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利益生菌的营养和免疫特性及其应用

作者:康大夫 整理来源:中国种猪信息网时间:2008-07-28 09:04点击:

       目前,益生菌剂在使用过程中还存在着一些问题,一是在完全替代抗生素过程中,其抗病原菌感染效果不明显;二是在污染较为严重的养殖环境中使用,其促生长效果不理想。特别是在目前国内以农户散养占重大比重的养殖模式中,养殖环境的控制非常困难,造成了养殖户对抗生素的依赖,同时也为益生菌剂的推广带来了困难。为了提高益生菌剂的应用效果,适应当前的养殖环境现状,选用免疫特性强的菌株与产酶、产酸、产维生素等营养特性强的菌株联合应用,可以提高益生菌剂的抗感染、促生长的综合使用效果,为其在更大程度上取代抗生素奠定了基础。
1 益生菌的营养特性与作用
    目前,有营养特性的益生菌主要有芽孢杆菌,其次是双歧杆菌、乳酸杆菌等。经过选育的芽孢杆菌以其耐酸、耐碱、耐高温的良好稳定性和优良的产酸、产酶、产维生素性能应用最为广泛。
1.1 芽孢杆菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸,这些酸类能够降低动物肠道的pH值,可有效抑制病原菌的生长,为乳酸菌的生长创造了条件,其中丙酸还能够参与三羧酸循环,为动物新陈代谢提供能量。
1.2 芽孢杆菌在生长繁殖过程中还能够产生很高的维生素B1、B2、B6等B族维生素和维生素C,为动物提供维生素营养,从而促进动物生产性能的提高。
1.3 芽孢杆菌在生长繁殖过程中还能够产生植酸酶,促进动物对植酸磷的利用和对脂肪的消化吸收率;产生的氨基氧化酶及分解硫化氢的酶类,可将吲哚类氧化成无毒、无害的物质,从而降低畜禽舍内氨气、硫化氢的浓度和臭味,减少环境污染。
1.4 双歧杆菌不仅可以产生各种维生素如维生素B1、B2、B6、B12、烟酸和叶酸等以供机体所需,还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应。
1.5 双歧杆菌还可以降低血氨改善肝脏功能。肠道内腐生菌产生的大量吲哚、硫化氢、胺等代谢产物需在肝脏中由酸解毒,随后以葡萄糖醛酸盐和硫酸盐等形式排除,若不及时解毒将导致肝功能紊乱和循环系统失常。双歧杆菌在肠道内可吸收利用这些含氮有害物质,抑制产胶的腐败菌,降低肠道内的pH值,使氨变为难于吸收的离子型,达到降低血氨的功效。
1.6 乳酸杆菌能合成动物体所需要的多种维生素,如维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸等,当某些因素造成肠道菌群失调时,动物会表现出维生素缺乏症。
2 益生菌的抗菌免疫特性及应用
经过选育的具有良好免疫特性的芽孢杆菌和乳酸杆菌共同作为抗感染的益生菌具有良好的抑制耐药性病原菌和抗感染作用,并能迅速调整做生态平衡。另外,双歧杆菌也具有良好的抗菌性并能增强机体免疫功能。
2.1 抑制耐药性病原菌和抗感染特性
2.1.1 大部分芽孢杆菌、乳酸杆菌具有良好的免疫特性,它们能和肠道正常菌群共同对外袭菌、病原菌具有定植抵抗作用,即通过生物颉颃和免疫作用而使病原菌难以在动物肠道内定植和繁殖。
2.1.2 这些芽孢杆菌、乳酸杆菌和肠道原核菌群本身具有较强的抗感染作用。潜在的病原菌大量繁殖,穿过肠道粘膜细胞,进入结缔组织和局部淋巴组织,这是对动物感染的过程,芽孢杆菌、乳酸杆菌首先抑制病原菌不再繁殖并逐渐减少,作用方式为芽孢杆菌产生蛋白多肽类物质以颉颃病原性微生物,而乳酸杆菌的抗菌作用是其产生的酸、过氧化氢和乳酸菌素的联合作用;其次两菌株还可以迅速调整已经严重失调的肠道微生物群系,恢复肠道微生态平衡,共同参与对病原菌的竞争排斥和颉颃作用。最后,动物通过自身免疫机能的提高和微生态平衡的恢复而达到了抗感染效果。
