益生菌的作用機理及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用研究進展

劉 維，勵 飛，聶 勇

（湖南九鼎動物營養(yǎng)研究院有限公司，長沙 410007）

近年來，針對養(yǎng)殖業(yè)濫用抗生素引發(fā)的細菌耐藥性及食品安全等問題，人們開始對無污染、無殘留的綠色飼料添加劑的研制和開發(fā)。目前，我國綠色飼料添加劑主要分為：生物類（益生菌制劑、酶制劑等）、化學類（酸化劑、寡糖等）、中草藥飼料添加劑[1-5]。其中益生菌是一種新型的微生物飼料添加劑，可平衡動物腸道微生物菌群，影響動物體的免疫反應過程，從而有效抑制病原菌的繁殖，提高畜禽生產(chǎn)養(yǎng)殖的效率。因此，益生菌的研究已成為畜牧業(yè)特別是養(yǎng)豬生產(chǎn)中關注的焦點。本文主要從益生菌的作用機理、在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用以及國內外研究進展等方面進行詳細闡述，以期為養(yǎng)豬業(yè)提供一些理論參考，以便更加高效地利用益生菌。

1 益生菌的作用機理

益生菌是一類定植于宿主腸道及生殖系統(tǒng)內，幫助改善宿主體內的微生態(tài)平衡，發(fā)揮有益作用的活性微生物。人體、動物體內有益的細菌或真菌主要有酪酸梭菌、乳酸菌、雙歧桿菌、放線菌、酵母菌等。目前，研究最多、功能最強大的主要是以上各類微生物組成的復合活性益生菌，其主要通過調節(jié)腸道微生物菌群結構、影響機體免疫調節(jié)以及促進機體營養(yǎng)物質的吸收等機制發(fā)揮作用，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)、農業(yè)以及生物工程等各個領域。

1.1 調節(jié)腸道微生物菌群結構

復合活性益生菌進入宿主腸道后，與宿主及宿主自身的腸道微生物群共同構成了一個更加復雜的微生物群落，通過改變腸道微生物結構，有效抑制病原微生物的生長和繁殖。復合益生菌一方面產(chǎn)生細菌素、吡啶二羧酸過氧化氫和溶菌酶等抑菌物質抑制病原微生物的繁殖；另一方面產(chǎn)生乳酸、乙酸和丙酸等有機酸，促使腸道微環(huán)境pH下降，有效抑制了病原微生物的生長。Strompfová等從雞嗉囊中分離出屎腸球菌EF55，其所產(chǎn)生的BLIS（細菌素）能夠有效抑制革蘭氏陽性菌的生長繁殖[6]。雙歧桿菌和乳酸菌進入宿主腸道后，體內發(fā)酵產(chǎn)生大量的乙酸和乳酸等，促使腸道pH降低，創(chuàng)造一個不利于病原菌生長的環(huán)境，抑制病原菌的生長[7]。

1.2 影響機體免疫調節(jié)

益生菌可作為一種非特異性免疫調節(jié)因子，進入宿主腸道內能夠提高機體的免疫應答水平，影響機體的免疫反應。研究表明，當腸道受損時益生菌能促進腸上皮細胞和腸道免疫細胞抗炎性細胞因子的分泌，減少促炎性細胞因子的分泌[8]。益生菌還可增加淋巴細胞的活性，增強機體細胞免疫和體液免疫的功能，從根本上提高了機體的免疫力。Vinderola等研究發(fā)現(xiàn)，用乳酸桿菌灌喂的小白鼠，其小腸中sIgA+漿細胞的數(shù)量明顯增加，表明乳酸菌能夠刺激小鼠腸道淋巴細胞發(fā)揮免疫保護的功能[9]。

1.3 促進機體營養(yǎng)物質的吸收

益生菌進入宿主腸道后，一方面可以在體內可產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多種消化酶，促使飼料中的某些抗營養(yǎng)因子降解，提高飼料的利用轉化率；另一方面益生菌通過發(fā)酵直接產(chǎn)生維生素、氨基酸、短鏈脂肪酸和生長因子等多種營養(yǎng)物質，為宿主直接吸收利用。鄺哲師等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加芽孢桿菌飼養(yǎng)的斷奶豬仔，體內消化酶活性顯著提高，其中胃蛋白酶和胰蛋白酶活性分別提高58.68%和24.05%，回腸內蛋白酶和淀粉酶活性分別提高61%和20.3%[10]。

