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畜禽用益生菌的研究进展

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201 3年3月第3卷第6期 ・综 述・ 畜禽用益生菌的研究进展 李雯静 肖运才 毕丁仁 彭健 石德时 农业微生物学国家重点实验室华中农业大学动物医学院,湖北武汉430070 【摘要】随着经济生活水平的提高和兽牧业的发展,如何吃到“放心肉”成为人们关注的话题。益生菌是一类适量 服用后能够调节宿主肠道菌群有助于宿主健康的活的微生物,可以改善兽禽产品质量。本文从兽牧业的应用角度, 介绍益生菌的概念由来,益生菌菌株特点及种类、对宿主的益生作用,最后对益生菌未来的发展方向进行展望。旨 在让人们全面了解益生菌在兽牧业生产中不可忽视的优点及其替代抗生素的可能性。 【关键词】益生茵;菌株;饲料添加剂;益生作用 【中图分类号】S816 【文献标识码】A 【文章编号】2095—0616(2013)06—37—03 Advancement of probiotics used in livestock and poultry L/Wenfing XIAO Yuncai 131 Dingren PENG Jian SHI Deslf State Key Laboratory of Agricultural Microbiology,Huazhong AgTicultural University,Wuhan 430070,China 【Abstractl With the improvement of economic living level and the development of animal husbandry,it becomes the hot SUl1ject that how to eai quality—assured meat.Probiotics are a kind of living microorganism that can modulate the host intestinal flora and benefit for host healthy when right amount used,it can improve the quality of livestock and poultry products.In the view of animal husbandry.This paper introduced the concept of probiotics origin, characteristics and effect on the host.The development direction of probiotics is also prospected in the end of this paper.The aim of this paper was to make people fully understand that the advantage of probiotics should not be ignored and the possibility of replacing antibiotics by probiotic. [Key wordsl Probioties;Strains;Feed additive;Probiotic effect 1益生菌的概念 益生菌对人畜均有益生作用。在兽牧业急需抗生素替 代技术的背景下,益生菌作为一种新型无污染、无毒副作用 饲料添加剂,具有很广阔的应用前景,国际上把含有益生菌 的微生态制剂称为“拯救地球的技术”。