吳妍妍，張文舉，胡 猛，鮑振國

（石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆 石河子 832003）

乳酸菌是一類群能利用碳水化合物產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性（G+）兼性厭氧菌，廣泛存在于自然界和人畜的消化系統(tǒng)中。一些乳酸菌是人和動物的胃腸道和雌性生殖道的重要生理菌群之一，這類群細(xì)菌絕大多數(shù)對人和動物是無毒、無害的，可以促進(jìn)人和動物的健康。同時也是一類重要的工業(yè)微生物，由于具備多種益生功能，使其在醫(yī)藥、生物技術(shù)、食品、飼料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。截止2010年，我國乳酸菌產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過200億元，產(chǎn)量突破160萬t。隨著科技的發(fā)展，乳酸菌的應(yīng)用也會有更加廣闊的前景，其既可作為細(xì)胞工廠來生產(chǎn)一些有價值的產(chǎn)品，亦可作為生物質(zhì)能源開發(fā)的重要菌種。本文綜述了乳酸菌的分類、培養(yǎng)、保存、主要生理功能及其在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用。

1 乳酸菌的分類、培養(yǎng)及保存

1.1 分類

乳酸菌屬于真細(xì)菌綱真細(xì)菌目中的乳酸細(xì)菌科。從形態(tài)上可分為球菌和桿菌；呈球形的菌有鏈球菌、片球菌及明串珠菌屬；呈桿狀的菌有乳桿菌、乳球菌和雙歧桿菌等至少23個屬。根據(jù)生長溫度的不同，可將乳酸菌分為高溫型和中溫型兩類。根據(jù)發(fā)酵類型不同，可以分為同型發(fā)酵（發(fā)酵產(chǎn)物中僅有乳酸）和異型發(fā)酵（發(fā)酵產(chǎn)物除乳酸外，還有乙酸、乙醇和香味成分等）。

1.2 培養(yǎng)

乳酸菌有特殊且復(fù)雜的營養(yǎng)要求，為了滿足乳酸菌的正常生長需要，培養(yǎng)基需要提供碳源、氮源、無機(jī)鹽類外，還需要補(bǔ)充維生素、氨基酸、肽等。研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)乳酸桿菌通常使用的培養(yǎng)基是脫脂乳、乳清基礎(chǔ)培養(yǎng)基和MRS培養(yǎng)基，乳酸菌生長的最適pH為6.5～7.0[1－2]。不同的乳酸菌對最適溫度要求不同，高溫型的最適溫度為37℃，中溫型的最適溫度為25～30℃，一般采用恒溫厭氧培養(yǎng)即采用氮?dú)?5%和二氧化碳5%的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)為宜。

1.3 保存

乳酸菌在保存的過程中由于其代謝產(chǎn)物中含有乳酸易導(dǎo)致培養(yǎng)基的pH下降，造成乳酸菌的死亡。所以在乳酸菌保藏過程中，要不斷的進(jìn)行傳代移種。乳酸菌菌種保藏方法可分為傳代法、干燥法、冷凍法及冷凍干燥法4大類。目前應(yīng)用較為廣泛且保存安全性最高的方法為冷凍干燥保存法和超低溫保存法。在超低溫冷凍（－196℃液氮）中保存，可以使活細(xì)胞物質(zhì)代謝和生長幾乎停止[3]。在這樣的冷凍條件下，調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞生長代謝的各種酶作用受到極大抑制，并且細(xì)胞內(nèi)部的生化反應(yīng)十分緩慢，甚至接近停止的狀態(tài)，避免了細(xì)胞遺傳性狀的改變。在最佳條件下活化后，細(xì)胞仍可保持其原有的代謝活性。Fonseaca等研究表明，以甘油、糖類、麥芽糊精等高黏度保護(hù)劑對乳酸菌進(jìn)行保護(hù)，在快速冷凍下的保護(hù)效果顯著，而二甲基亞砜、甲醇等因不能改變冷凍濃縮溶液結(jié)構(gòu)，保護(hù)效果比較差，很少作為乳酸菌的冷凍保護(hù)劑[4]。

