■ 劉?；?李 民 孔祎頔 王桂芹

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教育部國際合作聯(lián)合實驗室，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點實驗室，吉林長春130118）

集約化養(yǎng)殖模式下，飼料利用率低，且動物肉質(zhì)風(fēng)味不佳，而抗生素存在負(fù)面作用[1]，益生菌作為抗生素的綠色替代品，受到廣泛關(guān)注。益生菌通過調(diào)節(jié)腸道微生物群落，影響動物腸道健康、飼料利用率和新陳代謝[2-3]。常見益生包括乳酸菌（Lactic acid bacteria）、芽孢桿菌（Bacillus）和酵母菌（Yeast），分為宿主型和外源型，宿主型難以分離，因此研究多使用商業(yè)外源型益生菌。益生菌通過競爭排斥機制發(fā)展為優(yōu)勢菌群，抑制有害菌繁殖，促進(jìn)動物健康生長[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)，益生菌對動物肉質(zhì)和風(fēng)味發(fā)揮積極作用。益生菌改善營養(yǎng)物質(zhì)代謝和沉積，肌內(nèi)脂肪（IMF）、肌苷酸（IMP）和氨基酸與動物優(yōu)良肉質(zhì)風(fēng)味有關(guān)[4]。益生菌作用效果具有種屬差異性，受劑量、宿主年齡和作用部位影響，復(fù)合益生菌作用效果更明顯[5-6]。益生菌影響動物肉質(zhì)風(fēng)味的研究較少，機制探索有限。文章綜述常見益生菌對動物肉品質(zhì)影響的研究，為益生菌飼料的應(yīng)用提供理論參考。

1 常見飼用益生菌種類

1.1 乳酸菌

乳酸菌利用糖類發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，通過降低pH 和產(chǎn)生細(xì)菌素等抗菌物質(zhì)，抑制沙門氏菌（Salmonella）和大腸桿菌（Escherichia coli）等有害菌定植。常見乳酸菌包括植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）和乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）。乳酸菌提高肉色和脂肪含量[7]，改善脂肪酸組成[8]，從而提高動物肉嫩度[9]。Zheng 等[10]認(rèn)為，乳酸菌對肉質(zhì)的積極作用與益生菌補充劑增加飲食凈能量有關(guān)，更多能量用于脂肪沉積。此外，乳酸菌對總氨基酸和風(fēng)味相關(guān)氨基酸水平有提升作用，從而改善了肉風(fēng)味[11]。

1.2 芽孢桿菌

芽孢桿菌對環(huán)境適應(yīng)性強，以孢子形式進(jìn)入腸道，與有益菌協(xié)同發(fā)揮作用，包括枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）和蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）。此外，抗菌肽由芽孢桿菌產(chǎn)生，具有殺菌作用強且不易產(chǎn)生耐藥性的優(yōu)點[2]。添加單一或混合芽孢桿菌對飼料消化率和腸道乳酸菌數(shù)量有促進(jìn)作用[12-14]。芽孢桿菌改善消化率、胴體性狀和風(fēng)味化合物分布[15-16]，減少脂質(zhì)氧化[17]，從而改善肉品質(zhì)。

1.3 酵母菌

酵母菌是一種天然風(fēng)味改良劑，早期多用于發(fā)酵和釀造，酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生乙酸和丙酸抑制病原菌生長[18]。近年研究發(fā)現(xiàn)，酵母菌對飼料適口性有積極影響，且相關(guān)研究集中于酵母菌發(fā)酵飼料提高飼料利用率[19]。酵母菌提高反芻動物對干物質(zhì)、粗蛋白以及中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率，進(jìn)而促進(jìn)生長[6]。

2 益生菌對動物肉質(zhì)的影響

2.1 益生菌對動物肉質(zhì)物理指標(biāo)的影響

對于家禽，補飼益生菌，提高肉色[7，20]，肌肉[12]、滴水損失和剪切力[20-22]。對于家畜動物，益生菌提高肉色[23-25]，降低pH[9]、滴水損失和剪切力[24-25]。補充益生菌提高雜交石斑魚（Epinephelinae）[26]、彭澤鯽（Pengze Carassius auratus）和草魚（Ctenopharyngodon idellus）肉質(zhì)嫩度[27-28]，降低鱸（Lateolabrax japonicus）肌肉的pH[5]。益生菌對動物肉質(zhì)物理指標(biāo)的影響見表1。