2 益生菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用

2.1 益生菌對仔豬的影響

在生豬養(yǎng)殖過程中，斷奶這一階段顯得尤為重要。早期斷奶仔豬消化器官不發(fā)達以及免疫能力較弱，再中斷易消化吸收的母乳喂養(yǎng)，改為不易消化的固體飼料，容易產(chǎn)生應激反應，導致嚴重腹瀉甚至死亡，造成養(yǎng)殖者的經(jīng)濟損失。研究表明，在仔豬日糧中添加有益活性菌，能夠在尚未發(fā)育完全的仔豬腸道中定植，抑制有害致病菌的大量繁殖，改善腸道微生態(tài)，提高消化吸收能力。劉傳虎等在仔豬基礎日糧中添加活菌1×109cfu·kg-1，結果表明，添加益生菌可以提高斷奶仔豬的平均日增重，同時降低料重比和腹瀉率，斷奶仔豬第7天的血清白介素-1β水平，以及第21天血清免疫球蛋白G含量、白介素-6、腫瘤壞死因子-α水平和回腸黏膜分泌性免疫球蛋白A含量顯著提高[11]。黃金華等在斷奶仔豬飼糧中添加復合益生菌，結果表明，添加復合益生菌同樣可以提高仔豬的生長性能及仔豬對飼料日糧的消化吸收，同時提高斷奶仔豬的血清總蛋白、球蛋白、免疫球蛋白（IgG）的含量，增強仔豬免疫力[12]。何佳等選取體重相近的健康28日齡斷奶仔豬，在基礎日糧中添加復合益生菌，結果表明，在提高斷奶仔豬的生長性能和降低腹瀉率的同時，飼喂復合益生菌可以顯著降低糞便中大腸桿菌數(shù)量，提高雙歧桿菌和乳酸菌的數(shù)量，由此可知，日糧中添加復合益生菌能夠改善腸道微生物菌群[13]。陳奧運等研究枯草芽孢桿菌與乳酸桿菌復合應用對斷奶仔豬腸道菌群的影響，結果表明，處理組多樣性指數(shù)Shannon指數(shù)均高于對照組（P＜0.05），Simpson指數(shù)均低于對照組（P＜0.05）；門水平分類上擬桿菌門和厚壁菌門為優(yōu)勢菌群，擬桿菌門在聯(lián)合益生菌組中的比例高達61.6%，屬水平分類上的顫螺菌屬和瘤胃球菌屬存在顯著性差異（P＜0.05），因此，枯草芽孢桿菌與乳酸桿菌的聯(lián)合應用可以改善斷奶仔豬腸道菌群結構，促進腸道內有益菌群的生長[14]。在斷奶仔豬日糧中添加經(jīng)益生菌發(fā)酵的飼料也具有良好的效果。岳曉敬等在斷奶仔豬日糧中添加復合益生菌發(fā)酵的豆粕，研究其對斷奶仔豬腸道形態(tài)及消化酶活性的影響，結果表明，試驗組與對照組相比，顯著提高了仔豬的日增重以及降低料重比和腹瀉率（P＜0.05），提高了仔豬的生長性能；試驗組中血清D-乳酸含量、血清中二胺氧化酶含量和血清內毒素含量分別顯著降低（P＜0.05），同時小腸黏膜的絨毛形態(tài)顯著改善（P＜0.05）；與對照組相比，斷奶仔豬的胰臟和十二指腸內容物脂肪酶和胰蛋白酶活性均顯著提高（P＜0.05），十二指腸內容物淀粉酶活性顯著提高（P＜0.05），空腸和回腸黏膜乳糖酶和麥芽糖酶顯著提高（P＜0.05）[15]。

2.2 益生菌對母豬的影響

養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中，母豬的營養(yǎng)與健康對其繁殖性能至關重要，母豬的泌乳能力以及乳汁的質量對哺乳階段的仔豬生長發(fā)育直接相關。研究表明，在日糧中添加益生菌能夠改善母豬的腸道健康，同時提高母豬的生產(chǎn)繁殖性能和仔豬的存活率。農斯偉等在妊娠期與哺乳期繁殖母豬日糧中添加復合益生菌，結果表明，仔豬初生質量、初生窩質量和健仔率均有所提高，平均斷奶窩質量相比對照組分別提高4.98%和5.45%；免疫球蛋白各試驗組指標均高于對照組，其中IgG、IgA顯著高于對照組（P＜0.05）[16]。劉晴等研究在日糧中添加益生菌菌劑對母豬生產(chǎn)性能、腸道菌群和哺乳仔豬健康的影響，結果表明，添加益生菌試驗組母豬乳酸菌增加，同時有害病菌減少，試驗組仔豬初生平均體重（1.62±1.2）kg，斷奶仔豬平均體重（7.24±1.2）kg，分別比對照組高18.25%、30.21%（P＜0.01），同時降低了仔豬腹瀉率85.74%（P＜0.05）和仔豬死淘率90.64%（P＜0.01）[17]。眾多研究表明，在母豬日糧中添加益生菌發(fā)酵料，能加強母豬的健康與提高繁殖性能。趙臣在母豬日糧中添加嗜酸乳桿菌發(fā)酵料，結果表明，與對照組相比仔豬出生成活率、斷奶成活率和仔豬平均日增重分別提高了2.60%、9.20%和9.10%，仔豬腹瀉率降低53.24%，哺乳母豬平均日采食量提高了13.79%；哺乳母豬血清中IgG含量提高7.58%；初乳中蛋白質、總固形物、IgA和IgM的含量分別提高18.08%、1.30%、4.06%和5.61%；鮮糞中乳酸菌數(shù)量由7.59 lg（cfu·g-1）提高到9.04 lg（cfu·g-1）[18]。

