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益生菌对畜禽养殖的研究进展
摘要:益生菌在畜禽养殖过程中被广泛应用,具有调节肠道菌群结构、改善肠道健康、提高消化率、增强机体免疫力等功能。本文针对益生菌的主要作用机理、实际应用等方面进行论述,为益生菌在畜禽养殖中的应用提供参考。
关键词:益生菌;畜禽养殖
中图分类号::S859.797 文献标识码:B
引言
我国是畜禽养殖大国,也是兽用抗菌药物生产和使用大国。但当前养殖环节存在抗生素使用不尽合理、执行休药期规定不够严格、安全用药意识不够强等问题,动物源细菌耐药率上升,养殖环节抗生素残留超标风险形势十分严峻。为有效遏制动物源性细菌耐药,整治兽药残留超标,增强养殖场户的科学规范用药能力,全面提升畜禽绿色健康养殖水平,农业农村部2021年制定印发了兽用抗生素减量化行动五年方案[1],2024年中央一号文件中明确指出推进兽用抗菌
药使用减量化行动。而益生菌作为一种绿色的理想的抗生素替代品无疑是实现兽用抗生素减量化的有效途径[2]。
1.益生菌的作用
1.1免疫调节活性
益生菌对免疫功能的调节可以通过改变肠道免疫细胞状态和微生物群落的活性来实现。首先,益生菌可以通过刺激DC、淋巴细胞、巨噬细胞、肥大细胞、粒细胞、肠上皮细胞等免疫细胞产生细胞因子,包括IL、IFN、TGFs、TNF和趋化因子,直接或间接影响免疫反应[3-4]。例如乳杆菌可以刺激T细胞调节细胞产生转化生长因子、β-防御素、IL-10和IL-8[5]。双歧杆菌能抑制JAK和NF-κB基因的表达,促进IL-10和β-防御素的过度表达,同时刺激sIgA的产生,间接促进Treg细胞的分化。TLRs等模式识别受体表达在宿主细胞表面,可被益生菌识别。这种相互作用最终导致关键的免疫调节信号通路的调节,有利于NF-kB和MAPK调节因子的释放[6]。源于益生菌的表面和细胞膜蛋白也对免疫调节发挥重要作用[7]。如磷壁酸(TA),包括脂磷壁酸(LTA)、胞外多糖(EPS)和肽聚糖(PG),都是介导免疫调节机制的细菌分子效应物[8]。其次,益生菌也能够诱导免疫球蛋白的产生,以提高粘膜免疫反应性[9]。随着免疫球蛋白在肠腔中大量释放,就可以防止有害细菌到达肠道上皮,并限制其在粘膜层上黏附和增殖,从而保护肠道细胞和固有层[10]。
1.2调节肠道健康
益生菌可以通过疏水作用和位于益生菌细菌壁中的特定黏附分子(黏液结合蛋白)定植于肠道,进一步刺激有益的共生微生物区系定居[11]。也可以与病原微生物竞争营养物质和受体结合位点,使病原体难以在肠道中生存,并产生短链脂肪酸、有机酸、过氧化氢等来减少肠道中的致病菌数量,从而调节肠道健康[12]。
1.3促进消化吸收
益生菌通过调节肠道菌群平衡,能够促进畜禽消化吸收效率的提高,提高饲料利用率,加快生长速度。同时,益生菌可以调节肠道内的pH值,提高微量元素、氨基酸的吸收[13]。
2、益生菌对畜禽养殖的影响
益生菌作为一种新型的饲料添加剂,已被广泛运用。乳酸菌、链球菌、肠球菌、芽孢杆菌和双歧杆菌是目前动物生产中最常用的益生菌,研究表明可以显著提高仔猪、家禽、犊牛等动物的生长性能[14]。
益生菌在牛羊养殖的应用:陈敏艳[15]的研究表明在犊牛日粮中添加复合益生菌(地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌)提高犊牛平均日增重、血清中IgG浓度、IL-6 浓度、瘤胃氨态氮和瘤胃液中丁酸的含量,显著降低瘤胃中乙酸的浓度,从而促进犊牛的生长性能、提高免疫功能和瘤胃发酵功能。袁越[16]的研究表明适宜水平的益生菌添加可提高代乳粉在犊牦牛瘤胃液体外发酵中产气量、MCP、VFAs等发酵参数,降低发酵乙丙比,有利于促进早期断奶犊牦牛瘤胃微生物发酵功能的建立。
益生菌在猪养殖的应用:王文娟[17]的研究表明在饲粮中添加芽孢杆菌可减少母猪哺乳期失重和背膘损失,降低母猪围产期代谢综合征的发生概率,同时增加仔猪初生重、断奶重和平均日增重。