益生菌的概念最早 在1965年由Lilly等…给出,是指“一种由某一微生物分 业部第l126号公告《饲料添加剂品种目录(2008)》中公开 了可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种共l6种,分 别为:地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformZ+)、枯草芽孢杆菌 (Bacillus suhtili+ 、两歧双歧杆菌(Bih'dohacterium hifidum)、 粪肠球菌(Straptoccus faecium 、屎肠球菌(Enterococcus lactis)、乳酸肠球菌(Lactohacillus acidophilus)、嗜酸性乳 杆菌(Lactolmcillus acidophilus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、乳酸乳杆菌(Lactohacillus lact+ ̄)、植物乳杆 菌(Lactohacillus plan[arum)、乳酸片球菌(Pediococcus acidi/acHcii)、戊糖片球菌(Pe<h'ococcuspentosaceus)、产 朊假丝酵母(Candida utili+)、酿酒酵母、( ̄qaccharomyces cerevi+'iae)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustri ̄) 和保加利qV3L杆菌(Lactohacillushulgaricus)。 泌的促进另一种微生物生长的物质”;1991年Fuller等将 其定义为“一类通过调节肠道平衡而对宿主产生有益作用 的活菌”;2001年,联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织 (WHO)将益生菌定义为“经适量服用后有助于宿主健康的 活的微生物”,这一概念延用至今。 2益生菌菌株特点及种类 益生菌制剂菌株应具备以下特点12I:(1)无毒、尤致病 性,不与病原微生物产 杂交种;(2) 体内外易于繁殖,体 2010年《饲料添加剂r【J1种目录(2010)》( 集 意 稿)-I1义增加了l2个 种,它们是:婴儿舣歧杆菌 (Bih'doh+scler/nm/nfan/i ̄)、k舣歧朴 (BifirhJhm・/erinm /()ll< ̄run1)、 舣歧杆菌(1hlhh ̄ha<・lerl'um ,P )、I 存舣歧杆 0 llifhh>haf /el'l/tni H Prmol>hilus)、 enli ̄、 链蝶 t f・ 『Jf 氏乳朴 ( ,r riHus lP'II/el7")、功物舣歧 外繁殖速度较快,易丁扶得;(3) 低pH值干¨胆汁lIl-l『以 活,J 能植入肠黏膜;(4)经JJI 1I 菌仃活 红高,混入侧 物质… 影响 料及高温下稳定性殳『;(5)能广: 抑圳行 (7)能较长, ̄lhl 持活 J和稳定, 小身活性;(6)行利r促进衍主 K发育及提高抗病能力; 以益生菌株的上述特点为依 ,2008年1 2 JJ,我I 农 十I:菌(Bih'do/>a<#erlnm anima]i ̄)、 Itll霉(A.v>ergl//ns nige+)、米 ffff霉(A,v>ergi/lus Orrzae)、迟缓芽孢杆菌(Bat#/us lentus)、短 小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)、纤维二糖乳杆菌(Lactot>acillus cellnhiosus)、发酵乳杆菌(Lactohacillus fermentum)、产丙 酸丙酸杆菌(Pmpionibacterium acJc]ipropionicJ+)、布氏乳杆 菌(Lactobacillus buchneri)、副干酪乳杆菌(LactobaciIlu 【基金项目】国家科技支撑计划项目(2013BAD10B03);湖北省 然 科学基金资助(2012FFB02906);高校基本科研业务费专项资金 资助(201IPYI17)。 ‘通讯作者 paracasei)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)和侧孢芽孢 CHINA MEDICINE AND PHARMACY+■I西斜誓37 ・综 述・ 201 3年3月第3卷第6期 杆菌(Rac+Tluslaterosporus o 结肠炎的发生;(2)益生菌通过产生酸性物质(如乳酸)降低 3益生菌对兽禽经济效益的影响 益生菌能够增强动物机体应对不良刺激的能力,降低 死亡率,从而减少养殖业的经济损失;还能提高兽禽产品质 量,提高同类产品的经济价值和食用价值。 