"益生菌"对家禽的功效与作用机制(中)

直接饲料用「益生菌(DFM)」的作用机制：

《维持消化道的有益含菌数》

        一般健康动物体的肠道中均具有佳良自身保护功能。此健全的功能，可有效的将饲料中的营养转换而表现在「生长、维持或生产」上。最重要的是在健康肠道的特性与正常功能，以维持胃肠道中菌丛的常态平衡。经细菌所产生的乳酸(Lactic acid)，经消化道及一些正常情况下，可保持肠道中有益菌的优势(Fuller 1977；Jin等1977c)。但此保持肠道优势均衡，会因紧迫如「高温、高湿、更换饲料、迁移」等而造成情况反转。若饲料中连续使用益生菌属产品，发现可维持肠中有益菌丛常态平衡的功效，乃有下二个原因：「排斥与对抗外来病菌，及使病原菌失去病原性」。

        抗菌力(Antagonistic activity)：於试管中证实「乳酸菌属」可抑制家禽病原菌的生长。Chateau等於1993由2种商用DFM产品中分离出103株的乳酸菌属，并试验其抑制病菌能力。103中有50株具有效抑制2株沙门氏杆菌(Salmonella species)。约47％乳酸菌属取自产品A及70％分离自产品B发现，可有效抑制全部6株血清型的大肠杆菌。Oyarzabal与Conner在1995报告中指出，3商业菌株(L. acidophilus and L. casi, and S. faecium)可有效抑制6株血清型的沙门氏杆菌。Jin等在1996a也同时发现，所有经分离12株乳酸菌属的研究结果显示：「均能有效抑制5株沙门氏菌，及3株血清大肠杆菌」。

        细菌产生乳酸具抗病原菌能力的原因，乃是其所产生的「杀菌物质(bactericidal substances)」。在乳杆菌所产生的物质中含「杀菌素(bacteriocins)、有机酸与过氧化氢」。杀菌素(Bacteriocins)乃是细菌所产生的化合物，其特性是含有部份的活性生物蛋白及杀菌作用(Tagg et al 1976)。有关乳杆菌所产生的抗菌物质，业已扩大研究，结果其就是有如杀菌剂(bacteriocins)一样。这包括令人满意的杀菌特性(DeKlerk及Smith 1976；Barefoot与Klaenhammer 1983；Joerger及Klaenhammer 1986)，有如抗菌物质(Vincent等1959)，及其它的抗菌物质并不须要与杀菌剂有关(Shanhani等1976)。DeKlerk及Smith 1967发现，由发酵乳酸菌属所得到121株，其中25株所产的「类杀菌物质」并不受酸或触 (catalase)所影响，也无渗透性(non-dialysable)及其功效会被醋酸氨(ammonium acetate)所促进。由乳酸菌属的helveticus菌株所得的杀菌剂，就如我们所知的lactocin27，并已被Upreti与Hindsdill在1973及1975确认其所具有的杀菌效果。Joerger与Klaenhammer 1986也描述，乳酸菌的helveticus菌株所生产的物质具有杀菌的特性。

    Vincent等1959由人类或动物体肠中的乳酸菌属株，在试管中发现的类杀菌物质，并将其称为「乳酸杀菌剂(lactodidin)」。维持乳酸杀菌剂活性的pH范围是5.0到7.8，其不但是无渗透性也对触 不具敏感性。粗乳酸杀菌剂展现其抑菌力，可有效对抗包括以下多种的病原菌：「变形 菌(Proteus spp)、沙门氏菌、大肠菌及葡萄球菌(Staphylococcus spp)」，因乳酸杀菌剂具有广阔的抗菌力。Vincent等在1959的结论是：「嗜酸乳酸菌属」具有重要的功能，可有效对抗与控制人与动物体肠道中有害的微生菌。

