益生菌對蛋品質的調控及作用機理

■胡慶勇 胡 聰 斯大勇 張日俊

（中國農業大學動物科技學院動物營養學國家重點實驗室，北京 100193）

近年來，隨著生活水平的提高，我國居民在對禽蛋的需求量保持穩中有升的同時，越來越注重對綠色、健康、營養的蛋品質追求。而在當今的集約化、高密度的規?；B殖場中，以沙門氏菌、大腸桿菌、巴氏桿菌等為代表的細菌性疾病頻發[1]，致使抗生素的大量、過度使用，引發的畜禽產品藥物殘留、耐藥性等問題日益嚴峻，嚴重地制約了養殖業的發展。為提高動物機體免疫力，改善畜產品質量，保護人類健康，尋求一種安全、無污染、無殘留的抗生素替代品迫在眉睫。微生態制劑是基于動物腸道微生態平衡開發出來的一種綠色環保的活菌飼料添加劑，能顯著改善畜禽腸道環境，提高對營養物質的消化吸收利用率，增強機體免疫力，具有無殘留、無耐藥性的優點[2]。然而鮮有關于其作用機理，調控蛋品質代謝途徑方面的研究報道，因此，本文對飼料中常用的益生菌，及其作用機理和對蛋品質的調控途徑做了介紹，旨在為微生態制劑的實際應用提供理論參考。

1 常用的益生菌

益生菌的概念起初由Lilly and Stillwell提出，用來描述一種細菌產生的能夠促進其他細菌生長的物質。隨著對其研究的深入，其概念也在不斷地更新和完善?，F在多指一種或多種的活菌飼料添加劑，具有改善腸道微生態平衡，促進機體健康等功能[3]。益生菌種類繁多，理想的益生菌菌種通常具有以下特征[3-4]：①能抵抗酸、膽汁消化，經胃腸道后仍能保持一定活性；②能夠定植于腸道上皮細胞或黏膜；③能夠產生抑菌物質；④調節機體免疫機能，但不產生炎癥反應；⑤對動物機體無毒害作用，能夠調節微生物平衡。在我國農業部公布的允許使用的飼料添加劑名錄中，常用的益生菌有芽孢桿菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、黑曲霉、米曲霉等。而養殖業生產中應用較多的有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌三類[4]。

1.1 乳酸菌

乳酸菌是一類能發酵糖類產生乳酸的無芽孢、革蘭氏染色陽性菌的總稱。乳酸菌作為機體內的益生菌，能夠很好地耐受胃酸，同時具有較好的抗鹽性，并能產生有機酸，降低腸道pH值，競爭性地抑制其他有害菌的生長；乳酸菌產生的細菌素等抑菌物質能夠調節機體胃腸道菌群平衡、保持微生態穩態[5]；飼喂乳酸菌能夠提高食物消化率，降低血清膽固醇，控制內毒素，抑制腸道內腐敗菌生長繁殖[6]。近來有研究報道，乳酸菌生長代謝過程中產生的胞外多糖，具有多種生理功能，能夠增強機體免疫力，還具有抗腫瘤的作用[7]。

1.2 芽孢桿菌

芽孢桿菌是一種以孢子形式直接添加到飼料中的桿菌或球菌，相比乳酸菌對營養要求簡單、代謝速度快、抗逆性強、易于保藏和貯存[8]?？莶菅挎邨U菌和地衣芽孢桿菌具有很強的產蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的能力，能夠補充內源酶的不足，破壞飼料中植物細胞壁，消除或減弱抗營養成分，促進動物對營養物質消化吸收，提高飼料轉化率[9]?？莶菅挎邨U菌的脂磷壁酸和肽聚糖-磷壁酸復合物還具有免疫佐劑的功能，能夠提高機體免疫功能。

1.3 酵母菌

飼用酵母一般由酵母及其培養物組成，是一種富含蛋白的單細胞飼料。飼用酵母富含多種營養物質，包括天冬氨酸、蘇氨酸等氨基酸，B族維生素、生物素，以及錳等各種微量元素[10]。酵母細胞壁中的甘露聚糖和β-葡聚糖等，能夠增強機體免疫力，提高動物生產性能[11]。還有研究指出酵母細胞壁中的β-葡聚糖等對霉菌毒素具有良好的吸附功能，且對營養物質的影響很小[12]，是一種理想的霉菌毒素吸附劑。

