益生菌在消化道中的抑菌作用

1、 *通讯作者生菌种的某些菌株,如需氧芽孢杆菌,以孢子状态或其他活菌形式进入畜禽消化道后生长繁殖,消耗肠内的氧气,造成局部厌氧环境,利于专性厌氧菌(如乳杆菌、双歧杆菌和肠球菌等的定植和生长。使肠内正常微生物之间恢复平衡状态,抑制致病菌的生长。康白等(1992给下痢仔猪连续3 d口服蜡样芽抱杆菌后,肠内需氧菌与厌氧菌之比由下痢时的11恢复到健康时的1100,厌氧菌中双歧杆菌和乳酸杆菌显著增加,而大肠杆菌、沙门氏菌显著减少。乳酸菌的异型发酵会生成二氧化碳,可以抑制霉菌和一些革兰氏阴性菌。由于二氧化碳的蓄积,造成厌氧环境,抑制了需氧微生物的生长。研究表明,混合气体中二氧化碳的浓度超过30%时,就可以抑

2、制细菌生长。2.2通过黏附机制和竞争排斥作用阻止病原菌的繁殖黏附是致病菌定植于肠道的前提条件,对致病菌黏附的抑制可干扰其对细胞的侵袭。李树鹏和赵献军(2004指出,许多益生菌可以通过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达到阻止致病菌的定植。双歧杆菌通过脂壁磷酸黏附于肠上皮细胞,构成一层菌膜屏障,并产生细胞外糖苷酶,降解上皮细胞上作为潜在致病菌及其定植,形成肠道化学保护屏障,可保护肠道内的微环境,阻止致病菌的侵入、黏附和定植。而营养的竞争发生在小肠上皮细胞,主要是由于益生菌能够抢先吸收利用小肠上皮细胞内的营养物质进行生存和繁殖,抑制有害菌在消化道的增殖。有研究者用嗜酸乳杆

3、菌与肠致病菌一起同Caco-2细胞系(具有人小肠微绒毛细胞的某些特性培养,发现肠致病菌的黏附能力受抑制。傅晓丽等(1999的研究表明,嗜酸乳杆菌对侵袭性大肠埃希菌、产毒性大肠埃希菌和痢疾志贺菌均具有明显的黏附拮颃作用。Fujiwara等(2001研究发现,长双歧杆菌Bifidobacterium longum SBT2928可以分泌一种被称为黏附抑制因子的蛋白质,这种蛋白分子可以有效地抑制肠毒性大肠杆菌Pb176对糖脂受体GA1的黏附以及对肠上皮样细胞HCT-8的黏附。嗜酸乳杆菌可显著降低用大肠杆菌、沙门氏菌和葡萄球菌接种过的仔鸡的死亡率,并能抑制这些病原菌在肠道内定植。Muralidhara

4、等(1997给刚出生的仔猪饲喂乳酸杆菌,试验结果表明,粪便中乳酸杆菌与大肠杆菌的比例达到12801,而对照组的比例为21,高比例的乳酸杆菌可以保护动物抵抗肠致病性大肠杆菌的侵袭,预防腹泻。王斌等(2006研究表明,路氏乳杆菌JCM1081可以抑制致病性大肠杆菌对肠上皮样细胞HT-29的黏附(28%和侵袭(27.7%,并可减弱致病性大肠杆菌对细胞的损伤。像致病菌一样,益生菌在肠道的黏附也是定植的先决条件。许多研究结果表明,菌体黏附能力的大小与其凝集能力和菌体表面疏水特性呈正相关关系。研究证实,乳酸菌的凝集可以形成阻止致病菌定植和感染的屏障。刘勇等(2010对4株益生菌的表面特性的研究中发现,益生

