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益生菌的功能及其在畜禽生产中的应用

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2014年第8期 朱丹:益生菌的功能及其在畜禽生产中的应用 27 益生菌的功能及其在畜禽生产中的应用 朱丹,文宇,张佩华 长沙410128) (湖南农业大学动物科学技术学院,湖南摘要:本文就益生茵的生物学功能及其在畜牧业中的应用等方面作以概述,并对其发展前景进行展望,以期为 益生茵制剂在畜禽生产中更好地应用提供理论依据和实践参考。 关键词:益生茵;功能;畜牧;应用 中图分类号:¥81 6.7 文献标识码:A 文章编号:1672—9692(2014)08—0027—07 Function of Probiotics and Its Application in the Livestock and Poultry Production Zhu Dan,Wen Vu,Zhang Pe i hua (College of Animal Science and Technology,Hunan Agricuitural University Abstract:In this paper,we have reviewed the probiotics biological functions,application and development prospects in animal husbandry,SO as to provide theoretical basis and practical refer- ence for popularization and application in the production of 1ivestock and poultry. Key words:Probiotics:Function:Animal husbandry:Application 益生菌(probiotics)又称益生素、促生素、活 色微生物饲料添加剂。 菌剂、生菌剂等,关于它的概念,国内外众多学者 1 饲用益生菌的种类 世界各国对作为饲料添加剂的益生菌菌种的使 对其认识不一。Fuller将益生菌定义为能够改善宿 主肠道的微生物平衡,对宿主起有益作用,并能用 用均有不同的规定,2009年美国食品与药物管理局 于动植物食品的成分之一的活的微生态制剂。而一 (Food and Drug Administration,FDA) ̄U美国饲料 些学者认为益生菌是含活菌或死菌及其组分和产物 控制协会(American Association of Feed 的细菌制品,主要通过口等黏膜途径以及系统的免 Control OfficialS,AAFCO)公布可以使用的微生物 疫功能在动物体内发挥作用。益生菌大部分源于动 菌种有46种,欧洲市场上销售的饲用益生菌有70多 物肠道的正常生理性菌和非肠道菌。目前已被广泛 种。2008年l2月我国农业部1126号公告《饲料添加 应用于生物、食品、医疗保健、畜禽生产和环境保 剂品种目录》中规定的饲料级微生物添加剂菌种有16 护等行业,大量研究及生产实践证实,益生菌及其 种:粪肠球菌(Enterocoecus faecal i S)、屎肠球菌 制剂作为饲料添加剂,具有提供营养、提高饲料转 (Enterococcus feces)、乳酸肠球菌(Enterococ— 化率、增强机体免疫力、促进动物生长及改善养殖 CUS lactis)、枯草芽孢杆菌(Baci1lus subti卜 生态环境的作用,并且无毒副作用、无污染、无残 is)、两歧双歧杆菌(Bifdobacterium bidfium)、地 留,环保又安全,成为近些年来备受关注的一种绿 衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、嗜酸乳杆 收稿日期:2014—06-23 作者简介:朱丹(1988一),女,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养与饲料。 通讯作者:张佩华(1970一),女,硕士生导师,副教授,研究方向为动物营养与饲料。 28 现代畜牧兽医 2014年第8期 菌(Lactobacillus acidophilus)、乳酸乳杆菌 维生素D、铁离子和矿物质等的吸收。 (Lactobacillus lactis)、干酪乳杆菌(Lactoba— 2.3增强机体免疫力 益生菌主要经免疫刺激和免 cillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillus plan— 疫调节两种方式来增强动物机体的免疫功能。益生 tarum)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、 菌作为良好的免疫激活剂,通过在肠道定植、竞争 乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、酿酒酵 性抑制潜在病原菌及稳定肠道黏膜屏障等刺激动物 母(Saccharom yces cerevisiae)、产朊假丝酵母 肠道黏膜免疫器官发育,可显著提高巨噬细胞和干 (Candida uti1is)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseu— 扰素的活性及促进细胞和抗体产生,并通过激 danonas palustris)、保加利亚乳杆菌(Lactoba— ci1lus bulgaricus)。而《饲料添加剂品种目录 (2013)》(中华人民共和国农业部公告第2045号)中 已将可直接添加微生物饲料添加剂增加到34种。目 前,在畜禽业中研究与应用较多的菌种有芽孢杆 菌、乳酸菌、双歧杆菌、活性酵母和肠球菌等。 2益生菌的生物学功能 2.1调节消化道微生态平衡益生菌能维持动物机 体消化道微生物菌群平衡的机制主要有以下两个方 面:①竞争排斥(或定植抗力):动物胃肠道中的有 益菌群能通过与病原菌就定居部位、营养素、生存 和繁殖空间及时间等竞争I ̄IilN性资源来调节体内菌 群结构,抑制外来微生物的定植或增殖,加速有害 菌随粪便排出。②抑菌物质的产生:益生菌能分泌 细菌素、类细菌素、溶菌酶、有机酸(包括乳酸、乙 酸、丙酸、丁酸等)和过氧化氢等抑菌物质,通过降 低消化道pH抑制病原菌的存活。 2.2营养作用 益生菌自身含有的营养物质如蛋白 质、氨基酸及微量元素等含量丰富,可作为营养成 分直接进入动物体内被机体吸收。一些益生菌在动 物生长过程中可产生淀粉酶、水解酶、脂肪酶以及 能降解植物性饲料中某些较复杂的碳水化合物的消 化酶,可降低动物饲料中的蛋白质、脂肪及抗营养 因子,促进宿主对营养的消化吸收,并刺激微生物 修复胃肠道健康状态,从而提高饲料的利用率“ 。 牛丽亚等 研究发现,采用固氮发酵技术,对用纳 豆芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌混合发酵饲料的营养物质 进行测定,结果表明,蛋白酶活力达到2 240.9 U/g, 粗蛋白质含量增加了1.3%,肽和氨基酸含量均为发 酵前的4.5和3.4倍。此外,益生菌还参与胆汁代谢 和激素转化,在代谢过程中产生乳酸等有机酸可激 活酸性蛋白酶的活性,有利于机体对钙、维生素A、 发宿主非特异性和特异性的免疫应答来提高机体免 疫力和抗病力。研究表明,给小鼠连续灌喂益生菌 Lactobacillus casei.Zhang,能激活小鼠腹腔巨 噬细胞的吞噬活性,增强吞噬作用,并可显著提高 小鼠脾脏指数,促进脾脏淋巴细胞增殖 。Park等 研究报道,两歧双歧杆菌可促进小鼠淋巴结和淋巴 集结中免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白A(IgA)的分 泌,并明显增加肠系膜淋巴结和脾脏中免疫球蛋白 (IgM、IgG、IgA)分泌细胞数量。此外,灭活菌也能 作为益生菌发挥免疫增强作用 。 。 2.4改善动物产品品质益生菌能够调节动物机体 脂肪酸的组成和胆固醇含量,显著降低肌肉胆固醇 和甘油三酯含量,提高不饱和脂肪酸含量。研究表 明,给动物饲喂乳酸菌或其发酵制品能够提高动物 血清中的高密度脂蛋白胆固醇水平 。Tsujii等” 研究结果发现,沼泽红假单胞荫(Rhodopseudan— onas palustris)和荚膜红细菌(Rhodobacter cap— sulatus)能够显著降低大鼠血清TG(【十汕量酯)、胆 固醇、LDL(低密度脂蛋白)、VLDL(极低密度脂蛋白) 和肝脏甘油三酯的含量。 