2.1.3 这些芽孢杆菌和乳酸杆菌的抗感染作用不仅仅表现为定植抵抗作用,还对动物的免疫系统产生积极的影响。为了抵抗肠道内细菌及毒素对粘膜细胞的粘附和穿透,哺乳动物都有健全的肠道相关淋巴组织,在肠粘膜下层有许多潘氏结和免疫细胞,其中的桨细胞能够分泌IgA至粘膜表面,对增强动物的抵抗力、限制病原微生物起着重要作用。IgA的作用主要表现为两个方面:一是粘液中的IgA与免疫原性物质相互作用,避免其粘附至肠粘膜细胞上,二是凝集细菌或封闭其鞭毛,使其失去粘附能力。使用芽孢杆菌、乳酸杆菌可使动物肠道粘膜底层细胞增加,出现淋巴细胞、组织细胞、巨噬细胞和浆细胞浸润,细胞吞噬功能增强,机体免疫特别是局部免疫功能提成分泌型IgA的分泌增加,从而抵御感染。同时乳酸杆菌对幼龄动物免疫能力的发挥起着重要作用,特别是针对抗原的保护引起炎症反应的时候。
2.1.4 双歧杆菌对腐败菌及病原菌、病原性埃希氏大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾志贺氏菌、伤寒沙门氏菌、变形菌、白假丝酵母等具有抑制作用。双歧杆菌所显现的抗菌作用除了其产生的多种有机酸导致肠道pH值下降而抑制腐生菌外,该菌在生长到一定阶段还可以产生一种抗菌物质(bifidin),对一些腐生菌(金黄色葡萄球菌、黄色微球菌)也有抑制作用。双歧杆菌还可使偶联型胆汁酸分解为游离型胆汁酸,这种酸对细菌抑制作用更强。腐生菌被抑制后,机体内的吲哚、酚、氨和尸胺等有害物质也明显减少。
2.1.5 双歧杆菌还可以在肠道内通过诱导免疫原反应增强机体免疫机能。其机理是双歧杆菌对肠道免疫细胞产生刺激,通过提高肠道免疫球蛋白A浆细胞产生能力而起到防止疾病的效果。
2.2 调整动物肠道的菌群失调并维持平衡
2.2.1 这些芽孢杆菌和乳酸杆菌可很好地在动物肠道内定植并迅速生长繁殖成一定数量,形成优势菌群。
2.2.2 这些芽孢杆菌和乳酸杆菌具有良好的调整微生物区系的能力,能在体外、体内生物颉颃致病菌。
2.2.3 这些芽孢杆菌和乳酸杆菌安全性好,对人和动物无任何副作用。
2.3 益生菌免疫特性的应用
2.3.1 在养猪业的应用 可以通过母猪预防仔猪腹泻,通过给母猪饲喂而调整母猪体内微生物区系,净化母猪体内的微环境,减少大肠杆菌等有害菌和氨等有害物质的排出改善外部环境,使仔猪减少了接触病原微生物的机会,从而降低仔猪腹泻等疾病的发生。对仔猪,这些芽孢杆菌和乳酸杆菌可以进入其体内生长繁殖,充分发挥调控微生物区系的能力,促进有益微生物的增殖,限制大肠杆菌等有害细菌的繁殖,调整消化道的微生态失调状态,使肠道内微生物群系迅速恢复平衡状态,从而达到防治仔猪腹泻,提高其抵抗力的目的。
2.3.2 在养禽业的应用 在鸡的各种传染病中,大肠杆菌、沙门氏菌引起的疾病最常见,人们往往使用大剂量抗生素来防治而无明显的效果,强免疫特性芽孢杆菌、乳酸杆菌可以通过调整家禽肠道的微生物区系,竞争性排斥大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌从而达到防治疾病的目的,同时避免了抗生素给人们带来的副作用。
2.3.3 在反刍动物上的应用 健康牛肠道以拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、消化球菌为优势菌群。当犊牛腹泻时其肠道中的肠杆菌、梭杆菌数量显著升高,而双歧杆菌、乳酸杆菌数量明显下降,出现明显的菌群失调。这些芽孢杆菌和乳酸杆菌可以竞争性排斥肠杆菌和梭杆菌,使双歧杆菌和乳酸杆菌的数量迅速恢复,从而达到调整微生态平衡,防治腹泻的目的。
3 益生菌的营养和免疫特性的应用功能分析
3.l 提供胃肠道酸性环境
3.1.1 显著降低胃和嗉囊的pH值;促进酸对大肠杆菌、沙门氏菌的抑制和杀伤作用,减少其进入肠道的机会。
