（动物学专业论文）几株芽孢杆菌肉鸡代谢研究.pdf

山4 ：师范人# 顶j ：学位论文 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 一( 注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名导师签字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂蕉有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权堂撞可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 韩称镪 导师签字 签字日期：2 0 0 , 年，山月7 同签字日期：2 0 0 ，卅2 月i q 日 j 山东师范人学硕+ 学位论文 中文摘要 几株芽孢杆菌肉鸡代谢研究 目前对微生态制剂的研究已经从体外的、粗放的实验研究转到体内的、精细 的代谢调控方面，旨在探讨其更深层次的机理。本实验选用来自山东省生物研究 所保存的二株芽孢杆菌b a 、b l 、k b 2 及其制剂，分别埘肉鸡体内外单菌种制 剂的作用及其机理进行了探讨并得出相关结论。 本实验分为三部分，第一部分为体内实验，主要探讨三株芽孢杆菌在肉鸡体 内的分布规律，进而研究其代谢机理。第一步，模拟肉鸡体内相对厌氧环境，设 计芽孢卡下菌体外抑蔺实验，以致病性大肠杆菌作为肠道模式致病菌，实验得出的 结论为：低剂量的芽孢杆菌发酵物对大肠卡丁菌的抑制作用不大，而过高剂量的芽 孢杆菌制剂虽然能有效抑制大肠杆菌的牛长，但在实践操作中是不可取的。第二 步，设计单- - 次饲喂实验，一次性饲喂肉鸡一定量的芽孢杆菌制剂，然后叵收 全部粪便检测目标菌的排泄规律。从结果看出：从粪便回收的芽孢杆菌基本上是 以孢子形式存在的，并且其数量明显超过饲喂总数。由此我们认为，二三株实验芽 孢杆菌在肉鸡体内不同程度的萌发，并且在排泄前又重新形成芽孢体。为探讨三 株芽孢杆菌在肉鸡肠道的代谢规律，我们设计了代谢分确实验，长期饲喂给实验 鸡只含一定量的芽孢杆菌制剂的全价配合饲料，待肉鸡粪便排泄的孢予数目稳定 后，解剖肉鸡，取肠道不同部位，通过不同的处理，枪测目标菌的数量及形态变 化，从结果看，三株芽饱杆菌在肉鸡消化道都有一定程度的萌发，但萌发的部位 1 i 完全一致。并且实验菌株的排泄规律各不相同。 第- 5 部分为体外实验，将芽孢杆菌分别发酵制成含1 0 9 c f u g 的微生态制剂， 首先为3 0 只肉鸡小群体外饲喂实验。从实验结粜看，单菌株芽孢杆菌制剂对肉 鸡生长的促进作用较对照组明显，但抗病性较差，并且实验组鸡只的体重分布很 不均匀，说明单菌株芽孢杆菌发酵物对肉鸡生长有一定的促进作用，但作用不全 面。随后在山东省潍坊新昌肉鸡集团标准化商品鸡厂进行大群肉鸡饲喂实验，通 过实验我们得出以下结论：- 三株芽孢杆菌制剂对肉鸡生长各项指标都有一定的促 进作用，但不同的菌株其作用有较大的差异，其中b a 的料肉比最低，k b 2 组的 抗病性最强，b l 的饲养效粜不尽理想，有此指标甚至低于兀菌对照组。 u 东师范大学硕士学位论文 实验第三部分为用任意引物p c r 对三株芽孢杆菌进行d n a 指纹分析，用任 意引物进行基因组指纹分析是检测d n a 多态性的一种通用方法，对遗传学图谱 的绘制、系统发育学和种群生物学都很有用。这种方法是随机选择的引物在一定 反应条件下产生d n a 指纹，可以作为物种生理生化鉴定之外的遗传学鉴定方法。 常规的微生物生理生化鉴定一般只能鉴定到“种”，而对于生产实践中所用的生 理生化特征一致的菌株，通过此种方法可探测更进一步的细微变化以及菌株之问 女 的亲缘关系。这对十指导生产实践和育种工作很有意义。 关键词：芽孢杆菌代谢机理 山东师范人学硕十学位论文 a b s t r a c t i no r d c rt of u r t h e rp r o b ei n t om e c h a n i s m sa b o u tt h em i c r o b i o l o g i c a la g e n t s ，t h i s r e a c h e so nt h ei n - v i v of i n er e g u l a t i n ga n dc o n t r o lb ym i c r o b i o l o g i c a la g e n t so nt h e m e t a b o l i z i n g o fc h i c k e nh a ss u b s t i t u t e df o r t h et r a d i t i o n a li n v i t r oe x t e n s i v e e x p e r i m e n t a ls t u d y t h i sp a p e r f o c u s e do nt h er e s e a r c ho ft h ef u n c t i o na n dt h e m e c h a n i s mo ft h em i c r o b i o l o g i c a la g