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乳酸菌在反刍动物上的应用研究丨微生态前沿
点击数: 次    发布时间:2016-05-07 20:58:06    【字号:

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近年来,乳酸菌制剂在奶牛的营养与疾病诊疗中的研究与应用也有一些报道,以乳酸菌为代表的益生菌不仅提高了奶牛对营养物质的利用率,还有效地提高奶牛的免疫能力以及对于病原菌的抵抗能力。文主要阐述了乳酸菌在反刍动物应用中的作用机理及其应用现状。


1 乳酸菌在反刍动物应用中的作用机理


1.1 对病原菌的抑制作用

乳酸菌可与致病菌竞争肠上皮微绒毛上的脂质和蛋白质上的相同复合糖受体,来阻止致病菌定植,与致病菌竞争生存与繁殖空间、定居部位以及营养,限制致病菌群的生存繁殖。乳酸菌在代谢过程中可产生乳酸、乙酸、苯乳酸、细菌素、过氧化氢(H2O2)、抑菌肽等代谢产物,能够抑制病原菌生长繁殖。

1.2 调节胃肠道菌群平衡

乳酸菌是健康动物肠道中极为重要的生理菌群之一,该菌无毒、无害、无副作用,能促进免疫细胞、组织和器官的生长发育,提高免疫功能。乳酸菌对肠道中的厌氧菌群有扶植作用,而对需氧菌群的生长则起限制作用,有助于宿主调整肠道正常菌群彼此之间的相互关系,维持胃肠道微生态环境平衡。乳酸菌与瘤胃及肠道微生物呈现出共生、共栖、竞争及吞噬等复杂关系,主要通过调整动物胃肠道内的微生态平衡、增强免疫力及提高饲料营养水平等发挥作用。

1.3 增强营养物质吸收、促进机体生长

乳酸菌能把结构复杂、分子量较大的蛋白质降解为小分子肽和游离氨基酸,利于胃肠消化吸收;合成动物所需要的多种维生素(B1B2B6B12烟酸、泛酸、叶酸等);促进微量元素如钙、铁、锌等的吸收。乳酸菌可产生乳酸、乙酸、多种维生素和促生长因子,为动物提供营养,增强抗病能力。乳酸菌产生的有机酸、加强肠的蠕动,促进常量及微量元素如钙、铁、锌的吸收。

1.4 提高机体免疫能力

体液免疫:乳酸菌可以激活巨噬细胞、B淋巴细胞和NK细胞,增加IL-1、IL-2、IL-6、IL-5、TNF-a等细胞因子的产生量,提高机体免疫能力。


细胞免疫:使抗原物质通过M细胞进入回肠派伊尔结(Payer’s Patch),激活Th2细胞,生成有效的IgA产生因子,使B细胞转化为浆细胞,在生产Ig的过程中向IgA转化,增强SIgA抗体分泌,从而中和细菌毒素,限制细菌的繁殖,维持肠道内正常菌群平衡,在局部抗感染过程中起关键作用。


肠道黏膜免疫:黏膜免疫系统是机体免疫系统的重要组成部分,占到牛机体全部免疫细胞的80%,其主要功能是作为机体的防御屏障,清除和排斥外源分子,保护机体免受损害,是机体抗感染的第一道防线,乳酸菌在肠道各黏膜上都能检测到(丰度8%~15%),乳酸菌可显著提高肠黏膜SIgA的含量。肠上皮淋巴细胞可产生与Thl、Th2功能相关的细胞因子,因此具有调节其他淋巴细胞和肠上皮细胞功能的特性,可防御肠道微生物感染,改善肠屏障功能,提高牛肠道黏膜免疫水平

1.5 吸附降解黄曲霉毒素

黄曲霉毒素与乳酸菌细胞壁结合后形成稳定复合体,一方面降低了黄曲霉毒素吸附到肠道黏膜上的几率,同时黄曲霉毒素被乳酸菌细胞代谢,从而降低黄曲霉毒素对动物机体的毒性。


2 乳酸菌在反刍动物中的应用


2.1 对幼龄反刍动物的影响

2.1.1 促进幼龄反刍动物瘤胃发育及提前断奶

新生反刍动物消化道接近无菌状态,胃肠道pH值接近中性,利于肠道病原菌的生长。乳酸杆菌是反刍动物瘤胃和肠道内微生物的重要组成部分,犊牛瘤胃内乳酸杆菌的数量在其出生后逐渐增多,数量能够达到108~109个/克。乳酸菌类微生态制剂到达胃肠道后,形成乳酸菌优势菌群,形成肠道正常的微生物防御屏障结构,通过生物夺氧及竞争性排斥作用抑制过路菌或侵袭菌等病原微生物在胃肠道黏膜上皮的的定植和生长。


