屎肠球菌的作用机制及其在动物生产中应用的研究进展

2018-01-25喻礼怀

中国饲料 2018年17期

彭众，董丽，喻礼怀

（扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009）

近年来，在畜禽养殖业中，各种抗生素药物被长期使用、超量添加，抗生素药物的滥用导致细菌的耐药性、畜产品的药物残留以及严重的药物不良反应等不可忽视的问题（胡逸枫等，2017；Wu等，2014），同时也因此面临着严重的环境污染问题。因此使用新型添加剂替代抗生素在动物生产中应用的研究也越来越多（蔡辉益等，2014）。益生菌是理想的微生物源添加剂，其能够通过分泌消化酶、维生素、有机酸、细菌素等代谢物，改善动物肠道酸环境、优化肠道菌群结构、刺激动物肠道黏膜免疫、抑制有害菌生产、提高动物体抵抗疾病的能力，从而达到提高动物生产性能的目的（何明清等，2004；刘国华等，2000）。屎肠球菌是一类应用比较广泛的兼性厌氧乳酸菌，其在动物胃肠道内可以分泌有机酸等代谢产物，许多研究表明其具有改善动物生产性能、提高动物免疫能力等作用（葛龙等，2013；Franz 等，2011；杭柏林等，2008；温彩霞等，2003）。本文就屎肠球菌的生物学特性、作用机理、应用现状以及前景等方面进行综述，以期为屎肠球菌在畜禽养殖中的开发应用提供一定的理论基础。

1 屎肠球菌生物学特性

屎肠球菌（Enterococcus faecium）属肠球菌属，是一种兼性厌氧型乳酸菌类微生态制剂，一般栖居在各种动物的肠腔、上呼吸道或口腔。屎肠球菌为圆形或椭圆形、呈链状排列的革兰阳性球菌，直径0.5～1.0μm，大多数是双链或者短链状排列，无芽孢，无鞭毛。生长温度为30～40℃，适宜pH为5.0～7.5，其耐酸性耐高温性等抗逆性能差（王永，2013）。 Guerra等（2007）结果表明屎肠球菌的营养需求较低，既可以在普通营养琼脂上生长，也可以生长在pH为9.6或含6.5%NaCl的肉汤培养基中，并可以在65℃高温下耐受30 min。

1.1 耐药性和抑菌性屎肠球菌具有对饲料中添加的多种抗生素的耐药性。屎肠球菌在进入动物体消化道后，可以有效抵制抗生素的抑制作用，起到保障肠道菌群平衡的作用。Sengelфv等（2003）从猪和鸡的肠道中分离出可以抑制大肠杆菌生长的屎肠球菌。研究表明，屎肠球菌对氨苄西林、环丙沙星、四环素、卡那霉素等药物均有耐药性（侯伶俐等，2010；Aaresterup 等，2000）。屎肠球菌作为一种兼性厌氧乳酸菌不仅对抗生素具有耐药性，还可以较强的抑制常见病原菌（如大肠杆菌、沙门氏菌等）。华均超等（2012）采用牛津杯法对益生菌进行抑菌试验，结果表明，屎肠球菌可以很好的抑制大肠杆菌的活性，并对有益菌没有抑制作用。

1.2 耐酸、耐胆盐和耐热性沈中艳等（2007）从健康仔猪粪便中分离出一株屎肠球菌菌株，在pH为2.5的环境中，可以存活3 h，并且屎肠球菌可以在合成胃液（pH=1.5）环境中存活30 min。因此，屎肠球菌可以通过胃并存活下来的可能性较大，具有良好的耐酸性。在十二指肠中，从肝脏中分泌出具有抑菌活性的胆盐对细胞膜具有很强的破坏力，它的疏水作用可以导致细胞膜破裂和膜蛋白的离解（Timmerman等，2006），而小肠中的胆盐浓度一般为0.03% ～0.3%（王玉华等，2006），所以益生菌要在肠道中黏附和定植，不仅需要承受低pH环境，还需要能够耐受高渗透压的胆盐环境。 MarcinAková等（2010）研究表明，屎肠球菌可以耐受0.3%牛胆盐和pH 3.0的盐酸。周波等（2011）在对屎肠球菌素E9的特性分析试验研究中发现，屎肠球菌素E9经过121℃的高温处理20 min后仍然具有良好的抑菌性，表明屎肠球菌具有良好的耐热性。

