富硒益生菌是一種新型的飼料添加劑,其借助益生菌生長將無機硒轉化成有機硒,利于動物的吸收利用。它能發揮有機硒和益生菌的雙重作用,并且可以作為抗生素的替代品用于動物生產。文章就富硒益生菌在動物營養中的作用及應用前景進行了綜述。
近年來,硒成為微量元素科學、營養學、免疫學等多種學科的研究熱點。硒具有抗氧化[1]、延緩衰老[2]、抑制腫瘤[3]、清除機體內重金屬的積累、解除重金屬中毒等作用,而且硒還是部分重金屬元素天然的解毒劑[4]。與無機硒相比,有機硒具有吸收率高、生物活性強、毒性小、環境污染小的特點,成為目前硒研究的一個重點。國際上提倡以有機硒代替無機硒作為硒的營養補充劑,并已開發出許多富含有機硒的產品。益生菌是一類通過改善宿主腸道微生物菌群的平衡而發揮作用的活性微生物。到目前為止,人們已經發現益生菌具有改善腸道菌群結構、減少腸道有害菌的感染、防止腸道病原菌在腸道的定植、提高機體免疫力等重要生理功效。富硒益生菌可借助益生菌將無機硒轉化成有機硒,據測定富硒益生菌中有機硒的含量在90%以上,硒蛋氨酸含量在75%以上,益生菌數大于1010 CFU/ml。作為添加劑使用時,富硒益生菌能發揮有機硒和益生菌的雙重作用,顯著提高動物的生產性能,增強動物的免疫功能和抗病力。目前,在動物生產中抗生素濫用使得大部分細菌對抗生素產生了不同程度的抗性,給疾病的治療以及健康帶來了隱患,尋找抗生素的替代品已成為亟待解決的問題。富硒益生菌是一種安全、無殘留、無污染的新型綠色飼料添加劑,具有廣闊的應用前景。
1 ·富硒益生菌的動物營養生理功能
益生菌作為來源于宿主并對宿主健康有一定促進作用的微生物活體,具有通過調整動物腸道菌群微生態平衡、防止腸道感染、調節機體免疫力、控制血清膽固醇[5]、抗腫瘤等生物學功能,從而促進宿主健康。將益生菌與其它物質合理結合使用,如與益生元聯合使用來提高益生菌的存活能力,還有將益生菌與人參、大黃等中藥配合等等,這成為目前益生菌研究的一個重點。富硒益生菌就是借助于益生菌生長過程中的生理轉化,將無機狀態的硒轉化成有機狀態的硒,繼而有機硒在機體內與蛋白質結合。由于硒氨基酸類似于含硫氨基酸的性質,硒氨基酸常替代含硫氨基酸而結合入蛋白質中。與亞硒酸鈉相比,有機硒具有較高的吸收利用率,從而增加了硒在機體組織中的沉積量。而益生菌的生物活性得到很大的提高。這樣在動物飼料中添加富硒益生菌制劑可以得到雙重營養,進而增強動物的營養生理功能。
1.1 提高飼料轉化率,促進動物生產性能
益生菌菌體本身就含有豐富的營養物質,有的可以產生淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等消化酶物質:一方面,促進機體消化系統對營養成分的消化和吸收;另一方面,促進腸道內正常菌群的生理作用,提高消化利用率。另外,益生菌經體內生化作用能降低腸道內的pH值和電勢,促進維生素和氨基酸等營養物質的吸收,促進畜禽生長,提高生產性能。給斷奶仔豬每天定期定量飼喂復合益生菌制劑,可增加腸道內有益菌的數量,建立腸道有益菌群優勢,可有效降低仔豬腹瀉,提高仔豬生產性能[6]。富硒益生菌中含產朊假絲酵母為109 CFU/g、嗜酸乳桿菌為1011 CFU/g及其他益生菌[7]。