乳酸菌素在動物生產上的應用

黃蕾茜 黃瑞玲 屈貴蜀 潘莞冰 杜美霖 王全溪福建農林大學動物科學學院 福州 350002

乳酸菌素是細菌在生長過程中，通過核糖體合成機制產生的一類具有抑菌活性的蛋白或多肽。這種天然的抗菌素具有高效、無毒副作用、無殘留、無抗藥性等對動物機體無害的特點，可代替作用相似卻副作用明顯的抗生素，因此，被廣泛運用于蛋白質工程、食品添加劑、抑制病原菌等方面。乳酸菌素的抑菌作用對動物生產性能、免疫機制的影響及應用在動物飼料添加劑、疾病防御等重要領域也具有極高的價值[1]。如在飼料生產和乳制品加工中添加乳酸菌素，能更好地維持動物健康，調節免疫系統功能，維持胃腸內酸堿平衡，提高動物的生產性能，增強動物的新陳代謝[2]。

1 乳酸菌素應用發展概況

1952年，Mcclintock團隊在干酪制作過程中首次加入羊毛硫乳酸菌素Nisin作乳發酵劑，減少30%的產品加工損失。隔年，史上第一種Nisin商業化產品在英國面世，但迄今為止唯一成功商業化的乳酸菌素只有Nisin。1969年，英國食品防腐劑委員會（FAO）和世界衛生組織聯合會食品添加劑專家委員會（WHO）批準Nisin作為食品防腐劑，這也是第一個被批準用于食品中的乳酸菌細菌素[3]。

隨著市場需求逐漸攀升，乳酸菌素作為近幾十年新興產品，其商業化發展在我國也獲得了越來越多的關注。1990年，我國衛生部食品監督部門簽發了Nisin在國內使用的合格證明書，聲明Nisin可用于罐頭食品、植物蛋白食品、乳制品和肉制品中。之后，我國農業部于1996年公布了乳酸桿菌、糞腸球菌、雙歧桿菌、酵母菌、DM423臘樣芽孢桿菌、SA38臘樣芽孢桿菌等6種乳酸菌產生的乳酸菌素可用于動物微生態調節劑。

2 乳酸菌素在動物飼喂中的應用

2.1 促進營養分解，提高飼料轉化率 飼料轉化率低，排除人工因素及天氣原因，大都是與畜禽采食量不高有關。在飼料中添加乳酸菌素，食品風味不僅被改善，原料中的大多數異味也能被去除。因為乳酸菌素可以將飼料代謝所產生的抗營養因子降解，如蛋白質等會被乳酸菌素降解成肽段及游離氨基酸類物質；乳酸菌素還可以使飼料中的大分子物質乳糖分解，變為小分子的葡萄糖和半乳糖，這些小分子化合物在胃腸道內更容易被動物機體吸收[4]。

有研究報道，乳酸菌素能促進反芻動物瘤胃微生物的增殖，增加微生物分泌的酶濃度，促進、提高瘤胃內日糧的降解率，小腸中排空食物的速度加快，進而提高動物的采食量[5]。王全溪等進行了肉雞飼喂乳酸菌素試驗，飼料中添加100 mg/kg乳酸菌素能使肉雞增重明顯，成功降低料重比[6]。

2.2 發揮抑菌作用，維護腸道健康 動物的健康狀況與腸道微生物息息相關[7-8]。乳酸菌素屬于多肽類蛋白，研究表明，這種天然的抗菌物質進入動物機體的消化道內，不易被生物體小腸中的胰蛋白酶破壞，并且可以在腸道內大量增殖并持續存活。動物的消化道內約有108個細菌，幼齡動物因防御機制未發育成熟，隨著日齡增加，其體內的有害菌呈上升趨勢，硫化氫、硫醇、酚類和胺類等有毒有害物質也會隨之增多，影響動物的健康及生長性能[9]。

一般來說，當畜禽出現腹瀉、痢疾等病癥時，說明體內菌群發生變化，失去平衡所導致的消化排泄機能紊亂，此時應在飼料中補充相應的乳酸菌素，使腸道中的平衡恢復。樊倩在乳酸菌素plnK對肉雞腸道菌群的影響試驗中證明，肉雞飼喂乳酸菌素7 d，能顯著提升肉雞腸道中鏈球菌屬、瘤胃球菌屬等有益菌的豐度；飼喂14 d后，肉雞十二指腸的免疫因子 MID5、TLR3、IFITM3 基因表達量提升[10]。