e n t st ot h ec h i c k e ni n v i v oa n di n v i t r ot h r e e b a c i l l u ss t r a i n sm a r k e db a , b la n dk b 2r e s p e c t i v e l ya n dk e p tb yt h eb i o l o g y r e s e a r c ho fi n s t i t u t eo fs h a nd o n ga c a d e m yo fs c i e n c ew e r es e l e c t e da st h ee f f e c t i v e m i c r o b i o l o g y t h ep a p e ri n c l u d e st h r e ec h a p t e r s c h a p t e ro n ei st h ei n v i v oe x p e r i m e n t 7 r h er u l e o ft h eb a c i l l u s sd i s t r i b u t i o ni nt h ec h i c k e na n dt h e m e t a b o l i z i n gm e c h a n i s mw a s s t u d i e d c e r t a i na m o u n to fb a c i l l u sw a sf e dt ot h ec h i c k e na n dt h ee g e s t aw a s c o l l e c t e d1 0d e t e c tt h eb a c i l l u s t h eb a c i l l u se x i s t e da st h ef o r mo fs p o r ea n di t s a m o u n tw a sm u c hm o r et h a nt h a tf e e di n t ot h ec h i c k e n d e d u c ef r o mt h a t ，t h eb a c i l l u s p r o p a g a t e di n t h ec h i c k e na n dg r o wi n t os p o r eb e f o r eb e e ne x c r e t e d i na d d i t i o n ，t h e f e e d s t u f fc o n t a i n e dc e r t a i na m o u n to fb a c i l l u sw a sf e dt ot h ec h i c k e nf o rap e r i o do f t i m eu n t i lt h en u m b e ro fs p o r eb e c a m es t a b l e c h i c k e n sw e r ed i s s e c t e da n dd i f f e r e n t p a r to fi n t e s t i n a lw a s t a k e n t h en u m b e ra n dt h ec o n f i g u r a t i o nc h a n g ew e r ed e t e c t e d w h i c hs h o w e dt h a tn o to n l yt h ep o s i t i o n sb a c t e r i as t a y e di nb u ta l s ot h ee x c r e t i o n c h a r a c i e r i s t i cw e r ed i f f e r e n tf r o me a c ho t h e r t h es e c o n dc h a p t e ro ft h ep a p e ri st h ee x p e r i m e n ti n v i t r o a f t e rf e r m e n t a t i o n ， a b o u t1 0 9 c f u gb a c i l l u sw a sg o t l a r g ec h i c k e n f e e d i n gt r i a lw a sc a r r i e do u to nt h e w e i f a n gx i n c h a n gc h i c k e ng r o u p s t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l lb a c i l l u sc o u l dp r o m o t e t h ec h i c k e n g r o w t h t os o m ee x t e n t b u ta m o n gt h r e eb a c i l l u s , t h er a t i oo f m a t e r i a l c h i c k e nf e dw i t hb aw a st h el o w