2 蛋品質評價指標

雞蛋品質是養殖戶和消費者都關注的重要性狀。在實際生產中，經常需要根據消費者的不同需求，對蛋重、蛋殼、蛋黃以及一些營養素進行調控。品種、飼料、營養水平、飼養方式和環境溫度都是影響雞蛋品質的重要因素。而近年來，應用益生菌對蛋品質進行調控的報道屢見不鮮。益生菌對蛋品質調控的研究，多集中在對蛋重、蛋形指數、蛋殼強度、蛋白比率、蛋黃比率、蛋黃色澤、哈氏單位以及蛋黃脂肪酸含量等方面。蛋重是鮮蛋分級的一個重要標志，在一定范圍內，蛋重越大，等級越高，日糧能量水平是影響蛋重的最主要因素。蛋殼的質量主要與日糧中鈣的種類、含量、鈣磷比例以及一些微量元素有關。哈氏單位是衡量雞蛋蛋白品質的重要指標，一定程度上哈氏單位越高，表示蛋白黏稠度越好、蛋白品質越高。蛋黃的主要成分是類胡蘿卜素，包含胡蘿卜素和葉黃素兩部分；蛋黃色澤作為消費者十分關注的一個蛋品質指標，鮮艷的色澤往往更能吸引消費者；在一定程度上，飼喂含色素較高的日糧可以加深蛋黃色澤，另外日糧中添加維生素E以及抗氧化劑也可以提高蛋黃顏色[13]。

3 益生菌對蛋品質影響

微生物飼料添加劑在蛋雞生產上的使用效果，國內外報道很多，但結果不盡相同。造成差異的原因很多，一方面與所用菌株的種類、生產工藝、加工貯存條件等有關；另一方面蛋雞的品種、日齡、飼喂的日糧類型也可能影響試驗結果。但絕大多數報道都表明日糧中添加益生菌可以不同程度提高蛋雞的生產性能，改善雞蛋品質。

鄭學斌等用（1.5×109CFU/g枯草芽孢桿菌、乳酸菌及其代謝物和載體等混合物）的益生菌飼料飼喂蛋雞，結果表明，含0.01%、0.02%的益生菌組比對照組蛋中膽固醇含量極顯著降低，脂肪含量顯著降低，蛋白含量顯著提高，灰分含量顯著提高，且效果優于土霉素試驗組。龍愛琳等分別用枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和戊糖片球菌（107CFU/g）飼喂蛋雞，三種益生菌對蛋黃顏色、蛋黃重、蛋重、蛋殼平均厚度、蛋形指數和蛋白高度都有顯著影響。其原因可能是高劑量益生菌對機體生理機能起到較好的調節作用，可以產生乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸，降低腸道pH值，促進鈣磷等礦物質離子化，促進機體對蛋白質、鈣、鐵和維生素D等物質的吸收，進而提高蛋品質。還有一種解釋是益生菌通過促進蛋雞采食量增加，使機體內鈣的攝入總量增加來提高蛋重。Mikulski等[14]用乳酸片球菌飼喂蛋雞，其結果表明益生菌能夠提高蛋重，增加蛋殼厚度，蛋比重等指標，并且蛋黃中膽固醇含量比對照組降低10%以上，不飽和脂肪酸含量得到提高。Ramasamy等[15]用1 g/kg含12株乳酸菌混合物的日糧（109CFU/g）飼喂蛋雞，其結果表明蛋重相比于空白組有顯著增加，其原因是益生菌提高了宿主對營養物質的消化吸收效率。在日糧中添加8.0×108CFU/kg乳酸片球菌能夠增加蛋黃中亞油酸和亞麻油酸等多不飽和脂肪酸的含量[14]，且使蛋黃色澤加深，其機理可能是促進類胡蘿卜素的吸收，改善了蛋黃著色，從而提高了蛋黃質量。