2 乳酸菌的生理功能

2.1 維持動物腸道菌群平衡

乳酸菌作為人和動物重要優(yōu)勢菌群之一，在維持動物腸道的菌群平衡方面起重要作用。初生動物的消化道內(nèi)通常是無菌的，出生后與外界環(huán)境的接觸，建立腸道微生物體系，但此時腸道微生態(tài)系統(tǒng)剛開始建立，如果在此時給初生動物添加外源的益生菌（如乳酸菌），可以有效提高益生菌在動物腸道的定植能力，使其成為動物腸道的優(yōu)勢菌群，有效抑制病原菌的增殖，達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)、促進(jìn)畜禽生長的作用[5]。馬治宇研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢菌群通常是維持動物腸道內(nèi)微生物生態(tài)平衡的核心因素，如果腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群含量下降或者失衡，將導(dǎo)致腸道微生態(tài)體系的紊亂和失衡[6]。Jozala等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌是動物腸道中的有益菌，以乳酸菌為代表的專性厭氧菌是構(gòu)成定植抗力（即指宿主對致病菌與潛在致病菌在正常微生物群中定植和繁殖的阻抗力）的主要力量[7]。

研究表明，來源于宿主本身的菌種制劑比外源菌種制劑對機(jī)體健康更有益[8]。因此早期補(bǔ)充乳酸菌，能使其更多的定植于腸上皮，起到占位作用和產(chǎn)生足夠多的乳酸，降低腸道pH，有效抑制致病菌及腐敗菌的生長，促進(jìn)腸蠕動，維持腸道微生態(tài)平衡和正常生理功能。

2.2 促進(jìn)動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收

研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌能分解飼料中的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，能顯著提高食物消化率和生物效價，促進(jìn)消化吸收。乳酸菌在代謝過程中消耗維生素，同時也合成維生素。其代謝過程產(chǎn)生的有機(jī)酸會使腸內(nèi)的pH降低，同時能夠增強(qiáng)VB1、VB6和VB12的穩(wěn)定性，使Ca、P元素處于易吸收的離子狀態(tài)，促進(jìn)骨骼發(fā)育，并且可以防治由于缺鐵、缺鈣引起的貧血病和軟骨病等。在飼料消化代謝中，可以降解一些抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料的適口性，增加家畜的采食量，提高飼料的利用率。

2.3 增強(qiáng)動物機(jī)體免疫力

乳酸菌不僅能提高巨噬細(xì)胞的吞噬作用，而且由于其在腸道內(nèi)定植，從而促進(jìn)免疫器官的發(fā)育、刺激宿主建立完備的免疫系統(tǒng)，完善動物機(jī)體的天然免疫屏障。此外，乳酸菌還具有刺激腹膜巨噬細(xì)胞、促進(jìn)細(xì)胞分裂、產(chǎn)生干擾素、產(chǎn)生抗體及促進(jìn)細(xì)胞免疫等作用，從而能夠增強(qiáng)機(jī)體的非特異性和特異性免疫反應(yīng)，提高動物機(jī)體的抗病能力。乳酸菌能提高外周血T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的活性，增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫功能[9]。杭柏林等研究表明，在基礎(chǔ)日糧中添加植物乳桿菌和糞鏈球菌均能促進(jìn)AA肉雞胸腺、脾臟和法氏囊的發(fā)育，增強(qiáng)白細(xì)胞吞噬功能，增加胸腺和脾臟中T細(xì)胞數(shù)量，提高機(jī)體產(chǎn)生ND疫苗HI抗體的水平[10]。張凱等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌可刺激宿主產(chǎn)生免疫及清除功能，增加黏膜表面和血清中IgA、IgM、IgG水平，加強(qiáng)體液免疫，促進(jìn)T、B淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生，活化自然殺傷細(xì)胞并產(chǎn)生免疫球蛋白[11]。Strompfova等給仔豬日糧中添加屎腸球菌，結(jié)果表明，屎腸球菌可以顯著提高血清總蛋白、鈣、血紅蛋白、紅細(xì)胞濃度及顆粒細(xì)胞吞噬指數(shù)（P＜0.05），從而提高動物機(jī)體的免疫能力[12]。李雪平等在肉雞基礎(chǔ)日糧中添加乳酸菌制劑150 g·t－1，試驗(yàn)結(jié)果表明，肉雞的脾臟、法氏囊指數(shù)和血清的溶菌酶含量顯著提高（P＜0.05）[13]。

2.4 產(chǎn)生具有抑菌活性的代謝物

乳酸菌在代謝過程中能產(chǎn)生細(xì)菌素，是細(xì)菌合成并分泌到環(huán)境中的一類對同種或親緣關(guān)系較近的具有抑制作用的殺菌蛋白或多肽物質(zhì)，抑菌譜較廣，對多種革蘭氏陽性細(xì)菌有很強(qiáng)的抑制作用。乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素種類較多，每種乳酸菌都可以產(chǎn)生一種或者多種乳酸菌素。因其產(chǎn)量較低，目前的研究主要集中在篩選高產(chǎn)菌株和構(gòu)建工程菌株上。寧喜斌研究發(fā)現(xiàn)，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頡頏作用[14]。