表1 益生菌對動物肉質(zhì)物理指標(biāo)的影響

2.2 益生菌對動物肉質(zhì)化學(xué)指標(biāo)的影響

對于家禽，益生菌提高蛋白質(zhì)含量[23]，降低膽固醇和粗脂肪（Ether Extract，EE）含量[29-31]。補飼益生菌提高家畜粗蛋白（Crude Protein，CP）[23]、脂肪和多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acid，PUFA）含量[24，32]。對于西伯利亞鱘（Acipenser baerii）[33]、鯉（Cyprinus carpio）和鱸[5，34]，益生菌提高蛋白質(zhì)含量，并降低脂肪含量。此外，益生菌提高雜交石斑魚多不飽和脂肪酸含量[26]，降低雜交石斑魚、虹鱒（Oncorhynchus mykiss）和彭澤鯽膽固醇含量[26-27，35]。益生菌對動物肉質(zhì)化學(xué)指標(biāo)的影響見表2。

表2 益生菌對動物肉質(zhì)化學(xué)指標(biāo)的影響

2.3 益生菌對動物肉質(zhì)風(fēng)味的影響

對于家禽，補飼益生菌，提高IMP 和游離氨基酸（AA）含量[30，35-36]。對于豬，益生菌提高IMP 和AA 含量[37-38]。益生菌改善武昌魚（Megalobrama amblycephala）和 雜 交 石 斑 魚 風(fēng) 味[26，39]以 及 草 魚 風(fēng) 味[28，40]。益生菌對動物肉質(zhì)風(fēng)味指標(biāo)的影響見表3。

表3 益生菌對動物肉質(zhì)風(fēng)味的影響

3 益生菌對動物肉質(zhì)影響的作用機制

3.1 增強營養(yǎng)物質(zhì)代謝

腸道是動物營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收場所，腸道黏膜與飼料接觸面積影響消化吸收效率，而益生菌對腸道形態(tài)產(chǎn)生積極影響，有助于維持腸道組織完整性和增強營養(yǎng)物質(zhì)代謝。羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri）[41]、芽孢桿菌以及鼠李糖乳桿菌和乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）增加羅非魚（Oreochromis）腸道微絨毛高度[42-43]。與上述結(jié)果相似，鼠李糖乳桿菌增加羅非魚腸道微絨毛寬度和密度[43]，枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌增加鱸腸道微絨毛高度和腸壁厚度[5]。對于豬，羅伊氏乳桿菌顯著增加空腸和回腸絨毛高度[38]。益生菌附著于腸道上皮，產(chǎn)生刺激胃腸道肽短鏈脂肪酸，對腸絨毛高度起促進(jìn)作用[44]。此外，芽孢桿菌和乳酸菌混合物顯著增加羅非魚前腸褶皺高度[45]。乳酸乳球菌和糞腸球菌（Enterococcus faecalis）增加烏鱧（Channa argus）腸道中部肌層厚度、皺襞高度和寬度[46]，酵母細(xì)胞壁提取物酵母多糖增加斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus）腸道褶皺高度、肌層厚度和杯狀細(xì)胞數(shù)量[47]。閉鎖小帶蛋白（ZO-1）和腫瘤壞死因子（Claudin-3）mRNA 表達(dá)與腸上皮屏障完整性有關(guān)，益生菌提高這兩種基因表達(dá)，從而降低細(xì)胞膜通透性[46]，有助于保存腸道營養(yǎng)物質(zhì)。益生菌通過改善腸道微絨毛、皺襞和肌層，增加腸道與營養(yǎng)物質(zhì)接觸面積，從而增強營養(yǎng)物質(zhì)代謝[48]。

消化系統(tǒng)和消化腺分泌多種消化酶，促進(jìn)動物消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)。益生菌對消化酶活性有提升作用，一方面，部分乳酸菌本身具有蛋白水解酶和脂肪酶活性[49-50]，另一方面，益生菌誘導(dǎo)消化系統(tǒng)分泌多種消化酶。乳酸乳球菌單一或聯(lián)合糞腸球菌補充后，烏鱧胃、腸和肝臟中蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性均顯著增強[51]。補充羅伊氏乳桿菌，羅非魚腸道淀粉酶和脂肪酶活性呈劑量依賴性提高，營養(yǎng)物質(zhì)利用效率相應(yīng)提高[41]。與上述結(jié)果相似，枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌分別提高鱸腸道脂肪酶和蛋白酶活性[6]，乳酸乳球菌和植物乳桿菌提高烏鱧腸道淀粉酶和脂肪酶活性[46]，戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）和乳酸乳球菌提高西伯利亞鱘腸道蛋白酶和脂肪酶活性[34]。羅伊氏乳桿菌增加豬腸道腸肽酶和氨基肽酶基因表達(dá)，從基因水平上證實益生菌促進(jìn)動物腸道消化酶活性[38]。氨基肽酶促進(jìn)機體生成氨基酸，改善動物肉風(fēng)味。益生菌增強消化系統(tǒng)中消化酶活性，為營養(yǎng)物質(zhì)沉積在動物體內(nèi)提供更多前體物質(zhì)[4]。