2 屎肠球菌的作用机理

2.1 在肠道黏附定植益生菌在动物肠道中黏附定植是其发挥生理作用的前提，否则益生菌只能排出体外。刘倩等（2006）报道乳酸菌（包括屎肠球菌）可以通过脂磷壁酸以及菌体分泌的表面蛋白和肠黏膜细胞紧密结合抑制病原菌黏附肠道，在肠黏膜表面定植，形成肠道屏障、保护肠道健康、维持微生态平衡。贾美云等（2014）研究表明，屎肠球菌可以在服用后短时间内在肠道定植繁殖，并形成优势菌群提供厌氧环境。Scharek等（2005）研究指出，屎肠球菌能够促进断奶仔猪肠道正常微生物的定植，并降低病原微生物数量。Strompfova等（2006）研究表明，在仔猪饲粮中添加屎肠球菌，可以显著提高仔猪粪便中屎肠球菌及乳酸杆菌的数量，同时可以抑制大肠杆菌的繁殖，说明屎肠球菌可以在仔猪的肠道内定植后迅速繁殖，以保障肠道菌群平衡。

2.2 产生营养物质，分泌代谢产物屎肠球菌进入动物体后，可分解产生多种营养物质（维生素、氨基酸、促生长因子等）以及乳酸等其他代谢产物。营养物质可参与动物机体的新陈代谢、促进动物的生长。魏向阳（2008）研究表明，仔猪喂食乳酸菌后，可以显著提高粗蛋白质等营养物质的表观消化率，提高生产性能。肠道内乳酸等分泌使pH降低，胃肠道消化酶活性提高，从而提高饲料中蛋白质的消化率。刘虎传等（2012）研究指出，饲喂复合益生菌后，断奶仔猪盲肠内容物中乳酸、乙酸和丙酸含量上升，pH降低。

2.3 提高机体免疫力和抗应激能力作为非特异性免疫调节因子，屎肠球菌被摄入后可以在肠道黏膜表面黏附，形成生物菌层，分泌乳酸等代谢产物，诱导机体产生干扰素、细胞因子、白细胞介素等，激活免疫系统，增强肠道的非特异性免疫能力。同时，屎肠球菌可刺激细胞免疫，提高血液中的免疫球蛋白数量，增强肠道黏膜免疫和系统免疫，从而提高对肠道疾病的免疫力（夏锴等，2016；王永，2013）。李颖等（2014）报道屎肠球菌可通过物质的代谢产生具有抑制病原菌的有机酸、过氧化氢、细菌素等杀菌物质，从而提高机体免疫力。Sun等（2010）试验结果表明，给小鼠饲喂屎肠球菌SF68后，小鼠血清中的IgG含量显著增加，刺激小鼠的肠黏膜形成特异性免疫，从而刺激产生免疫应答，提高小鼠的免疫力。Benyacoub等（2005）研究表明，给小鼠饲喂屎肠球菌SF68后，小鼠血清中的IgA和IgG含量和肾脏中的CD4+T细胞的数量显著提高，同时小鼠可以有效的抵抗肠贾第虫的侵袭。Wang等（2008）研究发现，饲喂屎肠球菌ZJ4后，罗非鱼的免疫力和生长性能得到提高。王永等（2013）研究表明，在仔猪日粮中添加屎肠球菌B-1可以有效地替代抗生素的使用，并有效改善免疫器官发育，从而保证仔猪正常生长。

2.4 提高机体抗氧化能力，改善肉品质正常情况下健康动物体内的氧化系统和抗氧化系统维持在动态平衡状态，氧化应激是指动物体在遭受外界刺激时，机体产生的细胞毒性效应的自由基超过机体本身的承受水平，打破动态平衡从而对机体生命活动产生不利影响（马燕芬等，2015）。动物机体本身具有一定的抗氧化功能，能够在一定程度上有效抑制自由基的氧化还原反应，当外界不利环境的刺激导致动物体抗氧化功能被损害以后，动物会出现氧化应激反应，自由基攻击肠道器官，造成正常生理功能紊乱，使动物的免疫力减弱，生长性能下降，畜产品质量降低，饲料转化率降低（王啸春等，2011）。肖丽霞等（2008）从新疆马奶酒中分离获得屎肠球菌ST1，饲喂急性酒精性肝损伤小鼠后，发现小鼠体内的丙二醛含量显著降低，超氧化物歧化酶和还原型谷胱甘肽含量显著升高，说明屎肠球菌ST1可以提高小鼠抗氧化功能。

