近年來,隨著人們對動物性食品安全的廣泛關(guān)注,綠色、安全且能有效替代抗生素和抗菌藥物的飼料添加劑的研發(fā)成為人們的研究熱點。益生菌制劑應(yīng)運而生。對于益生菌制劑，2002年權(quán)威機構(gòu)食品與飼料菌種協(xié)會(EFFCA)給出新定義:益生菌是活的微生物,通過攝入充足的數(shù)量,對宿主生產(chǎn)一種或多種特殊且經(jīng)過論證的功能性健康益處的菌種。微生態(tài)制劑是指用動物體內(nèi)正常的有益微生物經(jīng)特殊工藝制成的活菌制劑。其中,乳酸菌類微生態(tài)制劑的研究也已成為近年來研究的焦點之一,目前，在眾多微生物添加劑中,乳酸菌制劑是飼用微生物添加劑中應(yīng)用較為廣泛,效果較好的一類，它是多種水產(chǎn)動物消化道主要的共生菌,能形成正常菌群,也是中國較早公布的兩種可直接使用的飼料級微生物添加劑菌種之一。乳酸菌可以在水產(chǎn)動物腸道內(nèi)大量定植,有效調(diào)整腸道菌群平衡，可分泌乳酸，并產(chǎn)生多種消化酶，幫助食物消化和代謝,促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用;同時它還能通過競爭營養(yǎng)、占位競爭、分泌細(xì)菌素等與致病菌競爭,抑制有害菌的繁殖,改善腸道內(nèi)環(huán)境,調(diào)整胃腸道菌群平衡,提高動物健康水平。它為飼料和畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展提供了一條高效、無公害、無污染的新途徑。

1、乳酸菌的生理特性

乳酸菌指發(fā)酵糖類主要產(chǎn)物為乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細(xì)菌的總稱，形態(tài)、代謝性能和生理學(xué)特征不完全相同。細(xì)胞形態(tài)多為桿狀或球狀,不生產(chǎn)孢子,不運動或少運動,不耐高溫,但耐酸,在pH3.0-4.5時仍可生長,對胃中的酸性環(huán)境有一定的耐受性,營養(yǎng)要求嚴(yán)格,除了碳水化合物,還需要多種氨基酸、維生素和肽等。在動物體內(nèi)通過生物頡頏,降低pH,阻止和抑制致病菌的侵入及定植,降解亞硝氨、氨、吲哚和糞臭素等有害物質(zhì),活菌體內(nèi)和代謝產(chǎn)物中含有較高。目前在自然界已發(fā)現(xiàn)的這一類菌在細(xì)菌分類學(xué)上至少包括23個屬:乳酸桿菌屬，雙歧桿菌屬、肉食桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠球菌屬、乳球菌屬和芽孢乳桿菌屬等。乳酸菌絕大多數(shù)生長繁殖于厭氧或微耗氧、礦物質(zhì)和有機營養(yǎng)物豐富的酸性環(huán)境中，分布十分廣泛，在發(fā)酵生產(chǎn)(青貯飼料、泡菜和酸奶)的培養(yǎng)物和動物消化道中含量較高。

2、乳酸菌的作用機制

2.1抑菌機制

細(xì)菌在動物腸道內(nèi)定居和繼續(xù)生存的因素,包括胃酸、膽鹽、消化酶、免疫反應(yīng)、內(nèi)源微生物及其產(chǎn)生的抗菌素。這些因素中任何一個因素的改變都會導(dǎo)致細(xì)菌活的超氧化歧化酶(SOD),能增強體液免疫和細(xì)胞免疫。乳酸菌的抑菌機制正是它的生化特性改變了致病菌的生存環(huán)境和生長機制,從而達(dá)到抑菌的效果。

