李培培，王建華，張 寶，李和剛

（青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島　266100）

飼用乳酸菌及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究和應(yīng)用

李培培*，王建華**，張 寶，李和剛

（青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島266100）

乳酸菌是一種安全、優(yōu)質(zhì)、高效的益生菌，具有調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群平衡，提高動(dòng)物免疫力、生產(chǎn)性能等作用。在國家逐步禁用抗生素添加劑的前提下，作為安全性最高的益生菌受到廣泛關(guān)注。本文在介紹乳酸菌分類、生理特性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述其維持動(dòng)物機(jī)體微生態(tài)平衡、營養(yǎng)作用、增強(qiáng)機(jī)體免疫性能等機(jī)理，及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用，并對(duì)其研究方向和應(yīng)用前景做了展望。

乳酸菌；豬；免疫

飼用抗生素的大量使用會(huì)引起藥物殘留、細(xì)菌耐藥性等問題，對(duì)畜產(chǎn)品安全和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。在限用和禁用飼用抗生素的前提下，研發(fā)安全、高效的新型飼用抗生素替代品成為亟待解決的問題。乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）在自然界中廣泛存在，是人和動(dòng)物消化道的優(yōu)勢菌群，絕大多數(shù)乳酸菌及其代謝產(chǎn)物對(duì)人和動(dòng)物無毒、無害、無副作用，并且在宿主機(jī)體內(nèi)發(fā)揮很多重要的生理功能［1］。研究表明，乳酸菌及其代謝產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)腸道內(nèi)的酸性環(huán)境、使腸道菌群保持平衡、抑制有害菌的生長發(fā)育，可以有效提高宿主的生長健康狀況［2］，還能通過加強(qiáng)宿主對(duì)有害菌的免疫來提高機(jī)體抗病力［3］。

1　乳酸菌的分類和生理特性

乳酸菌是一群形態(tài)、代謝性能和生理學(xué)特征不完全相同的革蘭氏陽性菌的總稱［4］，定義為：細(xì)胞為桿狀或球狀，革蘭氏染色陽性，不產(chǎn)生過氧化氫酶，消耗的葡萄糖50 %以上產(chǎn)生乳酸，不形成內(nèi)孢子，無運(yùn)動(dòng)性，或僅少數(shù)有運(yùn)動(dòng)性的細(xì)菌［5］。

1.1乳酸菌的分類

乳酸菌是原核生物細(xì)菌，屬于真細(xì)菌綱（Eubacteriac）真細(xì)菌目（Eubacteriales）的乳酸細(xì)菌科（lactobacillaceae）。自然界發(fā)現(xiàn)的乳酸菌在分類學(xué)上至少有23個(gè)屬，220多種。根據(jù)細(xì)胞呈球狀或桿狀，又分成乳酸桿菌族和鏈球菌族。乳酸桿菌族只包括桿狀的乳酸菌，直或微彎的桿菌單個(gè)或成鏈，有時(shí)呈長絲狀并不能產(chǎn)生假分支，包括：乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、真細(xì)菌屬（Eubacterium）等，其中以乳酸桿菌屬最重要［6］。鏈球菌族的菌種為球狀或稍長一些的橢圓球狀，包括鏈球菌屬（Streptococcus）、明串珠球菌屬（Leuconostoc）等。我國農(nóng)業(yè)部允許用作飼料添加劑的乳酸菌有：干酪乳酸菌、植物乳桿菌、糞鏈球菌、屎鏈球菌、乳酸片球菌、嗜酸乳桿菌、乳鏈球菌7種［7］。

根據(jù)乳酸菌的來源，可將其分類為植物源乳酸菌和動(dòng)物源乳酸菌。來源于動(dòng)物的乳酸菌，菌種處于相對(duì)不穩(wěn)定狀態(tài)，且耐酸能力差；食用后，絕大部分被胃酸和膽汁酸殺死，而且機(jī)體容易因動(dòng)物蛋白過敏發(fā)生排斥反應(yīng)；植物源乳酸菌比較穩(wěn)定，耐酸能力強(qiáng)，動(dòng)物大量攝入不會(huì)出現(xiàn)異體蛋白過敏，且乳酸菌的活力高，容易在小腸內(nèi)定植，發(fā)揮強(qiáng)大而穩(wěn)定的生物學(xué)功效。

