益生菌是非致病菌的微生物,適量添加會對宿主的生長性能、免疫功能、腸道環境具有積極影響。植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)是兼性厭氧菌,乳酸桿菌屬中的一種革蘭氏陽性細菌,其大部分來源與植物材料有關,在可可豆、蔬菜及泡菜中均存在,因此定義為植物乳酸菌。植物乳桿菌作為一種新型微生態制劑,對家禽的生長性能及健康狀況具有一定程度的改善作用,還具有提高營養物質吸收、刺激宿主免疫系統、降低膽固醇、抗氧化、調節腸道微生物組成等功能,在畜牧業生產中已經廣泛應用。文章就植物乳桿菌在家禽生產中的應用研究進行綜述,為植物乳桿菌在家禽生產中的進一步應用提供參考。
1 植物乳桿菌的理化性質
植物乳桿菌大范圍分散在自然界中,屬于厭氧或兼性厭氧細菌,非孢子形成,兼性,短桿形,無呼吸,低G+C含量、發酵的乳酸桿菌基團,適宜生長溫度為30~35℃,耐酸性,適宜pH值6.5左右。植物乳桿菌可被用作各種食品發酵的發酵劑和益生菌培養物。植物乳桿菌具有歐洲食品安全局(EFSA)的合格安全推定(QPS) 。據報道,植物乳桿菌菌株在食品工業中具有許多功能特性,如改善營養價值、風味特性、抗氧化活性、抗菌活性和延長食物的保質期等。同時,植物乳桿菌也具有較強的益生功能,如促進動物生長、提高免疫力、降低膽固醇、調節腸道菌群、改善腸道環境等。
2 植物乳桿菌的生物學功能
2.1 調節免疫
乳酸菌可以通過調節腸道菌群和改善腸道免疫力提高免疫反應,防止炎癥發生。在免疫調節和細胞黏膜防御中,免疫球蛋白通過中和病毒、清除病原微生物、黏膜上的抗原以及溶解細菌發揮作用。細胞因子的產生是炎癥反應的重要機制,促炎因子產生不當或過量產生會導致炎癥的加劇或細胞損傷。植物乳桿菌可以通過T細胞(Thl/Th2)介導的免疫增強,促進免疫應答。植物乳桿菌通過刺激和產生不同的細胞因子調節Thl和Th2之間的平衡,如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-lβ)、白細胞介素-6(IL-6),白細胞介素-10(IL-10)、白細胞介素-12(IL-12)和干擾素-γ(IFN-γ)。IL-2由凝集素或抗原激活的T細胞產生,其是T淋巴細胞存活和活化T淋巴細胞增殖的關鍵細胞因子,可以反映機體的細胞免疫。IL-6可促進B淋巴細胞增殖、分化和誘導Ig產生,其含量可以反映機體的體液免疫。在BS免疫肉雞的日糧中添加植物乳桿菌可促進淋巴細胞增殖,提高IL-2含量,從細胞免疫和體液免疫方面增強免疫應答。研究表明,植物乳桿菌可以增加盲腸黏膜中IL-2和IFN-γ表達,提高免疫反應,其作用強于抗生素。蒙月月等報道,添加中劑量、高劑量植物乳桿菌KLDS可以增加小鼠胸腺指數、脾臟指數及脾淋巴細胞數量,提高小鼠免疫能力,其免疫促進作用和添加量呈正相關。
2.2 提高抗氧化能力
細胞內活性氧水平與抗氧化保護系統呈現動態平衡狀態。氧化應激是導致家禽多種病癥的重要因素。植物乳桿菌可以提高超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶活性,去除超氧陰離子自由基、DPPH自由基等,對活性氧及其代謝產物進行分解或者還原,同時催化活性氧使其產生毒性較小物質,保護細胞和組織免受氧化損傷。Suzuki等發現,植物乳桿菌代謝物L-3-(4-羥苯基)-乳酸(L-3-(4-hydroxyphenyl) lactic acid,HPLA)和L-吲哚-3-乳酸(L-indole-3-lactic acid,ILA)具有清除DPPH自由基的能力。