Mahdavi等[16]用一種由枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌組成的微生態制劑飼喂蛋雞，其結果表明，不同添加量的微生態制劑都顯著降低血漿中膽固醇和甘油三酯的含量和蛋黃中膽固醇含量，而其他與蛋品質相關的性狀并沒有顯著變化。Saleh等[17]研究結果表明，在飼料中添加泡盛曲霉能夠顯著降低蛋黃中脂肪以及膽固醇含量，同時蛋黃中亞油酸、亞麻油酸、α-亞油酸的含量得到顯著提高；其機理可能是泡盛曲霉產生了去飽和酶，將飽和脂肪酸還原為不飽和脂肪酸[18]。另外一些關于益生菌的研究中，其對蛋品質調控的試驗結果在統計學上并不顯著，但蛋雞的生長性能、血液生化指標等都有改善的趨勢，對動物機體健康狀況有一定的提高作用。

4 益生菌的作用機理

4.1 改善腸道黏膜屏障

由腸上皮細胞以及腸上皮細胞之間的緊密連接組成的腸道機械屏障是抵御外來異物入侵的第一道屏障，能夠有效防止病原菌、腸毒素透過腸黏膜進入血液。機體內的一些致病菌，例如大腸桿菌，會產生腸毒素等，破壞腸上皮細胞之間的緊密連接，提高腸黏膜的通透性，導致毒素等透過腸道屏障進入血液，引發炎癥反應，溶血癥等一系列危害。而植物乳桿菌等有益菌卻能夠促進occludin、caco-2、zo-1、zo-2和細胞骨架蛋白的表達量，從而加強腸上皮細胞之間的緊密連接[19]，降低腸黏膜的通透性。通過促進黏膜蛋白的分泌量和增加黏蛋白的厚度來降低腸道屏障的通透性。許多益生菌能夠產生丁酸，丁酸作為上皮細胞的主要能量之一，能夠促進上皮細胞的增殖分化，抑制炎癥，維持和促進腸道正常功能[20]。

4.2 調節腸道菌群結構

通過競爭性地排除、頡頏病原菌保持腸道正常菌群結構；有研究指出乳酸菌作為一種益生菌能夠產生乳酸、乙酸、丁酸等有機酸、過氧化氫以及細菌素等物質來抑制其他病原菌的增殖，形成一層生物屏障，保持腸道菌群的穩定結構。并且絕大多數益生菌能夠聚集和粘附，可以競爭性地粘附在腸道黏膜表面，生成一層菌群膜，形成生物屏障來保護機體健康[3]。

4.3 產生消化酶，促進消化吸收，提高采食量和消化率

有些益生菌能夠產生脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等多種酶類，合成氨基酸、維生素等營養物質，促進對營養物質的消化吸收。除此之外，微生物還能夠通過發酵對纖維素、半纖維素、木質素等機體不能降解的物質進行利用，產生有利于宿主生長的短鏈脂肪酸。

4.4 分解有毒有害物質

枯草芽孢桿菌等可在大腸中產生氨基酸氧化酶、氨基轉移酶及分解硫化物的酶，將一些有害菌產生的吲哚化合物、硫化物氧化成無臭無味無毒物質，從而降低血液及排泄物中的有害氣體濃度，減少排放量，改善飼養環境，提高動物的生長性能[21]。

4.5 激活機體的免疫功能

侵入機體的病原菌能夠和腸上皮細胞結合，誘導組織、巨噬細胞程序性死亡，誘發炎癥反應。益生菌不僅能夠通過直接頡頏病原菌、抑制病原菌的生長的途徑來減少炎癥反應，間接調節免疫功能外；還能直接刺激免疫器官組織的生長發育，調節特異性和非特異性免疫來發揮作用。飼喂乳酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌等益生菌后能夠調整腸道菌群平衡，活化腸黏膜內相關淋巴組織，使SIgA抗體分泌增加，誘導T、B淋巴細胞和巨噬細胞產生細胞因子，通過淋巴細胞再循環激活全身免疫系統，增強機體免疫功能[22]。益生菌常被作為一種免疫佐劑應用在生產實踐中，譬如和疫苗聯合使用可以具有提高免疫保護率、增加抗體滴度、延長免疫期的能力。

飼料中常見的益生菌往往通過上述一種或多種途徑來發揮其益生功能，提高動物生產性能，保持機體健康生長。

5 益生菌對蛋黃膽固醇代謝影響

長期食用含膽固醇較高的食物可能誘發動脈粥樣硬化、脂肪沉積等疾病。在人們追求綠色健康的生活方式前提下，越來越多的人開始注重追求膽固醇含量低的雞蛋；一直以來，也有很多通過益生菌調控來降低雞蛋里膽固醇含量的報道。在大多數動物中，膽固醇是通過分解代謝，最后從糞便中排出體外；但是對于蛋雞而言，絕大多數都是通過雞蛋排除體外。雞蛋中的膽固醇來源于血清中[23]，益生菌是通過調控血液中膽固醇含量，進而影響雞蛋中膽固醇的含量。