1.2乳酸菌的生理特性

乳酸菌是一種革蘭氏陽性菌，不形成芽孢（個(gè)別屬除外），不運(yùn)動(dòng)或少運(yùn)動(dòng)，代謝類型為異養(yǎng)厭氧型，適合于在含氧量低或無氧的環(huán)境中生長，不耐高溫，但耐酸的球菌或桿菌［8］。代謝類型為異養(yǎng)厭氧型，除了需要可發(fā)酵碳水化合物外，還需要多種氨基酸、維生素（核黃素、泛酸、煙酸、硫胺素、葉酸、生物素）、嘌呤和嘧啶等。乳酸菌家族相當(dāng)龐大，適宜在偏酸的環(huán)境中生長，能利用可發(fā)酵糖產(chǎn)生大量乳酸，有微弱分解蛋白質(zhì)和脂肪的能力，乳酸菌觸酶呈陽性，不僅是動(dòng)物消化道中具有重要生理功能的有益菌群，且在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

2　乳酸菌的作用機(jī)理

2.1抑制病原菌，調(diào)節(jié)消化道微生態(tài)平衡

動(dòng)物在健康狀態(tài)下，胃腸道內(nèi)寄生著大量作為一個(gè)整體存在、與宿主保持相對(duì)平衡穩(wěn)定狀態(tài)、且種類、數(shù)量和定植部位相對(duì)穩(wěn)定的微生物菌群，各菌群相互依存、相互制約，起營養(yǎng)生理學(xué)作用。菌群平衡對(duì)機(jī)體的健康十分重要，乳酸菌是其中的優(yōu)勢菌群，它穿越胃酸屏障后，通過粘附、競爭排斥、占位和產(chǎn)生抑制物，能夠調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡，拮抗腸道病原菌，阻礙特定病原菌的黏附和定植，保障動(dòng)物宿主處于正常生理狀態(tài)。其作用機(jī)理：

2.1.1定植腸上皮細(xì)胞，競爭性排斥致病菌

乳酸菌細(xì)胞壁主要由肽聚糖（Peptidoglycan，PG）、磷壁酸（Lipoteichoic Acid，LTA）、表面蛋白（Surface Layer Protein，SLP）和胞外多糖（Exopolysaccharides，EPS）組成［9］。組成成分具有微生物相關(guān)分子模式功能，可以識(shí)別宿主腸黏膜上的特定識(shí)別受體（Pattern Recognition Receptors，PRRs）。SLP為乳酸菌細(xì)胞壁最外層的單分子亞結(jié)晶體排列蛋白，C端區(qū)域具有較高的同源性，作用為主要負(fù)責(zé)蛋白對(duì)細(xì)胞外膜的錨定；N端區(qū)域具有較大的變異性，作用為主要與蛋白的自身組裝和菌體對(duì)細(xì)胞的黏附有關(guān)。因而，表面蛋白既可以調(diào)節(jié)其結(jié)合上皮細(xì)胞的能力，又能夠抑制病原菌的黏附，使乳酸菌與腸黏膜細(xì)胞緊密結(jié)合，在其表面定植占位，阻止病原菌繁殖［10］。

2.1.2營養(yǎng)競爭

乳酸菌在宿主腸上皮細(xì)胞上定植，且為優(yōu)勢菌群，與腸道內(nèi)源性及外源性潛在致病菌在腸上皮細(xì)胞的黏附、定植存在競爭性；乳酸菌和病原菌的生長繁殖，都需要可利用碳水化合物、微生物和其他營養(yǎng)物質(zhì)，乳酸菌通過競爭營養(yǎng)物質(zhì)抑制了病原菌的生長。

2.1.3代謝產(chǎn)物抑制致病菌，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡

乳酸菌能夠產(chǎn)生大量的細(xì)菌素、乳酸、過氧化氫等代謝產(chǎn)物，細(xì)菌素是乳酸菌代謝產(chǎn)生的肽類物質(zhì)，可以直接作用于病原菌，抑制病原菌在腸道內(nèi)的生長繁殖［11］，而產(chǎn)生菌對(duì)細(xì)菌素有自身免疫性。嗜酸乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素Lactacin B、植物乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素plantaricin等，均可通過干擾細(xì)菌細(xì)胞膜通透性殺死細(xì)菌［12］。乳酸是一種重要的抗菌物質(zhì)，可以通過螯合金屬離子和改變細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性來發(fā)揮抑菌作用；乳酸還能降低宿主腸道pH和氧化還原電位（Oxidation-Reduction Potential，ORP或Eh）值，使腸道處于酸性環(huán)境，抑制病原菌的生長；乳酸菌產(chǎn)生的過氧化氫也是一種重要的抗菌物質(zhì)，如格氏乳桿菌L.gasseri CRL1421產(chǎn)生的乳酸和過氧化氫能使金黃色葡萄球菌細(xì)胞膜崩解，使細(xì)胞內(nèi)容物深處，從而起到抑菌作用［13］。