帅丽芳等研究表明:给新生反刍动物饲用微生态制剂可以促进其瘤胃发育、提前断奶。开食料中使用的微生态制剂主要是乳酸菌,乳酸菌可改变幼龄反刍动物的瘤胃功能。给黑白花犊牛饲喂含乳酸杆菌的发酵乳30 d,其反刍时间显著加长,幼龄反刍动物随着年龄的慢慢增长,体内的微生态体系也更加趋于稳定,所以在动物刚出生后使用益生乳酸菌能达到最佳效果。


2.1.2 对犊牛腹泻的预防及治疗作用

在正常饲养条件下,犊牛肠道内微生物菌群的平衡容易受到破坏,有研究表明,犊牛因腹泻病的高死亡率给养殖业带来了巨大的损失,超过50%的初生犊牛都是死于腹泻病。王长文等用微生态制剂饲喂初生犊牛,结果显示:微生态制剂可使犊牛肠绒毛表面形成发达的环形或纵行的皱褶,有助于小肠绒毛的发育。乳酸菌产生的乳酸,能够抑制多数肠道病原菌生长;乳酸菌产生的次生性代谢产物和抗微生物蛋白,可以抑制肠道病原菌;乳酸菌可以在肠道内定植,阻止病原菌与肠道上皮细胞结合;乳酸菌细胞的抗原组分刺激动物免疫系统,抵御疾病的发生,可有效预防犊牛腹泻。有研究表明,犊牛出生后马上投喂粪链球菌和嗜酸乳杆菌,可使其腹泻发病率由82%降至35%,病死率由10.2%降至2.8%。意大利研究人员在犊牛饲粮中添加了剂量为7.5亿个乳酸链球菌培养物,试验结果表明,犊牛日增重提高了5.2%,饲料利用率提高2.5%。


2.2 对成年反刍动物的影响

2.2.1 对奶牛生产性能的影响

近年来,利用微生态制剂调整或维持动物肠道内微生态平衡,增强机体免疫功能,促进营养物质的消化吸收,已成为动物营养研究的热点之一。有研究表明,将乳酸菌复合微生态制剂应用于奶牛的生产养殖中,对提高产奶量改善牛奶品质预防奶牛隐性乳房炎的发生都有积极作用。邱凌等对奶牛产奶量的试验结果表明,由于夏季来临,随着气温不断升高,奶牛热应激所导致的能量消耗增大以及乳房炎发病率增加,引起对照组平均产奶量降低;而试验组在完全相同的环境条件下,产奶量不仅未减少,反而极显著增加。


2.2.2 提高反刍动物采食量

反刍动物的采食量受日粮特性的影响,采食量与日粮在瘤胃中降解率和食糜在小肠中排空的速度成正相关。成年反刍动物对粗饲料的消化能力取决于瘤胃内微生物的数量,增加瘤胃内微生物的含量后,可提高动物的反刍能力,促进小肠中微生物蛋白的总流量,从而使蛋白的沉积增加。乳酸菌饲料添加剂中的乳酸菌促进瘤胃微生物的增长,使微生物分泌的酶量浓度增加,促进饲粮营养物质在瘤胃内的降解率;乳酸菌在瘤胃内大量增殖后,分泌大量的乳酸,降低了瘤胃内食糜的酸度,从而促进了食糜在小肠中排空的速度;瘤胃内日粮的降解率与食糜在小肠中排空的速度加快,致使动物的采食量提高。


2.2.3 改善乳房炎,降低体细胞

奶牛乳房炎是乳腺受到物理、化学、微生物刺激后所发生的一种炎症变化,是奶牛的一种常见病、多发病,也是造成奶牛业经济损失最严重的疾病。乳房炎是目前所知引起体细胞数增加的最主要原因,当引起乳房炎的微生物侵入乳房,机体的防御系统分泌白细胞进入牛奶以杀死细菌。如果感染清除,牛奶体细胞数将降至正常水平;若白细胞不能清除致病微生物就会发生隐性感染。


传统的治疗手段是利用抗生素,但是随着耐药性等因素的存在,使得抗生素治疗手段也逐渐失去效用。益生菌产品的出现,为解决这个难题带来了新的机遇。原奶中的乳酸菌具有防治乳房炎的作用,Espeche MC等从阿根廷的科尔多瓦乳牛场的初乳样品分离出来了117乳酸菌,9株乳酸菌对3株致病菌有抑制作用,为牛乳房炎的临床治疗提供了新的方案。杜芳等报道,在奶牛饲料中添加乳酸菌复合菌制剂,明显降低了体细胞数,最高下降比率可以达到41.03%,改善了乳腺健康。

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