        乳酸菌属乃是末端代谢综合的主要产物，用以对抗有害菌。某些乳酸菌属的代谢副产品在试管中也具有抗菌力。在其代谢产品中，被了解最多的是「有机酸(organicacids)」：如乳酸(lactic)与醋酸(acetic acids)(Tramer 1966；Sorrels及Speck 1970)，以及双氧水(hydrogen peroxide)(Wheater等1952；Dahiya及Speck 1968；Price与Lee 1970)。「醋酸及乳酸」可有效抑制许多病原菌，其中包括革兰氏阴性菌(Sorrels及Soeck 1970；Herrick 1972)。Sorrels与Soeck 1970，以及Adams与Hall 1988发现这些酸产生效果乃靠其pH，降低pH可提高大部份杀菌剂酸中不溶物。Tramer 1966证明，乳酸菌属可有效抑制大肠杆菌的原因是，因与乳酸含较低的pH有关连。

        Juven等1988发表，某些乳酸菌属的抗菌力，已被归属於能产生「过氧化氢(hydrogen peroxide)」因而氧化微生菌分子(biomolecules)。总之，Vincent等於1959证明「触鶣」不影响「嗜酸乳酸菌属」的抑菌效果，以及也不影响「过氧化氢」。Gulliland及Speck 1977後期证实，添加活性的「触鶣」到细菌的培养基中可减少培地用量，但并不限制或抑制嗜酸乳酸菌属的生产量，并同时提出「过氧化氢」部份的职责是抗菌作用(antagonism)。他们的结：嗜酸乳酸菌属所产生的抗菌力很可能是「酸、过氧化氢及杀菌素(bacteriocins)」等所产生的综合效果。

        竞争性的排斥作用(Competitive exclusion＝CE)：Nurmi及Rantala在1973介绍CE的技术基础，以成鸡肠内容物口服接种仔禽，以提高对抗与耐受沙门氏菌的感染。他们证实供稀释比1：10正常健康成鸡肠内容物给1-2日龄仔鸡口服与接种婴孩的沙宾疫苗(S. infantis)。结果对照组感染率100％，而添加组77％不受感染而安全耐过。此研究发现，因而建立促进发展CE的技术。过去20年有许多的研究CE，用以控制病原菌(含沙门氏菌、大肠杆菌及畸形菌Campylobacter)的效果。以不明确的接种标准，一剂量由排泄物或盲肠微生菌含沙门氏菌的培养物，一般而言，在试验室会降低鸡只对沙门氏菌的感染与传播。在田间对照的结果是，较多变异性(Stavric及D'Aoust,1993)。其解释，乃田间的培养物比试验室的情况较不明确，故有效性就会较低(Stavric及D'Aoust,1993)。当在冷藏与试验室重复操作细菌分离时，明确的发现培养物的力价会逐渐下降(Gleeson等 1989；Stavric等1991)。Pivnick及Numi 1982；Schleifer 1985；Mead及Impey 1986；Bailey 1987；Mead及Barrow 1990；Stavric及D'Aoust 1993等权威在其着作中亦提出：「因处理方式的不同，会造成不同的竞争排斥作用(CE)」。

        为避免任何意外感染到动物畜主肠中或粪便悬浮的病原菌，故应确知所组成肠中有益菌。有效培养物的定义是：「由不同属所形成大数量的菌株(Impey等1982；Stavric 1992；Stavric及D'Aoust 1993)」。在英国已发展出，已确定培养物由5细菌属及48株所组成，在报告中指出，已成功有效的保护鸡只对抗沙门氏伤寒菌(Mead及Impey 1984)。相类似的Gleeson等1989在加拿大也发展出确实可由10属所产生的含50菌株，并Stavric 1992由试验比较报告得到证明，不确定的培养物也可有效保护鸡只对抗沙门氏伤寒菌(104)。Nisbet等1993及Corrier等1994发现，由6属「其中含2株粪链球菌(S. faecalis)、2株乳酸杆菌及1株乳酸球菌」所分离含有已确定培养物含11种混合乳酸细菌，当添加於饲料可显着提高仔鸡对「沙门菌属」的抗力。近来，Corrier等1995报告指出，以混合盲肠已知有10属，其培养物中分离出含有29菌株，对10日龄的仔鸡做不完全的先前处理後，处理组盲肠中含沙门氏菌数降低到平均只有5.33 10单位。而对沙门氏菌的感染率，若与对照组比较时平均下降75％。

