeding industry； Microecological agents

近年來，我國畜牧水產業飛速發展，提高了居民營養水平，改善了人民生活。但是，由于養殖密度大、畜禽疫病復雜多樣以及監管不力等原因，普遍存在抗生素過量使用甚至濫用等問題，我國有50%以上的抗生素被使用在飼料中，這為養殖業的持續健康發展埋下隱患。鑒于濫用抗生素潛在的弊端和危機，許多國家和地區都禁止或限制抗生素在飼料中的添加。1986年瑞典全面禁止在飼料中使用抗生素，1997年世界衛生組織倡議在動物飼料中謹慎使用抗生素，2006年歐盟全面禁止抗生素在飼料中的使用，2011年韓國全面禁止在動物飼料中添加抗生素。因此，在飼料中禁止或控制抗生素的使用是一種趨勢。

為此，許多研究者開始尋找抗生素的替代品。益生菌的出現成為抗生素替代品的最佳選擇，得到國內外研究者的廣泛關注。糞腸球菌（Entemcoccus faecalis）作為益生菌的一種，自從1984年就被美國食品和藥品管理局明確標定為可直接應用于動物的益生菌之一。在飼料中添加糞腸球菌，可以調節宿主胃腸道微生態系統，不僅具有提高畜禽抗病性和生產性能的作用，而且具有無殘留、無污染和無耐藥性等特點。糞腸球菌作為一種重要的益生菌，在歐美國家動物飼料領用已得到廣泛應用。我國關于糞腸球菌的研究起步較晚，即使《飼料添加劑品種目錄（2008）》允許使用的飼料級微生物菌種也包括糞腸球菌[1]，但是在畜禽上的相關研究還較少。筆者將對糞腸球菌的生物學特性及其在養殖業中的應用進行了綜述。

1 糞腸球菌的生物學特征

糞腸球菌屬于乳酸菌，革蘭氏陽性菌，不產芽孢、氧化酶陰性、觸酶陰性、兼性厭氧球菌，經常單個、成對或呈短鏈狀排列[1]。糞腸球菌作為動物腸道內主要菌群之一，還能產生細菌素等抑菌物質，抑制沙門氏菌和大腸桿菌等病原菌的生長，改善腸道微環境；能產生天然抗生素，有利于機體健康；同時，能夠抑制腸道中產腐敗菌和尿素酶細菌的生長，降低內毒素和腸道尿素酶的含量，改善機體血液環境。糞腸球菌能夠將部分蛋白質分解成斷鏈氨基酸和酰胺，將多種碳水化合物的無氮浸出物轉化成L型乳酸，促進合成L-乳酸鈣，提高養殖動物對鈣質的吸收能力。另外，糞腸球菌是消化道內普遍存在的一類微生物，不僅具有較強的腸黏膜定植和耐受能力，而且是一種兼性厭氧的乳酸菌，與厭氧、培養保存條件苛刻的雙歧桿菌相比更具有生產和應用價值。

2 糞腸球菌的作用機理

2.1 調節腸道微生態系統平衡

微生物在動物腸道中的長期演化過程中逐漸形成一個相互依賴、相互制約、相對穩定微生態系統[2]。腸道菌群失調會導致機體免疫力下降，從而引發各種疾病。當腸道微生態系統發生紊亂后，雙歧桿菌、乳酸菌等數量顯著降低，沙門氏菌和大腸桿菌等兼性厭氧菌數量則顯著增加，此時給動物補充益生菌能夠顯著抑制致病菌的生長，增加有益菌的數量，從而建立顯著的優勢種群，達到維持或恢復腸道微生態平衡的目的[3]。Lee等[4]發現糞腸球菌可以通過改變腸道黏液成分來抑制致病菌的黏附，同時能夠通過刺激機體免疫系統來降低大腸桿菌的黏附能力。糞腸球菌作為乳酸菌的一種，能夠產生細菌素、有機酸或揮發性脂肪酸等來改善腸道內環境，達到競爭有害菌的營養成分或抑制其生長及活動的效果[5]。產生揮發性脂肪酸等抑菌物質的數量越多，抑制有害菌的能力就越強。大量研究表明，糞腸球菌具有調整腸道微生態平衡的重要作用。