3 乳酸菌在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用

3.1 在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

乳酸菌代謝過程中可以產(chǎn)生多種對動物飼料生產(chǎn)有益的代謝產(chǎn)物。袁靜等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌的代謝產(chǎn)物主要包括有機(jī)酸（揮發(fā)性酸和非揮發(fā)性酸）、雙乙酰、過氧化氫和細(xì)菌素，例如乳鏈球菌肽、乳桿菌素、嗜酸菌素、酸菌素等[15]。由于細(xì)菌素具有無毒、高效、耐高溫、無殘留、無抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，目前，細(xì)菌素主要作為飼料添加劑應(yīng)用于飼料工業(yè)，是一種新型環(huán)保飼料添加劑。細(xì)菌素應(yīng)用在飼料中不僅能夠防止飼料本身被沙門氏菌等致病菌污染，還能防止致病菌對動物腸道的危害。

乳酸菌作為動物腸道的優(yōu)勢菌群，尤其是乳桿菌能夠產(chǎn)生細(xì)菌素，因而可以利用其研制益生菌生態(tài)制，對宿主動物胃腸進(jìn)行生態(tài)調(diào)節(jié)，維持動物腸道健康。由于維生素會引起耐藥性，張建飛等研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌素可以在部分情況下減少甚至取代抗生素的使用，從而消除抗生素對動物機(jī)體以及人類的損害[16]。劉媛媛等研究發(fā)現(xiàn)，飼料或者外源添加的無害微生物蛋白質(zhì)可以減少禽類小腸中的彎曲桿菌和其他病原性細(xì)菌[17]。給雞飼喂這種細(xì)菌素時，可以使彎曲桿菌的數(shù)量減少至10－7，因而細(xì)菌素也可以作為養(yǎng)禽生產(chǎn)中用來控制病原性細(xì)菌的抗生素的有效替代品。在斷奶仔豬日糧中通過添加乳酸菌等有益菌，使仔豬腸道內(nèi)乳酸菌大量繁殖而抑制有害菌生長，提高機(jī)體的抗病力，降低斷奶仔豬腹瀉率[18]。

3.2 在青貯飼料上的應(yīng)用

目前，我國畜牧業(yè)面臨的主要問題是如何擴(kuò)大飼料來源，節(jié)約糧食，降低養(yǎng)殖成本。我國年產(chǎn)各種農(nóng)作物秸稈約6億t，相當(dāng)于天然草地生產(chǎn)干草的數(shù)十倍。但秸稈飼料質(zhì)地粗硬，木質(zhì)化的粗纖維素含量較高，適口性差，營養(yǎng)價值偏低，利用效果不佳，亟待尋求一種生態(tài)方法來解決。而經(jīng)過益生菌原液發(fā)酵處理后的青貯飼料營養(yǎng)價值豐富，提高了飼料的適口性，增加了采食量。我國每年若能用益生菌原液處理秸稈3億t，可減少8 100萬t的飼料用糧食消耗，其經(jīng)濟(jì)效益可觀。

在實(shí)際生產(chǎn)中，把新鮮的青飼料如秸稈、塊莖類飼料、牧草等切碎，在青貯窖或青貯塔中壓緊密封，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用，而調(diào)制成的青貯飼料適口性較好，營養(yǎng)價值豐富。青貯原料通過利用其本身存在的乳酸菌等微生物，通過厭氧發(fā)酵將青貯原料中的碳水化合物轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸（乙酸、丙酸、丁酸等），使整個青貯飼料的pH降低，抑制有害菌的繁殖，從而實(shí)現(xiàn)飼料及其營養(yǎng)物質(zhì)長期保存的目的。胡建和等研究發(fā)現(xiàn)，在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的適口性，使飼料帶有芳香酸甜的味道，提高了家畜的采食量[19]。溫雅俐等研究發(fā)現(xiàn)，采用乳酸菌與多種微生物混合發(fā)酵青貯飼料，效果更佳[20]。針對不同的飼料原料，選擇發(fā)酵菌種的種類和接種量也不同，因根據(jù)實(shí)際情況而定。同時，利用基因工程篩選具有抑制致病菌生長的乳酸菌，使得多種功能性的基因在乳酸菌中實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)，以便在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

4 小結(jié)

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的升級，乳酸菌的研究方向涉及基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多個領(lǐng)域。通過分子生物學(xué)手段對乳酸菌進(jìn)行遺傳修飾和改造，可以構(gòu)建多種具有特定功能的重組基因工程乳酸菌，通過代謝物組分或含量的變化來研究生物體系的代謝途徑，從而使乳酸菌能被更好地利用。

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