2.2菌體自身和代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)作用

乳酸菌本身為菌體蛋白，富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，能夠直接被宿主動(dòng)物利用，為其提供必需氨基酸、各種維生素（如B族維生素、維生素K等）、促生長因子、多種酶類等，并且能夠促進(jìn)宿主動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)及元素的消化吸收和代謝。

乳酸菌能夠分解進(jìn)入宿主動(dòng)物腸道的營養(yǎng)物質(zhì)。通過乳酸菌酶作用，將食物中的大分子降解為小分子肽和游離氨基酸，通過產(chǎn)生磷酸蛋白酶，將α酪蛋白分解為氨基酸和微小的奶酪脂肪肽，提高動(dòng)物對(duì)蛋白的消化吸收效率。通過乳糖酶作用，將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，其中葡萄糖經(jīng)發(fā)酵成為乳酸等小分子化合物；合成宿主動(dòng)物生長發(fā)育所需的多種維生素，如B族維生素、煙酸、泛酸和葉酸等；乳酸菌發(fā)酵可以少量降解脂肪，增加動(dòng)物乳中游離脂肪酸和揮發(fā)性脂肪酸的含量，其代謝產(chǎn)物乳酸等，為消化道提供了酸性環(huán)境，維持體液和電解質(zhì)的平衡，促進(jìn)常量及鈣、鐵、鋅、鎂等微量元素的吸收代謝，起到促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收和調(diào)節(jié)動(dòng)物內(nèi)源代謝的作用［14］。產(chǎn)生的有機(jī)酸可以加強(qiáng)腸道的蠕動(dòng)和分泌，而且一般消化酶的最適pH偏酸性（淀粉酶6.5、糖化酶4.4）；在胃腸道酸性環(huán)境中，胃蛋白酶活性升高，進(jìn)而反饋性的促進(jìn)胰腺分泌，各種消化酶的分泌量增多，提高動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力。

2.3增強(qiáng)機(jī)體免疫能力

乳酸菌通過兩種方式提高動(dòng)物機(jī)體的免疫力：通過提高特異性免疫水平提高免疫力，通過非特異性免疫提高機(jī)體抗病能力。

2.3.1非特異性免疫作用

乳酸菌可作為非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，激活宿主免疫細(xì)胞，表現(xiàn)為可以增強(qiáng)多形核白細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞（單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）和自然殺傷細(xì)胞（Natural Killer cell，NK）活力，刺激單核因子、活性氧和溶酶體酶的分泌。

乳酸菌細(xì)胞壁的主要成分為肽聚糖，主要通過Toll樣受體2（Toll-Like Receptors-2，TLR2）的介導(dǎo)來發(fā)揮非特異性免疫作用。TRL2優(yōu)先識(shí)別二氨基庚二酸型（Dap型）肽聚糖片段［15］，兩者結(jié)合，增加白細(xì)胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、IL-2、IL-5、IL-6、腫瘤壞死因子-α（Tumor Necrosis Factor，TNF-α）等細(xì)胞因子的產(chǎn)生量，提高機(jī)體免疫能力。

根據(jù)乳酸菌細(xì)胞壁中的LTA在細(xì)胞表面的固定方式，將其分為壁磷壁酸（Wall-Teichoic Acid，WTA）和脂磷壁酸（Lipoteichoic，LTA）。LTA跨過肽聚糖層，末端的磷酸與質(zhì)膜中糖脂的寡糖基共價(jià)連接，可以作為黏附分子與腸上皮細(xì)胞結(jié)合，也可以作為配體與宿主免疫細(xì)胞上的TRL2結(jié)合，調(diào)節(jié)TNF-α的水平。

EPS是乳酸菌在生長代謝過程中分泌的細(xì)胞壁外多糖化合物，可降解腸粘膜上皮細(xì)胞的與潛在致病菌和細(xì)菌毒素結(jié)合的受體，分為兩種：莢膜多糖（Capsular Polysaccharide，CPS），緊密的依附在乳酸菌表面形成莢膜；黏液多糖（Slime Polysaccharides，SPS），比較松散的分布在細(xì)菌表面。CPS含量低的環(huán)境，反而能夠提高了鼠李糖桿菌的黏附能力和生物膜的形成能力，CPS含量高，可以保護(hù)該桿菌抵抗腸道先天性免疫因子［16，17］。