2.2 維護腸道上皮屏障的完整性

腸道上皮屏障作為機體重要的免疫屏障，能夠抵制腸道內毒素和致病菌通過腸粘膜進入機體的血液、組織及器官中[6]。糞腸球菌能夠在動物腸道內形成生物薄膜附著在動物腸道粘膜上，進行正常發育、生長和繁殖，形成乳酸菌屏障，抵御外來毒素和致病菌侵入，這是芽孢桿菌和酵母菌等所沒有的功能。Caballero-Franco等[7]研究表明糞腸球菌能夠通過MUC2基因的表達和上調黏液素來增加魯米那黏液素的含量，而魯米那黏液素由許多糖蛋白、脂肪和糖脂組成，相當于一個黏液毯，能有效防止腸道內的毒素損傷上皮細胞。Chichlowskietai等[8]研究發現糞腸球菌的繁殖有利于分泌黏液素的杯狀細胞的成熟和生長，該黏液素促進機體分泌黏附蛋白，提高細菌的黏附力，從而抑制毒素對腸道上皮細胞的侵害。Buts等[9]體外試驗表明糞腸球菌能夠保護機體免受抗炎藥物副作用的影響。最新研究發現，糞腸球菌夠抑制大量毒素的增加，激活增加胞分裂蛋白激酶和抗細胞調亡酶數量，調節細胞調亡效應，保護腸道上皮細胞[10]。

2.3 促進營養物質的吸收

糞腸球菌能夠分泌L型乳酸，同時能將多種碳水化合物的無氮浸出物轉化為乳酸，完全被機體進行吸收利用。糞腸球菌作為益生菌，可在腸內形成微生物菌薄膜附著在腸道粘膜上，同時在腸道內生長、發育并迅速繁殖，起到保護腸道粘膜的益生作用。此外，糞腸球菌還可以分解部分蛋白質為酰胺和氨基酸，并且使飼料內的纖維變軟，所以能夠提高飼料的轉化吸收率。荊祎[11]研究表明糞腸球菌對氨基酸和酰胺的吸收有促進作用，能提高組織蛋白的合成作用，增強代養物質的消化吸收。席興軍等[12]在玉米秸稈青貯飼料中添加糞腸球菌和纖維素酶后能明顯改善青貯飼料的氣味、質地和色澤等，丁酸質量分數降低82%，氨態氮與總氮質量比降低33%，干物質消失率提高8%，同時使酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量分別降低7%和10%，因此明顯提高了飼料品質。李笑櫻等[13]發現飼料中添加0.01%糞腸球菌，在產蛋后期可以顯著提高飼料中鈣、磷消化率及精氨酸、亮氨酸、半胱氨酸的消化率；在飼料中添加0.03%復合微生態制劑（芽孢桿菌和糞腸球菌）可以顯著提高蛋雞日糧粗蛋白質、代謝能、干物質、鈣和磷消化率以及精氨酸、谷氨酸、絲氨酸等氨基酸的消化率。

2.4 增強機體免疫力

糞腸球菌能夠顯著增強巨嗜細胞的活性，促進免疫器官的發育，提高動物的免疫反應能力，促進抗體的產生及細胞因子的分泌，從而增強機體的免疫力[14]。張日俊等[15] 研究表明用含有乳酸桿菌的復合微生物制劑飼喂肉仔雞，該產品能夠顯著刺激胸腺、法氏囊和脾臟等免疫器官的發育，加強免疫T細胞和B細胞對各種應激反應的刺激性。Gill等[16]研究也表明糞腸球菌和嗜酸乳酸桿菌能明顯提高脾臟細胞對T細胞與B細胞的增殖反應能力，增加血液中血清抗體及INF-Y的含量。Huang等[17]研究發現飼料中添加糞腸球菌后在30日齡肉仔雞血清中IgG和IgA含量顯著高于對照組。Perdigon等[18]研究發現在小白鼠食用添加糞腸球菌或嗜酸乳酸桿菌發酵的乳制產品8 d后，體內巨噬細胞的吞噬能力明顯增強。杭柏林等[19]給肉雞飼喂添加類鏈球菌和植物乳桿菌旳試驗日糧后，其血液中白細胞吞噬率較對照組分別提高15.47%和16.10%。

3 糞腸球菌在養殖業中的應用效果

3.1 在生豬健康養殖中的應用

目前，糞腸球菌的應用研究普遍存在于生豬健康養殖過程中。在豬生長過程中不同生理階段，添加糞腸球菌等益生菌的目的也有所不同。在哺乳仔豬期，以建立優勢菌群、提前搶占結合位點、抑制病原菌繁殖為主要目的；對于斷奶仔豬，則以預防、控制腹瀉、提高自身免疫功能為目的；在豬的生長育肥階段，以提高飼料利用率和日增重和改善豬肉品質為主要目的；對于妊娠母豬，以提高胚胎存活率、增加受孕率、改善母豬的生產力和延長母豬生產年限為主要目的；對于哺乳母豬，以提高采食量、增強泌乳能力、增加哺乳仔豬免疫力為主要目的。Zeyner等[20]研究表明，當仔豬出現腹瀉時，飼喂糞腸球菌不僅制止養殖場仔豬腹瀉情況的蔓延，同時可以降低仔豬腹瀉率，進而能提高日增重。Guerra等[21]發現給斷奶仔豬飼喂中添加糞腸球菌的飼料后，糞便中大腸桿菌的數量明顯降低，與Taras等[22]的研究結果相一致。魏清甜等[23]研究表明飼料中添加200 g/t的糞腸球菌可以顯著改善仔豬保育前期腹瀉率、料肉比、日增重和保育后期的日采食量，同時增強機體免疫能力，減少體內大腸桿菌數量。