3.1 降低疾病发生率 肠道pH值,抑制对酸性环境敏感的病原菌的生长I15-171;(3) 益生菌与黏膜上皮结合形成生物膜,降解粘性蛋白(一种细 胞间基质糖蛋白,促进恶性肿瘤的形成),维持肠道固有菌 群,保持肠道内菌群平衡,挤占病原菌的生存空间,使之不易 吸附在黏膜上而被排出1181;(4)益生菌在肠道内产生厌氧环 由于断奶仔猪自身消化酶分泌不足及断奶应激等因素, 断奶仔猪极易出现采食量下降、生长受阻、腹泻等症状,研究 表明,在仔猪日粮中添加益生菌可以提高仔猪生长速度,提 高饲料转化率,降低哺乳阶段及断奶后仔猪的腹泻率,改善 境,抑制致病需氧微生物的生长,如枯草芽孢杆菌进入蛋鸡 体内后,短期内迅速繁殖成为优势种群并消耗肠道中的氧 备,造成厌氧环境,在促进益生性厌氧微生物繁殖的同时,抑 制致病性需氧微生物如大肠杆菌等的生长119-201。 仔猪肠道健康[31。 另有研究表明,患乳房炎的奶牛所产牛奶的导电率普遍 较高,因此牛奶导电率的高低可以成为判定奶牛是否患乳房 炎的标准 。黄良策等151在研究酵母菌、纳豆芽孢杆菌、乳 酸菌对泌乳后期奶牛生产性能影响时发现,3种益生菌均显 著降低了牛奶导电率(P<0.05),表明这3株益生菌在奶牛 乳房炎的防治上发挥作用。 3.2提高生产性能和改善产品质量 表示鸡蛋新鲜度和蛋白质量的指标为哈氏单位,它是现 在国际上对蛋白品质评定的重要指标和方法。浓蛋白(靠近 蛋黄的部分蛋白,浓度较高)含量越高,蛋就越新鲜,哈氏单 位就越大,研究表明在蛋鸡饲料中添加益生菌制剂可以提高 鸡蛋哈氏单位161。 随着人们生活水平的日益升高,越来越多的人注重营 养平衡如胆同醇的平衡。胆同醇每人每天从食物中摄取 200 mg即可,鸡蛋营养丰富,是老百姓喜爱消费得起的食 品,但值得注意的是蛋黄中胆固醇含量高达200 mg/100 g, 按照大数人的饮食习惯,每日摄人胆固醇量易过量,长此下 去易患结石,Xu等I I发现在25周龄蛋鸡饲料中添加枯草 芽孢杆菌培养物,能够降低蛋黄中胆固醇的含量。 黄良策等[51发现乳酸菌和纳豆芽孢杆菌能够显著提高 奶牛产奶量(P<0.05),Qiao等18i也发现饲喂含有枯草芽 孢杆菌的日粮,奶牛产奶量显著提高。Alexopoulos等 发 现在母猪日粮中添加地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌可提高 断奶仔猪存活率,增加断奶仔猪体重,并可以提高饲料的利用 率,显著降低母猪存哺乳期问的体重下降幅度。刘瑞丽等lIOl 对生长肥育猪饲喂复合益生菌发酵饲料,发现其明显提高肥 育猪的日采食量和FI增重,改善料肉比,并减少环境污染。 4益生菌对宿主抗病力的影响 益乍菌通过良性i胳4整寄宿环境、对内增强宿主免疫细胞 活力、对外拈抗不良病原侵扰,从而全面提高宿主免疫力 4.1 益生菌直接拮抗病原微生物提高宿主抗病力 益生菌能渊节肠道内菌群平衡,彳丁利丁消化道黏膜 呼吸道黏膜抵抗外来细菌…- -I;同时体内益 菌数 的增 加能促进消化系统及呼吸系统 常功能的发挥, 高机体免 疫 1 。 益生菌主要从以下几个方面的作 直接拈抗病原微生 物:(I)产生抑菌物质 ,益生菌在肠黏膜上产生醋酸、过氧化 氢、细菌素和类似抗菌素的抑菌物质,从而防止致病菌入侵, 如Josep Bassaganya~Riera等[141发现在肠道中,益生菌产生 的代谢产物共轭亚油酸与巨噬细胞表面受体结合能够抑制 38+mira|l牛事CHINA MEDICINE AND PHARMACY 4.2益生菌增强免疫细胞活性提高宿主免疫力 大量研究表明,益生菌可以增强抗原递呈细胞(如树突 状细胞/巨噬细胞)、NK细胞、免疫活性细胞(B细胞/T细胞) 等免疫细胞的活性,在先天免疫和获得性免疫中发挥作用。 树突状细胞(dendritic cells,DCs)是动物机体内提呈抗 原能力最强的抗原提呈细胞,成熟DCs能够加T、递呈各种 抗原,并可以通过一些固有免疫受体如Toll样受体,识别病 原微生物表达的模式分子,以及通过主要组织相容性复合物 (MHC)和共刺激分子的上涮表达,启动初始型T细胞的活 化和增殖。未成熟DC和成熟DC的表面分子和功能存在明 显差异,未成熟DC高表达Ft、 R、CR、Toll样受体(TLR)、 甘露糖受体等,这些受体能介导DC摄取各种抗原,使之具 有很强的摄取、处理和加丁抗原的能力。但未成熟树突状细 胞(DC)表面的MHCⅡ类分子、CD80、CD40和ICAM等丰 度低,故其提呈抗原能力和激活T细胞的能力弱。