乳酸菌素在动物生产上的应用

黄蕾茜 黄瑞玲 屈贵蜀 潘莞冰 杜美霖 王全溪福建农林大学动物科学学院 福州 350002

乳酸菌素是细菌在生长过程中，通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的蛋白或多肽。这种天然的抗菌素具有高效、无毒副作用、无残留、无抗药性等对动物机体无害的特点，可代替作用相似却副作用明显的抗生素，因此，被广泛运用于蛋白质工程、食品添加剂、抑制病原菌等方面。乳酸菌素的抑菌作用对动物生产性能、免疫机制的影响及应用在动物饲料添加剂、疾病防御等重要领域也具有极高的价值[1]。如在饲料生产和乳制品加工中添加乳酸菌素，能更好地维持动物健康，调节免疫系统功能，维持胃肠内酸碱平衡，提高动物的生产性能，增强动物的新陈代谢[2]。

1 乳酸菌素应用发展概况

1952年，Mcclintock团队在干酪制作过程中首次加入羊毛硫乳酸菌素Nisin作乳发酵剂，减少30%的产品加工损失。隔年，史上第一种Nisin商业化产品在英国面世，但迄今为止唯一成功商业化的乳酸菌素只有Nisin。1969年，英国食品防腐剂委员会（FAO）和世界卫生组织联合会食品添加剂专家委员会（WHO）批准Nisin作为食品防腐剂，这也是第一个被批准用于食品中的乳酸菌细菌素[3]。

随着市场需求逐渐攀升，乳酸菌素作为近几十年新兴产品，其商业化发展在我国也获得了越来越多的关注。1990年，我国卫生部食品监督部门签发了Nisin在国内使用的合格证明书，声明Nisin可用于罐头食品、植物蛋白食品、乳制品和肉制品中。之后，我国农业部于1996年公布了乳酸杆菌、粪肠球菌、双歧杆菌、酵母菌、DM423腊样芽孢杆菌、SA38腊样芽孢杆菌等6种乳酸菌产生的乳酸菌素可用于动物微生态调节剂。

2 乳酸菌素在动物饲喂中的应用

2.1 促进营养分解，提高饲料转化率 饲料转化率低，排除人工因素及天气原因，大都是与畜禽采食量不高有关。在饲料中添加乳酸菌素，食品风味不仅被改善，原料中的大多数异味也能被去除。因为乳酸菌素可以将饲料代谢所产生的抗营养因子降解，如蛋白质等会被乳酸菌素降解成肽段及游离氨基酸类物质；乳酸菌素还可以使饲料中的大分子物质乳糖分解，变为小分子的葡萄糖和半乳糖，这些小分子化合物在胃肠道内更容易被动物机体吸收[4]。

有研究报道，乳酸菌素能促进反刍动物瘤胃微生物的增殖，增加微生物分泌的酶浓度，促进、提高瘤胃内日粮的降解率，小肠中排空食物的速度加快，进而提高动物的采食量[5]。王全溪等进行了肉鸡饲喂乳酸菌素试验，饲料中添加100 mg/kg乳酸菌素能使肉鸡增重明显，成功降低料重比[6]。

2.2 发挥抑菌作用，维护肠道健康 动物的健康状况与肠道微生物息息相关[7-8]。乳酸菌素属于多肽类蛋白，研究表明，这种天然的抗菌物质进入动物机体的消化道内，不易被生物体小肠中的胰蛋白酶破坏，并且可以在肠道内大量增殖并持续存活。动物的消化道内约有108个细菌，幼龄动物因防御机制未发育成熟，随着日龄增加，其体内的有害菌呈上升趋势，硫化氢、硫醇、酚类和胺类等有毒有害物质也会随之增多，影响动物的健康及生长性能[9]。

一般来说，当畜禽出现腹泻、痢疾等病症时，说明体内菌群发生变化，失去平衡所导致的消化排泄机能紊乱，此时应在饲料中补充相应的乳酸菌素，使肠道中的平衡恢复。樊倩在乳酸菌素plnK对肉鸡肠道菌群的影响试验中证明，肉鸡饲喂乳酸菌素7 d，能显著提升肉鸡肠道中链球菌属、瘤胃球菌属等有益菌的丰度；饲喂14 d后，肉鸡十二指肠的免疫因子 MID5、TLR3、IFITM3 基因表达量提升[10]。