2.5净化养殖环境益生菌可阻止动物体外病原菌 的侵袭,产生的有机酸、细菌素等抑制物质能竞争 性地排斥或抑制肠道内大肠杆菌等细菌的生 存、生长与繁殖,减少蛋白质向氨(胺)转化,使肠 道、血液和粪便中氨水平下降,随粪便排出体外的 病原菌和氨数量也减少,益生菌数量增多,并且剩 余的氨能够被粪便中的活菌体继续利用,从而改善 了畜禽的养殖环境… 。 3益生菌在单胃动物生产中的应用 3.1鸡在鸡的曰粮中添加益生菌,能够提高生产 性能,改善饲料利用率,并能增强机体抵抗疾病和 不良环境能力,促进动物的生长发育。焦喜兰等 。‘ 2014年第8期 modern journal of animal husbandry and veterinary medicine 29 研究了益生菌对肉鸡生长性能、肠道菌群和部分免 等 ”研究了复合益生菌制剂对蛋种鸡血清生化指标 疫性能的影响,结果显示,饲料中添加益生菌可提 的影响,结果表明,饲料中添加复合益生菌能够显 高肉鸡的日增重,降低料重比,提高肠道中乳酸菌 著提高血清总蛋白及血清钙的含量;降低血清胆固 数量,降低大肠杆菌数量,使免疫器官指数和免疫 醇和高密度脂蛋白的含量(P<0.05或P<O.O1);对 球蛋白数量增加。陆银等n 探讨了日粮中添加复合 血清中几种代谢酶活性无显著影响,但有提高AST 益生菌(蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和粪肠球菌) (谷草转氨酶)和CK(肌酸激酶)的趋势;且降低血清 对肉仔鸡生长性能和屠体品质的影响,试验结果表 尿酸的含量( 0.05或P<O.01)。Choe等 研究发 明,复合益生菌能显著提高21 ̄35日龄肉鸡的生长 性能(尸<0.05),屠宰率、腿肌率和胸肌率略高于对 照组(胗0.05);且显著提高了肌肉的系水力和嫩 度;益生菌的作用效果随添加水平而提高,其中以 复合益生菌添加量为活菌数2×10 个/g效果最佳。 王佳丽 在肉仔鸡饲料中添加了1%复合益生菌(酵 母菌和乳酸菌),结果显示,复合益生菌可显著提高 21日龄肉仔鸡胸腺和法氏囊指数及42日龄肉仔鸡胸 腺指数(Jp<0.05);且能显著提高21日龄肉鸡血清 免疫球蛋白G(IgG)水平、外周血T淋巴细胞增殖功 能(尸<0.05)和42日龄肉鸡血清免疫球蛋白A (IgA)水平( 0.05)。 益生菌不仅对肉鸡的生长发育具有促进作用, 对产蛋鸡也具有积极影响。研究发现,在蛋鸡日粮 中添加益生菌能够显著提高蛋鸡的产蛋率和平均蛋 质量,降低料蛋比,改善蛋壳质量;且促进机体对 蛋白质、钙和磷的吸收利用,增强机体抗应激能 力,对蛋鸡有一定的保健作用 。周泉勇等“ 将乳 酸粪肠球菌及复合益生菌(乳酸粪肠球菌、芽孢杆 菌、产朊假丝酵母菌)添加于蛋鸡饲料中,饲喂56 d后,有效降低料蛋比,并提高所产鸡蛋的蛋品 质,提高蛋鸡的经济效益。这与王永芬等 的研究 结果相似。黄劫等 研究了复合益生菌(嗜酸乳杆 菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌和屎肠球菌)对产蛋鸡 生产性能的影响,结果表明,在产蛋鸡饲料中添加 不同水平的复合益生菌,对蛋鸡生产性能、鸡蛋品 质和病死率等指标均有所改善,其中以添加复合益 生菌300 mg/kg效果最佳。张志焱等 探讨了不同 浓度植物乳杆菌对产蛋鸡生产性能及肠道酶活的影 响,结果表明,料蛋比较对照组分别降低3.25% 7.81%,但对蛋重、软破壳蛋率、空肠和回肠内容物 的淀粉酶活力及蛋白酶活力均无明显影响。林冬梅 现,益生菌能显著降低鸡血清和蛋黄中的胆固醇含 量,这与Panda等 。 和Ramasamy等 的研究结果基 本一致。 3.2猪 目前,益生菌在猪生产上的应用主要集中 在仔猪生产方面。益生菌制剂能有效降低断奶仔猪 的发病率和死亡率,改善免疫功能,提高生产性能 和肉质 。陈丽仙等 。 研究了益生菌剂对仔猪肠 道菌群的影响,结果显示,乳酸杆菌制剂能显著降 低仔猪腹泻率(尸<0.05),促进仔猪的生长;益生茵 剂能极显著减少仔猪肠道的好氧菌(JK0.01),增加仔 猪肠道的厌氧菌、双歧杆菌和乳酸杆菌;( 0.O1), 且显著降低仔猪肠道的产气荚膜梭菌(Jp<0.05);表 明饲料中添加益生菌剂能有效改善仔猪肠道菌群。 周盟等 研究了益生菌对断奶仔猪生长性能及消化 性能的影响,结果表明,乳酸菌、芽孢杆菌及其复 合菌在断奶的前两周能显著降低料重比23.23% 24.75%,提高仔猪的饲料转化率,且提高仔猪对营 养物质的消化率。 