3.1.2 增加胃、肠道pH值的稳定性,减轻因进食等因素导致的pH值波动。
3.1.3 降低肠道pH值,抑制肠道内有害菌的定值、繁殖。
3.1.4 胃内酸度降低,提高胃蛋白酶活性,反馈性促进胰腺分泌,增加消化液的分泌量。
3.2 调整肠道菌群平衡
3.2.1 治理肠道菌群失调。菌群失调表现为一度失调、二度失调、血行感染、易位病灶这4种越来越严重的情形,根本而有效的方法,应采取微生态制剂来调整菌群平衡。正所谓中医理论"固本扶正"。
3.2.2 维持肠道菌群的高水平稳定。使肠道中双歧杆菌、乳酸杆菌等优势菌群保持高水平稳定,条件性致病菌从而无法滋生。
3.3 促进生长参与代谢
3.3.1 芽孢杆菌和乳酸杆菌在体内生长代谢过程中可产生多种营养物质,如活性酶、维生素、氨基酸、促生长因子等,并参与蛋白质、脂肪、维生素、微量元素在机体内的代谢。
3.3.2 加快机体对营养物质的同化速度,使细胞RNA、DNA及蛋白质合成水平提高,肝糖元利用加快,可使动物生长速度加快。
3.3.3 能降低肠道的硝基还原酶、氮还原酶、β一葡萄糖苷酸酶等的活性,防止有害毒素的产生。
3.3.4 降低氨的产生和脲酶活性,避免氨损害肠粘膜表面细胞。
3.4 形成生物膜屏障
3.4.1 乳酸杆菌对肠粘膜细胞有很强的粘附性,可形成一层生物保护屏障。
3.4.2 促进肠道原籍有益菌群的生长繁殖,对潜在性病原菌形成定植抵抗和竞争排斥。
3.4.3 芽孢杆菌迅速消耗肠内氧气,使形成的有益菌生物膜屏障更加牢固。
3.4.4 竞争性地排斥致病菌的着生位点,致使过路性致病菌无法定植。
3.5 产生抑菌活性物质
3.5.1 芽孢杆菌在肠道发芽时产生活性很强的溶壁酶,可溶解大肠杆菌、沙门氏菌的细胞壁。
3.5.2 芽孢杆菌在动物体内产生大量细菌素,包括杆菌肽、多粘菌素、线性环多肽复合物等,可有效地抑制和杀灭进入体内的病原菌。
3.5.3 芽孢杆菌由中生芽孢形成脱落芽孢时产生大量溶菌酶,都可对大肠杆菌和沙门氏菌等致病菌直接杀伤,抗感染芽孢杆菌的溶菌酶活性明显高于普通芽孢杆菌。
3.5.4 嗜酸乳杆菌代谢产物中含有嗜酸乳杆菌素、亲嗜酸菌素、乳杀菌素等,对金黄色葡萄球菌、产气荚膜梭菌、大肠杆菌和沙门氏菌等均具有较强抑制作用。
3.5.5 芽孢杆菌的芽孢在形成前后产生活性很强的淀粉酶和中性蛋白酶,这两种酶不是诱导酶而是与芽孢形成有关,其中的淀粉酶能把淀粉水解成糊精,也能把葡萄糖聚合成多糖。两种酶与芽孢在动物肠道内代谢时产生的淀粉酶、中性蛋白酶不是一种酶,所用底物不同产物也不同,其中中性蛋白酶与多肽类物质的出现密切相关,这些多肽类的合成与芽孢形成前后中性蛋白酶的出现同步。
3.6 促进免疫
3.6.1 明显刺激胸腺、脾脏和法氏囊等免疫器官的发育增强机体的免疫功能。
3.6.2 增强T淋巴细胞和B淋巴细胞对抗原刺激的反应性,即能明显增加机体的细胞免疫和体液免疫功能。
3.6.3 能显著增加血清中总蛋白、球蛋白的含量,也能增加机体内蛋白质的沉积。
3.6.4 显著增加血清中特异性抗体的水平,增强特异性免疫应答能力,当机体遇到病原攻击时,可以产生高水平的抗体以消灭入侵的病原微生物。
3.7 其他保健功能
3.7.l 芽孢杆菌在体内能产生活性很强的过氧化氢酶,而该酶是在生物演化过程中建立起来的生物防御系统的关键酶之一,可以清除有害的大分子物质及各种细胞器的过量自由基,保持动物自然健康的强健体质。
3.7.2 可以明显降低饲养环境中的氨气、硫化氢、臭气等有害气体浓度,减少环境因素中的疫病诱因。
在实际生产中我们可以考虑选育或选用营养特性突出的益生菌株(种)和抗菌免疫特性强的益生菌株(种),并将它们联合应用到益生菌剂(微生态制剂)的生产中,使产品的营养功能和抗感染作用得以最大限度的发挥。

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