饲料、环境、营养和遗传等很多因素都会影响肉品质，随着生活水平的提高，肉类产品不仅要安全可靠，还要有一定的营养价值，因此肉品质的改善成了十分重要的问题。孙中义等（2010）研究表明，益生菌被猪采食后可以提高饲料利用率、产品质量和肌肉品质。Hugas等（2003）研究屎肠球菌对肉产品的影响时发现，在干酪、香肠、发酵蔬菜等发酵食品中，都能检测到屎肠球菌的存在。Hughes等（2002）研究发现，屎肠球菌也存在于广式腊肠中，并且在生长代谢过程中分泌的物质可以促进蛋白质的水解，这些都能够影响到肉质的风味和口感。

3 屎肠球菌在动物生产中的应用

3.1 屎肠球菌在养猪业中的应用屎肠球菌等益生菌在养猪业中的应用研究较为普遍，在饲粮中添加屎肠球菌可以提高猪的生长性能，提高免疫力，改善猪肉品质等。王永等（2013）试验结果表明，屎肠球菌对断奶仔猪的日采食量、日增重和料肉比均无显著影响，但100、300 mg/kg的屎肠球菌有降低料肉比的趋势。Lojanica等（2010）研究发现，在断奶仔猪日粮中添加屎肠球菌DSM 7134可以提高饲料转化率25%，日增重提高40%，并可以降低断奶后死亡率。文静等（2011）研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加屎肠球菌，可以显著促进仔猪生长，同时显著提高仔猪的免疫功能，并能够改善肠道菌群结构。陈振强（2014）研究表明，饲粮中添加屎肠球菌可以降低仔猪料重比和腹泻率。综上，屎肠球菌其在养猪业有着良好的应用前景。

3.2 屎肠球菌在家禽业中的应用在当前的家禽养殖过程中，家禽非常容易受到致病病原微生物的感染，比如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等，而在饲粮中添加屎肠球菌可以提高家禽的生长性能、产蛋率以及免疫力等。Herich等（2010）研究发现，饲粮中添加屎肠球菌可以抑制沙门氏菌在肉鸡肠道定植，并有效防止病原菌在鸡群中的传播。秦欢蕾等（2012）研究表明，在饮水中添加屎肠球菌可以提高肉鸡日增重和生产性能，并可以有效降低肉鸡腹泻率。冯华等（2008）研究表明，在蛋鸡饲粮中添加包埋乳酸菌可以显著提高蛋鸡的产蛋率、蛋重及日采食量，显著降低腹泻率和死亡率。刘光辉（2013）研究表明，在肉鸡饲粮中添加一定量的屎肠球菌，不仅可以提高肉鸡的机体免疫力，还可以提高肉鸡的生长性能。

3.3 屎肠球菌在反刍动物中的应用反刍动物将食物嚼碎，用以增加食物和瘤胃微生物的接触面积，促进瘤胃微生物对食糜的发酵分解，同时促进饲料中粗纤维的消化，将植物性蛋白转化为更易消化吸收的微生物蛋白，并利用尿素等非蛋白氮合成蛋白质（王惠生等，2000）。姜艳美等（2008）采用人工瘤胃法研究屎肠球菌对瘤胃发酵的影响，结果表明，屎肠球菌可以极显著提高瘤胃铵态氮浓度、乙酸与总挥发性脂肪酸浓度，说明屎肠球菌可以促进瘤胃饲料中碳水化合物的消化。陈斌玺等（2012）研究发现，复合乳酸菌制剂青贮可以有效地提高肉牛的日增重，降低料肉比，提高生产性能。

3.4 屎肠球菌在水产养殖中的应用屎肠球菌等乳酸菌类的益生菌在水产养殖中，可以有效抑制有害微生物和净化水质，改善水产动物的生态环境。乳酸菌进入水产动物体内后黏附定植，能够增强机体免疫力，促进健康生长，提高生产性能（陈振强，2014）。杨红玲等（2010）研究从鱼体内分离出的屎肠球菌抑菌特性时发现，屎肠球菌可以抑制金黄色葡萄球菌等的活性，并且屎肠球菌分泌物具有较好的热稳定性和蛋白敏感性。胡毅等（2008）研究表明，在饲粮中添加益生菌，可以提高凡纳滨对虾肠道蛋白酶和淀粉酶活力，并且能显著降低肠道及粪便弧菌数，不同程度的提高血清蛋白浓度、酚氧化酶活力、溶菌酶活力和总抗氧化力，有效提高免疫力。刘小玲等（2013）研究发现，嗜酸乳酸菌可以显著提高吉富罗非鱼血清的超氧化物歧化酶和碱性磷酸酶活性，显著降低大肠杆菌数量，提高生产性能。