2.3.2特異性免疫作用

乳酸菌的特異性免疫應(yīng)答，通過體液免疫和細(xì)胞免疫來實(shí)現(xiàn)。體液免疫可以通過加強(qiáng)黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平來實(shí)現(xiàn)；通過激活巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞，促進(jìn)白細(xì)胞介素和干擾素（Interferon，IFN）等細(xì)胞因子的產(chǎn)生來完成細(xì)胞免疫，加強(qiáng)機(jī)體的免疫力［18］。

宿主受到刺激發(fā)生免疫反應(yīng)，使抗原物質(zhì)通過M細(xì)胞（Membranous/ microfold cell）進(jìn)入回腸派伊爾結(jié)，激活Th2細(xì)胞，生成有效的IgA生成因子，黏膜淋巴結(jié)和固有膜淋巴結(jié)分泌產(chǎn)生IgA，IgA結(jié)合腸上皮腺體細(xì)胞的分泌物，形成了抗蛋白酶水解的SIgA抗體，該抗體能夠與毒素、病原微生物和抗原物質(zhì)相結(jié)合，防止抗原的粘附與吸收，在局部抗感染過程中起關(guān)鍵作用。免疫球蛋白IgM與抗原形成抗原-抗體復(fù)合物，并及時(shí)與補(bǔ)體結(jié)合，起到溶解病原體，進(jìn)而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。乳酸菌具有抑制IgE產(chǎn)生的作用，可以抑制其引起的Ⅰ型超敏反應(yīng)。

乳酸菌可以提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力，也可以改變其產(chǎn)生的細(xì)胞因子，蘇廣偉等［19］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：乳酸桿菌通過細(xì)胞壁中的PG，刺激免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子相關(guān)基因的表達(dá)，釋放細(xì)胞因子；該機(jī)制可能是通過激活TLR-NF-κB相關(guān)信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的：乳酸菌啟動(dòng)病原相關(guān)分子模式（Pathogen-Associated Molecular Patterns，PAMP），如TLR識(shí)別PG后，信號(hào)由TIR區(qū)域向胞漿內(nèi)傳遞，激活NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子和蛋白激酶，釋放細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素、TNF-α、CO合成酶，在非特異性免疫和特異性免疫中發(fā)揮作用。

2.4其它作用

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸中的乙酸鹽、丙酸鹽和乳酸鹽通過調(diào)節(jié)脂肪代謝，具有降低血漿和血清膽固醇和甘油三酯，同時(shí)對(duì)升高HDL有一定作用［21］。研究表明降低膽固醇能力最強(qiáng)的是嗜酸乳桿菌［20］；乳酸菌具有抗腫瘤作用，作用方式是抑制致突變酶的活性，提高機(jī)體抵抗力，以及發(fā)酵分解致癌物N-亞硝基胺。乳酸菌可以產(chǎn)生一些特殊的酶系，如合成多糖的酶系、分解脂肪的酶系、合成維生素的酶系等，可提高食品的儲(chǔ)藏性能和賦予發(fā)酵食品特有的風(fēng)味等作用。

3　在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1在哺乳仔豬上的應(yīng)用

仔豬培育是生豬產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，養(yǎng)好仔豬對(duì)生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，對(duì)提高養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)效益也起著十分重要的作用。大量研究表明，在哺乳仔豬飼料中添加或給仔豬灌服乳酸菌制劑，可以提高仔豬的生長性能和免疫力。楚青慧等［21］通過在飲水中添加乳酸菌研究其對(duì)哺乳仔豬生長性能、血清生化指標(biāo)及糞便微生物數(shù)量的影響，結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)組仔豬斷奶中、平均日增重、仔豬皮毛發(fā)育狀況平分較對(duì)照組均極顯著提高（P＜0.01），其腹瀉率有降低趨勢。郭志杰等［22］研究結(jié)果表明乳酸菌飼喂的哺乳仔豬（7～28日齡）與對(duì)照組相比，平均日增重、平均日采食量、腹瀉率差異均不顯著，說明乳酸菌制劑可以替代抗生素應(yīng)用于哺乳仔豬。石英軍等［23］用德氏乳桿菌灌服哺乳仔豬，研究結(jié)果表明：仔豬腸道粘膜中SigA、IL-2、IL-4含量以及淋巴細(xì)胞數(shù)量增加。戴兆來等［24］研究結(jié)果表明：4株乳酸菌（S1、L7、L17、L18）以FOS+inulin為底物，S1和混合乳酸菌均能很好的抑制腸毒素大腸桿菌K88和混合大腸桿菌的生長，混合乳酸菌抑菌效果優(yōu)于單菌S1，飼喂后哺乳仔豬腹瀉率降低。