5、菌对致病菌有凝集能力,对致病菌凝集率随益生菌、致病菌和培养时间的变化而不同。具有较高自凝集能力的菌株,其疏水能力及对致病菌的凝集能力也较高。2.3通过发酵产生代谢产物和生理活性物质抑制病原菌益生菌除了自身可以抑菌以外,其代谢产物也有很强的抑菌作用。某些乳酸杆菌和链球菌可产生细菌素、过氧化氢、二氧化碳、有机酸等,它们在体外具有抑制沙门氏菌、假单胞菌、葡萄球菌、变形菌等细菌生长的作用。单春乔等(2009研究发现,嗜酸乳杆菌SR-1代谢产物对15种常见的抗生素有耐药性;pH值为3.0时,其有广谱的抗菌活性,对35种常见革兰氏阳性和革兰氏阴性致病菌均有明显的抑制作用,但对肠道内益生菌无抑制作用;在与致

6、病菌混合培养40h 内可以彻底清除金黄色葡萄球菌,48h内可以完全消灭大肠杆菌。提高。除此之外还能产生过氧化物(H2O2、酶类、双乙酰。嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌可以产生H2O2,抑制葡萄球菌等病原菌的生长繁殖。激活动物大肠内的过氧化氢酶-硫氰酸盐反应系统,使乳酸过氧化物酶与H2O2结合,然后将硫氰酸盐氧化成氧化性中间产物,抑制葡萄球菌等病原菌的生长繁殖(闵晓梅等,2001。研究发现,双歧杆菌和乳酸杆菌产生的胞外糖苷酶,还可降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖,而这些多糖是致病菌和细菌毒素的潜在受体,因此可以阻止毒素在上皮细胞的粘附和侵入。保加利亚乳酸杆菌的代谢产物能够中和大肠杆菌外毒素,许多好氧菌产

7、生的代谢产物可帮助动物消除氧自由基。饲喂啤酒酵母后,肠道内有益菌群大量增殖,它们不仅抑制潜在病原菌,也能阻止肠内胺和氨产生、促进肠蠕动、维持完整的肠粘膜结构。乳酸菌的各个属在糖代谢同时都可产生双乙酰,这种化合物对许多病原菌都有抑制作用。2.4帮助建立和维持正常的肠道优势菌群在动物体消化道内,当有益菌处于优势菌群状态时,机体才能维持健康。给成年动物或其体内的非有益菌区系补充双歧杆菌、乳酸菌等益生菌有利于优势菌群的建立,维持正常微生态系统的平衡。孟祥晨和霍贵成(2004在双歧杆菌对正常小白鼠肠道菌群的影响研究结果显示,试验组与对照组相比,双歧杆菌数量显著增加,肠杆菌数量显著下降,而乳杆菌有轻微增长

8、,但差异不显著。张常明等(2006研究了在基础日粮中添加植物源乳酸菌制剂对二元杂阉公猪肠道菌群结构的影响。结果显示,添加组消化道各段内容物pH都有所降低,乳酸菌数量不同程度地高于对照组,且在胃底、十二指肠、空肠等部位都达到了显著水平,盲肠和结肠内容物中大肠杆菌的数量也有显著降低。不同试验表明,益生菌能抑制致病菌繁殖,改善胃肠道内微生态平衡。3消化道环境对益生菌的影响动物胃肠道的胃酸、胆盐和多种消化酶类对益生菌都有潜在的灭活作用,抵御这些环境因素并保证足够的活菌数量是益生菌定植于动物肠道并发挥益生作用的前提。成年猪正常胃液的pH 为2.03.5,初生仔猪的胃中pH为2.l,前3周龄哺乳仔猪胃中p

9、H分别为3.7、3.9、3.4,补料后pH 上升至4.9,以后逐步下降,60日龄后可逐步达到正常水平,正常情况下胃排空时间为4h,pH随饮食结构变化,但基本上pH约为3.0。这个酸度对于许多乳酸菌来说是不耐受的,摄入的乳酸菌必须经过这个酸性环境,只有保证乳酸菌数量才能发挥益生作用。十二指肠中的胆盐能抑制其中的细菌繁殖,对哺乳仔猪而言,胆囊内胆汁量很少,在出生后3周内胆汁量缓慢增加,一般在0.03%0.3%(纪振杰,2008。胆盐具有很强的抗菌作用,对益生菌的抑制能力比酸性环境更强。这些因素都对益生菌的定植、繁殖有很大的影响。饲用益生菌进入消化道后对其耐受力低,难以有足够的活菌数量到达肠道或定植

