乳酸菌与芽孢杆菌对机体作用机制的比较

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乳酸菌与芽孢杆菌对机体作用机制的比较

香港英杰生命科技有限公司/赵剑闯  周 勃

    近年来，随着抗生素的大量使用，其在生产表现中的副作用日益突出。开发绿色、环保、安全的饲料添加剂成为广大畜牧工作者的重要工作之一。微生物添加剂具有提高动物免疫力、改善动物生产性能、对动物无毒、无害、无残留等特点，从而受到广泛关注。1989年，美国食品药物管理局（FDA）公布了43中微生物可以直接在畜禽生产上使用，其中乳酸菌28种，芽孢杆菌5种。2008年，农业部颁布了1126号公告，规定了16种微生物可以在畜禽生产上使用，其中乳酸菌11种，芽孢杆菌2种。目前，生产中应用较多的是乳酸菌类、芽孢杆菌类、酵母菌类。其中，乳酸菌类和枯草芽孢杆菌类产品是市场占有率较高的产品。本文对乳酸菌和枯草芽孢杆菌的作用机制异同做一比较。

1  乳酸菌与枯草芽孢杆菌的作用机制相似之处

1.1 抑菌机制的比较

1.1.1 乳酸菌的抑菌机制
    乳酸菌通过产生有机酸抑制有害菌的生长。乳酸菌在体内可以利用可发酵碳水化合物，产生大量的乳酸、甲酸、乙酸等有机酸，使肠道处于酸性环境。而肠道内的大肠杆菌、沙门氏菌等病原菌最适生长的pH为7.0～7.4，乳酸菌的产酸使肠道环境处于酸性，不利于肠道内病原菌在肠壁定殖和生长，从而抑制了有害菌的生长和繁殖。

    乳酸菌通过产生某些抗菌物质抑制有害菌生长。乳酸菌还可产生过氧化氢、双乙酰、细菌素等抑菌物质，这些产物对肠道病原菌有抑制作用。过氧化氢能够激活过氧化氢酶——硫氰酸系统，抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌如假单孢菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等，乳酸杆菌素和双歧菌素，对葡萄球菌、梭状芽孢杆菌以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用。

1.1.2 枯草芽孢杆菌的抑菌机制
    芽孢杆菌通过生物夺氧来达到抑菌效果，因为芽孢杆菌为需氧菌，而大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌也为需氧菌，芽孢杆菌进入动物肠道内，消耗大量的游离氧，降低了肠内氧气浓度，从而使大肠杆菌、沙门氏菌等的生长因缺氧受到抑制，同时为乳酸杆菌双歧杆菌等有益菌创造了一个更好的厌氧环境，从而达到了抑菌作用。

    另外，枯草芽孢杆菌在繁殖过程中会产生抑菌类的抗菌蛋白，对多种细菌有抑制和杀灭作用，其中对大肠杆菌的抑制杀灭作用较为明显。

1.2 免疫机制的比较

1.2.1 乳酸菌对机体免疫力的影响
    乳酸菌能通过特异性免疫应答和非特异性免疫应答途径来增强动物机体免疫力。研究表明，一些乳酸菌能通过增强单核和巨噬细胞活力，刺激活性氧、溶酶体酶和单核因子的分泌来提高机体非特异性免疫应答水平；乳酸菌还能够进一步加强黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG的表达水平，以加强体液免疫，促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖，加强细胞免疫，从而刺激特异性免疫应答。据报道，口服乳酸菌后，对巨噬细胞的半乳糖甙酶活性、巨噬细胞的吞噬活性等具有显著的激活和促进作用。当异物侵入机体时，被乳酸菌激活的免疫细胞，则有增强机体对异物产生抗体的作用。

乳酸菌改善免疫力的研究在人类医学上有大量报道，目前，很多乳酸菌在人类医学的研究成果也越来越多被动物营养和兽医研究人员借鉴和使用。

1.2.2 枯草芽孢杆菌对免疫力的影响
    芽孢杆菌能在肠道发挥免疫佐剂的作用，活化肠粘膜内的相关淋巴组织，使sIgA抗体分泌增强，并诱导T淋巴细胞和B淋巴细胞与巨噬细胞产生细胞因子，从而提高动物体液和细胞免疫水平。曾经有研究表明（Inooka等，1986，1988）：以l 000万cfu/g剂量的枯草芽孢杆菌饲喂雏鸡时，将显著提高脾中T淋巴细胞和B淋巴细胞数量，但对脾中巨噬细胞活性没有影响。

