乳酸菌與芽孢桿菌對機體作用機制的比較

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乳酸菌與芽孢桿菌對機體作用機制的比較

香港英杰生命科技有限公司/趙劍闖  周 勃

    近年來，隨著抗生素的大量使用，其在生產表現中的副作用日益突出。開發綠色、環保、安全的飼料添加劑成為廣大畜牧工作者的重要工作之一。微生物添加劑具有提高動物免疫力、改善動物生產性能、對動物無毒、無害、無殘留等特點，從而受到廣泛關注。1989年，美國食品藥物管理局（FDA）公布了43中微生物可以直接在畜禽生產上使用，其中乳酸菌28種，芽孢桿菌5種。2008年，農業部頒布了1126號公告，規定了16種微生物可以在畜禽生產上使用，其中乳酸菌11種，芽孢桿菌2種。目前，生產中應用較多的是乳酸菌類、芽孢桿菌類、酵母菌類。其中，乳酸菌類和枯草芽孢桿菌類產品是市場占有率較高的產品。本文對乳酸菌和枯草芽孢桿菌的作用機制異同做一比較。

1  乳酸菌與枯草芽孢桿菌的作用機制相似之處

1.1 抑菌機制的比較

1.1.1 乳酸菌的抑菌機制
    乳酸菌通過產生有機酸抑制有害菌的生長。乳酸菌在體內可以利用可發酵碳水化合物，產生大量的乳酸、甲酸、乙酸等有機酸，使腸道處于酸性環境。而腸道內的大腸桿菌、沙門氏菌等病原菌最適生長的pH為7.0～7.4，乳酸菌的產酸使腸道環境處于酸性，不利于腸道內病原菌在腸壁定殖和生長，從而抑制了有害菌的生長和繁殖。

    乳酸菌通過產生某些抗菌物質抑制有害菌生長。乳酸菌還可產生過氧化氫、雙乙酰、細菌素等抑菌物質，這些產物對腸道病原菌有抑制作用。過氧化氫能夠激活過氧化氫酶——硫氰酸系統，抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過氧化氫酶陽性細菌如假單孢菌屬、大腸桿菌類和沙門氏菌屬等，乳酸桿菌素和雙歧菌素，對葡萄球菌、梭狀芽孢桿菌以及沙門氏菌和志賀氏菌有拮抗作用。

1.1.2 枯草芽孢桿菌的抑菌機制
    芽孢桿菌通過生物奪氧來達到抑菌效果，因為芽孢桿菌為需氧菌，而大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌也為需氧菌，芽孢桿菌進入動物腸道內，消耗大量的游離氧，降低了腸內氧氣濃度，從而使大腸桿菌、沙門氏菌等的生長因缺氧受到抑制，同時為乳酸桿菌雙歧桿菌等有益菌創造了一個更好的厭氧環境，從而達到了抑菌作用。

    另外，枯草芽孢桿菌在繁殖過程中會產生抑菌類的抗菌蛋白，對多種細菌有抑制和殺滅作用，其中對大腸桿菌的抑制殺滅作用較為明顯。

1.2 免疫機制的比較

1.2.1 乳酸菌對機體免疫力的影響
    乳酸菌能通過特異性免疫應答和非特異性免疫應答途徑來增強動物機體免疫力。研究表明，一些乳酸菌能通過增強單核和巨噬細胞活力，刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子的分泌來提高機體非特異性免疫應答水平；乳酸菌還能夠進一步加強黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG的表達水平，以加強體液免疫，促進T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖，加強細胞免疫，從而刺激特異性免疫應答。據報道，口服乳酸菌后，對巨噬細胞的半乳糖甙酶活性、巨噬細胞的吞噬活性等具有顯著的激活和促進作用。當異物侵入機體時，被乳酸菌激活的免疫細胞，則有增強機體對異物產生抗體的作用。

乳酸菌改善免疫力的研究在人類醫學上有大量報道，目前，很多乳酸菌在人類醫學的研究成果也越來越多被動物營養和獸醫研究人員借鑒和使用。

1.2.2 枯草芽孢桿菌對免疫力的影響
    芽孢桿菌能在腸道發揮免疫佐劑的作用，活化腸粘膜內的相關淋巴組織，使sIgA抗體分泌增強，并誘導T淋巴細胞和B淋巴細胞與巨噬細胞產生細胞因子，從而提高動物體液和細胞免疫水平。曾經有研究表明（Inooka等，1986，1988）：以l 000萬cfu/g劑量的枯草芽孢桿菌飼喂雛雞時，將顯著提高脾中T淋巴細胞和B淋巴細胞數量，但對脾中巨噬細胞活性沒有影響。