2.3 益生菌對生長育肥豬的影響

生豬育肥階段，提高日增重和降低料肉比對養(yǎng)殖戶是較為直觀的經(jīng)濟效益，同時國民生產(chǎn)水平的提高，對豬肉的品質和安全性要求更為嚴格，解決這一問題也變得尤為重要。眾多學者研究表明，益生菌能夠有效提高生長育肥豬的生長性能，改善豬肉品質。候改鳳等在育肥豬基礎飼糧中添加德氏乳桿菌制劑0.1%，結果表明，育肥豬的生長性能有所改善，試驗組前期和中期的粗蛋白質和粗脂肪消化率均顯著提高（P＜0.05），總能和粗灰分消化率均極顯著提高（P＜0.01），促進飼糧的消化吸收，同時還改善育肥豬腸道結構[19]。相偉等用不同劑量乳酸菌飼喂育肥豬，結果表明，飼喂乳酸菌能夠降低豬肉總膽固醇，同時提高肌苷酸（IMP）含量，試驗組豬肉中的總膠原蛋白（TC）、可溶性膠原蛋白（SC）均高于對照組，豬肉總氨基酸（TAA）、鮮味氨基酸（DAA）、總單不飽和脂肪酸（MUFA）和總多不飽和脂肪酸（PUFA）含量顯著提高（P＜0.05），顯著提升了豬肉品質[20]。

3 展望與總結

獸用抗生素的濫用導致的藥物殘留和細菌耐藥性等問題日趨嚴重，嚴重威脅畜禽水產(chǎn)品質量安全和公共衛(wèi)生安全，給人類和動物健康帶來隱患。益生菌因安全無毒害等特性作為替代抗生素使用，用于改善養(yǎng)殖所產(chǎn)生的問題具有巨大潛力。目前，益生菌應用主要包括兩種形式：作為飼料添加劑直接加入飼料中進行飼喂，益生菌保持有較高的活性，能夠順利在動物腸道中定植，達到預期效果，飼料加工過程相對簡單，易于操作；利用益生菌發(fā)酵飼料原料，添加在全價料中進行飼喂，經(jīng)過益生菌發(fā)酵后，能夠有效降低飼料中的抗營養(yǎng)因子，提高飼料的適口性增加采食量，同時益生菌發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也能增加飼料的營養(yǎng)物質，有利于動物生長發(fā)育[21-22]。

與此同時，益生菌的生產(chǎn)應用也面臨許多問題。部分益生菌制劑生產(chǎn)與保存技術并不成熟，導致菌劑活性較低且保存時間較短，同時較為優(yōu)質益生菌劑產(chǎn)品價格也相對昂貴，增加養(yǎng)殖成本，亟待提高益生菌制劑穩(wěn)定性、生產(chǎn)以及保存技術；益生菌經(jīng)動物攝入體內，部分菌劑難以耐受動物體內較低pH胃酸環(huán)境，無法在動物腸道中有效定植到達預期效果，篩選耐受性強的菌株能夠在動物腸道中定植并產(chǎn)生相應效果顯得尤為重要；國內外報道具有益生作用的菌株較為單一，另外只有部分益生菌作用機理研究較為清楚，大多數(shù)益生菌作用機理較為復雜尚未明確，現(xiàn)在大多采用復合益生菌進行飼喂其作用機理更為復雜，因此探索益生菌作用機理對菌劑有效安全的使用十分關鍵。尋找上述相關問題的解決辦法，將能推動益生菌的生產(chǎn)應用，為養(yǎng)殖戶帶來經(jīng)濟效益，保障人民生活安全以及生存環(huán)境衛(wèi)生安全。