        乳酸菌属已被认定为有效的培养物所使用。因竞争与排斥的结果有时乳酸菌属间是互相对立，但并不会产生困扰。Fuller 1977报告指出，畜主特殊乳酸菌属株59及74／1是可降低在胃与小肠中的大肠菌，但并不能对鸡盲肠中的微生菌产生效果。Muralidhara等1977发现与对照组比较下痢时，经同种乳酸菌属对肠组织的附着，会显着提高乳杆菌数量及含较低大肠菌数。Francis等1978证实饲料中每公斤添加乳酸菌属75mg，可极显着(p＜0.05)降低火鸡肠与盲肠中含大肠菌数。相类似Watkins等在1982以及Watkins与Miller 1983证实，添加嗜酸乳酸菌属可显着(p＜0.05)降低鸡只胃肠道病原性大肠菌。近年来，Jin等1996a报告指出：14-21日龄鸡饲料添加商业用乳杆菌培养物时，在小肠含下痢菌数较低。他们在1997b的报告也发现，10-20日龄肉鸡饲料辅添附着乳酸菌属培养物，不论单株或混合体添加组，盲肠中所含下痢菌数显着减少(p＜0.05)及(Jin等1997a)。总之Adler与Damassa 1980在其报告中指出，供一剂量的「乳酸菌属」给一日龄的雏鸡，结果并不能改变盲肠中「乳酸菌属与下痢菌」间的平衡状况。

        乳酸菌属在一日龄雏鸡以对抗沙氏菌的感染上，扮演部份的角色(Baba等1991；Qin等1995)。Watkins及Miller 1983发现，以嗜酸乳酸菌属预防处理无菌鸡，可降低死亡率，及当以伤寒菌(S. typhimurium)攻毒时可减低其暴病率。总之，伤寒菌在盲肠与直肠的含菌量并无减少。Baba等在1991对无菌鸡以大肠菌、乳酸菌属或二者混合的微生菌，及之後以伤寒菌供口服接种後发现，其中以二者混合的微生菌最有效抑制伤寒菌落，在下才是单独的大肠菌与乳酸菌属。上的结果在1995年被Qin等的报告所证实，在其试验是以混合的乳糖与嗜酸乳酸菌属组最有效降低已感染球的E. tenella鸡只盲肠中的肠炎含菌数，再次之才是单独的乳。Hejlicek等1995报告中指出：益生菌属(产自乳酸菌属者)单独就可有效防使沙门氏菌感染率下降。若於无沙门氏菌鸡群用益生菌属也对因外界环境所感染的沙门氏菌有效的保护。总之，以分离自成鸡盲肠乳酸菌属为鸡做先前处理，用以对抗沙门氏菌的感染，在饲养於一般环境下并不成功(Adler及DaMassa 1980)。Stavric等1992证实，添加非专业由无沙门氏菌成鸡粪便所分离的纯乳杆菌的混合培养物，其中一商用益生菌属含有「嗜酸乳酸菌属及分岐菌(bifidobacteria)；或由嗜酸乳酸菌属及二岐菌属所发酵培养的酸乳(yoghurt)」，等均对已原本带有沙门氏菌的鸡无效。

        若希望所使用的益生菌类要获得效果，其他的一些因素应加以考虑。其中最重要的是「所使用的微生菌应是活菌，及是否可在肠道繁殖」者。在有效的状况是，假设微生菌能於肠道正常繁殖与完成某些功能的结果而受益。因此，菌种必须在低酸性下乃可存活及可抵抗胆汁者。为了使其在消化道能成功的确实发挥功效，则菌株必须能附着於肠的表面，并增生与繁殖者。Jin等1996e的试验中发现，只有26％由鸡肠所分离的乳酸菌属能适度或强而有力的附着於鸡的回肠上皮细胞。乳酸菌属在试管的附着力与其实际在肠道的上皮细胞二者间变数极大，其中因素虽具相同的菌种，但菌株别间亦有极大的差异性(Barrow等1980；Kleeman及Klaenhammer 1982；Jin等1996e)。菌株附着於肠黏膜细胞的有关特殊寄主别，已有某些研究者提出报告(Morishita等1971；Fuller 1973；Suegaza 1975)。仲然由不同肠部位细菌所分离，也会产生附着於鸡回肠上皮细胞能力的差异(Barrow等1980；Jin等1996e)。Jin等1996c的试验也发现，乳酸菌属单一菌株只特殊能附着於血清型的沙门氏菌，故也只对此型菌能有效的降低。乳酸菌属的特殊对抗沙门氏菌株的作用机制与功效，因并不完全了解，故乃需有赖将来更进一步的研究。

