以嗜酸性乳桿菌餵飼牲畜的理論基礎
耕欣農業公司提供
現代化的家畜與家禽生產，給小動物帶來很大的緊張與壓力，這是因為目前的飼養管理方法主張小動物一出生使與母親分離，依賴人工飼料生長，為了防止小動物生病，人工飼料中往往添加許多藥劑，但是，即使這樣小心的預防，腹瀉、腸炎、下痢等病還是層出不窮，其中又以小牛與小豬為甚。一般公認這種現象是由于腸道中微生物群不平衡而引起的，而微生物群的不平衡又源于不妥當的下藥方法，最後使得正常而非病原性的微生物群無法繁殖。這些正常的微生物群一般是在自然哺乳時，由母親供應給小動物的。此外，1950 年代，日本學者發現現代藥物治療法還會引發 R ( 抗藥性 ) 因子。現在我們都知道 R 因子屬於遺傳物質，會因細菌細胞互相間的接觸而傳遞多種抗藥力。有關 R 因子的研究，雖然大都以 E. Coli 為對象，但是，傳遞抗藥性的現象並不僅限于這一種病菌。根據文獻報導，抗藥力的傳播，也會發生在體內，譬如腸道內的腸細菌之間，以至於大大地危害到公眾健康。由于學者對于這個問題非常關心，因此紛紛建議不論在飼料內或疾病治療時應儘量減少抗生素與其他藥品的使用。這些建議便導致了人們以嗜酸性乳桿菌 ( Lactobacillus acidophilos ) 做為改良替代原有治療法的研究。我們深信在今日的知識領域中，嗜酸性乳桿菌應被視為替家畜與家禽建立與維持體內正常微生物群的一種方法，而非一種尚未為人確知的生長因素。
乳桿菌屬可能具有醫療作用的理論，第一次是在 1908 年，由 Elie Metchnikoff 在他的論文“益壽延年”中提出的。
大約在這同時，德國研究人員 E. Moro 也發現飲用牛奶的嬰兒糞便中最常見的微生物是革蘭氏陽性桿狀細菌。幾年之後，他的發現獲得證實，該細菌即為 B. acidophilus。
從那以後，許多學者陸續研究嗜酸菌對人類的醫療作用，其中以耶魯大學的 Rettger 等人最有組織，也是 1915 ~ 1930 年間研究心得最多的一批人。最近的一篇有關嗜酸菌的總論是由 Sandine 等人在 1972 年發表的。
在美國，嗜酸菌最初受人歡迎的程度大約在 1930 年中期達到巔峰，然後就消失殆盡。這段時間，嗜酸菌受到的褒貶之辭都很多，有些上市產品因為未能達到它的預期效果而消失。
二次世界大戰帶來抗生素時，大家認為這些藥的效果簡直太奇妙了！但是，由于他們對腸細菌，不論好壞，一視同仁，結果導致了「抗生素性腹瀉」現象的增加，以及許多副作用的發生。自這時起，以嗜酸菌療法恢復正常的腸道微生物群之說又漸漸抬頭，而嗜酸菌應用在人體與動物上的情形也愈來愈多。
在研究腸道微生物群的早期、鑑別微生物種類的方法並未確定，而術語的使用也有些混亂。後來的研究者做了澄清的工作，現在大家都認為一共有三個非常相似的品系存在于腸道中，它們是：
1.布國乳桿菌 ( L. bulgaricus ) 它是用來生產醱酵乳與某些乳酪的主要微生物之一。它的製酸性極強，具有許多與嗜酸性乳桿菌相似的優點，但是，在消化道的存活率差，以致無法大量繁殖。
2.雙叉乳桿菌 ( L. bifidus ) 是一種在餵哺人奶的嬰兒腸道內發現的微生物。它可以在消化道內生存與繁殖，但卻無法在生物體外培養。某些品系需要一種存在于人奶中的“生長因子”才能順利繁殖。
3.嗜酸性乳桿菌是一種在飲用牛乳的嬰兒以及許多成人腸道內均可發現的微生物。它可以在消化道內存活，也可以相當容易的在實驗室內培養。因此，它適合以“口腔種植法”種植。
雖然以上三種微生物的耐酸性都相當高，也能在 pH 4.0 到 8.0 的環境下保持生長，在 pH 3.0 到 9.0 的範圍下生存，但是最適合它生長繁殖的 pH 範圍是 pH 5.0 到 7.0。
微生物能夠在消化道內生存的原因，似乎在于它對“低表面張力”的耐力。對人類而言，膽汁造成的“低表面張力”便阻礙了許多微生物的生長。實驗顯二布國乳桿菌無法忍受低的表面張力，而嗜酸性乳桿菌與雙叉乳桿菌卻能通過這關考驗而抵達大腸道。