益生菌在禽养殖的应用:益生菌可以促进家禽肠道消化吸收和代谢,提高饲料利用率,从而促进家禽生长发育。益生菌通过调节肠道微生态平衡,促进有益菌的生长,抑制有害菌的繁殖,从而提高家禽的饲料转化率[18];此外,益生菌可以促进免疫细胞的活化和免疫球蛋白的产生,从而增强家禽肠道免疫屏障功能,提高免疫力,预防和治疗家禽肠道疾病[19]。最后,益生菌可通过减少家禽粪便排泄量、改善粪便质量和降低氨气排放等方式,减少家禽养殖对环境的污染[20]。
3、常见益生菌
乳酸菌属主要包括鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、副干酪乳杆菌、发酵乳杆菌等,主要用于增强畜禽免疫功能,抑制病原体,提高生长性能和肠道消化功能。其治疗作用也比较显著,通过竞争营养、占位竞争、分泌细菌素等与致病菌竞争,从而达到抑制有害菌的繁殖的目的[21- 23]。
双歧杆菌属主要包括长双歧杆菌、短双歧杆菌、嗜热双歧杆菌、双歧杆菌。其在肠道的黏附能力要强于其他菌种,当达到一定菌群数量后会定植于肠道并有效抵御外侵的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门菌、变形杆菌等条件致病菌,分泌的大量短链脂肪酸,控制由有害菌引起的异常发酵,使肠道内渗透压增高,刺激胃肠蠕动,促进肠道菌群微生态平衡,预防和治疗幼畜腹泻。双歧杆菌在肠道内合成的维生素B、维生素K、丙氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等都是畜禽必需的营养物质,促进机体生长发育[24-27]。
芽孢杆菌属主要包括枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等。芽孢杆菌会分泌较大浓度的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等,从而分解肠道内的蛋白质和脂肪和复杂碳水化合物,促进消化吸收,提高对饲料中的蛋白质、能量和微量元素的利用率,使得动物性产品产出更为高效。对于改善畜禽肠道结构,维持肠道菌群平衡,预防坏死性肠炎也有功效[28-31]。
肠粪球菌属主要包括粪肠球菌、屎肠球菌。其能够抑制肠道病原菌生长,缩短空肠、回肠长度,增加其他益生菌数量。肠球菌属也被作为抗应激剂在畜禽养殖中被应用,畜禽在受到环境变化、调运、疾病等应激条件下容易出现免疫力低下等问题。肠粪球菌可以通过调节养殖动物的应激响应,减轻应激对养殖动物健康和生长性能的不利影响。并能够快速降解粪便中的有机物,降低氨氮含量,改善养殖场环境卫生[32-33]。
复合益生菌。一般由2种以上的益生菌添加适量酶制剂制成,集多种益生菌作用优势,广泛应用于畜禽初生期、断奶期、生长发育期、育肥期。对于养殖提质增效具有重要意义[34-37]。
4、益生菌菌种选用
在日粮中添加益生菌的效果取决于畜禽的生理状态、菌株的类型和浓度、在饲料加工和胃肠道中的存活能力等。理想的益生菌菌株应该对酸、胆盐和消化酶具有抗性,还应具有快速增殖的特性,以达到期望的效果。在使用中应遵循“因时制宜、因势制宜”原则,准确判读畜禽机体状态,根据畜种选择适合的益生菌[38]。
5、展望
近年来,研究已经证实了益生菌对畜禽养殖的重要作用,但也同时需要考虑益生菌使用的有效性和安全性,不断优化喂养方案或策略等提高益生菌使用效益。同时,也需要进一步加强与益生菌作用相关的特定基因表达的基础研究,这有助于揭示益生菌的其他用途。在益生菌制剂的生产研发中也要创新性的探索更高效的益生菌组合及生产流程,使之为畜牧业发展增添动力。
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基金项目:鄂尔多斯市科技重大专项--肉牛疫病防控技术示范推广(项目编号2022EEDSKJZDZX031)
作者简介:辛雅明(1995—),男,硕士,助理兽医师,研究方向为动物解剖及黏膜免疫学。
通讯作者:白刚(19XX—),男,高级兽医师,研究方向为XXX,E-mail。
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