1.3 營養作用的比較

1.3.1 乳酸菌對機體的營養作用
    乳酸菌能分解食物中的蛋白質、糖類，合成維生素，對脂肪也有分解能力，能顯著提高飼料養分的消化率和生物學效價，促進養分的消化吸收。乳酸菌酶、乳糖酶在蛋白質、糖類的分解和吸收中發揮了很大的作用。

    乳酸菌在動物體內代謝時產生宿主可利用的必需氨基酸和葉酸等B族維生素及消化酶(如淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶等)等；乳酸菌產生有機酸使鈣、磷等元素處于易吸收的離子狀態，能夠提高礦物質的消化率和吸收率，從而增強動物的營養代謝，改善生產性能。

    此外，乳酸菌產生的酸性代謝產物使腸道環境偏酸性，而一般消化酶的最適pH為酸性(淀粉酶pH6.5，糖化酶pH4.4)，有利于酶促反應進行，從而改善養分的吸收效率。乳酸菌產生的有機酸還可加強腸道的蠕動和分泌，也可以促進養分的消化吸收。

    最新的研究表明（張日俊，2010，未發表），飼喂乳酸菌能夠促進腸道內脂肪酶的基因表達，從而增加日糧中脂肪的消化率。馮杰（2004）的研究也曾經發現：在仔豬和生長育肥豬的日糧中添加“盛肥速得”（韓國進口乳酸菌），通過三氧化二鉻作為指示劑，發現添加乳酸菌提高了飼料中粗脂肪的表觀消化率。

1.3.2 枯草芽孢桿菌對機體的營養作用
    枯草芽孢桿菌不僅具有較強的蛋白酶、淀粉酶的分泌活性，同時還可產生非淀粉多糖酶如果膠酶、葡聚糖酶和纖維素酶，從而提高了畜禽對飼料中難以消化的物質的利用程度。

    另外枯草芽孢桿菌在動物腸道內生長繁殖過程中，能產生多種營養物質，如：維生素、氨基酸、有機酸和促生長因子等，參與動物機體新陳代謝，為機體提供營養物質。

2  乳酸菌與枯草芽孢桿菌的作用機制不同之處

與枯草芽孢桿菌相比，乳酸菌還具有粘附和定植、抗應激、降低膽固醇、抗氧化、防霉去毒等能力。

2.1 乳酸菌能在動物腸道內粘附和定植，而枯草芽孢桿菌則不能

    乳酸菌的腸壁粘附能力是其區別于枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和酵母真菌等其他益生素最顯著的區別。粘附是指細菌與機體腸上皮細胞通過生物化學作用產生的特異性的粘連。粘附是定植的第一步，不能粘附于腸上皮細胞表面的細菌，只能是過路菌，不能在腸道內定植。

乳酸菌是構成定植抗力的主要力量，它通過粘附素與腸粘膜細胞緊密結合，在腸粘膜表面定植占位，是形成生理屏障的主要組成部分。如果這個屏障一旦遭到抗生素或其它因素的破壞，就會導致腸道內大腸桿菌和沙門氏菌等革蘭氏陰性菌產生的內毒素大量入侵體內，其他毒素和一些病原微生物也會通過破損的腸壁部位進入血液和淋巴以及肝臟、脾臟、肺等臟器，從而造成各種生理代謝障礙并產生疾病。

    使用乳酸菌制劑可以達到恢復宿主抵抗力，修復腸道菌群屏障，治愈腸道疾病的作用。其作用機理是：直接參與構成腸道定植抗力，阻止病原菌的定植和入侵；對腸道有營養作用，有利于腸道屏障的修復；能增強宿主吞噬細胞的活力，從而提高機體特異性和非特異性抗感染能力；可間接抑制腸道革蘭氏陰性菌的過度繁殖，調整菌群失調。