e s t ，t h ea n t i v i r u sa b i l i t yw i t hb lw a st h e s t r o n g e s t ，w h i l et h er e s u l tw i t hk b 2a d d i t i o nw a sn o tv e r yg o o dw i t hs o m ei t e m se v e n l o w e rt h a nt h ec o m p a r i s o ng r o u pw i t h o u tt h ea n ya d d i t i o no fb a c t e r i a b a s e do nt h er e s u l tf r o ml a r g ec h i c k e n f e e d i n gt r i a l ，s m a l lf e e d i n g t r i a ls c a l ew i t h 3 0c h i c k e n si n i j i t r ow a sd o n et ov e r i f yt h er e s u l t t h ep r o m o t i o no ft h ec h i c k e na n d 1 “i 尔师范大学颂士 位论文 t h eg r o w t hc a u s e db ys i n g l et y p eo fb a c i l l u sw a sv e r yo b v i o u sb u tw i t hp o o ra n t i v i r u s a b i l i t y f u r t h e r m o r e ，t h ew e i g h td i s t r i b u t i n go fc h i c k e nw a s h tv e r ye v e n i tc o u l db e c o n c l u d e dt h a ta l t h o u g ht h ea d d i t i o nw i t ho n l yo n et y p eo fb a c i l l u sh a ds o m ee f f e c t o nt h ec h i c k e na n dg r o w t hb u tt h ee f f e c tw , a sf a rf r o me n o u g h t oi m p r o v et h e a n t i v i r u s a b i l i t yb yt h eb a c i l l u s ，a n a e r o b i cc o n d i t i o nw a s s i m u l a t e dt od ot h ei n v i t r oe x p e r i m e n to fa n t i v i m sb yu s i n gt h ed i s e a s ec a u s i n ge c o l i a sm o d e li n t e s t i n a lb a c t e r i a t h ei n h i b i t i o no fe c o i lb yt h es m a l la m o u n to fb a c i l l u s w a s n7 tv e r yd i s t i n c t a l t h o u g hl a r g ea m o u n to fb a c i l l u sc o u l de f f e c t i v e l ys u p p r e s st h e g r o w t ho fe c o l i ，i tw a s f l tf e a s i b l ei nt h ep r a c t i c e ，w h i c hw a s i na c c o r d a n c ew i t ht h e f o r e g o i n gi n v i t r oe x p e r i m e n t t h et h i r dc h a p t e ro ft h ep a p e ri su s i n gr a n d o mp r i m e rp c rt oa n a l y s et h ed n a f i n g e r p r i n to ft h r e eb a c i l l u ss t r a i n si n o r d e rt ot e s tt h em u t i s t a l eo fd n a ，w h i c hi s u s e f u lt og e n e t i c sm a p p i n g ，p h y l o g e n e s i sa n dp o p u l a t i o nb i o l o g y t h ep r i m e rs e l e c t e d b yr a n d o mm a k et h ed n af i n g e r p r i n tu n d e rc e r t a i nc o n d i t i o n ，a n dt h u sc o u l db