芽孢桿菌在其生長過程中能產生大量的維生素B1、B2、B6等B族維生素和維生素C,這樣可以為動物提供營養,進而促進動物生產性能。動物主要以蛋氨酸硒的形式從日糧中攝取硒,而富硒益生菌中的硒蛋氨酸含量在75%以上,這樣就為機體提供了充足的有機硒源。試驗證實[8],在斷奶仔豬日糧中添加酵母硒使仔豬全期采食量顯著提高,全期平均日增重提高了12.12%,料重比降低了4.49%。蛋雞日糧中添加0.2~1.0 mg/kg富硒益生菌可顯著提高蛋雞產蛋率、平均蛋質量,降低料蛋比,平均蛋重有增加的趨勢,顯著提高血清T3水平,降低T4水平[9]。在山羊日糧中添加富硒益生菌,可以顯著緩解瘤胃pH值下降,促進瘤胃總揮發性脂肪酸的產生、微生物蛋白的合成和對氨氮的利用,促進營養物質的消化吸收[10]。
1.2 激活機體的免疫功能,增強機體免疫力
益生菌可刺激機體產生特異性抗體。芽孢桿菌能促進腸道相關淋巴組織發育加快,免疫系統的成熟度加快,T、B淋巴細胞數量增多,使動物的體液和細胞免疫水平提高,增強機體的抗病能力。嗜酸乳桿菌具有較強的促進機體產生免疫球蛋白的能力。當機體攝入嗜酸乳桿菌后,在斑疹傷寒菌刺激下產生S-IgA的水平會升高4倍以上[11]。在日糧中添加富硒益生菌可以提高血液中GSHPx和SOD活性,顯著降低MDA含量,顯著提高機體組織中硒的含量及抗氧化能力,進而提高機體免疫力[12]。據報道[13],硒能促進動物機體內免疫球蛋白合成,免疫球蛋白(特異性抗體)有強大的抗菌、抗病毒及中和毒素的作用。牛日糧中添加有機硒后血清中的免疫球蛋白和IgG水平比對照組顯著提高[14]。富硒益生菌還能顯著提高小鼠胸腺指數、腹腔巨噬細胞活性和脾臟指數及脾臟淋巴細胞轉化率[15]。
1.3 提高動物的繁殖性能
硒對精子的形成和發育具有特異作用。公畜在缺硒時,精子的密度、活力和活精子數量的減少,同時畸形精子的數量增加,精子中線粒體結構異常,超顯微結構發生改變。試驗表明,在對種公牛日糧中添加400 mg/kg的有機硒,能顯著提高種公牛的精子活力[14]。在母畜日糧中添加有機硒,可以更好地將硒從子宮傳遞給胚胎,使胚胎發育得更好,從而提高胚胎的成活率。在母豬日糧中添加酵母硒能顯著提高平均胚胎重量和長度、胚胎蛋白質和DNA的含量[16]。種蛋中含硒量取決于日糧中硒的濃度和硒源,有機硒如蛋氨酸硒能更有效地沉積到蛋中。種蛋中的硒又可以轉移到胚胎中,胚胎組織中的硒作為GSH-Px的組成部分,參與清除胚胎發育過程中產生的過氧化物,使胚胎組織中多不飽和脂肪酸不被氧化[17],保護胚胎組織細胞,保證胚胎的正常發育,從而提高種蛋的孵化率。
1.4 調節腸道菌群平衡,促進益生菌增殖
研究報道,攝入外源的益生菌發酵乳或制劑對動物及人腸道菌群均具有改善作用,并對已失調的腸道菌群具有修復作用。益生菌要發揮作用的首要條件是黏附到腸道表面,這樣可以有效地刺激免疫反應,抑制病原菌在腸道的黏附和生長。富硒益生菌中含有大部分的嗜酸乳桿菌,其釋放乳酸、乙酸和一些對有害菌起作用的抗菌素,因此,對腸道致病菌產生拮抗作用。試驗報道,在雛雞日糧中添加乳酸桿菌培養物后,能顯著降低盲腸內大腸桿菌的數量,并且使雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量增加,因此提高了雛雞的抗病能力[18]。