3.2 在家禽健康養殖中的應用

糞腸球菌在家禽養殖過程中的應用也較為廣泛。Hamid等[24]給蛋雞飼喂糞腸球菌和雙歧桿菌混合微生物制劑，在7、14、21 d分別測抗體免疫應答反應，發現試驗組在接種破傷風毒素后，顯著增加IgA和IgG在腸道中的含量。司振書等[25]將糞腸球菌等復合益生菌加入肉雞飼料中，保證每千克飼料添加復合益生菌不少于2×109 CFU/g，21日齡后分別測定紅細胞免疫復合物花環（E-ICR）率和紅細胞C3b受體花環（E-C3bR）率，結果表明試驗組比對照組分別高19.93%和16.24%，總花環率試驗組比對照組高17.61%；測定10日齡、17日齡肉雞胸腺T細胞百分數，結果發現其分別比對照組高19.40%和9.17%，試驗組肉雞免疫力明顯提高。呂英等[26]給1日齡雛雞飲用水中添加含糞腸球菌的微生態水劑，然后于1、7、18 d取免疫器官脾臟和法式囊，然后測定脾臟、法氏囊中IgG（免疫球蛋白G）、IgM（免疫球蛋白M）和IgA（免疫球蛋白A）生成細胞數量，結果表明在試驗進行到18 d后，試驗組均比對照組有不同程度增加；在飼喂10 d后，免疫器官IgG 抗體生成細胞數量達到最大值，IgM、IgA生成細胞數量在飼喂7 d后達到最大值。

3.3 在反芻動物健康養殖中的應用

糞腸球菌在反芻動物養殖中的應用研究也較多，其主要作用是提高反芻動物瘤胃微生物的活性，改善瘤胃的環境，增加益生菌的數量，從而提高其生理性能。于萍等[27]采用分子生物學方法研究糞腸球菌對斷奶犢牛胃腸道纖維分解菌數量的影響，結果表明糞腸球菌對黃色瘤胃球菌、琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌、脂解厭氧弧菌和白色瘤胃球菌在犢牛消化道中的生長和定植有顯著促進作用。葉峰等[28]研究表明在犢牛飼料中添加糞腸球菌等復合微生態制劑，30 d后試驗組增重率與對照組相比提高18%，60 d后增重率提高13.39%。

3.4 在水產健康養殖中的應用

微生態制劑在水產養殖業的應用研究起步較晚，主要是由于水質的惡化和疾病的爆發，化學藥物的應用已經不能有效控制，因此微生態制劑的應用得到水產界的廣泛關注。張濤等[29]將糞腸球菌添加于仿刺參的的飼料中，30 d后測定其腸道內溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶、氧化物歧化酶等的活性。研究表明，食用含有糞腸球菌的飼料，能夠增強仿刺參消化酶的活性，尤其是淀粉酶和蛋白酶，同時對提高機體免疫力也有一定的積極作用。黃海燕等[30]研究表明飼料中添加糞腸球菌進行飼喂能夠顯著提高奧尼羅非魚抗嗜水氣單胞菌感染能力和免疫抗氧化能力，并且顯著魚體內免疫細胞數量。

4 存在問題及展望

糞腸球菌在農業生產中的益生功效較為明顯，它能夠提高畜禽生產性能，改善養殖環境，降低養殖成本等，這些已經得到大量試驗的驗證。但是，糞腸球菌風味非致病菌和致病菌，其篩選來源也很復雜。因此，在分離上不僅要保證其來源于健康的動物或未被污染的環境，同時還要經過嚴格的科學鑒定，否則將危及動物的健康，甚至導致食品安全問題。

目前，糞腸球菌的研究僅僅涉及其生物學特性和實際使用的效果方面，但其作用機理和作用方式尚不明確。此外，提高糞腸球菌的抗病毒作用和抗感染能力，加強糞腸球菌制劑的穩定性等方面將是今后研究的重要課題。在養殖生產實際應用中，只能采用拌料或飲水來添加糞腸球菌，因此在此過程中很難保證不被其他有害菌污染，并且無法保證其安全穩定性。在顆粒型飼料中，糞腸球菌不能耐受制粒過程中的高溫蒸汽擠壓處理，給加工顆粒料工藝帶來很多的不便。因此，利用生物技術手段開發高生產性能的糞腸球菌菌種，來改善糞腸球菌微生態制劑的制造工藝和飼喂效果，同時研發含有糞腸球菌的復合微生物制劑，如與寡聚糖、中草藥等聯用都將是今后的發展趨勢。

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責任編輯 陳玉敏 責任校對 李巖