e u s e d a st h em e t h o df o rg e n e t i c si d e n t i f i c a t i o n t h en o r m a li d e n t i f i c a t i o nm e t h o di n v o l v e d p h y s i o l o g ya n db i o c h e m i s t r yo n l yc o u l da u t h e n t i c a t eg e n u s a st ot h es t r a i n sw i t h s i m i l a rp h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i ci nt h ep r a c t i c e ，t h i st e c h n i q u e c o u l df u r t h e rd e t e c tv e r yl i t t l ec h a n g ea n dr e l a t i v ew h i c hm e a n sal o tt ot h ei n s t r u c t i o n o ft h em a n u f a c t u r ea n dt h eb r e e d i n g k e y w o r d s ：b a c i l l u s ，m e t a b o l i s m ，m e c h a n i s m ， 山东师范人学硼l 学何论文 第一章文献综述 自1 9 2 9 年英圈的f l e m i n g 发现了抗生素以来，给人类的生产、生活带来了 巨人变化。但从本世纪4 0 年代，随着抗生素作为饲料添加剂的广泛应用，其种 种弊端也逐渐被人们所认识。k l a n 导致动物胃肠道币常菌群失调，产生耐药性和 药物残留等副作用，给动物和作为动物产品消费者的人类的健康都带来了危害。 有些国家因此已从立法上限制了抗生素的使用。 随着抗生素时代的即将过去，寻找对动物与人类有益无害的抗生素替代品己 成为养殖业向前发展的根本所在。其中，益生素乃是最先被提出的抗生素替代品， 益生素是可直接饲喂动物的在动物消化道内起有益作用的微生物制剂，它以活的 形式存动物消化道巾与病原菌通过竞争性抑制，增强动物机体的免疫力，并直接 参与胃肠道微生物的平衡，达到胃肠道功能正常化的目的1 1 1 1 3 4 l 。抗生素是指将菌 丝筛选和繁殖培养，取其代谢产物制成的抗菌物质，其作用足抑制和杀灭病原菌 以达到防治疾病的目的，在此同时，也抑制了动物机体内正常共生的菌群，破坏 了微生态平衡。相反，益生素的作用在于扶植正常微生物菌群，提高它们在肠道 中的定居繁殖能力以抵抗致病微生物，把生态失衡调节为生态平衡，从而达到促 进生氏、防治疾病的目的【3 4 】。 1 1 益生素的概述 1 1 1 益生素的定义 1 9 7 4 年p a r k e r 首次使用p r o b i o t i c s 一词来描述给动物使用的有益微生物制 剂，其定义为，有助于肠道菌群平衡的微生物和物质。冈为这个定义含意太广， l ：u l l e r ( 1 9 8 9 ) v 提出一个新的定义：“一种可通过改善肠道菌群平衡而对动物施 加有利影响的活微生物饲料添加剂”。并指出这一制剂应其备5 个特点：应 能对宿生施加有利影响( 即提高生长率和抗病率) 的微l 物；应是无毒的和非 致病性的；应是活的，含菌量要大：应能在肠道环境中存活并进行代谢，即 能抵抗低p h 和有机酸；应能长期保持存活和稳定【引1 1 1 。在我国p r o b i o t i c s 多被 译为益尘素、益生菌、或译为生菌素、活菌素等等。 1 1 2 益生素与微生态制剂 山东师范大学硕l 学何论文 第一章文献综述 自1 9 2 9 年英国的f l e m i n g 发现了抗生素以来，给人类的乍产、生活带来了 巨大变化。但从本世纪4 0 年代，随着抗生素作为饲料添加剂的广泛应用，其种 种弊端也逐渐被人们所认识。比如导致动物胃肠道f 常菌群失调，产生耐药性和 药物残璺等副作用，给动物和作为动物产品消费者的人类的健康都带来了危害。 有些国家因此已从立法上限制了抗生素的使用。 随着抗生素时代的即将过去，寻找对动物与人类有益无害的抗生素替代品己 成为养殖业向前发展的根本所在。其中，益生素乃是最先被提出的抗生索替代品， 益生素是可直接饲喂动物的在动物消化道内起有益作用的微生物制剂，它以活的 形式在动物消化道中与病原菌通过竞争性抑制，增强动物机体的免疫力，并直接 参与胃肠道微生物的平衡，达到胃肠道功能正常化的目的 1 1 3 4 1 。抗生素是指将菌 丝筛选和繁殖培养，取其代谢产物制成的抗菌物质，其作用是抑制和杀灭病原菌 以达至u 防治疾病的目的，在此同时，也抑制了动物机体内正常共生的菌群，破坏 了微生态平衡。相反，益生素的作用在于扶植正常微生物菌群，提高它们在肠道 中的定居繁殖能力以抵抗致病微生物，把生态失衡调节为生态平衡，从而达到促 进生氏、防治疾病的目的1 3 钔。 1 1 益生素的概述 1 1 i1 益生素的定义 1 9 7 4 年p a r k e r 首次使用p r o b i o t i c s 一词来描述给动物使用的有益微生物制 剂，其定义为，自助于肠道菌群平衡的微生物和物质。