研究表明,植物乳桿菌通過增加GSH-Px和CAT活性、降低丙二醛(MDA)含量增強肉雞血清和肝臟的抗氧化能力。菌株FC225可使高脂肪飲食喂養小鼠的高脂血癥狀態明顯改善,降低脂質過氧化;FC225療法可明顯增強GSH-Px和SOD活性,降低肝臟MDA含量。還有研究發現,植物乳桿菌活性較強時,谷胱甘肽可對脂質過氧化物的最終產物有效去除,再利用活性氧的作用,有效抑制氧自由基。植物乳桿菌增加肝臟過氧化氫酶活性,在21d時增加了血清和肝臟中的谷胱甘肽過氧化物酶活性,在42d時降低了血清MDA含量,提高抗氧化能力。
2.3 降低膽固醇
血清中膽固醇升高是導致心血管疾病的危險因素,如造成高血壓、冠心病、糖尿病等。乳酸菌可以降低血液中膽固醇含量,預防心血管疾病風險。目前,已經提出了多種乳酸菌降低膽固醇的機制。第一,乳酸菌與共軛膽鹽相比,去結合膽鹽的重吸收效率較低,導致糞便中大量游離膽汁酸,膽固醇主要通過低溶解性的去結合膽鹽隨糞便排出。第二,菌體細胞對膽固醇的吸收同化作用。在益生菌細胞生長過程中,通過與細胞膜結合來去除膽固醇,且膽固醇結合能力與菌株生長及特異性有關。第三,腸道細菌菌群對食物進行選擇性發酵時產生的短鏈脂肪酸可能會降低血漿膽固醇水平。王今雨等報道,在體外試驗中,植物乳桿菌反映出較強的降低膽固醇能力,其中菌體細胞破碎液、洗滌液和發酵上清液中膽固醇降解率分別為32.87%、26.35%、16.43%。給高膽固醇血癥小鼠飼喂L.plantarum PHO4.小鼠血清中膽固醇降低了7%,甘油三酯下降了10%,糞便中乳酸菌數量增加。Nami等給雄性大鼠飼喂高脂飲食中添加植物乳桿菌,結果表明,植物乳桿菌可顯著降低大鼠血清總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平,增加高密度脂蛋白水平。Zheng等使用喂食高脂肪乳劑的高膽固醇血癥小鼠進行體內測試,發現添加植物乳桿菌可以抑制小鼠體重增加,降低總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平,對高密度脂蛋白膽固醇水平無影響。
2.4 調節腸道菌群
腸道作為畜禽消化吸收的重要場所,其中微生態是一個復雜的系統,腸道菌群的數量和種類及比例對腸道穩態起決定性作用,腸道菌群的不穩定可能會引起機體疾病發生。但在抗生素及其他因素影響下,腸道菌群平衡失調,使病原菌增加,有益菌減少,會引起一些慢性疾病,如肥胖、癌癥、高血壓等,而機體的狀態又會影響腸道菌群的組成及多樣性。植物乳桿菌作為活的微生態制劑,可以在腸道內定植,植物乳桿菌與腸黏膜受體黏附后,可有效阻斷競爭定居區,減少病原菌的侵染和定居。此外,益生菌自身固有的一些酶類,可替代機體消化酶分解代謝未充分吸收的營養物質,加快機體對微量元素、氨基酸、無機鹽類的吸收。在營養物質有一定限制時,益生菌可以與致病菌競爭營養素。此外,植物乳桿菌代謝途徑中,可通過競爭作用抑制有害菌生長,產生的有機酸可降低腸道內pH值,抑制致病菌的侵染,同時機體將丙酸、丁酸、乳酸等短鏈脂肪酸吸收利用后保護結腸,有效避免病變發生。短鏈脂肪酸也有助于維持結腸內腔的pH值,對腸道內消化酶的活性和致癌物質的代謝起重要作用。
