益生菌對豬腸道健康的調控及其作用機制

戴正浩 劉虎傳 祝貴華 郝海玉 楊培培 劉開東

益生菌對豬腸道健康的調控及其作用機制

戴正浩 劉虎傳 祝貴華 郝海玉 楊培培 劉開東

（山東省青島市畜牧獸醫研究所 266100）

益生菌是一類活的微生物，當達到足夠數量是可以恢復宿主的免疫系統，對宿主產生有益作用，可以作為飼料添加劑來補充腸道微生物。另外，除了抗毒性和減少腹瀉外，飼糧中添加益生菌還可以改善腸道健康，提高營養物質的消化率，進而有利于豬養分利用和生產性能的提高，是抗生素的理想替代品之一。本文借鑒國內外學者近年來的益生菌在豬腸道健康調控方面的研究成果，對益生菌常用的種類、作用機制等進行了概括和闡述，以期為今后養豬業中合理使用益生菌提供科學的依據。

1 益生菌的概述

1.1 定義 （1）生菌這個詞語來源于希臘語，意思是“對生命有意義”，是一種活著的微生物，當給與足夠數量時，通過改善腸道菌群平衡對宿主提供益處。FAO/WHO定義為“活著的微生物，當給與足夠數量時，通過改善腸道菌群平衡對宿主提供一個好的益處”。（2）考慮到法律上限制或禁止抗生素作為生長促進劑使用以及消費者對豬肉安全的要求越來越高，豬飼料中加入新型添加劑來代替抗生素用于保證養豬業的持續穩定健康的發展是絕對必要的。和抗生素殺滅有害菌和一些有益菌不同，益生菌是促進腸道中一些有益菌的生長，限制有害菌的生長。目前，應該繼續研究更好的益生菌產品應用到養豬業中，替代抗生素的使用，所以益生菌產品的研究和應用還需要不斷進行下去。

1.2 益生菌及其商業產品 （1）通過眾多的研究，多種微生物被確定為益生菌，導致了市場上出現了各種各樣的益生菌商業產品。常見的細菌有芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、腸球菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬。（2）盡管在一種商業產品中應用一種以上的菌種的優勢尚未研究清楚，但大多數商業產品都包含一種以上菌株，有的甚至包含活酵母菌或者其他真菌。不同商業產品因其微生物的來源、特性、作用方式等的不同而存在顯著的差異，附表顯示了動物飼料中常用的微生物[1]。

2 益生菌在豬體內的作用機制

目前益生菌的有益作用機制還沒有完全的被闡述清楚，下面對目前的一些機制研究進行了總結。

2.1 競爭排斥 益生菌通過與有害菌在腸道中競爭粘附位置和有機基質，阻止有害菌在腸上皮細胞的定植，進而阻斷有害菌的粘附部位，排除病原菌，防止感染。另外，益生菌和有害菌競爭營養物質(主要是碳源)和養分吸收部位，抑制病原菌的生長。益生微生物對腸壁的粘附作用能阻止有害菌的定植。Jin等[2]體外實驗表明，屎腸球菌18C23可以有效抑制K88ac和K88MB與豬小腸粘膜受體的結合。這用抑制作用與劑量有關，當活菌濃度為109cfu/ l或者更多時抑制率大于90%，然而當濃度為107cfu/ml或更少時黏膜抑制作用顯著下降。Bhandari等[3]通過添加屎腸球菌和另外一種產大腸桿菌素大腸桿菌組成的益生菌制劑，能有效的抑制大腸桿菌在仔豬小腸上皮細胞的附著。魏清甜等[4]研究發現添加糞腸球菌能顯著降低空腸中大腸桿菌數量。

附表 動物飼料中常用的微生物種類

屬種 芽孢桿菌液化淀粉芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌、凝固芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、馬鈴薯芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、圖瓦永芽孢桿菌 短芽孢桿菌屬側孢短芽孢桿菌 雙歧桿菌屬鏈狀雙歧桿菌、動物雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌、比菲德氏菌、嬰兒雙歧桿菌、乳雙歧桿菌、長雙歧桿菌、假長雙歧桿菌、嗜熱雙岐桿菌 念珠菌屬皮托念珠菌、產朊假絲酵母 梭菌屬丁酸梭菌 埃希氏菌屬大腸埃希桿菌 腸球菌屬糞腸球菌、屎腸球菌 乳酸菌屬嗜酸乳桿菌、食淀粉乳酸桿菌、短乳桿菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、纖維二糖乳桿菌、彎曲乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、香腸乳桿菌、發酵乳桿菌、雞乳桿菌、詹氏乳桿菌、乳酸乳球菌、副干酪乳桿菌、植物乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、唾液乳桿菌、優勢乳酸桿菌嗜熱性乳酸桿菌 乳球菌屬乳酸乳球菌 明串珠菌屬檸檬明串珠菌、腸膜明串珠菌 巨球型菌屬埃氏巨球型菌 片球菌屬乳酸片球菌、小片球菌、戊糖片球菌戊糖亞種 普氏菌屬布氏普雷沃氏菌 丙酸桿菌屬產酸丙酸桿菌、費氏丙酸桿菌、詹氏丙酸桿菌、謝氏丙酸桿菌 酵母菌屬布拉氏酵母菌、釀酒酵母、巴氏酵母 鏈球菌屬牛鏈球菌、乳酪鏈球菌、二丁酮鏈球菌、糞鏈球菌、屎鏈球菌、解沒食子酸鏈球菌、嬰兒鏈球菌、中間鏈球菌、唾液鏈球菌、嗜熱鏈球菌 曲霉屬米曲霉、黑曲霉菌