冈为这个定义含意太广， f u l l e r ( 1 9 8 9 ) 又提出一个新的定义：“一种可通过改善肠道菌群平衡而对动物施 加有利影响的活微生物饲料添加剂” l l 。并指出这一制剂应具备5 个特点：应 能刘宿生施加有利影响( 即提高生长率和抗病率) 的微生物；应是无毒的和非 致病性的；应是活的，含菌量要大；应能在肠道环境中存活并进行代谢，即 能抵抗低p h 和有机酸；应能长期保持存活和稳定p 11 1 1 。在我国p r o b i o l i c s 多被 译为益生豢、益生菌、或译为生菌素、活菌素等等。 1 1 2 益生素与微生态制剂 1 2 益生素与微生态制剂 山东师范大学硕士学位论文 对微生态制剂的概念可以概括为：根据微生态学理论，以m 常菌群为主体的 存益微生物群研制而成向类生态制剂或生物$ l l ? f je ”1 2 1 。其用途主要为调整人和 动物体正常菌群，增强机体抵抗力和免疫力，促进生长发育。用于防治人、畜疾 病，以及作为人的保健饮料或动物饲料添加剂。微生态制剂不仅包括益生素，还 包括盏生元类物质，它主要是指寡糖等些不能被宿主消化吸收、却能选择性地 激活一种或几种体内有益菌群的生长繁殖，从而改善宿主健康的物质【3 4 jf 3 2 i 。综 上所述，在畜牧业中，益生菌制剂主要指微生物饲料添加剂，而微生态制剂则为 内涵更广的一类生态制剂。 关7 j 二益生素与微生态制剂的区别目前还存在一种观点，即微生态制剂包括益 生素和微生物生长促进剂。益生素，足由活体微生物制成的生物活性制剂，它可 通过动物消化道生物的竞争性排斥作用，抑制有害菌生长，形成优势菌群或者通 过增强非特异性免疫功能来预防疾病，从而促进动物生长和提高饲料转化率。微 牛物生长促进剂足指摄入动物体内参与肠内微生物平衡，具有直接提高动物对饲 料的利用率及促进动物生长作用的活性微生物培养物。但是，目前益生素与微牛 物生长促进剂还没有严格的界限【叭 3 s l 。 1 2 益生素的作用机理 益生素的作用机理在理论上的进展还很小，现阶段对其作用机理的研究主要 是基于“微生态平衡理论”，主要包括以下几方面【3 4 i 。 1 2 1 优势种群学说 i 卜常微生物菌群刈整个肠道菌群起决定作用，使用微生物的目的就在于恢复 优势菌群，保持微生态平衡。正常情况下，动物肠道内存在大量的微生物菌群， 其中能有效促进动物生长和饲料消化的有益菌群主要由杆菌、真菌、消化球菌、 厌氧弯曲杆菌等专忡厌氧菌群、乳杆菌和双歧杆菌构成。田允波等( 1 9 9 9 ) 指出， 一般情况下，猪鸡肠道内优势种群为厌氧菌( 占9 9 以上，而需氧菌和兼性厌氧 菌只占1 ) ，其中主要是拟打菌、双歧杆菌及乳酸杆菌等，各种菌群f l i j 既具有【f 向关系( 偏利共牛、相生和瓦惠现象) ，又有负向关系( 竞争、偏害现象) 。l y 向 效应促使种珊发展，两负向效应则限制或阻止种群的过度膨胀，这两者达到平衡 时，我们称之为“微尘念平衡”1 3 i 。当某“! 条竹如外界环境， j 的物理、化学或生物 6 尔师范人。学硕十学位论文 。陆状改变，动物受到饲料转换、断乳、运输或疾病等应激作用，机体处于病理状 态，免疫力下降或使用抗生素药物后，均会导致肠道内菌群比例失调，此时腐败 菌和致病菌人量繁殖，有益菌减少，造成微生态失调，动物体容易产屯肠道疾病。 摄入益生素后，消化道内有益菌群得到了有效补充，使有益菌在数量和作用强度 上均占绝对优势，该菌群的繁魈和代谫 ，大大的抑制致病菌群的生长繁殖，从而 保持菌群的平衡，有效地防止菌群失调n 1 2 2 生物夺氧学说 需氧芽胞杆菌能在宿主肠道内迅速地定值并生长繁殖，消耗氧气，又称生物 夺氧。以益牛索形式添加好氧菌特别是芽孢杆菌或添加寡糖特异性地增殖芽胞杆 菌，它们在繁殖过程中均能消耗肠道内的氧气，造成局部厌氯环境，降低氧化一 还原电势，扶植和促进正常菌群厌氧菌的生长繁殖n 同时也抑制了需氧病 原菌和兼性厌氧病原菌的生k ，从而把失调菌群恢复到正常状态。其中，酵母则 可以分泌一些消耗肠道氧气的生长因了，进而在肠道中促进有益菌的生长，维护 菌系平衡【1 j ，从而达到防病、治病、促生长的日的。 1 2 3 菌群屏障学说 化学益生素和麓生素的添加可使动物肠道内有益菌增魏 ，而有益菌抑或通过 改变有害菌附着的受体结构，抑或因其与病原菌结构相似，竞争性抑制病原微生 物粘附到肠粘膜上皮细胞j ：，同病原微生物争夺有限的营养物质和生态位点，并 参与其与致病菌之间生存与繁殖的时空竞争。包括定居部位竞争以及营养竞争， 限制致病菌群的生存繁殖。同时有益菌在消化道内形成致密的膜菌群，形成微生 物屏障，抑制消化道粘附病原菌，中和毒性广：物，防止毒素和废物的吸收，从而 有助于动物消化道内建立j 下常的有益微生物【苎：系，排除或控制潜在的病原体1 9 】 1 2 1 。 1 2 4 微生物代谢的作用 微生物代酣方面的作用可归纳为“三流运转学说”，即微牛物与宿主动 物之问或正常微生物种群之阳j 存在新陈代谢和物质交换。