肝臟在營養(yǎng)物質(zhì)代謝中起核心作用，腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物間接影響肝臟，益生菌通過上調(diào)營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白表達(dá)，促進(jìn)機體吸收營養(yǎng)物質(zhì)。糞腸球菌上調(diào)肉雞肝臟氨基酸代謝相關(guān)酶，如谷草轉(zhuǎn)氨酶（Glutamic transaminase，GOT）表達(dá)，這與半胱氨酸和蛋氨酸代謝途徑增強一致，表明益生菌通過上調(diào)氨基酸轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白表達(dá)，促進(jìn)動物機體蛋白質(zhì)沉積[10]。羅伊氏乳桿菌增加豬回腸丙氨酸、絲氨酸和糖蛋白相關(guān)氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白表達(dá)[52]，豬長肌中氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白表達(dá)量與氨基酸趨勢一致，且檢測到高表達(dá)核糖體S6 激酶1（S6k1），進(jìn)一步證實益生菌影響雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路，促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)合成[38]。益生菌控制腸道微生物群落，從而控制腸道氨基酸酸轉(zhuǎn)運和利用，發(fā)揮促進(jìn)蛋白質(zhì)合成作用。益生菌影響脂肪合成，進(jìn)而改善動物肉質(zhì)風(fēng)味。補充嗜酸乳桿菌和枯草芽孢桿菌，仔豬結(jié)腸內(nèi)容物中短鏈脂肪酸顯著升高[53]，表明益生菌對機體脂肪沉積有改善作用。羅伊氏乳桿菌增加豬回腸載脂蛋白（APOA1）、脂肪酸去飽和酶（FADS1）和脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白（FATP1）基因表達(dá)量[52]，以及豬胸長肌脂肪合成酶（Fatty Acid Synthase，F(xiàn)AS）和硬脂酰輔酶A 去飽和酶（SCD）表達(dá)[38]，益生菌通過過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARα）誘導(dǎo)SCD 參與脂肪酸代謝，從而改善脂肪沉積[54]。益生菌通過提高營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白表達(dá)，改善營養(yǎng)物質(zhì)在機體內(nèi)沉積。

由此，益生菌改善動物腸道形態(tài)和提高消化酶活性，并調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)代謝相關(guān)基因表達(dá)，從而改善脂肪和蛋白質(zhì)在肌肉中沉積。益生菌通過促進(jìn)肌內(nèi)脂肪生成改善動物肉嫩度和滴水損失，并通過促進(jìn)IMP和氨基酸生成[38]，提高動物肉滋味。

3.2 優(yōu)化腸道菌群

腸道兼有營養(yǎng)物質(zhì)吸收和生物屏障作用，對動物健康生長起重要作用，動物腸道微生物經(jīng)長期進(jìn)化形成特定微生物區(qū)系，菌群之間相互制約。益生菌通過產(chǎn)生抗菌物質(zhì)等多種途徑優(yōu)化腸道菌群，減輕有害菌群及其代謝產(chǎn)物負(fù)作用[4]。烏鱧腸道微生物由變形菌門（Proteobacteria）、螺旋體門（Spirochaetes）和放線菌門（Actinobacteria）組成。植物乳桿菌和糞腸球菌降低烏鱧腸道螺旋體門豐富度，而糞腸球菌提高厚壁菌門（Firmicutes）豐富度并降低放線菌門豐富度，表明乳酸菌對烏鱧腸道微生物群落有調(diào)節(jié)作用[46]。Xie 等[53]的研究中，嗜酸乳桿菌和枯草芽孢桿菌聯(lián)合添加降低豬結(jié)腸變形菌門豐度，這與羅伊氏乳桿菌和鼠李糖乳桿菌增加羅非魚腸道變形菌門豐度不一致[41，43]，與菌種、劑量、試驗條件和試驗對象不同等有關(guān)；此外，屬水平上，豬腸道鏈球菌（Streptococcus）、擬桿菌（bacteroides）和巨單胞菌（Megamonas）等微生物標(biāo)志物豐度降低，而厚壁菌科和瘤胃菌科（Ruminococcus）等有益菌相對豐度增加[53]。其中，瘤胃菌科促進(jìn)膽汁酸代謝和吸收[45]。羅伊氏乳桿菌和鼠李糖乳桿菌降低梭桿菌（Fusobacterium）豐度[41,43]。梭桿菌含有細(xì)胞毒素，不利于動物健康生長[55]。Opiyo 等[56]的研究中，補充釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和枯草芽孢桿菌，羅非魚腸道未檢測到大腸桿菌和沙門氏菌。鼠李糖乳桿菌[7]、植物乳桿菌[57]以及地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的混合物降低動物大腸桿菌數(shù)量[5，14]，并增加乳酸菌數(shù)量。補充枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌，鱸腸道乳酸菌數(shù)量顯著增加[5]，與Kong 等[51]以乳酸菌為補充劑的研究中，烏鱧腸道乳酸菌屬占優(yōu)勢一致。益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群與其促進(jìn)魚體分泌大量黏液有關(guān)[58-59]，魚皮黏液中含有免疫球蛋白、溶菌酶和抗菌肽等物質(zhì)[9]，有效抑制病原菌進(jìn)入魚體。益生菌增加有益菌如丁酸梭菌（Clostridium butyricum）相對豐度，丁酸梭菌產(chǎn)生大量丁酸鹽抑制沙門氏菌入侵[60]。以上研究表明，益生菌抑制腸道潛在病原體并增加有益菌數(shù)量，這種調(diào)節(jié)作用歸因于益生菌菌株對環(huán)境適宜性強[61]、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)和競爭營養(yǎng)空間[1-2]。有害菌減少，有助于動物健康生長[62]，從而避免腸道中三甲胺和硫化氫等不良?xì)馕懂a(chǎn)生，進(jìn)而改善動物肉的風(fēng)味[4]。

