济南水产种苗养殖研究社

乳酸菌的作用机制及其在动物生产中的应用

饲料添加剂事业部 2019-04-14 10:14:08

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       乳酸菌是指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢的革兰染色阳性细菌的总称,凡是能在葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸的细菌统称为乳酸菌。乳酸菌作为近年来常见绿色添加剂之一,可直接通过补充外源性有益菌,抑制、杀灭有害菌,增强机体免疫力,调节动物代谢方式来维持动物自身的微生态平衡。

1 ·乳酸菌的作用机制

1.1 改善肠道微生态平衡

       乳酸杆菌可以通过一种建立在消化基质利用基础上的机制改变肠道微生物环境。而肠道环境的改变通常降低了条件致病菌与乳酸杆菌竞争的能力(Delzenne 和Williams,2002)。乳酸杆菌和病原菌相互竞争营养物质,防止病原菌获得其生长增殖所需要的能量。在相互竞争过程中,乳酸杆菌产生一系列有机酸,如挥发性脂肪酸和乳酸,这些物质可以降低肠道内的p H,抑制大肠杆菌和沙门氏菌的增殖(Isolauri 等,2004)。

1.2 增加免疫功能

       乳酸菌能够增强免疫力,主要表现在影响非特异性免疫应答,增强单核吞噬细胞( 单核细胞和巨噬细胞)、多形核白细胞( 主要是嗜中性粒细胞) 和自然杀伤细胞的活力,刺激活性氧、溶解体酶和单核因子的分泌;刺激特异性免疫应答,如:增加黏膜表面和血清中免疫球蛋白A、免疫球蛋白M 和免疫球蛋白G 水平以强化体液免疫、促进T 和B 淋巴细胞的增殖和成熟及加强细胞免疫;乳酸菌还能够在动物肠道定殖,相当于天然自动免疫,乳酸菌等定殖抗力因子可以增强宿主吞噬细胞的活力,提高机体特异性和非特异性抗感染能力(Fukushima 等,1999)。

 1.3 提高饲料利用率

       乳酸菌在动物体内可以产生各种消化酶,将一些不易被动物体吸收的大分子物质转变为小分子和易吸收的物质,这样便有利于营养物质的消化吸收,如:乳酸菌酶可以把一些结构复杂和相对分子质量大的蛋白质部分降解为小分子肽和游离氨基酸;乳酸菌所具有的乳糖酶可以将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖,葡萄糖经发酵作用转变为乳酸等小分子,半乳糖部分被吸收进入机体,成为脑苷脂和神经物质的合成原料,促进脑组织发育。乳酸菌发酵后产生的乳酸可以提高可溶性钙、磷和铁等的利用率,除此之外,乳酸菌在代谢过程中消耗部分维生素,同时也合成B 族维生素,这些产物都是对动物体有利的物质。乳酸菌还可以使部分脂肪少量降解,增加乳中游离脂肪酸和挥发性脂肪酸含量。发酵乳的脂肪易于消化,并且因为分解了脂质,使非脂肪化的脂肪酸大大增加。

    2· 乳酸菌在动物生产中的应用

2.1 乳酸菌在仔猪生产中的应用

2.1.1 提高生长性能

       在饲粮中添加乳酸菌,能够提高断奶仔猪的日增重和日采食量,同时能够提高饲料转化率。吕利军等(2009) 在仔猪日粮中添加乳酸菌,试验组的平均日增重比对照组的提高了19.63% (P <0.01),平均采食量比对照组提高了18.21%。谢红兵等(2008) 在仔猪日粮中分别添加0.1% 和0.2% 乳酸菌制剂,其饲料利用率也较对照组分别提高了16.43% (P <0.05) 和8.90%(P <0.05) ;Giang 等(2010) 在2l ~ 23 日龄的仔猪日粮中添加600mg/kg 的3 种益生素复合物中的1 种,饲喂2 周后添加组仔猪的平均采食量、平均日增重及饲料转化率都比对照组有明显的提高(P <0.05) ;将26 ~ 28 日龄的仔猪分为3 组,第1 组仔猪日粮中添加乳酸菌复合物,第2 组添加乳酸菌复合物和枯草杆菌H4,而第3 组则添加乳酸菌复合物、枯草杆菌H4 和酵母菌,试验结果发现,仔猪的采食量、日增重及消化率都高于对照组(P <0.01),腹泻率和排泄量都低于对照组(P <0.01) ;Veizaj-Delia 等(2010) 在35 日龄的仔猪日粮中添加植物乳杆菌、发酵乳杆菌和粪链球菌的混合物,添加量为1g/kg 并饲喂8 周后,仔猪的日增重和最终体重都有明显增加(P <0.05)。