其主要作用如下： 1 2 4 1 降低肠道p h 值 添加化学葡乍索如寡糖类物质或益生素，动物肠道内的乳酸菌和链球菌 山东师范大学硕士学位论文 含量会增多，其代谢产牛乳酸、内酸等有机酸，使消化道内p h 值降低，不仅能 抑制包括很多革兰氏阳性菌在内的病原菌的存活与繁殖，如乳酸菌分解糖类产生 乳酸、乙酸，酵母产牛乙醇等抑制对酸敏感病原菌的生长，从而使肠道内有益菌 重新占据优势地位，建立起良好的微生物群系；而且在酸性环境中，胃蛋白酶源 能被激活成有消化能力的冒蛋白酶，有助于蛋白质的消化吸收。此外，有机酸可 加强肠的蠕动和分泌，促进饲料消化，提高营养物质的吸收l 2 1 1 3 3 i 。 1 2 4 2 抑制有害物质的产生 肠道内的腐败菌大肠杆菌等增多，会产生如氨、生物胺、吲哚和酚 等一些有害物质，这些物质具有潜在抑制生长和致癌作用，但添加寡糖或益生素 后，生成这些物质的酶活性会受到抑制，因而控制有害产物的生成。保加利亚乳 酸杆菌的代谢产物能中和大肠杆菌外毒素，许多好氧菌产生的s o d 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，它们在抑制潜在病 原菌的同时，也能阻i _ = 肠内氨的产生、促进肠蠕动、维持完整的肠粘膜结构【1 5 】p 们。 双歧杆菌可以通过其代谢产物抑制致病菌和肠内固有腐败菌，减少肠道内毒素反 腐败产物的含量，减轻肝脏的解毒负担，增强肝脏的营养代谢功能【3 2 l 。 1 2 4 3 合成与分泌更多营养物质及消化酶 研究表明，动物饲喂寡糖或益生素可使肠道内有益菌如乳酸菌、双歧杆 菌等增多，它们_ u j 在肠内合成b 族和k 欣维生素及蛋白质，增加m 液中钙、镁 的数量，改善动物对矿物质的吸收，甚至产生某些未知生长因子，加强动物体营 养代谢，促进动物生长，产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等酶类，提高3 大有机物 质的消化牢，同时产生如嗜酸菌素、乳糖菌素等抗菌物质，抑制病原菌在肠道内 繁殖，并合成氨基酸、维生素等营养物质1 2 7 11 2 8 】。许多微生物还具有很强的利用 纤维素、半纤维素果胶、几丁质和植酸等动物本身不能直接利用的物质的能力， 并释放：h 细胞内原生质物质供动物利用，从而促进动物生长发育和增重 1 】o h o t t e n ( 1 9 8 8 ) 报道，枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌培养物具有较强的蛋白酶、 淀粉酶和脂肪酶活性，同时还具有降解植物饲料中非淀粉多糖酶如果胶酶、葡聚 糖酶、纤维素酶；酵母菌和霉菌均能产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等 多种酶类，叮提高蛋n 质和能量利用率。益牛菌的蛋白酶和肽酶组成的蛋白酶系 统能分解蛋白质和多肽，一方而使饲料养分更易利剧，另方而，益乍菌自身蛋 山东师范人学颂士学位论文 白质分解后也可以为畜禽提供更多的营养素【3 8 】【4 2 1 。 1 2 4 4 产生过氧化氢 乳酸乳杆菌等在动物体内可产生过氧化氢，激活动物大肠内的过氧化物 酶硫氰酸献反应系统，使乳酸过氧化物酶与过氧化氢结合，然后将硫氰酸盐氧 化成氧化性中间产物，抑制葡萄球菌等致病菌的生长繁殖一i 。顾宏伟( 1 9 9 4 ) 指 出，蜡样芽孢杆菌孢子加到鸡饲料中，肉鸡后期( 2 8 - - 4 9f _ | 龄) 血液中超氧化 物歧化酶活性明昆高于时照组，盲肠沙门氏菌阳性率显著降低l 剐。 l 2 4 5 产生细菌素 细菌素是一类选择性作用于细菌靶细胞的抗菌物质，几乎每一乳酸菌株 都能产生细菌素。乳酸乳球菌产生的n i s i n 细菌素可抑制链球菌、葡萄球菌的生 长【6 1 0 嗜酸乳杆菌产生的细菌素能抑制大肠杆菌d n a 合成。自奉1 ；l i 草芽孢杆菌中 提取的枯草菌素( s u b t i c i n ) ，能抑制真菌。取歧杆菌还能产生b i f i d i n 菌素，其主 要由苯甲基丙氨酸和谷氨酸组成，对肠道腐生菌起抑制作用。此外，还有牛月t 菌 素、嗜酸乳菌素、嗜酸菌素和尤蛋白菌质( r e u t e r i n ) ，能有效地抑制广谱性革兰 氏阳性、革兰氏阴性细菌、酵母和真菌产生的毒性氧化代谢物。 1 2 4 6 产生诱导酶 双歧杆菌和某些乳杆菌能产生胞外糖苷酶，降解肠粘膜上皮细胞上致病 菌和细芮毒素的潜在受体一一复杂多糖，通过酶作用，阻止毒素对上皮细胞的粘 附和侵入。添加双歧杆菌，小鼠腹腔巨噬细胞内重要的溶酶体酶和酸性磷酸酶的 含量大大提高【”。 1 2 5 调节免疫系统 益生菌活菌的粘附特性乃诱导免疫的一个重要因素。病原菌与j 二皮细胞结 合，诱导组织、巨噬细胞稃序性死亡，引起炎症反应f 1 0 l 。益生菌可保护肠壁，与 病原菌竞争附着并进入肠上皮细胞，增大细胞| 1 闩j 隙，刺激巨噬细胞产生i g a 、l g m ， 有效地抑制感染i ”11 5 2 1 。 乳酸菌的两种不同的粘附机理分别为，一种是需要c a 2 + 的非特异系统，c a 二 信号活化途径可促进乳酸菌与肠细胞的特异受体结合，所有的乳酸杆菌可借助 此系统进行粘附；另一利，是c a 独立系统，该系统中有两种成分参与乳酸菌的 粘附，一种是抗蛋白航( 与菌体表面吸附有关) ，另种是热稳定并对蛋广_ | 酶敏 山东师范大学硕士学位论文 感的胞外蛋白，部分乳酸朴菌借助此系统进行精附【1 1 1 。