3 乳酸菌素在动物疾病防治中的应用

3.1 预防 在动物疾病预防方面，乳酸菌素的主要作用是通过维持平衡肠道黏膜中电解质及水分的组成，稳定肠道的微生物区系，进而改善肠道的微环境[11]。

詹生威在兔离体回肠试验中总结，乳酸菌素能直接作用于兔肠道平滑肌，对肠管的活动有一定的抑制作用，对动物下痢有一定的预防、抑制作用[12]。周凌博等通过试验发现，在肉鸡饲料中添加乳酸菌固态制剂可以提高三黄肉鸡血清中免疫球蛋白含量及新城疫抗体水平，可能是得益于乳酸菌所产生的有益于维护肠道微生物平衡的乳酸菌素，从而提高机体的免疫机能[13]。

3.2 治疗 消化道内的菌群失调、紊乱，极易引起急性肠炎等疾病的发生。菌群失调而引起的肠炎多发于老龄体弱、患有慢性消耗性疾病的动物身上，而这些动物的病史中普遍存在用广谱抗生素或糖皮质激素抗炎、对抗慢性疾病的经历。

治疗过程可以加入主要成分是乳酸菌素的灌服痢康灵，以及在动物饮用水中内加入一定量的乳酸菌素或能产生乳酸菌素的益生菌，都会有一定程度的缓解与改善作用[14]。一些研究表明，是因为当乳酸菌进入并粘附于宿主的某段肠道黏膜细胞表面，形成稳定的优势菌群，能抵御一些病原菌对胃肠的伤害，这是乳酸菌素发挥作用的实际关键之一[15-16]。

4 乳酸菌素在动物加工品中的应用

动物源性食品营养含量高、水分大、pH值中性，易腐烂，需要妥善保存以保证质量和安全。若产品保鲜失败，易导致人类疾病和疾病暴发，造成严重且代价高昂的公共卫生问题。因此，为了保证食品的质量和安全，食品行业采取了各种措施。目前来看，食品的生物保鲜技术主要依赖于乳酸菌及其产生的菌素、噬菌体和噬菌体编码酶等生物抗菌体系的质量。

在牛乳及其产品加工和罐头食品的生产中，乳酸菌素在减少微生物腐败和食品长期储存中的应用及其潜力已得到认可[7]。因为在这些食品加工中，通常采用巴氏消毒法进行消毒，该法杀菌温度在68～70℃，虽能杀死绝大部分细菌，但部分残留的嗜热菌及耐热性菌以及芽孢依然保持活性，在适宜的条件下它们仍会繁殖而出现变质现象，致使乳制品无法长期保存。而Nisin对芽孢有很强的杀灭能力，经试验证实，加入30～50 IU/mL乳酸菌素可以使鲜乳货架期延长一倍。乳酸链球菌素已成功地用于干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌乳、罐藏浓缩牛乳、高温灭菌乳、高温处理风味乳、酸乳等。

5 乳酸菌素在动物生产应用中的不足

我国从1994年开始商业化生产乳酸菌素，但由于野生乳酸菌分泌的乳酸菌素产量低、分离纯化困难，生产成本高，是限制集约使用的重要因素。乳酸菌素未能广泛使用，还有一大原因在于乳酸菌素对环境有严格要求，对温度、pH值、压力等变化十分敏感，使其在饲料制剂、食品加工过程中的高温高压条件下，一些耐热性差的乳酸菌素在制粒时几乎全部失活，严重影响乳酸菌素的作用效果。

随着科学技术的进步、提升，2018年 O..zel B及其团队通过对乳酸乳球菌细胞进行基因改造，消除了影响Nisin生物合成的不利因素，并通过增加发酵培养基中产生菌株的细胞密度，Nisin的产量已经实现了15 400 IU/mL的生产水平[17]。

所以，未来研究乳酸菌素制品的方向可以放在：（1）利用分子技术改造原始的乳酸菌，提升其生产性能[18]；（2）运用蛋白质工程技术构建新型的乳酸菌素，优化乳酸菌素的特性，以便更好地应用在工业化生产中[18]；（3）通过基因工程技术合成新型重组乳酸菌素，提高乳酸菌素产量，扩大其应用范畴等[19]。

6 展 望

目前，乳酸菌素在畜禽养殖业上应用已有显著成效。乳酸菌对动物肠胃的作用，能在畜禽生产中可作为饲料添加剂替代抗生素的功能，对禽类、猪、反刍动物等的消化机能都有显著帮助，也可作为预防营养饲料添加在动物饲料上。相较于其他国家，我国对乳酸菌素的研究还处于起步或上升期，需要更多深入的研究实践，相信不久之后乳酸菌素在动物生产上的应用将会取得突破性的进展。