益生菌在代謝過程中產生H2O2對潛在病原菌有殺滅作用;同時,益生菌也能利用自身代謝產物抑制有害菌在動物腸道黏膜產生一些對細胞有毒害作用的物質,如生物胺、氨、H2S等,大大降低毒害物質濃度,從而更有利于動物健康生長。乳桿菌是腸道菌群中重要的原籍菌,能通過與腸上皮表面特異性的受體結合,有序地在腸上皮表面定植,從而構成厭氧菌菌膜,與其他厭氧菌共同形成膜菌群,阻止有害病原菌的黏附和侵入,起到占位性保護作用,同時它們產生的有機酸、過氧化氫等其他物質使此屏障效應得到更大的發揮。
1.5 增強機體的抗應激能力
應激會引起畜禽胃腸道內環境的變化,導致消化道微生態平衡破壞,消化機能紊亂,抑制生長發育,導致疾病發生。益生菌可在消化道內增殖,從而抑制和排除有害細菌,保持或恢復腸內微生物的平衡。有機硒可以改善動物體內營養代謝和免疫功能,緩解或消除應激所帶來的不利影響。當硒缺乏時,脂肪的非寒顫性產熱受到阻礙,會降低新生哺乳動物和所有嚙齒類動物抵御寒冷的能力,影響其生長發育和存活率。補硒可有效調節動物抗冷應激的能力,降低低溫對性發育造成的不利影響[19]。咼于明等用大鼠進行試驗,在冷應激作用下,補硒組大鼠體內的褐脂肪減少較多,且對冷應激表現出較強的適應性[20]。在柴雞日糧中添加酵母硒可以提高血液和組織中GSH-Px的含量,降低MDA的含量,提高機體抗氧化能力,進而明顯改善機體抗熱應激的能力[21]。
2·富硒益生菌的安全性及減弱微量元素的毒性
活菌制劑有諸多有益的作用,但是將活菌制劑應用于飼料和食品中,其潛在的致病性、抗藥基因轉移可能性及繁殖和變異的不可控制性等問題都是我們需要注意的。由乳酸菌引起的心內膜炎、菌血癥和一些消化道感染等病癥,也是有報道的。因此,在研究活菌制劑時,一定要對每一株菌都進行檢驗,不能因有相近株而進行推測,臨床試驗前必須對菌株和產品進行嚴格鑒定。這樣才能保證活菌制劑的安全性。
硒與汞之間存在拮抗作用,汞可影響硒的吸收、分布、利用,硒也可以改變汞的積累部位和積累方式。硒與砷能發生互作而形成無毒的共軛化合物,并促進其排入膽汁,減少硒和砷在膽囊中的殘留量和滯留時間,增加腎對硒和砷的吸收量和尿中的排泄量,從而減弱砷的毒性及其對機體的損害。
3·富硒益生菌的應用前景
益生菌作為微生態制劑,能調節動物腸道微生態的平衡并對環境的生態具有保護效應,畜產品生產的無公害效應顯示出廣泛的應用前景。硒在畜牧生產中起著重要的作用,作為動物機體必需微量元素,它的添加形式已經受到了廣泛的關注。動物對有機硒和無機硒的利用率差別很大,其生物活性的差別也很大。經大量研究表明,有機硒會被主動輸送穿過腸壁,生物利用率高,而無機硒則只是被動地擴散通過腸壁。目前,國際上提倡以有機硒代替無機硒作為硒的營養補充劑,并已開發出許多富含有機硒的產品,比如:富硒豆芽、富硒麥芽、富硒酵母、富硒牛奶等。作為飼料添加劑,富硒益生菌是一種新型的有機硒產品,在提高動物生產性能、增強機體免疫力、生產功能性產品方面已得到證實。隨著研究的深入和完善,益生菌這種新型的生物制劑正以其特殊的功能影響著日益發展的畜牧業,而且還可能在功能性食品中得到廣泛應用。