另外,添加益生菌制剂能改善断奶应激对绒毛 高度和隐窝深度的影响,提高肠道淋巴细胞数量和 挥发性脂肪酸含量,降低肠道pH,从而缓解断奶应 激对肠道环境的影响 。蒋加进等 在断奶仔猪的 饲料中添加复合益生菌(嗜酸乳杆菌和酵母菌),结 果表明,3%复合益生菌对能够有效缓解断奶仔猪的 热应激,改善断奶仔猪的生长性能,且提高日增重 和饲料利用率,显著降低腹泻率。刘虎传等口 研究 了益生菌制剂对早期断奶仔猪生长性能和免疫指标 的影响,试验结果显示,益生菌制剂相比对照组显 著提高断奶仔猪平均日增重(尸<O.05),并显著降低 料重比和腹泻率(尸<0.05);显著提高仔猪断奶后第 7天血清白介素-i 13水平和断奶后第21天血清免疫 球蛋白G含量、白介素一6和肿瘤坏死因子一Q水平及 30 现代畜牧兽医 2014年第8期 回肠黏膜分泌性免疫球蛋白A含量( O.05),空肠 高BCP(菌体蛋白)产量,促进干物质和NDF(中性洗 分泌性免疫球蛋白A含量高于对照组,但差异不显 涤纤维)的降解,有效利用粗饲料;其中以150~ 著(JD>0.05);且粪便免疫球蛋白A含量及外周血T 200 mg/kg的添加量最佳。刘明珠等 将200 mg/kg 淋巴细胞CD3 、CD4 、CD8 及CD4 /CD8 无显著差异 复合益生菌(产乳酸粪肠球菌、酵母菌、地衣芽孢杆 (JD>0.O5)。 菌和枯草芽孢杆菌)添加于锦江黄牛饲料中,24 h 4益生菌在反刍动物和水产动物生产中的应用 后,复合益生菌总产气量相比对照组有显著的提高 4.1 反刍动物益生菌对反刍动物的生产性能及瘤 (尸<0.05),微生物蛋白含量极显著高于对照组( 胃发酵功能均有较好的促进作用。益生菌产生的抑 0.O1),其中以酵母菌为主的复合益生菌的微生物蛋 菌物质提高奶牛抗病力,间接产生作用。Moallem等。。 发现,饲料中添加益生菌后,奶牛日平均产奶量增 加了1.5 kg,比对照组提高了4.1%。刘星等。 证实 了以上结果,通过研究直接饲喂复合益生菌制剂 (乳酸菌和酵母菌)对荷斯坦奶牛产奶量及乳品质的 影响,结果发现,益生菌组产奶量相比对照组提高 了4.67%(P<0.05);且乳干物质和乳脂率分别提高 了12.8% ̄rl 13.8%(尸<0.O1);体细胞数明显下降且 趋于稳定(尸<O.O1),但乳蛋白率均趋于稳定且差异 不显著(JD>0.05);表明直接饲喂复合益生菌制剂 能够明显提高奶牛产奶量,并能有效改善乳品质。 反刍动物瘤胃内栖息着多种复杂但无致病性的 微生物,包括瘤胃细菌、瘤胃原虫、厌氧真菌及部 分噬菌体,这些微生物交互作用并维持着瘤胃的微 生态平衡和促进饲料中蛋白、碳水化合物等的消 化。刘彩娟等0 研究了复合益生菌(乳酸杆菌、酵母 菌、链球菌等)对奶牛瘤胃发酵及纤维素酶活的影 响,结果显示,饲粮中添加复合益生菌后,能显著 提高瘤胃液pH、氨态氮(NH。一N)、挥发性脂肪酸 (VFA)浓度及乙酸浓度(尸<0.05),但对瘤胃内丙 酸、丁酸和乙酸/丙酸比例无显著影响( 0.05); 且高剂量组显著提高了菌体蛋白浓度(P<0.05);显 著提高了瘤胃内羧甲基纤维素酶、水杨苷酶和木聚 糖酶活(尸<O.05),且高剂量组相比对照组显著提高 微晶纤维素酶活(尸<0.05),而低剂量组则无显著影 响(尸>0.05);表明饲粮中添加复合益生菌可改变奶 牛瘤胃发酵环境,提高瘤胃内纤维素酶活。 包淋斌等口。 探讨了不同添加量复合益生菌(产乳 酸粪肠球菌、酵母菌和芽孢杆菌)对锦江黄牛瘤胃体 外发酵的影响,结果显示,复合益生菌能促进TVFA (总挥发性脂肪酸)的产生和NH。一N(氨态氮)利用,提 白含量最高达270.43 mg/lO0 mL;氨态氮浓度极显 著低于对照组(尸<O.O1);干物质降解率极显著高于 对照组(Jp<0.O1);丙酸和总VFA(挥发性脂肪酸)浓 度极显著高于对照组(尸<0.O1),乙酸/丙酸值极显 著低于对照组(尸<0.O1);表明添加复合益生菌能够 稳定瘤胃内环境,促进瘤胃发酵功能改善。这与张 志军等。。。 和吕文龙等 研究结果基本一致。综上所 述,益生菌能够通过提高瘤胃细菌数量和酶活性等 来提高反刍动物瘤胃微生物的发酵水平,进而影响 生产性能。 4.2水产养殖益生菌作为水生动物饲料添加剂, 可以提高肠道健康,增强机体免疫力,并且提高动 物的生长性能。