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飼用乳酸菌制劑的研究現狀及在養豬生產中的應用


                                                       王晶,季海峰,王四新,張董燕,王雅民
                                             (北京市農林科學院畜牧獸醫研究所, 北京 100097)
摘要:乳酸菌制劑具有改善胃腸道功能、提高動物免疫力和生產性能等作用,現已逐步應用于畜禽水產等各個養殖領域。近幾年來,中國在乳酸菌制劑的研究和應用方面也開展了較多研究。作者綜述了有關乳酸菌制劑在凍干保存、微膠囊制備和生物技術應用方面的研究現狀,以及乳酸菌制劑在促進豬生長、改善腸道環境和提高免疫力等方面的研究和應用進展,旨在為乳酸菌制劑在中國養豬業中的進一步研究和應用提供參考。
關鍵詞:乳酸菌制劑;凍干;微膠囊;生物技術;豬
中圖分類號:S816. 79      文獻標識碼:A      文章編號:167127236 (2010) 0320038203
  在眾多微生物添加劑中,乳酸菌制劑是飼用微生物添加劑中應用最為廣泛,效果較好的一類。它是多種動物消化道主要的共生菌,能形成正常菌群,也是中國最早公布的兩種可直接使用的飼料級微生物添加劑菌種之一。已有大量報道證明,這類飼用微生物添加劑具有良好的生物學功能,并且已在飼料行業中得到較廣泛的應用。乳酸菌可以在動物腸道內大量定植,幫助食物消化和代謝,促進營養物質的吸收和利用;同時它還能與致病菌競爭,抑制有害菌的繁殖,改善腸道內環境,調整胃腸道菌群平衡,提高動物健康水平。在養豬生產中,應用乳酸菌制劑可以達到提高日增重、改善料重比、增強機體抗病力、提高成活率、降低腹瀉率、提高經濟效益的效果。因此,近幾年有關乳酸菌制劑及其在養豬方面的應用研究越來越多,越來越深入。
1  乳酸菌制劑的研究現狀
1. 1  凍干技術 乳酸菌作為有益菌可直接飼喂動物,并能改善動物胃腸道微生態平衡而被人們廣泛認同。但由于該類菌多為厭氧菌或兼性厭氧菌,在生長過程中,不形成芽孢,抗性較差,在液體條件下難以長期保存,而且也不利于運輸、儲藏和使用。因此,乳酸菌的保藏一直是備受研究者關注的問題。菌種保藏方法有低溫保藏方法、隔絕空氣保藏法、干燥保藏法和寄主保藏法等多種。近年來研究結果發現,利用真空冷凍干燥技術生產活菌制劑是多種保藏方法中較為理想的一種,其保存期可超過3 個月,在常溫下即可保存。哈森等(2002) 分別用定期移植保存法、凍結法和真空冷凍干燥法對乳酸菌進行保存,結果表明,真空冷凍干燥法效果較好,其保存期長,而且在常溫下即可保存。但真空冷凍干燥過程中,冷凍和干燥的過程會造成部分微生物細胞的損傷、死亡及某些酶蛋白分子的鈍化。因此,要提高乳酸菌凍干后的存活率及活菌制劑的常溫穩定性,必須盡可能減少凍干過程對活菌的不良損傷,所以在凍干前加入保護介質減少凍干損傷是必須的。從目前的研究資料來看,各種糖類(如葡萄糖、果糖、乳糖、甘露糖和蔗糖) 、糖醇(如山梨醇和纖維醇) 和非還原性糖(如海藻糖) 保護劑對乳酸菌類細胞的凍干脫水具有顯著的保護作用(楊一兵等,2008) 。張英華等(2007) 研究結果表明,海藻糖能夠和細胞膜成分形成氫鍵作用,取代水的位置,保護細胞膜的穩定性,從而有效保護細胞膜結構及蛋白質,保證完整的細胞組織結構。另外,鄭秋紅等(2006)研究了分別用海藻酸鈉和聚乙烯醇兩種包埋劑對乳酸菌進行包埋固定,結果表明,經過包埋固定的乳酸菌在凍干后的存活率大于未包埋菌,而且熱穩定性也有明顯提高。
1. 2  微膠囊技術 微生態制劑的最低活菌濃度一般為107 CFU/ mL 時,才能發揮其有效的生理作用。因此,微生態制劑必須通過胃環境以大量的存活菌到達腸道并定植于腸黏膜上才能發揮其生理作用,但由于胃酸、膽汁酸等的殺菌作用,微生態制劑的活菌數在此過程中會大幅度下降。因此,如何使微生態制劑到達動物后腸道后仍能大量存活,已成為研究者越來越關注的問題。微膠囊技術是運用一定的方法和儀器,使用天