3 乳酸菌素在動物疾病防治中的應用

3.1 預防 在動物疾病預防方面，乳酸菌素的主要作用是通過維持平衡腸道黏膜中電解質及水分的組成，穩定腸道的微生物區系，進而改善腸道的微環境[11]。

詹生威在兔離體回腸試驗中總結，乳酸菌素能直接作用于兔腸道平滑肌，對腸管的活動有一定的抑制作用，對動物下痢有一定的預防、抑制作用[12]。周凌博等通過試驗發現，在肉雞飼料中添加乳酸菌固態制劑可以提高三黃肉雞血清中免疫球蛋白含量及新城疫抗體水平，可能是得益于乳酸菌所產生的有益于維護腸道微生物平衡的乳酸菌素，從而提高機體的免疫機能[13]。

3.2 治療 消化道內的菌群失調、紊亂，極易引起急性腸炎等疾病的發生。菌群失調而引起的腸炎多發于老齡體弱、患有慢性消耗性疾病的動物身上，而這些動物的病史中普遍存在用廣譜抗生素或糖皮質激素抗炎、對抗慢性疾病的經歷。

治療過程可以加入主要成分是乳酸菌素的灌服痢康靈，以及在動物飲用水中內加入一定量的乳酸菌素或能產生乳酸菌素的益生菌，都會有一定程度的緩解與改善作用[14]。一些研究表明，是因為當乳酸菌進入并粘附于宿主的某段腸道黏膜細胞表面，形成穩定的優勢菌群，能抵御一些病原菌對胃腸的傷害，這是乳酸菌素發揮作用的實際關鍵之一[15-16]。

4 乳酸菌素在動物加工品中的應用

動物源性食品營養含量高、水分大、pH值中性，易腐爛，需要妥善保存以保證質量和安全。若產品保鮮失敗，易導致人類疾病和疾病暴發，造成嚴重且代價高昂的公共衛生問題。因此，為了保證食品的質量和安全，食品行業采取了各種措施。目前來看，食品的生物保鮮技術主要依賴于乳酸菌及其產生的菌素、噬菌體和噬菌體編碼酶等生物抗菌體系的質量。

在牛乳及其產品加工和罐頭食品的生產中，乳酸菌素在減少微生物腐敗和食品長期儲存中的應用及其潛力已得到認可[7]。因為在這些食品加工中，通常采用巴氏消毒法進行消毒，該法殺菌溫度在68～70℃，雖能殺死絕大部分細菌，但部分殘留的嗜熱菌及耐熱性菌以及芽孢依然保持活性，在適宜的條件下它們仍會繁殖而出現變質現象，致使乳制品無法長期保存。而Nisin對芽孢有很強的殺滅能力，經試驗證實，加入30～50 IU/mL乳酸菌素可以使鮮乳貨架期延長一倍。乳酸鏈球菌素已成功地用于干酪、巴氏滅菌干酪、巴氏滅菌乳、罐藏濃縮牛乳、高溫滅菌乳、高溫處理風味乳、酸乳等。

5 乳酸菌素在動物生產應用中的不足

我國從1994年開始商業化生產乳酸菌素，但由于野生乳酸菌分泌的乳酸菌素產量低、分離純化困難，生產成本高，是限制集約使用的重要因素。乳酸菌素未能廣泛使用，還有一大原因在于乳酸菌素對環境有嚴格要求，對溫度、pH值、壓力等變化十分敏感，使其在飼料制劑、食品加工過程中的高溫高壓條件下，一些耐熱性差的乳酸菌素在制粒時幾乎全部失活，嚴重影響乳酸菌素的作用效果。

隨著科學技術的進步、提升，2018年 O..zel B及其團隊通過對乳酸乳球菌細胞進行基因改造，消除了影響Nisin生物合成的不利因素，并通過增加發酵培養基中產生菌株的細胞密度，Nisin的產量已經實現了15 400 IU/mL的生產水平[17]。

所以，未來研究乳酸菌素制品的方向可以放在：（1）利用分子技術改造原始的乳酸菌，提升其生產性能[18]；（2）運用蛋白質工程技術構建新型的乳酸菌素，優化乳酸菌素的特性，以便更好地應用在工業化生產中[18]；（3）通過基因工程技術合成新型重組乳酸菌素，提高乳酸菌素產量，擴大其應用范疇等[19]。

6 展 望

目前，乳酸菌素在畜禽養殖業上應用已有顯著成效。乳酸菌對動物腸胃的作用，能在畜禽生產中可作為飼料添加劑替代抗生素的功能，對禽類、豬、反芻動物等的消化機能都有顯著幫助，也可作為預防營養飼料添加在動物飼料上。相較于其他國家，我國對乳酸菌素的研究還處于起步或上升期，需要更多深入的研究實踐，相信不久之后乳酸菌素在動物生產上的應用將會取得突破性的進展。