3.2在保育豬上的應(yīng)用

乳酸菌制劑具有調(diào)節(jié)保育豬腸道微生態(tài)平衡的作用，進(jìn)而對(duì)保育豬的生長性能、飼料轉(zhuǎn)化率、免疫功能等具有一定影響。袁世超等［25］研究乳酸菌制劑A203和A190對(duì)保育豬糞便和腸道中微生物及其生長性能的影響，結(jié)果表明：添加乳酸菌的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，在調(diào)節(jié)保育豬糞便和腸道菌群平衡、采食量、日增重、料重比、腹瀉率和病死率指標(biāo)上，均優(yōu)于添加抗生素實(shí)驗(yàn)組，說明乳酸菌制劑完全可以替代抗生素用于保育豬生產(chǎn)。楚青慧等［26］研究了保育仔豬飼喂不同劑量乳酸菌，其生產(chǎn)性能及血清生化指標(biāo)的影響研究結(jié)果表明：飼喂乳酸菌的3個(gè)試驗(yàn)組（乳酸菌菌落數(shù)0.5×1011、1×1011、1.5×1011，添加量50 mL、100 mL、150 mL）的飼料增重比對(duì)照組分別降低了25.00 %（P＜0.05）、11.86 %（P＞0.05）和17.37（P＞0.05）；3個(gè)試驗(yàn)組平均日增重比對(duì)照組均有所提高，50 mL組提高21.17 %（P＜0.05）；飼喂乳酸菌對(duì)保育豬皮毛和腹瀉情況均有明顯改善；50 mL組血清尿素含量比對(duì)照組低22.22 %（P＜0.05）；試驗(yàn)組胰島素樣生長因子1（Insulin-Like Growth Factor 1，IGF-1）含量比對(duì)照組分別提高了1.73 %（P＞0.05）、7.86 %（P＜0.05）和12.65（P＜0.05）；結(jié)果表明飼喂乳酸菌液能改善保育豬健康狀況，提高生產(chǎn)性能。

3.3在育肥豬上的應(yīng)用

在集約化養(yǎng)殖模式下，養(yǎng)殖者注重育肥豬的生長和產(chǎn)肉性能，而隨著人民生活水平的提高，消費(fèi)者首選優(yōu)質(zhì)安全豬肉，通過添加乳酸菌可提高豬健康狀況，提升豬肉品質(zhì)。張?zhí)礻柕龋?7］研究了乳酸菌對(duì)育肥豬生長性能、胴體性狀及肉質(zhì)特性的影響，結(jié)果表明：飼喂乳酸菌可提高育肥豬的平均日增重，對(duì)飼料轉(zhuǎn)化率有提高趨勢，對(duì)豬的成活率有改善，且可提高育肥豬的階段收益，提高胴體長，對(duì)眼肌面積有提高趨勢，對(duì)豬肉嫩度和總膠原含量有提高趨勢，可提高肌肉肌苷酸含量，可改善肌肉滋味，有降低豬肉中總膽固醇趨勢，有升高肌肉中氨基酸總量、鮮味氨基酸含量、必需氨基酸含量的趨勢，可提高豬肉的抗氧化性，減少肉中過氧化物的產(chǎn)生。相偉等［28］的研究結(jié)果表明：飼喂乳酸菌能夠顯著提升豬肉的風(fēng)味和營養(yǎng)等品質(zhì)特性，其作為商品肉豬肉質(zhì)改良的飼料添加劑具有獨(dú)特的開發(fā)利用價(jià)值。

4　展望

乳酸菌在應(yīng)用中也存在一些問題，如菌種活力不穩(wěn)定，活菌制劑的保存及飼料成分對(duì)乳酸菌制劑的影響等，生物技術(shù)的發(fā)展和研究實(shí)踐的不斷深入將逐步解決這些問題。隨著人們對(duì)豬肉品質(zhì)及安全關(guān)注程度的提高，在國家限用和逐步禁用抗生素的前提下，乳酸菌作為安全性能最高的益生菌，具有調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群平衡，提高動(dòng)物免疫力、生產(chǎn)性能等作用，具有安全可靠、無毒副作用、無藥物殘留、成本低的特點(diǎn)，在養(yǎng)豬業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

S816.79

A

1001-0769（2016）10-0037-04

山東省豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系綜合試驗(yàn)站；畜禽用益生乳酸菌飼料的研制（李滄人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目）。

李培培（1982- ），女，碩士，畜牧師，從事畜牧獸醫(yī)工作；E-mail：lipeipei1982@163.com，電話：0532-87661178。

**通信作者：王建華（1976- ），男，高級(jí)畜牧師，研究方向：動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)；E-mail：jhwang_126@126.com。