膽固醇在機體內是無法徹底氧化分解的，只能轉化為類固醇激素、維生素D3、膽酸等物質。有關益生菌降低蛋黃中膽固醇含量的機理有很多。其中一條通路就是膽酸途徑。在肝臟內由膽固醇合成的初級膽汁酸，與?；撬?、甘氨酸結合生成結合形式的膽酸和脫氧膽酸，進而在小腸末端被重吸收運回肝臟。有研究發現擬桿菌、雙歧桿菌、梭桿菌、梭狀芽孢桿菌、乳酸桿菌和鏈球菌等能夠水解這些結合形式的膽酸，進而干擾膽固醇的肝腸循環[24]。有研究報道[25]，有些類型的乳酸菌能夠產生膽鹽水解酶，對膽鹽進行水解，導致糞便中排出的膽酸增多，從而使沉積在脂蛋白中的膽固醇含量減少。

某些固氮菌和啤酒酵母的類固醇營養缺陷型菌株，可以生成7-脫氫膽固醇氧化酶，能夠將膽固醇分解成7-脫氫膽固醇，后者經光照途徑可以生成維生素D3，通過膽固醇轉化的途徑，減少體內膽固醇含量[26]。

另外有研究報道，腸道微生物發酵產生的短鏈脂肪酸也可能影響膽固醇代謝。乙酸作為生成膽固醇的前體物質，在一定程度上會增加機體膽固醇含量；而丙酸則又有降低血脂含量的趨勢[24，27]。丙酸鹽和乙酸影響機體膽固醇含量的能力強弱，與微生物種類、組成、發酵產酸的底物、產生的短鏈脂肪酸比例以及在體內的消化吸收速率等因素有關。

除了上述的加快膽固醇轉化排泄的途徑，還可以抑制膽固醇的自身合成來進行調控。在動物機體內，膽固醇是以乙酰輔酶A為底物，經過30余步的酶促反應最終生成27碳的膽固醇。在合成通路中，HMG-COA是其中的一個限速酶[28]。斯達?。⊿tatin），一種從橘青霉真菌中提取出來的HMG-COA的抑制劑，被認為是一種健康安全的降低膽固醇的藥物。Saleh等[29]研究結果表明，益生菌泡盛曲霉降低膽固醇的機理可能是產生像斯達汀一樣的物質，產生HMG-COA還原酶抑制劑，從而影響HMG-COA的活性，最終抑制膽固醇的合成。張劍鋒[30]研究指出，在日糧中添加2%益生菌和0.015%低聚木糖的混合物，可以在轉錄水平極顯著降低HMGCOA mRNA的表達量，抑制膽固醇的合成。而僅添加益生菌則無統計學差異，這可能與低聚木糖能選擇性的促進有益菌的生長，使動物腸道中有益菌的數量占據優勢，進而對機體膽固醇代謝有極顯著影響。以上研究表明益生菌是可以通過對膽固醇合成途徑進行調控，影響宿主的膽固醇合成來調控膽固醇含量。

6 總結

關于益生菌對蛋品質的研究結果不盡相同，其原因可能受到多方面的影響；一方面與益生菌產品的生產工藝、產品中活菌數以及添加量有關；另一方面也取決于蛋雞的品種、周齡、健康狀況以及飼養環境、營養水平等因素。在正常狀態下，蛋雞的各種生理機能都處于較高的水平，可能會掩蓋益生菌的益生效果，導致其作用效果難以達到顯著水平，從而表現出對營養物質的消化吸收率影響不顯著。但是在各種應激狀態下，蛋雞的生產性能受到破壞，腸道健康受到影響，益生菌則能利用自己的特性來減輕機體受到的各種損害，最大程度的發揮益生效果。因此，在比較益生菌的作用效果時，應綜合考慮各種影響因素，才能得出準確結論。隨著對益生菌研究的不斷深入，相信益生菌一定會在畜禽養殖業中得到更加廣泛地應用。