然的或合成的高分子材料,將固體、液體甚至氣體的微小顆粒包裹在半透性或密封性囊膜的微型膠囊內,使微膠囊內的物質與外界環境隔離,免受環境的影響,從而保持活菌的穩定,而在適當條件下,被包裹的物質又可以釋放出來發揮作用。而食用乳酸菌的研究結果表明,采用微膠囊技術包埋乳酸菌,能增強菌體對外界環境的抵抗力,顯著提高菌體在到達腸道后的存活率,使乳酸菌更好地發揮益生作用(Adhikari 等,2000) 。近年來,已有研究將該項技術應用于飼用乳酸菌的研究中。呂利軍等(2008) 為了保證足夠的乳酸菌在動物腸道中發揮益生作用,研究以海藻酸鈉、脫脂奶粉、乳糖為壁材,采用擠壓包埋和冷凍干燥結合的方法對植物乳桿菌進行微膠囊化研究。研究結果表明,海藻酸鈉濃度為3 %、脫脂奶粉濃度為4 %、乳糖濃度為6 %、CaCl2 濃度為2 %時,制備的微膠囊產品外形顆粒圓整,大小均勻,活菌數為7. 67 ×1010 CFU/ g ,且產品具有耐酸性。在隨后的斷奶仔豬飼喂試驗中,也證實了制備的乳酸菌微膠囊能促進斷奶仔豬的生產性能,并能提高其免疫力(呂利軍等,2009) ?,F階段飼用乳酸菌的實際生產中,微膠囊化的產品還很少,這主要是由于乳酸菌的微膠囊化工業生產中還存在著技術的成熟、壁材的選擇和生產設備的配套等幾個方面的問題。因此,發展和改善飼用乳酸菌微膠囊產品的實際應用性能,還需進行更多的研究和探索。
1. 3  生物技術 隨著分子生物學的高速發展,將基因工程技術應用于乳酸菌制劑的研究,通過對一些優良菌種的遺傳改造,導入有用基因如必需氨基酸合成酶基因、疫苗基因等,讓乳酸菌制劑在腸道內就能產生必需氨基酸或某些傳染病原的免疫保護造,以達到促進生長、預防疾病、改善消化吸收的目的,已成為新型乳酸菌制劑研究的方向和目的(溫建新等,2008) 。乳酸桿菌是公認安全級( GRAS) 菌,乳酸桿菌自身及其各種代謝產物對機體有營養和免疫功能,再加上其攜帶的目的蛋白的專一性作用,用乳酸桿菌作為疫苗載體不僅可使乳酸桿菌刺激產生黏膜及全身免疫反應,提高某些免疫活性因子的分泌,而且可將特異性抗原分子攜帶并分泌到腸道,進而引起
細胞免疫和體液免疫。因此,乳酸桿菌是一種極有前景的疫苗載體,將轉基因技術應用到微生態制劑的生產中是該領域未來發展的方向?,F在構建乳酸桿菌口服基因工程苗表達載體的條件都已逐漸完善,只是乳酸桿菌如何誘導小腸產生局部免疫反應的機制尚不清楚。隨著研究水平的提高,通過對乳酸桿菌表達調控的進一步研究和對免疫學特別是黏膜免疫機制的進一步探討,定會得到具有更強生物學功能的乳酸桿菌基因工程菌。
2  乳酸菌制劑在養豬生產中的應用
2. 1  促生長作用 乳酸菌制劑對仔豬的促生長作用已得到廣泛證實,但由于仔豬生長性能的表現受多種因素(品種、飼養類型、營養水平、最適菌種、最適添加量、最適劑型、最佳飼喂方式等) 的影響,因此,有關乳酸菌制劑改善仔豬生長性能的研究結果不盡相同;所以近年來仍在進行較多此方面的相關研究。謝紅兵等(2008) 在仔豬料中添加不同比例(0. 1 % ,0. 2 %) 的乳酸菌制劑(顆料狀,保加利亞乳桿菌) ,研究其對仔豬生產性能的影響。相比于不添加乳酸菌制劑的對照組,兩試驗組均顯著提高了斷奶仔豬的日增重、料重比;存活率雖與對照組差異不顯著,但均有不同程度的提高;此外乳酸菌制劑的添加還顯著降低了斷奶仔豬的腹瀉率。陳紅梅(2006) 研究了哺乳階段(14~35 日齡) 和斷奶階段(35~70 日齡) 基礎日糧中添加不同比例的乳酸菌素(粉狀,嗜酸乳桿菌) 的效果。研究結果表明,在哺乳仔豬日糧中添加乳酸菌素對哺乳仔豬各方面影響不明顯,在斷奶仔豬日糧中添加0. 4 %乳酸菌素組與對照組相比,可極顯著提高斷奶仔豬的日增重;顯著提高粗纖維的表觀消化率,其它各種養分的表觀消化率有隨著乳酸菌素添加量增加而提高的趨勢;糞中大腸桿菌數量比對照組顯著減少,仔豬腹瀉率有降低表現。這些結果都表明,乳酸菌制劑的添加能夠明顯提高斷奶仔豬的生產性能,但有關影響因素和最佳效果仍需進行更深入的研究。