也有人认j , j 孚l 酸菌的 细胞脂磷酸壁质足重要的粘附因_ 了，尤其是对啮齿类组织的耕附，其粘附丁二粘膜 上的功能与粘膜多糖有关吲1 1 2 j 。双歧杆菌的粘附则是借助细菌表面或双歧丰t 菌 培养物上清液中类蚩白促柏附园子，通过细缒状的成分特异性粘附于肠道粘膜表 面一 ：，诱导抗体产生【。 用灭活的酵母喂_ i 长猪3 周，可提高十二指肠近端 露糖从粘膜到浆膜的流 速，提高回肠鳞状细胞数量，增加结肠粘膜厚度【9 1 0 肠道上皮细胞含有甘露聚糖， 肠道病原体凝集素易与h 露聚糖相结合，而酵母细胞壁的甘露寡糖也能吸附有毒 物质和病原菌，使细菌不能与肠壁上含甘露寡糖的细胞结合，从而保护动物肠道， 提高动物抗病力。细菌脂多糖( l p s ) 和细菌肽聚糖( p g ) 可通过信号传导通路 刺激巨噬细胞、内皮细胞、嗜巾性粒细胞产生介质，如肿瘤坏死因于、i l 一1 、 l - - 6 、i l 一8 、i l - - 1 2 等，对介导非特异性免疫起蕈要作用1 4 5 】1 6 7 1 。l p s 也可单 独或联合i f n r 诱导巨噬细胞的n o 合酶的m r n a 表达，促进能活化巨噬细胞 杀灭肿瘤细胞及病原微生物的n o 的合成。l i e n e ( 1 9 9 5 3 则发现l p s 可通过活 化臣噬细胞的蛋白激酶c ，促进n o 合酶m r n a 的表达与翻译【5 0 】。k t a z a w a i h 等( 2 0 0 1 ) 从乳酸杆菌提取的d n a 能够诱导脾淋巴细胞扩增，其d n a 中的2 个核营酸序列( s o l - - l g 7 和s o l - - l g l 0 ) 与促有丝分裂剂的序列具有高度同 源性，可诱导b 淋巴细胞分裂1 4 9 】。 1 2 6 减少胆固醇的机制 胆汁酸、去氧胆汁酸经常结合廿氨酸或牛磺形成甘氨目旦酸或牛磺胆酸，被乳 酸杆菌中的细菌酶、胆盐水解酶所解离。解离的胆酸有杀菌作用，丰占附到细菌纤 丝一卜形成沉淀而排m 体外，导致肠肝循环减少，胆固醇转化率升高，产生更多胆 酸，从而降低胆固醇。f l e t c h e r ( 1 9 9 5 ) 发现喂较高胆盐水解酶活性的乳酸菌， 兔和仓鼠的血清胆固醇水平下降，粪便胆酸升高【5 1 1 1 5 3 1 。f u k u s h i m a 等( 1 9 9 6 ) 研 究了单一菌种、混合菌种列血胆固醇浓度的影响，结果表明混合菌神仓鼠衄胆固 醇浓度比币一菌种下降更明显，并观察到粪中胆固醇浓度增加，肝脂肪酸合成减 少，肝脏内源惟胆圄醇生物合成的限速酶一b 羟一b 一甲基戊二酸辅酶a 还原酶活性 最著降低1 6 4 1 。 益生细菌也j 直接l 司化吸收胆l 直| 龉，在胆汁存在条件下，胆固醇降解显著。 山东师范火学硕土学位论文 此外，益生细菌抑制肠内分子团的形成，促进胆固醇弓胆酸及短链脂肪酸的发酵 作用，对胆圃醇代谢也起重要作用。b o u h n i k ( 1 9 9 6 ) 发现胆冈醇降解与细菌浓 度高度相关 4 7 1 。博晓丽等( 1 9 9 2 ) 研究表明粪肠球菌、屎链球菌及其提取物也具 有降低血清胆固醇和h 油三酯的作用f 4 1 4 0 l 。 1 2 7 延缓不耐乳糖症 一股说来，人与高等动物因肠道中缺乏b 半乳糖苷酶而易出现乳糖不耐受， 不能完全吸收乳糖，而乳糖会改变结肠胜渗透平衡而引起水样腹泻，大量乳糖可 导致肠内菌群失调。当然小肠细旭r p 也含有少量内源乳糖酶，加之肠内菌群亦能 消化少许乳糖，因此宿主能耐受少量乳糖。然而一旦肠道菌群失调，粘膜杯状细 胞形态数量均发生变化，则动物乳糖附受程度降低，若加入以乳酸菌为主的益生 素可以改善肠道生理状态，增强乳糖耐受。此外，一些乳酸杆菌中尚含有乳糖磷 酸转化酶系统( p t s ) 及乳糖分解途径，将乳糖转化为乳酸或通过水解将铡料中 乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，对动物不造成影响。b e y e r e c 等( 1 9 8 2 ) 发现在 成年鸡的小肠中有2 种结合乳糖的凝集素，鸡乳糖凝集素1 、乳糖凝集素一2 是由 小肠粘膜杯状细胞分泌的，且伴随着粘蛋白的分泌而分泌，所以鸡对乳糖的耐受 比其它动物强【4 8 l1 4 6 1 。 1 2 8 净化环境的机制 枯草芽孢杆菌可在大肠中产生氨基氧化酶、氨基转移酶及分解硫化物的酶， 将臭源吲哚化合物完全氧化，将硫化物氧化成无臭无毒物质，从而降低血液及粪 便中有害气体浓度，减少其向外界排放的量，改善饲养环境i ”i 。嗜胺菌能消化肠 道游离的氨( 胺) 及吲哚等有害物质，抑制大肠杆菌的活动；而摊出的粪中所含 有的活菌体，可消化剩余的氨。苏石金芽孢杆菌添加到禽舍内，可抑制蛆的孵化， 减少苍蝇；小鸡口服后，产生的粪便对蛆有杀毒作用。用放线菌微生物作除粪臭 剂，除臭率达6 6 ，而禽粪经处理后成分基本不受影响 1 4 i 。g p l e l u i g i 等( 2 0 0 1 ) 认为，乳酸杆菌巾台有精a a 脱亚氨阳性酶，可明显降低多胺水平1 5 引。 