2.2 抗應激作用

    目前豬場、雞場應激是影響豬雞生產性能的最大障礙，無論何種應激都會對腸道內乳酸菌帶來負面影響，如下表。合理補充乳酸菌，能夠減少應激對動物生產性能造成的負面影響。例如，乳酸菌能改善熱應激造成動物采食量降低的現象。

表1  應激因素對腸道微生物的影響

應激因素	動物種類	產生的效果
饑餓	鼠類	減少乳酸菌，增加大腸桿菌
	家禽	減少乳酸菌
抗生素治療	人類	減少乳酸菌，增加鏈球菌
籠養	家禽	增加大腸桿菌
運輸、各種冷熱應激	家禽和豬	減少乳酸菌，增加大腸桿菌

    據報道，飼喂乳酸菌能夠將缺水、害怕等應激因素對動物造成的負面影響降到最低。大鼠經受缺水應激后，腸道會出現“滲漏”現象，并且有害菌在腸壁的定植數量會大大增加。同時，在大鼠腸系膜淋巴結中發現了病原微生物。這表明，受到應激后，有害菌穿透了腸道粘膜屏障，進入動物的身體，觸發了動物的免疫應答反應，使得機體產生了不必要的養分消耗。
而使用乳酸菌以后，有害菌向腸壁內部的遷移數量則大大減少。

添加乳酸菌制劑能使腸道內乳酸菌增加，修補腸道損傷，減少應激對豬雞的危害。

2.3 乳酸菌的其他作用

    乳酸菌的防霉去毒作用：乳酸菌對黃曲霉毒素B1有較強的吸附作用。乳酸菌對黃曲霉毒素B1的吸附能力與相互作用的時間沒有關系，去毒能力與乳酸菌的細胞數目呈正比。Nagendra等研究了4株雙歧桿菌和2株乳桿菌吸附黃曲霉毒素B1的能力，結果表明乳酸菌對黃曲霉毒素B1去除能力為20％～50％，用蒸餾水洗滌兩遍吸附黃曲霉毒B1的乳酸菌后，仍有10％～40％的黃曲霉毒素B1還被吸附在乳酸菌上。這項研究暗示：如果在飼料中補充乳酸菌，那么動物受到霉菌毒素影響的機會將大為減少！

    乳酸菌的抗氧化能力：國內外關于乳酸菌的抗氧化能力的報道都很多。Sule Coskun等人用保加利亞乳桿菌B3和A13的菌懸液(1010mL一1)灌喂小鼠14d，小鼠小腸內GSH的含量由7.8 μmol/g分別提高到9.5μmol/g和10.7μmol/g，從而提高了小鼠小腸內非酶抗氧化能力。此外，乳酸菌的代謝產物(胞外多糖)和巰基化合物等物質也具有抗氧化活性。孟和畢力格等人對酸馬奶中乳桿菌MG2-1的抗氧化性進行了研究，發現其活菌制劑能夠使大鼠肝臟中超氧化物歧化酶(SOD)活力和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)活力均顯著提高，大鼠血液和肝臟組織勻漿中的丙二醛含量顯著降低。自由基對腸道以及機體的損傷是目前研究的一個熱點，乳酸菌對于抗氧化作用的正面效果也許有助于解釋生產中使用乳酸菌提高免疫力和改善各種生產性能的作用機制。

    乳酸菌的降膽固醇作用：乳酸菌的代謝能顯著減少腸道對膽固醇的吸收，同時，乳酸菌還能夠將動物吸收的部分膽固醇轉變為膽酸鹽從體內排出。研究證明，用乳酸菌發酵的乳清飼喂老鼠2周后，與對照組相比，血清膽固醇值最低，且動物有較高的活力，血液中紅細胞的抗氧化酶活性也最高。現場的觀察發現：飼喂乳酸菌動物的活力和健康狀況相對較好，乳酸菌降低血清膽固醇，以及表現出的抗氧化能力可能是原因之一。

3  小結

    單獨的枯草芽孢桿菌和乳酸菌在動物生產中的應用效果均有報道。從各國允許使用的微生物菌種數量來看，乳酸菌顯然占優勢。從作用機制來看，乳酸菌的定植能力能夠使得其在提高免疫力，抗應激，修復腸道損傷方面的效果比枯草芽孢桿菌更勝一籌。可以預計，乳酸菌和枯草芽孢桿菌如果組合在一起使用，使用效果的穩定性將會得到進一步提高。

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