10、肠道而发挥作用(郝生宏等,2005。林朝洪(2007在对从消化道分离出的75株乳酸杆菌进行耐酸试验发现:从消化道前段分离的菌株对酸的耐受性比从消化道后段分离出的菌株好。从胃分离的7个菌株对酸有较强的耐受性,其中4株的存活率达80%以上,另3株甚至超过90%。从直肠分离出的菌株耐酸性最差。辛羚等(2005证明乳酸杆菌在pH 值为2.54.5的人工胃液中具有较强的生存能力,2.5h活菌数仍达108CFU/mL左右;在人工肠液和0.3%胆盐中仍能存活。陈欣等(2006研究证明:芽孢杆菌对人工胃液的耐受性很强,菌数基本无差异;乳酸杆菌和乳酸链球菌在70%胆盐下8h能存活。张璐(2008试验显示枯草芽孢

11、杆菌对低pH和高胆盐的耐受能力很强,相比之下蜡状芽孢杆菌的耐受性较低,在pH为2时存活率为46.2%,地衣芽孢杆菌在0.3%禽胆盐下存活率为37.7%。许多试验结果显示消化道环境对益生菌的定植、繁殖有很大影响,不同的菌种对低pH和高胆盐的耐受能力不同。如何提高益生菌的耐受性或者筛选出耐受性高的菌种在益生菌的生产应用中有重大的意义。4小结综上所述,益生菌作为抗生素的替代物,不仅对大肠杆菌、沙门氏杆菌、葡萄球菌有很好的抑制作用,同时分泌消化酶促进代谢,帮助建立良好的胃肠道微生物环境等作用;一些益生菌对胃肠道环境也有一定的抵抗能力,为其在肠道定植发挥益生作用提供了保证。但是对于消化道内土著微生物对益

12、生菌的影响及益生菌在食糜中发挥抑菌作用的能力研究较少,多数益生菌在消化道中的耐受力不高也是制约益生菌广泛应用的问题之一,如何解决以上问题将会是未来研究的重点。参考文献1陈红梅,赵恒寿,韩彦珍,等.乳酸菌素对仔猪生产性能、饲料养分表观消化率及粪大肠杆菌数量的影响J.养猪,2006,4:35.2陈欣,潘素华,胡黎黎,等.人源乳酸杆菌耐酸耐胆盐能力的测定和鉴定J.现代预防医学,2006,33(3:278279.3单春乔,吴磊,刘秋晨,等.嗜酸乳杆菌SR-1发酵代谢产物的体外抑菌试验分析J.兽医科技,2009,3:7678.4傅晓丽,徐建国,高守一.嗜酸乳杆菌对致泻性大肠埃希氏菌上皮细胞粘附和侵袭的抑

13、制作用J.中华微生物学和免疫学杂志,1999,19(2:97 101.5郝生宏,佟建明,萨仁娜,等.四株耐制粒益生菌对03周龄肉仔鸡死亡率、腹泻率及盲肠菌群的影响J.中国饲料,2008,3:3032.6郝生宏,杨荣芳,佟建明,等.饲用益生菌在研究和应用中存在的问题J.中国饲料,2005,12:1718.7何明清,谢镜怀.病、健仔猪不同肠段菌群的研究J.畜牧兽医学报, 1986,12(4:276283.8纪振杰.高抗逆性双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的筛选及应用研究D.哈尔滨:黑龙江农垦大学,2008.9孔令勇,许国新.益生菌取代抗生素对肉鸡生产性能的影响J.中国饲料,2003,3:2324.10康白,何

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