1 2 9 提高液体饲料质量的机制 从牛物技术的角度上讲，乳酸菌不仅可以改善肠道菌群，而且有益于液体饲 料中的菌群；从动物营养而占，则可减少微生物对饲料的骄解。饲料卫生差的小 山东师范大学硕l j 学位论文 良影响多源于微生物的代谢产物。由于微生物利用了饲料中的养分，从而降低了 饲料营养价值。许多大型矿物质饲料和预混料生产商，旨以解决许多地方囚饲养 卫生差所引发的问题提出了在牛态系统( 液体饲料中使用益生素建立良性牛态 平衡的净化措施) 。作为j ；! 宅素，乳酸菌和酿酒酵母的试验结果提供了萨面依据， 乳酸菌的快速繁殖产生了大量的乳酸，降低了液体饲料的p h 值，而饲料的酸化 对饲喂系统和动物肠道中微生物的分配有利，因为病原微生物生长适宜p h 值一 般都在7 左右。此外，乳酸菌与有害微生物的竞争抑制其繁殖1 3 6 1 1 3 5 1 。 i 3 在动物生产中的应用 1 3 1 促进动物生长发育，提高饲料的利用率，改善动物产品质 量 益生素通过产生大量消化酶类，如丝状真菌中的木酶，芽孢杆菌能产生蛋白 酶、淀粉酶、半纤维素酶等各种消化酶；或经肠内发酵直接产生丙氨酸、缬氨酸、 天冬氨酸和苏氨酸等，还可产生维生素等，提供动物机体所需营养物质；在动物 胃肠道形成微酸性环境，激活内源酶活性，维持肠道内p h 值，有利于维生素d 、 c a2 、f e2 + 等的消化吸收1 3 刖。 董传发( 1 9 8 6 ) 报道，牛育肥过程中添加活性酵母益生素可使生长速度提高 3 - - 8 ；在育肥期可显著增加酮体净肉率3 3 5 ，降低脂肪率2 2 8 i 任j ；d a w s o n ( 1 9 9 3 ) 报道，酵母培养物可增加肉牛采食量，提高增重速度和饲料报酬；w a l l a c e 等( 1 9 9 3 ) 综合1 6 个研究结果报道，饲喂酵母培养物可使肉牛增重速度提高 7 5 。添加真菌益生素可以减缓采食后癯胃内p h 值的降低，2 4 h 内可使瘤胃 内环境稳定。箢文珠等( 2 0 0 1 ) 报道，通过添加曲霉菌或酵母菌制刘提高乳酸的 利用，使瘤胃p h 值升高，减少反刍动物因饲喂高精料同粮引起的痛胃p h 值降 低所造成瘤胃机能障碍1 1 6 i 。益生素可以维持和加强犊牛小肠卜皮细胞胞质中细胞 器的结构和功能，从而在亚细胞水平上发挥作用【1 7 】。酵母可以通过改变微生物的 作用增强刘瘤胃内氮的利用和蛋白质合成，增加进入后段消化道的微生物蛋白质 的数量和小肠中1 f 氨念氮的吸收率，在消化道内促进植酸酶产生，提高非反刍动 物对磷的吸收利用。大量试验研究结果表明：真菌益生素能够提高厌氧菌尤其是 纤维分解菌数餐。g u n t h e r ( 1 9 8 9 ) 报道，在奶牛同粮中添加1 0 9 活性酵母培养 山j ：师范人学硕上学忙论文 物，其标准奶产量从2 8 4 k g d 提高到3 4 3 k g d 1 7 9 1 o f l u b c r ( 1 9 8 9 ) 报道，给奶牛铡 喂酵母培养物，可使产奶量和标准奶产量分别提高1 2 l 和0 8 l t 8 0 】；d a w s o n ( 1 9 9 3 ) 报道，酵母培养物用于奶牛可增加采食量，提高产奶量，改善乳成分i 硒j ； w a l a c e 等( 1 9 9 3 ) 综合1 8 个研究结果报道，饲喂酵母培养物产奶量平均提高 7 8 吲；在能量、蛋白质、酸性纤维和中性纤维均超过n r c 标准的混合h 粮中 添加酵母，也表现出产奶量增加3 1 ，校正乳提高9 3 ，乳脂率提高0 2 9 的 效果旧( d i v a 等，1 9 9 3 ) 。m e t y e s ( 2 0 0 0 ) 研究发现，猪、鸡血浆中赖氨酸、尿 中赖氨酸和机体中赖氨酸的2 0 来源于肠道巾有益微生物的合成l 鸫1 。光合细菌 菌体营养丰富，蛋白质含量达6 0 一6 5 ，还含有维生素b 、泛酸、叶酸等，能 提高饲料效率、动物抗病能力及产蛋率。从血清总蛋白和血清尿素含量考虑，添 加益生素可使仔猪血清的总蛋白含量明显升高，由对照组的平均5 0 3 l 提高到 5 5 1 l ；而血清尿素的含量则由对照组的平均3 6 3 m m o l l 下降到2 8 0 r n m o l l ，提 高仔猪对蛋白质和氨基酸的利用1 1 8 i 。王梦亮( 1 9 9 9 ) 研究发现，使用光合细菌 添加剂，能提高鲤鱼肠道蛋白酶和淀粉酶活力，提高水产品产量【1 9 l 。 1 3 2 增强动物免疫力，防止育龄动物腹泻 益生素是良好的免疫激活剂，能有效地提高干扰素和巨嗜细胞的活性，促进 b 细胞产生抗体和提高嗜菌细胞活性，其细胞壁上存在的肽聚糖，能刺激肠道免 疫细胞而增加局部免疫抗体，从而提高动物抗病力。益生素中的双歧杆菌等菌株 具有清除动物体内氟自由基的作用。1 9 7 3 年b l o k s m a 用酸奶喂无菌动物，发现 其体内免疫球蛋白g i 、g 2 a 、g 2 b 的含量大为提高。潘康成等( 1 9 9 9 ) 综述认为， 动物 f 服益生菌后，可调整肠道菌群，使肠道微牛态系统处于最佳平衡状态，活 化肠粘膜内相关淋巴组织，使l g a 分泌增强，提高免疫细胞再循环而活化全身免 疫系统，从而增强机体免疫功能l 驯。l n o o k a ( 1