2.1.2 降低仔猪腹泻率

       乳酸菌在仔猪肠道内可以通过竞争有限的微生物营养素,降解有害微生物产物,抑制有害微生物的生长,以此来维持仔猪体内微生物菌群的稳定,降低仔猪的腹泻率。谢红兵等(2008) 添加0.1% 乳酸菌制剂能使腹泻率较不添加的对照组下降12.5%,添加0.2% 乳酸菌制剂腹泻率下降25%。除降低腹泻率外,在仔猪日粮中添加乳酸菌等后,仔猪腹泻发病头次减少22.9%,腹泻时间缩短3.5d。L i u 等(2008) 在仔猪饲料中添加不同质量浓度的低聚糖后仔猪的腹泻率与对照组相比有显著的降低,并且在饲喂添加了低聚糖的饲料14 ~ 21d 后,发现仔猪粪便中的乳酸菌显著多于对照组;在仔猪饲料中添加植物乳杆菌产生的液体代谢产物可以降低腹泻率,并且排泄物中的乳酸菌数量显著高于对照组。

  2.2 乳酸菌在家禽生产中的应用

2.2.1 提高生产性能

       刘福柱等(1995) 在雏鸡日粮中添加乳酸菌剂后,结果表明,各试验组平均体重和饲料转化率显著高于对照组,且雏鸡生长速度、饲料效率随日粮中乳酸菌剂添加水平增加有明显提高趋势。Jin等(2000) 研究发现,雏鸡饲喂乳酸杆菌制剂组的日增重为27.58g / 只,与对照组的26.36g/ 只相比,差异显著。Chichlowski 等(2007) 研究发现,饲喂乳酸杆菌制剂可以使21 日龄肉仔鸡的肠绒毛高度和周长增加,而且与抗生素组相比肠肌纤维的厚度和空肠隐窝的高度也增加。这可能是日粮中添加乳酸菌制剂之后,乳酸菌分泌的乳酸及其他有机酸,改变肠道pH,使肠道微生态环境发生改变而引起。Mikulski(2012) 给22 周龄产蛋鸡饲喂乳酸片球菌时发现,添加乳酸片球菌后可以显著增加蛋重(P <0.05)、蛋壳厚度、蛋壳相对重量、蛋比重以及料蛋比(P <0.01)。而且,添加乳酸片球菌后可以显著降低破蛋率和产蛋量的下降速率(P<0.01)。

2.2.2 提高免疫性能

       乳酸菌可以产生细菌素、乳酸、过氧化氢等物质来抑制病原菌的增殖,并刺激禽类的免疫系统发育,提高禽类免疫力,促进禽类健康生长。马春全(2004)给雏鸡饲喂鸡源乳酸菌时发现,1日龄雏鸡应用益生菌后,外周血液的B 细胞数量、I g G、I g M、I g A含量,均较对照组不同程度明显增加;雏鸡外周血液中B 细胞增殖反应分别于饲喂后7 ~ 18d 显著高于对照雏鸡。表明雏鸡应用益生菌后,外周血液的体液免疫功能明显提高;而且血液中T 细胞数量和T 细胞增殖反应于4 ~ 10d 较对照组明显增高,表明雏鸡应用益生菌后,外周血液的细胞免疫功能也明显提高;法氏囊和脾脏的IgG、IgM、IgA 抗体生成细胞数量均较对照组不同程度增加,表明雏鸡应用益生菌后,促进免疫器官发育和体液免疫功能。温建新等(2007) 研究表明,给1 日龄雏鸡灌服乳酸杆菌菌液,试验组的抗体水平均较对照组显著提高。