在感染或 炎症发生时,未成熟DC摄取抗原后启动其成熟过程,在此 过程中其表面的MHC II、CD80、CD86、CD40、ICAM—l等分 子表达上调,提呈抗原能力和激活T细胞的能力不断增强。 熊菲等12i】以GM—CSF、IL一4联合诱导单核细胞生成未成熟 DC,再加入不同剂量热灭活的双歧杆菌刺激DC成熟,观察 DC形态,并检测混合淋巴细胞反应及IL一12、IFN一 的分 泌。发现经双歧杆菌死菌刺激后,可获得具有典型树突状形 态的DC;诱导后的DC刺激同种异体T淋巴细胞增殖的 能力增强(P<0.01),分泌IL—l 2、IFN一 的水平提高 (P<0.05),呈剂量依赖型。这表明双歧杆菌能影响单核细 胞来源的DC的分化、成熟及功能的发挥,且不同剂量的双 歧杆菌影响DC的成熟度。 噬细胞能够通过胞乔和抗原提呈作用发挥乔噬、加T 和呈递抗原的作用,发挥特异性和非特异性免疫的作.L}I。如 Suman Kapila等1221研究发现十酪乳杆菌对瑞十r1化鼠的腹 膜巨噬细胞具有激活作J 乳酸菌能通过刺激或抑制Thl T细胞产乍的方式来洲 免疫反应,f 酪乳杆菌能够促进 Th1 细胞 子lI 一l2、IFN一 干Il IFN一 的 1 成 l,从 促进细胞介导的免疫 答 NK细胞存机体 特异性免疫 『f1发挥着币委的功能,f,『l :接杀伤病毒感染的细,还可以分 泌细胞 子(如II型十扰素,IL一2),这些细胞l 子义可刺激 NK细胞不断增殖。如十酪乳杆菌可以增加NK细胞数量1241, 进而提高机体的非特异性免疫力。 4.3调节肠道神经系统 Kiamiya T等[25I用Sprague—Dawley大鼠进行罗伊 氏乳杆菌对结肠、直肠扩张引起的内张疼痛的抑制效应 201 3年3月第3卷第6期 综 性能的影响『J1.上海农业学报,2011,27(3):121—125. 述 的研究发现,罗伊氏乳杆菌及其产物即使是在扩张压最 大时也能抑制疼痛反应;且该菌能显著地减少背根神经 [1O】刘瑞丽,李龙,陈小莲,等.复合益生菌发酵饲料对肥育猪消化和生产 节单元扩张活性,说明益生菌对内脏疼痛具有潜在的治 f1 1]De Vrese,M,,P.Winkler,el a1.Prnbiotic bacteria reduced duration 疗作用。 5展望 近2O年来,在饲料中加各种抗菌类药物以达到扰菌促 生长的目的,虽极大地提高了养殖业的生产效益,但抗菌类 药物容易在肉蛋奶等动物性产品中形成残留;长期使用抗 菌素对动物消化系统和免疫系统造成损伤,使动物对其他病 原微生物的易感性增加,因而更容易造成病原变异和疫病 流行;抗生素的不合理使用造成的新发病流行普遍、药物残 留、细菌耐药性严重、ff{口受阻等问题越来越突显出来。在 这种大背景下,兽牧业急需一种抗生替代技术来达到抗病促 生长的目的,益生菌以其独特的益生理念和益生效果被业内 人士接受和越来越多的应用于畜牧业生产实践。益生菌可 调节宿主正常微生态环境平衡从而保护畜禽健康的认识与 抗生素杀灭病原菌从而保护畜禽健康的认识相比,更加全面 而理性,因而其应用前景必然优于抗生素,且就其对改善耐 药性和环境污染(药物等)的意义而肓,很有可能成为一种 “拯救地球的技术”。 然而作为一种新型饲料添加剂,还存在许多不容忽视的 问题,其中最主要的是益生菌株的安全性和有效性的问题。 如同人无完人一样,目前所筛选获得的益生菌株在有效性和 安全性上难以两全,都或多或少地存在一些毒性基因和耐药 性[26l。如何正确认识和评估益生菌株的安全性及有效性是 亟待解决的问题。 [参考文献】 Ill Lilly DM.Stillwell RH.Probiotics:Growth-Promoting Factors Produced by Microorganisms[J].Science.1965,147(3659):747—748. 【2】马春全.益生菌制剂的研制及其对雏鸡免疫学影响和机理的研究[D】. 北京:中国农业大学,2004:3. 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(收稿13期:2013—02—04) CHINA MEDICINE AND PHARMACY十一I为舛事39 

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