大腸是乳桿菌正常的居留區，唯有在這兒，它們才能繁衍生長，發揮最大效益。它們的效能在于製造並供應一個可以順利完成消化作用最後一關的環境。
嗜酸性乳桿菌可以利用大部份碳水化合物做為能量來源，而代謝作用的最終產品是乳酸。其他屬于代謝作用的副產品包括維他命，特別是“ B ”群以及過氧化物。
學者發現嗜酸性乳桿菌對許多腸道微生物，譬如 S. aureus , B. proteus , ( salmonella ) , ( Pseudomonas ) , E. coli 等有抑制作用。這個反應可以很容易地在實驗室中示範，以下是幾個造成此一作用的因素：
1.製酸作用以及小腸內微酸狀態的形成。許多使腸道發生問題的微生物只可以在中性或微鹼狀況下生存，酸性會對它們發生抑制作用，至少對人類而言，大腸的微酸性，還會激發腸的蠕動，這對整個消化道的正常活動非常重要。
2.嗜酸性乳桿菌是一種兼性厭氣菌，可以在小腸內生存，由于具有這樣的特性，它便活躍而多產，勝于其它競爭者。它也因此能夠在競爭營養品的爭奪戰中，獨占鰲頭。
3.它在某些情形下製造的過氧化氫對某些微生物而言，毒性很大。
4.愈來愈多人相信嗜酸性乳桿菌在某些情形之下會產生藥效很廣的抗生素，這個現象對抑制作用的解釋非常重要。同時，研究人員還發現它有抗濾過性病毒的特性。
以上提到的每一個因素都是嗜酸性乳桿菌效用的步驟之一，而它們最終結果都是製造並維持正常的腸道環境，這個環境可以直接地抑止感染，間接地接受好的營養。
由于大腸是嗜酸菌最能夠發揮功效之處，因此，學者一直希望能夠接種嗜酸菌，使它們不但能在大腸內站穩腳步，並能繼續成長、繁殖。但是，接種的效果會因個體的不同而變化很多。尤其是人類，生活與飲食習慣的差異很大，使得個體間的差距比成群飼養的家畜個體之間的差別要大得多。人類當中，有些可以很容易地以口服法接種嗜酸菌，接種之後，雖然棄之不管，微生物群似可保持生長達數月之久，但是，其他有些人卻完全無法接受接種，如果要維持他體內的微生物群，就必須連續用藥。大部份的人則介于這兩者之間。
一般為人接受的細菌接種法是口服法。嗜酸性乳桿菌具有順利抵達大腸，而活力不受影響的能力，這就是它被選中的另一個原因。至於肛門種植法，雖然直接並且有效，但是卻有不方便的缺點。
另外一個值得考慮的是細菌品系的選擇，嗜酸性乳桿菌就像大部份的微生物一樣也有許多品系，這些品系在技術上而言都被歸類為嗜酸性乳桿菌，但是，它們之間的接種能力與抑止其他腸道微生物生長的能力卻大為不同。我們選擇接種用的微生物時，必須注意該品系是否能夠發揮預期的效用，同時為了快速發揮菌種的接種效用，我們還希望得知它對常用抗生素的抗藥性如何。這些都是從事生產培養基的製造商應該注意的事項。
一般說來乳桿菌特別是嗜酸性乳桿菌是最為人們所知的溫和細菌。至今為止尚未發現它在腸內有致病性的報告；使用過量時，沒有副作用也不會製造問題，以活菌種接種時，也不會有任何缺點。
在接種細菌這方面，使用嗜酸性乳桿菌是永遠不會失敗的；因為它是一種自然而合乎生物性的方式，可以解決健康上與營養上的問題，雖然使用它不見得次次有效，但是卻絕對無害。
E. Coli 是哺乳類動物腸道內最普遍存在的微生物之一，它與糞便內微生物群的關係很大，一般人常以食物中 E. coli 的含量來做為它被糞便污染程度的指標。E. Coli 與嗜酸性乳桿菌生存于同一腸道環境內，但是乳桿菌產生的酸與其它抑制物質經常會減低 E. Coli 的活力。有些 E. Coli 代謝物甚至是嗜酸性乳桿菌的生長因素，因此，這兩種微生物之間可以建立一種平衡的關係，嗜酸性乳桿菌中有一個品系非常活躍，因此在這種平衡情形下佔了優勢，並使 coli 菌的存活量保持很低。
以乳酸菌，特別是嗜酸性乳桿菌做為豬飼料添加劑的報告很多。乳酸的存在可以增加豬對鈣質的吸收，而以乳桿菌餵豬則可增加腸道內的乳酸含量。食用乳桿菌的豬往往長得比未食用乳桿菌對照組好，同時還有一些報告一再肯定乳桿菌對 E. coli 有抑制作用。