宋协法等 研究了益生菌对半滑舌 鳎(Cynoglossus semiloevis GUnther)仔稚鱼生长 的影响,结果显示,益生菌能显著提高半滑舌鳎仔 稚鱼增重率、肥满度和成活率(尸<0.05),但对体长 增长率无明显影响。Wang等 ”认为,益生菌能对中 国对虾(Penaeus chinensis)成虾产生有助于消化饲 料的酶。S6enz等 研究发现,益生菌Pdp l1和 Pdp 13(AlterOⅧonadaceae)能够显著提高塞内加尔 鳎(Solea senegalensis)肠道内消化酶的活力和生 长速度。王彦波 研究了不同浓度的复合益生菌 (芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等)对凡 纳对虾(Penaeus vannamei)生长性能和消化酶活性 的影响,结果表明,复合益生菌能够提高凡纳对虾 的凡纳对虾的末重、相对增重率、成活率以及蛋白 酶、淀粉酶和脂肪酶等消化酶活性,其中以3.0 g/kg 添加量最佳。高凤祥等 。 探讨了饵料中添加单一益 生菌和复合益生菌(芽孢杆菌、乳酸菌)对大菱鲆 (Scophthalmus maximus)生长及消化道酶活性的影 响,试验结果表明,复合益生菌组大菱鲆的存活率 2014年第8期 modern journal of animal husbandry and veterinary medicine 31 和特定生长率显著高于对照组(尸<O.05);消化道蛋 具有广阔的实际应用前景 。但目前对益生菌深层 白酶、脂肪酶和淀粉酶活力升高,其中复合益生菌 次的作用机理的研究还比较少,大多停留在使用效 组消化道酶活性显著高于对照组(P<0.05);表明添 果上。另外,应在开发优势菌种及新菌种的基础上 加复合益生菌能显著提高大菱鲆存活率,促进大菱 向复合菌 ̄IIII发展,加强与酶制剂、中草药制剂等 鲆的生长。这与胡毅等 研究的结果基本一致。李 其它制剂之间的联合使用,同时注重制作工艺、发 桂英等 研究了饲料中添加潜在益生菌(坚强芽孢杆 酵工艺等关键加工技术的高度稳定性。 菌、美人鱼发光杆菌、溶藻弧菌)对凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei)肠道消化酶活性和菌群组 成的影响,结果显示,益生菌组对虾肠道中胃蛋白 酶、脂肪酶和淀粉酶活性整体水平均显著高于对照 组(尸<0.05),肠道细菌数量较对照组有显著增加; 其中以坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)与美人鱼发 光杆菌(Photobacterium damsela)灭活菌复合组的 效果较佳。 益生菌能够刺激水产动物肠道免疫系统,增强 机体局部的免疫机能和抗病力。赵晶晶等 研究了 饵料中添加枯草芽胞杆菌和嗜酸乳酸杆菌对点带石 斑鱼非特异性免疫力的影响,结果表明,饲料中添 加益生菌能够显著提高点带石斑鱼血清LSZ(溶菌酶) 活力,补体C3、TP(总蛋白)、ALB(白蛋白)含量,A/ G(白蛋白/球蛋白)、血液白细胞及白细胞吞噬率, 但对血液白细胞吞噬指数和血清补体c4含量的影响 不显著。孙艳等 研究了饲料中添加益生菌对凡纳 滨对虾非特异免疫基因表达量和抗病力的影响,试 验结果表明,饲料中添加芽孢杆菌/溶藻弧菌组的对 虾血淋巴细胞中的proPO(酚氧化酶原)、SOD(超氧 化物歧化酶)和LZM(溶菌酶)的相对表达量均显著高 于对照组(P<0.05);WSSV(白斑综合征病毒)刺激 24 h后,对虾血淋巴中的proPO、SOD和LZM的表达 呈现显著性上调,且分别在48、96和96 h达到最大 值;表明饲料中添加益生菌能够提高其对虾抗WSSV 感染的能力,其中以坚强芽孢杆菌活菌与溶藻弧菌 活菌配合使用效果更佳。 5展望 综上所述,益生菌作为一种新型的微生物饲料 添加剂,可通过补充动物肠道内有益菌群抑制病原 菌生长和繁殖,具有增强免疫和抗病力、促进生长 和改善畜禽养殖环境等生物活性功能,其作为抗生 素的替代品其发展空间很大,因此在饲料添IIII上 参考文献 [1]Dierick D N.Biotechno1ogy aids to improve feed and feed digestion:enzymes and fermenta— tion[J].Archives of (3):241—261. 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