1.3 营养作用的比较

1.3.1 乳酸菌对机体的营养作用
    乳酸菌能分解食物中的蛋白质、糖类，合成维生素，对脂肪也有分解能力，能显著提高饲料养分的消化率和生物学效价，促进养分的消化吸收。乳酸菌酶、乳糖酶在蛋白质、糖类的分解和吸收中发挥了很大的作用。

    乳酸菌在动物体内代谢时产生宿主可利用的必需氨基酸和叶酸等B族维生素及消化酶(如淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等)等；乳酸菌产生有机酸使钙、磷等元素处于易吸收的离子状态，能够提高矿物质的消化率和吸收率，从而增强动物的营养代谢，改善生产性能。

    此外，乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性，而一般消化酶的最适pH为酸性(淀粉酶pH6.5，糖化酶pH4.4)，有利于酶促反应进行，从而改善养分的吸收效率。乳酸菌产生的有机酸还可加强肠道的蠕动和分泌，也可以促进养分的消化吸收。

    最新的研究表明（张日俊，2010，未发表），饲喂乳酸菌能够促进肠道内脂肪酶的基因表达，从而增加日粮中脂肪的消化率。冯杰（2004）的研究也曾经发现：在仔猪和生长育肥猪的日粮中添加“盛肥速得”（韩国进口乳酸菌），通过三氧化二铬作为指示剂，发现添加乳酸菌提高了饲料中粗脂肪的表观消化率。

1.3.2 枯草芽孢杆菌对机体的营养作用
    枯草芽孢杆菌不仅具有较强的蛋白酶、淀粉酶的分泌活性，同时还可产生非淀粉多糖酶如果胶酶、葡聚糖酶和纤维素酶，从而提高了畜禽对饲料中难以消化的物质的利用程度。

    另外枯草芽孢杆菌在动物肠道内生长繁殖过程中，能产生多种营养物质，如：维生素、氨基酸、有机酸和促生长因子等，参与动物机体新陈代谢，为机体提供营养物质。

2  乳酸菌与枯草芽孢杆菌的作用机制不同之处

与枯草芽孢杆菌相比，乳酸菌还具有粘附和定植、抗应激、降低胆固醇、抗氧化、防霉去毒等能力。

2.1 乳酸菌能在动物肠道内粘附和定植，而枯草芽孢杆菌则不能

    乳酸菌的肠壁粘附能力是其区别于枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和酵母真菌等其他益生素最显著的区别。粘附是指细菌与机体肠上皮细胞通过生物化学作用产生的特异性的粘连。粘附是定植的第一步，不能粘附于肠上皮细胞表面的细菌，只能是过路菌，不能在肠道内定植。

乳酸菌是构成定植抗力的主要力量，它通过粘附素与肠粘膜细胞紧密结合，在肠粘膜表面定植占位，是形成生理屏障的主要组成部分。如果这个屏障一旦遭到抗生素或其它因素的破坏，就会导致肠道内大肠杆菌和沙门氏菌等革兰氏阴性菌产生的内毒素大量入侵体内，其他毒素和一些病原微生物也会通过破损的肠壁部位进入血液和淋巴以及肝脏、脾脏、肺等脏器，从而造成各种生理代谢障碍并产生疾病。

    使用乳酸菌制剂可以达到恢复宿主抵抗力，修复肠道菌群屏障，治愈肠道疾病的作用。其作用机理是：直接参与构成肠道定植抗力，阻止病原菌的定植和入侵；对肠道有营养作用，有利于肠道屏障的修复；能增强宿主吞噬细胞的活力，从而提高机体特异性和非特异性抗感染能力；可间接抑制肠道革兰氏阴性菌的过度繁殖，调整菌群失调。