歐洲的許多研究達告指出以嗜酸性乳桿菌餵飼豬隻，不但增重較快，並且感染腸炎的機會也少。在歐洲市面上出品的嗜酸性乳桿菌產品相當多，事實上，有許多國家早已持用乳桿菌作為飼料添加劑，且用來治療動物的腸道疾病。
Redmond 與 Moore 曾經發表一篇「在感染腸炎的大豬場內使用乳桿菌的生物效應」的報告，其中所述的豬場衛生條件非常差，死于變形桿菌與 E. coli 之類細菌的仔豬非常多，當時唯一有效的抗生素是盤尼西林 ( penicillin ) 與鏈黴素 ( streptomycin ) 兩者混合使用，不過變形桿菌的抗藥性相當強。
就在此時豬場場主決定試著以嗜酸性乳桿菌培養物餵豬，希望能在腸道內建立一個新的微生物群。在治療初期腸炎似乎更趨嚴重，不過這時在豬糞便中漸有嗜酸菌微生物出現。但是，當這個治療方法繼續執行 30 天時，腸炎已經大為改善，而不需要繼續治療。至于腸道內的微生物群在治療 2 週之後，已經主要是嗜酸性乳桿菌；而 18 個月之後，仔豬的糞便中絕大多數是嗜酸性乳桿菌微生物群。
嗜酸菌不僅對哺乳動物有效，就是對家禽的幫助也很大。在西班牙，以肉雞所做的實驗中，以嗜酸菌濃縮物加入雞的飲水中；結果發現雞的盲腸與小腸內的微生物群大有改變，在小雞 9 日齡時，乳桿菌的微生物群顯著地增加，腸球菌類的微生物則幾乎全部消失，雞的生長情形與飼料利用效率大大地改善，這個情形尤以在“舊”環境中飼養為甚。該結果與長期接受抗生素添加劑的結果互可比擬。
有關緊迫會影響與改變腸道內微生物群的報告很多。運送中受到緊迫的小豬與小牛之所以會產生許多不利影響，大部份源于腸道內微生物群的改變。如果施以乳桿菌治療法，就可以大幅度地幫助小動物恢復健康，回復正常的飲食。下面讓我舉些實例說明：
許多研究造成豬隻高死亡率原因的報告中指出，在腸炎與下痢造成的死亡豬隻中，大約都以 E. coli 的 B 溶血性品系為主要致病原因。這些報告中以 kenworthy 與 Crabl i ，以及 Chopra 等人的特別值得注意。他們發現，仔豬一開始有下痢與腸胃炎現象時，溶血的 E. coli 便出現在空腸、迴腸中，同時 Chopra 等人發現，原來在乳桿菌與 E. coli 之間存在的平衡狀態會被下痢大大地破壞。而 kohler 曾經報告以嗜酸性乳桿毒治療 colibacillosis 非常有效。
以小牛為對象所做的實驗比較少，但是，我們應該強調剛出生的小牛幾乎可當做非反芻性動物，因此與仔豬一樣容易發生腸道疾病。在動物的飼養方面常因下痢與腸炎而使得發育極差，造成很大的動物損失。嗜酸性乳桿菌可以使有病的動物重新進食代乳品或飼料的效果非常顯著，此類報告也很多。同時也有一些報告說明了以乳桿菌餵食正常豬群或牛群的效果。舉例而言，Thomas 等人便發現以嗜酸性乳桿菌餵餵小牛時，增重雖然沒有明顯的改變，但是，仔牛下痢的情形卻很明顯的減少，而死于下痢的仔牛數目也相對地降低。再舉個例子，以嗜酸性乳桿菌餵飼的仔牛中有 8 ~ 20 頭發生下痢；而未餵飼嗜酸性乳桿菌的對照組中則只有 14 ~ 22 頭下痢。
在妊娠後期，以濃縮嗜酸性乳桿菌餵飼種時，還有一個較不為人注意但卻很重要的好處。最近有些研究指出，在妊娠後期的 30 天以及哺乳期內以嗜酸性乳桿菌餵飼母豬會大大地減少種豬死亡之情形，並且還會顯著的改良飼料轉換效率與生長速率。對吸乳期與離乳後的仔豬而言，可以降低死亡率，不論在離乳前或離乳後都沒有損失活力或仔豬體內脂肪的情形。而研究這些動物糞便的結果，也發現乳桿菌已經接種在它們的腸道內了！
總而言之，我們已經有足夠的數據證明以活的濃縮嗜酸性乳桿菌菌種餵飼仔豬或仔牛會顯著地降低下痢與腸炎的發生。數據同時指出以嗜酸性乳桿菌餵飼下痢的動物會使他們恢復健康。而以嗜酸性乳桿菌定期定量添加于妊娠期中的母豬飼料與分娩後的仔豬飼料中也可以減少下痢與腸炎問題。很明顯地，這種方法不但可以成功地在動物體內接種嗜酸性乳桿菌，並且也能影響四周的環境。
現代畜殖第十五卷( 70年 1 ~ 6月 )、70年6月號 ( 115 ~ 118 )