        尽管某些其固有的肠中微生菌对动物体入侵病原菌，有抑制功能的机制已被发表(Rolfe,1991)，而确实的益生菌属抑制病菌的机制并未被详尽的说明。所提出的作用机制包含「聚集的乳酸菌属与病原菌；肠道附着处的竞争；对营养素的竞争；及前上所提到的产生杀菌素物质」等。

        Sissons在1989有提出建议「乳酸菌属与病菌竞争附着肠黏膜表面」。其为达增生与肠道特定部位的微生菌，均会因受消化时肠胃蠕动而产生移动率下降的效果，故外来的有益生菌必须要先能附着於肠壁。光学与显微镜的研究证实，所入侵的沙门氏菌穿过肠壁的上皮细胞发光的表面(Turnbull及Richmond 1978)。乳酸菌属株乃是最有效控制大肠菌的滋长与增生的物质(Fuller 1977、1978)。电子显微镜的检查展现「沙氏菌坚实的黏着在盲肠黏膜，以及若当肠道缺乏其他微生菌时，沙氏菌能群聚於胃肠道的任何部位」(Soerjadi等1982)。肠黏膜表面所附着的微生菌间均以纤维相连接。鸡盲肠璧黏膜上的菌落数，添加组多於未添加组。鸡肠中微生菌落数在添加後约48-72小时达高峰(Soerjadi等1982)。有关对抗刚入侵沙门氏菌的感染，早期肠中菌丛密度乃是最重要。这些就是支持直接竞争附着部位，以排除病原菌的机制理论。更早证实与支持竞争附着的报告尚有如下的研究者：「Muralidhara等1977；Conway等1987；Stavric 1987」。

        介於肠道中自然与病菌的协同凝聚(Coaggregation)间，已有被考虑是一种动物体排斥病原菌的方法。Reid等1988有建议乳杆菌(Lactobacilli)所产生的抑菌，乃是其与病菌在尿道的协同凝聚作用，可能就是提供舍主对抗病菌的重要防卫机制所在。Spencer及Chesson 1994报告指出，协同凝聚在乳酸菌属不同株与肠中病原菌间可能造成排斥肠中的病菌，而形成保护的功效。研究者对鸡病原菌与乳酸菌属间的「协同凝聚」应再加详细更进一步的研究，Jin等1996d报告中指出：「由鸡肠中所分离的乳酸菌属」在对抗沙门氏与大肠菌的效果极差。

        对竞争可利用营养素的意思是，控制肠中的细菌数。但未必就是实际竞争排斥的机制。Rolfe在1991指出，许多环境因素任何一个均可能会提高饲料中营养的利用，或经主要饲料原料的选择，无疑的是在促进其中一些微生菌生长含量，因而形成排斥其他细菌株的含量。Mulder 1991提出「寡醣类(fructoo-ligosaccharides)」不能被肠中的酵素所消化，但可被乳酸菌属及二岐菌(Bifidobacteria)当热能利用，故对上二者的生长有利。因酸而造成低pH，而沙门氏菌、大肠菌及其他革兰氏阴性菌等病原菌又不能利用寡醣，故这些有害菌的生长将受到抑制。最近，Edens等1997发现鸡及仔母鸡饲料中，主要是乳酸浓度具有选择性与提供有利条件给乳酸菌reuteri株，以提高其在肠中的含菌数(Casas et al 1993)。

        (下期待续)

家禽世界现代畜殖合订本(p.19～23)─许春福编译、九八年八期

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