2.2 抗应激作用

    目前猪场、鸡场应激是影响猪鸡生产性能的最大障碍，无论何种应激都会对肠道内乳酸菌带来负面影响，如下表。合理补充乳酸菌，能够减少应激对动物生产性能造成的负面影响。例如，乳酸菌能改善热应激造成动物采食量降低的现象。

表1  应激因素对肠道微生物的影响

应激因素	动物种类	产生的效果
饥饿	鼠类	减少乳酸菌，增加大肠杆菌
	家禽	减少乳酸菌
抗生素治疗	人类	减少乳酸菌，增加链球菌
笼养	家禽	增加大肠杆菌
运输、各种冷热应激	家禽和猪	减少乳酸菌，增加大肠杆菌

    据报道，饲喂乳酸菌能够将缺水、害怕等应激因素对动物造成的负面影响降到最低。大鼠经受缺水应激后，肠道会出现“渗漏”现象，并且有害菌在肠壁的定植数量会大大增加。同时，在大鼠肠系膜淋巴结中发现了病原微生物。这表明，受到应激后，有害菌穿透了肠道粘膜屏障，进入动物的身体，触发了动物的免疫应答反应，使得机体产生了不必要的养分消耗。
而使用乳酸菌以后，有害菌向肠壁内部的迁移数量则大大减少。

添加乳酸菌制剂能使肠道内乳酸菌增加，修补肠道损伤，减少应激对猪鸡的危害。

2.3 乳酸菌的其他作用

    乳酸菌的防霉去毒作用：乳酸菌对黄曲霉毒素B1有较强的吸附作用。乳酸菌对黄曲霉毒素B1的吸附能力与相互作用的时间没有关系，去毒能力与乳酸菌的细胞数目呈正比。Nagendra等研究了4株双歧杆菌和2株乳杆菌吸附黄曲霉毒素B1的能力，结果表明乳酸菌对黄曲霉毒素B1去除能力为20％～50％，用蒸馏水洗涤两遍吸附黄曲霉毒B1的乳酸菌后，仍有10％～40％的黄曲霉毒素B1还被吸附在乳酸菌上。这项研究暗示：如果在饲料中补充乳酸菌，那么动物受到霉菌毒素影响的机会将大为减少！

    乳酸菌的抗氧化能力：国内外关于乳酸菌的抗氧化能力的报道都很多。Sule Coskun等人用保加利亚乳杆菌B3和A13的菌悬液(1010mL一1)灌喂小鼠14d，小鼠小肠内GSH的含量由7.8 μmol/g分别提高到9.5μmol/g和10.7μmol/g，从而提高了小鼠小肠内非酶抗氧化能力。此外，乳酸菌的代谢产物(胞外多糖)和巯基化合物等物质也具有抗氧化活性。孟和毕力格等人对酸马奶中乳杆菌MG2-1的抗氧化性进行了研究，发现其活菌制剂能够使大鼠肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活力和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力均显著提高，大鼠血液和肝脏组织匀浆中的丙二醛含量显著降低。自由基对肠道以及机体的损伤是目前研究的一个热点，乳酸菌对于抗氧化作用的正面效果也许有助于解释生产中使用乳酸菌提高免疫力和改善各种生产性能的作用机制。

    乳酸菌的降胆固醇作用：乳酸菌的代谢能显著减少肠道对胆固醇的吸收，同时，乳酸菌还能够将动物吸收的部分胆固醇转变为胆酸盐从体内排出。研究证明，用乳酸菌发酵的乳清饲喂老鼠2周后，与对照组相比，血清胆固醇值最低，且动物有较高的活力，血液中红细胞的抗氧化酶活性也最高。现场的观察发现：饲喂乳酸菌动物的活力和健康状况相对较好，乳酸菌降低血清胆固醇，以及表现出的抗氧化能力可能是原因之一。

3  小结

    单独的枯草芽孢杆菌和乳酸菌在动物生产中的应用效果均有报道。从各国允许使用的微生物菌种数量来看，乳酸菌显然占优势。从作用机制来看，乳酸菌的定植能力能够使得其在提高免疫力，抗应激，修复肠道损伤方面的效果比枯草芽孢杆菌更胜一筹。可以预计，乳酸菌和枯草芽孢杆菌如果组合在一起使用，使用效果的稳定性将会得到进一步提高。

养殖小干事

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