2.2 直接的抑菌作用 某些益生菌在腸道內定植后，能產生具有殺菌或抑菌特性的物質，抑制革有害菌在腸道內的定植。這種拮抗作用可以打破宿主腸道中原有的菌群平衡，然后建立一個新的微生物生態平衡系統。某些益生菌能發酵碳水化合物產生有機酸如乳酸和乙酸，降低腸道pH值到抑菌水平。一些菌種也產生過氧化氫，抑制革蘭氏陰性細菌的生長。除了有機酸外，益生菌還能產生一些多種其他物質，包括抗氧化劑、抗菌肽、抑菌素、細菌素和小菌素。這些物質不僅可以減少病原微生物的數量，而且可能影響細菌的代謝和毒素的產生。乳酸菌產生的細菌素被報道可以滲透革蘭氏陰性菌的外膜，并通過與其他抗菌環境因素結合，如低的溫度、有機酸和多粘菌素來使其失去活性。益生大腸桿菌產生的小菌素能限制腸道發炎時共生的大腸桿菌、粘附性侵襲性大腸桿菌和相關病原體沙門氏菌。

2.3 免疫反應的調節作用 體內和體外模型中研究證明，益生菌對腸粘膜屏障功能具有修復作用。某些益生菌可以通過調節細胞骨架和緊密連接蛋白的磷酸化來增強腸道屏障功能，從而影響腸黏膜細胞與細胞間的相互作用和細胞的穩定性。Liu等[5]利用腸上皮細胞株模型研究發現，鼠李糖乳桿菌處理后能降低輪狀病毒誘導的黏蛋白分泌反應。劉輝等[6]研究發現添加益生菌能顯著提高生長豬血清IgA、TP、GLB、IgG含量。杜泓明等[7]研究發現添加益生菌培養物能提高斷奶仔豬血清IgG、IL-6和TNF-γ的含量。

2.4 減少腹瀉和抗毒素的作用 腹瀉是仔豬斷奶后第一周最關鍵的問題，因此，關于益生菌對腹瀉發生率的降低作用一直是研究的熱點。大約80%的研究發現給仔豬添加益生菌能降低腹瀉的發生率，并且這種作用于益生菌的種類無關，如蠟樣芽胞桿菌、屎腸球菌、乳酸乳球菌或者乳酸片球菌。Taras等[8]研究了添加屎腸球菌可以降低斷奶后仔豬腹瀉率。魏清甜等[4]發現添加糞腸球菌能顯著降低保育豬的腹瀉率。

2.5 養分消化率的調控作用 很多研究表明，益生菌能改善干物質、有機物、能量、粗蛋白、粗纖維和磷的消化率。Huang等[9]發現在玉米豆粕型日糧型斷奶仔豬中添加0.1%復合乳酸菌制劑，能增加粗蛋白和磷的表觀消化率。張乃鋒等[10]發現添加109和1010cfu/kg的植物乳桿菌GF103能顯著提高總能、干物質、有機物質、粗蛋白質、粗脂肪消化率，但中性洗滌纖維和磷的消化率無顯著差異。

2.6 抗氧化活性和緩解應激 一些乳酸菌(如長雙歧桿菌和發酵乳桿菌)能產生抗氧化物質，清除自由基，進而減輕宿主的氧化應激。高建忠等[11]研究發現富硒益生菌能顯著提高仔豬血液GSH-Px活性和血清SOD活性，降低血清中MDA含量。Wang等[12]報道，添加發酵乳桿菌能增加生長肥育豬的抗氧化狀態，增加血清中抗氧化酶的水平，減少了血清和肌肉中MDA的含量。

3 小結

目前，關于進行了很多關于益生菌對豬健康狀況的研究，尤其是機制的研究，如益生菌和宿主黏膜表面或病原菌的相互作用。然而，目前并不能全面了解益生菌在養豬業生產和繁殖參數方面的功效，未來還應加大這方面的研究，還要考慮到益生菌使用的有效性和安全性方面，為益生菌作為抗生素替代品的應用提供理論基礎。

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[4] 魏清甜, 李平華, 汪涵等. 糞腸球菌替代抗生素對保育仔豬生長性能、腹瀉率、體液免疫指標和腸道微生物數量的影響[J]. 南京農業大學學報, 2014, 37(6): 143-148.

[5] Liv F, Li G, Wien K, et al.Porcine small intestinal epithelial cell line (IPEC-J2) of rotavirus infection as a new model for the study of innate immune responses to rotaviruses and probiotics[J]. Viral Immunology, 2010, 23: 135-149.

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（2019–08–12）

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