Li等報道,植物乳桿菌干預調節高脂肪飲食飼喂小鼠的腸道微生物群,導致乙酸和丁酸含量增加,從而調節脂質代謝,并減少肝臟脂質積累。Ding等研究表明,植物乳桿菌可改善大腸桿菌攻擊的肉雞腸道形態,增強免疫反應,增加肉雞盲腸中的短鏈脂肪酸(SCFA)濃度。植物乳桿菌NCU116對腸道內物質代謝及菌群的結構具有較好改善作用,促進擬桿菌、乳酸桿菌增長,抑制假單胞菌、腸桿菌及梭菌繁殖;促使腸道內SCFA濃度上升,有效降低pH值及氨濃度。
3 植物乳桿菌在家禽生產中的研究進展
3.1 植物乳桿菌在肉雞生產中的研究進展
植物乳桿菌在促進家禽生長、維持結腸微生物平衡、預防腸道感染和降低血膽固醇等方面發揮重要作用。趙巍報道,添加植物乳桿菌培養物能夠顯著增加肉仔雞平均日增重,降低料重比,顯著提高肉雞血清中的谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶活性。植物乳桿菌溶于水后飼喂肉雞,其派爾集合淋巴結、空腸、盲腸扁桃體中IgA+B和CD/T細胞數量顯著增加,淋巴結中的盲腸扁桃體淋巴細胞數量最多。Wang等報道,在肉雞飼糧中補充植物乳桿菌,可以改善腸道組織形態、上皮屏障和營養吸收,增加產SCFA濃度,對肉雞的生長性能和腸道健康具有潛在的有益作用。謝全喜等研究表明,添加植物乳桿菌組肉雞血清中IgG含量、盲腸內容物中SIgA含量、法氏囊指數和脾臟指數均最高,血清總抗氧化能力最強,植物乳桿菌的最優飼喂量為4.0×105CFU/g。Wang等研究表明,在肉雞球蟲感染期間,飼糧中添加植物乳桿菌P-8后,肉雞卵囊脫落顯著減少,可以改善肉雞的生長性能和腸道健康,添加量為2×107CFU/g效果最優。還有研究表明,添加植物乳桿菌可促進肉雞生長,降低尿素氮含量,提高機體免疫能力及淀粉酶、蛋白酶活性。
3.2 植物乳桿菌在蛋雞生產中的研究進展
植物乳桿菌可改善蛋雞生產性能,增強機體免疫能力,提高蛋品質。劉公言等報道,日糧中添加0.1%植物乳桿菌,蛋雞產蛋率提高7.53%,蛋殼厚度增加5.00%,破軟蛋率和料蛋比分別降低48.10%和5.14%;消化道內疾病發病率及死淘率分別降低33.44%、57.20%,表明植物乳桿菌可有效預防蛋雞消化道疾病。研究顯示,添加植物乳桿菌WEI-70的平均日產蛋量顯著增加2.71%,平均料蛋比降低3.27%,哈夫單位提高3.42%,蛋黃顏色增加4.37%,增加空腸絨毛高度,未出現病理學變化,安全性較高。
3.3 植物乳桿菌在其他家禽生產中的研究進展
植物乳桿菌具有良好的益生作用,可通過改善腸道健康促進家禽的生長。An等研究表明,植物乳桿菌可以刺激北京鴨胸腺和法氏囊等免疫器官發育,提高回腸SlgA含量和血清IgG含量,增加厚壁菌的相對豐度,減少擬桿菌。安柯穎等報道,植物乳桿菌可通過增加糞便排泄,減少內源合成機制改善北京鴨脂質代謝,提高抗氧化能力,適宜添加量為400mg/kg。白長勝等在籽鵝飼糧中添加不同乳酸菌,發現與對照組相比,植物乳桿菌組籽鵝血清堿性磷酸酶活性顯著降低,籽鵝肝膽系統和骨骼健康程度提高;增加了籽鵝糞便中乳酸菌數量,減少了大腸桿菌和沙門氏菌數量,有利于改善腸道內微生態平衡。嚴敏等報道,飲水飼喂植物乳桿菌可影響鴨肉水分滲出與肌紅蛋白含量,提高pH值,改善系水力,添加量為400mg/kg時效果較好。
4 展望
植物乳桿菌具有綠色無污染、無殘留等優點,可以幫助腸道菌群重建穩態,抑制各種病原微生物,對提高家禽生產性能、養殖效益具有重要意義。隨著科學技術的發展,未來可深入了解益生菌作用的機制,有助于促進開發治療或預防胃腸道和自身免疫性疾病的新策略,改善動物機體的健康。
參考文獻:略

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