3.3 提高抗氧化能力

動物機體氧化與抗氧化系統(tǒng)平衡，有害微生物過度繁殖和環(huán)境脅迫引起氧化應(yīng)激，高水平ROS攻擊膜磷脂，丙二醛（MDA）促使氧合肌紅蛋白氧化，致肉色暗沉，且不利于肌肉保持水分。益生菌可以產(chǎn)生谷胱甘肽（GSH）、丁酸鹽和葉酸等抗氧化代謝物，誘導(dǎo)機體分泌抗氧化酶。對于雞，補充糞腸球菌，肉雞肝臟過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶（GST）活性升高[10]，約翰氏乳桿菌（Lactobacillus johnsonii）增加超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低肌肉MDA 水平[8]。對于水產(chǎn)動物，鼠李糖乳桿菌提高虹鱒腸道CAT和SOD活性[34]，蠟樣芽孢桿菌增加彭澤鯽腸道GSH 和CAT 活性[27]，Kong 等[51]發(fā)現(xiàn)乳酸菌提高烏鱧肝臟抗氧化能力。有研究發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)芽孢桿菌（Bacillus coagulans）增加髓過氧化物酶（MPO）和抗超氧陰離子自由基（AFASER）活性[50]。益生菌通過內(nèi)源性抗氧化信號通路提高機體抗氧化能力，減少肌紅蛋白和PUFA 氧化，上調(diào)MMPs 表達(dá)促進(jìn)脂肪生成，從而改善動物肉質(zhì)風(fēng)味。

3.4 提高胃饑餓素（Ghrelin）的分泌

肌纖維是動物肌肉主要組成，因而，肌纖維狀態(tài)和特征是動物肉品質(zhì)關(guān)鍵因素。乳酸菌提高大鼠（Muroidea）血清鈣離子（Ca2+）濃度[63]，地衣芽孢桿菌提高金魚（Carassius auratus）Ghrelin mRNA 表達(dá)[64]，而Ghrelin 提高動物肌肉中Ca2+濃度[65]。鈣離子與鈣蛋白酶（μ-calpain）活性有關(guān)，肌原纖維蛋白大量分解提高動物肉的嫩度。此外，Ca2+促進(jìn)慢肌纖維形成，慢肌纖維與低滴水損失和嫩度等評定指標(biāo)相關(guān)[49]。益生菌促進(jìn)Ghrelin 分泌，引起Ca2+濃度增加，從而改善動物肉的嫩度。

4 小結(jié)與展望

益生菌調(diào)節(jié)動物腸道微生物區(qū)系，影響動物營養(yǎng)物質(zhì)代謝、抗氧化能力和Ghrelin 分泌，促進(jìn)動物健康生長并改善動物肉質(zhì)地和風(fēng)味，提高肉品質(zhì)。菌株、宿主、試驗動物和劑量影響益生菌作用效果，有待研究分離宿主型益生菌，篩選功能完善且對環(huán)境適應(yīng)性強的菌株，深入研究菌株之間關(guān)系，探索益生菌影響動物健康生長和肉質(zhì)風(fēng)味的機制，為研究益生菌與飼料優(yōu)化提供理論依據(jù)。