2.2.3 改善产品品质

       乳酸菌发酵产生的不饱和脂肪酸可以改变肉鸡的胴体组成, 改善肉的风味。而在产蛋鸡中添加乳酸菌则可以降低蛋中胆固醇, 改变蛋中脂肪酸组成。Y a n g 和Z h a n g (2010) 在1 日龄A A 肉鸡日粮中添加丁酸梭菌后, 可以显著降低肌肉的剪切力( P <0.05), 显著增加胸肌中C20:5n -3 含量和总n -3 不饱和脂肪酸的含量(P <0.05)。Z h u (2009)在1 日龄A A 肉仔鸡添加唾液乳杆菌后,21 ~ 42d 时的表皮罗氏颜色风扇分数显著升高,而且肉鸡皮肤中的叶黄素含量显著升高,试验组的胸肌的b 值显著高于对照组。R a m a s a m y 等(2006) 给A v i a n -43 饲喂乳酸菌培养物后可以显著降低肝脏、肌肉和胴体中油酸的含量,并且可以降低肝脏、肌肉和胴体中的脂肪含量,但脂肪酸含量没有发生改变。C h o e 等(2012) 研究发现,在产蛋鸡日粮中添加不同剂量的植物乳杆菌代谢物添加剂量为0.6% 的3 株乳酸菌代谢物,可有效提高产蛋量、粪中乳酸菌数量、小肠绒毛高度、降低粪p H 以及蛋中胆固醇的含量。

 2.3 乳酸菌在水产养殖中的应用

 2.3.1 抑制病原菌

       陈营等(2006) 从健康牙鲆肠道中分离得到多种乳酸菌,且体外试验表明其对弧菌均有抑制作用。周海平(2006) 为探明乳酸杆菌对水产养殖病害的生物防治功能,采用试管稀释法和平板抑菌圈检测法,探讨了乳酸杆菌代谢产物对沙蚕弧菌、哈维氏弧菌、溶藻弧菌、副溶血弧菌、漂浮弧菌的抑制能力,结果表明乳酸杆菌对病原弧菌具有良好的抑制作用。杨莺莺等(2009)研究乳酸杆菌对致病弧菌的抑制作用,证明乳酸杆菌及代谢物质对鲨鱼弧菌和溶藻弧菌具有协同抑制作用。乳酸菌代谢产物对鳗弧菌的生长具有非常显著的抑制作用,该代谢产物对鳗弧菌的抑制效率在90% 以上。姜英辉和李光友(2002)研究了乳酸链球菌的培养及其对海洋弧菌的抑制作用。

2.3.2 提高生产性能

       B y u d 等(2001) 从鲆鱼分离并筛选出一菌株Lactobacillus sp .DS-12,它表现出强的抗菌活性,能抑制多种鱼体病原菌( 如鳗弧菌、嗜水气单胞菌等) 的生长,在两次各为期1 个月的饲喂试验中,发现饲喂含有DS-12 菌株的试验组,鱼的平均体重的增加均比对照组的快,揭示了乳酸菌同时拥有既抑菌又促生长的双重机能。Gildberg 等(2004) 用含有大西洋鳕鱼内脏提取出来的乳酸菌的饲料喂鳕鱼苗,3 个月后将鱼苗放养在带有强致病弧菌的环境中,发现能够提高其抗病率。Ga t e s o u p e 等(2008)利用乳酸菌饲养的轮虫作为大菱鲆仔鱼的鲜活饵料,证明乳酸菌可以提高仔鱼对病原弧菌的抵抗力。Nikoskelainent 等(2000) 研究表明,给虹鳟投喂含有乳酸杆菌的饵料,可以提高它们的免疫力。桂远明等(2007) 报道了乳酸菌等微生物制剂对鲤具有促生长和提高抗病力作用。

 2.3.3 净化养殖水体

       周海平等(2006) 应用乳酸杆菌对养殖水体和饲料的降解作用进行了研究,结果表明,各试验组中N O2-N、NO3-N、PO43- P 从试验第1 ~ 4d 一直处于下降趋势,而NH4+- N 呈上升趋势,对C O D 无降解能力,温度、菌浓度、底物浓度对NO2-N、NO3-N、PO4-P、NH4+-N 降解率的影响是极其显著的。沈南南(2008) 研究了地衣芽孢杆菌、光合细菌和乳酸杆菌对凡纳滨对虾在封闭式高密度养殖水质的调控效果,结果表明,芽孢杆菌+乳酸杆菌可以明显降低养殖水体氨氮等有害物质的含量。

3 ·小结

        乳酸菌作为一种高效且绿色的饲料添加剂,通过特有的益生作用对动物生产起到了重要的影响,在提高生产性能、增强机体免疫力、治疗仔猪腹泻、净化水质等方面发挥了巨大贡献。然而,目前对乳酸菌的研究及应用并不全面,因其添加方式、添加量及添加时间的不同,乳酸菌的作用效果也不同,因此对于乳酸菌的稳定性和有效性还有待于进一步的研究。随着科学技术的发展及对乳酸菌等益生菌的了解,乳酸菌必然会更好地被人们所利用,在动物生产中发挥越来越大的作用。