2. 2  改善腸道環境 動物消化道中微生物群體紛繁復雜,在正常情況下,通過有益菌和有害菌之間的相互作用,使微生物之間保持著動態平衡,這種平衡一旦被破壞,將對機體產生不良影響。早已有研究結果表明,乳酸菌對提高宿主的營養,調節豬腸道菌群結構及改善腸道環境等均有有利的影響。王凱等(2008) 選擇72 頭斷奶仔豬研究了飼喂乳酸菌制劑對斷奶仔豬腸道生理生化指標的影響。研究結果表明,以1. 5 %乳酸菌制劑拌料發酵6 h 后,飼喂仔豬可顯著降低盲腸、結腸和直腸后段內容物p H ,顯著降低盲腸氨濃度,十二指腸、空腸的淀粉酶活性有明顯提高,后腸段和糞中大腸桿菌數和總細菌數均無顯著差異,但盲腸乳酸桿菌數有顯著提高。研究結果表明,以拌料形式在仔豬飼料中添中乳酸菌制劑,
可明顯改善仔豬腸道環境和菌群結構。此外,張常明等(2006) 研究了在基礎日糧的基礎上,每日每頭添加30 mL 植物源乳酸菌制劑,對二元雜閹公豬腸道菌群結構的影響。結果表明,添加組消化道各段內容物p H 都有所降低,乳酸菌數量不同程度地高于對照組,且在胃底、十二指腸、空腸部位都達到了顯著水平;此外,盲腸和結腸內容物中大腸桿菌的數量均有顯著降低,表明植物源性乳酸菌能有效抑制
有害菌的繁殖,改善動物消化道微生態平衡。
2. 3  免疫促進作用 研究結果表明,乳酸菌制劑在改善仔豬生長性能和腸道環境的同時,還能增強其特異性及非特異性免疫。乳酸桿菌能促進機體的免疫反應,是由于這些細菌在代謝過程中產生如蛋白質和多肽類等代謝產物,能激活機體免疫系統(蘇布敦格日樂等,2007) 。乳酸桿菌的此種免疫促進作用在近年來中國的一些研究中也得到證實。張常明等(2006) 選取了165 頭35 日齡的大長二元雜閹公豬,研究了植物源性乳酸菌對斷奶仔豬免疫功能的影響。研究結果表明,斷奶仔豬日糧中添加乳酸菌制劑能提高仔豬生產性能,而且可以提高血清T4 和
IGF21 的水平,淋巴細胞轉化率和IgG 水平有明顯提高, IgA、IgM 水平則有增高的趨勢,表明乳酸菌對斷奶仔豬的免疫功能有促進作用。呂利軍等(2009) 選取48 頭25 日齡斷奶仔豬,研究了添加乳酸菌微膠囊和合生素的添加對斷奶仔豬免疫力的影響。結果表明,相比于對照組,乳酸菌的添加顯著提高了CD4 + / CD8 + 、單核—巨噬細胞數,也證實了乳酸菌制劑對斷奶仔豬的免疫力有提高作用。
3  小結
近年來,隨著人們對動物性食品安全的廣泛關注,綠色、安全且能有效替代抗生素和抗菌藥物的飼料添加劑的研發成為人們的研究熱點。其中,乳酸菌類微生態制劑的研究也已成為近年來研究的焦點之一,它為飼料和畜禽養殖業的健康發展提供了一條高效、無公害、無污染的新途徑。其產生和發展順應了當前高新技術產業化和注重健康環保的主流,在應用中充分考慮了動物菌群自身特點及寄主與環境之間的關系,該類微生態制劑的科學合理使用,必將成為本世紀飼料添加劑的主流。目前,中國在乳酸菌制劑的研究和應用方面雖然取得了一定的成績,但還是比較薄弱,尤其是作用機理了解得不十分清楚,大多數研究還停留在使用效果水平上,基礎理論方面的研究還遠遠不夠,因此導致其作用效果不是很穩定。另外,目前中國市場上乳酸菌制劑的種類繁多,質量參差不齊,而產品的使用者又缺乏關于微生態制劑的相關知識。這些因素也都影響著乳酸菌制劑類產品的使用效果。因此,在科技工作者不斷進行深入研究和探索的同時,還需政府相關部門加強監管和法規建設,力爭使乳酸菌這類優良微生態制劑的生理功能全部發揮出來,使其在中國的養豬生產,乃至整個養殖業發展中發揮重要的作用。

被带到仓库糟蹋
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