2.1.1通過產(chǎn)酸改變腸道微生態(tài)環(huán)境抑制有害菌的生長

乳酸菌在體內(nèi)發(fā)酵乳糖類,生產(chǎn)大量的醋酸和乳酸,使環(huán)境pH下降,腸道處于酸性環(huán)境,而腸道內(nèi)的病原細(xì)菌較適生長的pH為7.0-7.4,由于乳酸菌產(chǎn)酸及細(xì)胞崩解產(chǎn)酸使腸道內(nèi)pH下降,不利于腸道內(nèi)病原菌在腸壁定殖和生長,導(dǎo)致病原細(xì)菌活力下降進(jìn)而衰老和死亡,維持了腸道的生態(tài)平衡,使腸道得以發(fā)揮正常的生理功能。

2.1.2通過產(chǎn)生某些抗菌物質(zhì)抑制有害菌生長

乳酸菌除了產(chǎn)生有機酸,還可產(chǎn)生過氧化氫和安息香酸等抑菌物質(zhì),合成溶菌酶及其他抗菌物質(zhì),如乳酸菌素、乳酸鏈球菌肽和嗜酸菌素等,這些產(chǎn)物對腸道病原菌有抑制作用。過氧化氫和細(xì)菌素等在抑制病原菌上的機制被稱為黏附抗性。黏附于腸道黏膜,是病原菌定植并產(chǎn)生臨床癥狀的前提條件。體內(nèi)微生物與病原微生物間存在競爭附著小腸上皮位點的作用,即競爭排斥作用,如果這些位點被較多的有益菌株占據(jù),病原菌就會被排斥。乳酸菌可通過與病原菌間生存和繁殖的空間、時間、定居位點及營養(yǎng)的競爭,從而抑制病原菌黏附在腸黏膜上皮細(xì)胞上,達(dá)到抑菌作用。

2.2營養(yǎng)機制

乳酸菌在動物體內(nèi)正常發(fā)揮代謝活性,就能直接為宿主提供各種可利用的必需氨基酸和各種維生素及消化酶(如淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶等)等,還可提高礦物質(zhì)(如鈣、磷、鐵和鎂)的消化率和吸收率,從而增強動物的營養(yǎng)代謝,促進(jìn)動物機體的生長和生產(chǎn)。此外,乳酸菌產(chǎn)生的酸性代謝產(chǎn)物使腸道環(huán)境偏酸性,而一般消化酶的比較適pH酸性(淀粉酶pH6.5,糖化酶pH4.4),有利于營養(yǎng)素的消化吸收,有機酸的產(chǎn)生還可加強腸道的蠕動和分泌,也可促進(jìn)養(yǎng)分的消化吸收。

2.3免疫機制

乳酸菌能增強動物機體免疫力,表現(xiàn)在2個方面:

1)影響非特異性免疫應(yīng)答,增強單核和巨噬細(xì)胞活力,刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子的分泌。

2)刺激特異性免疫應(yīng)答,如加強黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平,以加強體液免疫。促進(jìn)T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的增殖,加強細(xì)胞免疫。

(1994)發(fā)現(xiàn),約氏乳桿菌(L.johnsonnii)Lj1和乳酸雙歧桿菌(B.lactis)Bb12能在體外增強吞噬細(xì)胞對大腸菌的吞噬作用;嗜熱鏈球菌與沙門菌一起使用可起到免疫佐劑的作用,顯著提高血清中IgA含量。乳酸菌對免疫系統(tǒng)的刺激機制還在進(jìn)一步研究中。(1999)提出了攝入益生素(含乳酸菌)對免疫刺激作用的可能途徑,抗原性物質(zhì)通過淋巴結(jié)中的濾泡上皮,通過途徑有2種:

①微生物代謝產(chǎn)物或碎片作為小分子抗原直接通過普通上皮細(xì)胞或透過上皮細(xì)胞間的緊密連接縫隙。

②微生物細(xì)胞本身由微皺細(xì)胞通過胞飲作用傳送給位于微皺細(xì)胞包囊中的巨噬細(xì)胞等,抗原進(jìn)入淋巴組織后,或由抗原提呈細(xì)胞處理或直接交給淋巴細(xì)胞,產(chǎn)生相應(yīng)的免疫應(yīng)答。