:::主要內容區

益生菌於畜產業之應用

                          中興大學動物科學系 余 碧
一. 前言
  動物常因高密度之飼養或其他因素造成緊迫,增加對疾病之敏感性,使其呼吸道或消化道易受環境中之病源菌感染而致病。長期以來,飼料中添加抗生素為預防、控制疾病以及提高禽畜之生產效率,然而農戶若不依規定使用,會使許多病源菌產生抗藥性,畜產品有藥物殘留之慮。近年來由於消費者對無藥物殘留及安全食品的訴求,抗生素類之使用漸被重視,因此其替代品之研發相對受重視。
  生物科技廣泛應用於農業生產,畜牧生產亦藉由本項科技之利用可提高動物生長、屠體品質、繁殖、改善營養、飼料利用率及動物健康褔祉。就動物營養方面,新型飼料添加物之開發如具有特殊功能性之微生物等乃是目前生物科技研發之主軸。微生物種類繁多,因此如何有效利用以研發更多樣化之生物製劑及應用,以替代抗生素類之使用,使畜牧生產符合環保、安全與健康之產業,為當務之急。
  
二. 益生菌之定義
  Probiotics(益生菌)一字,係由希臘文「for live」之意衍生而來。早期將probiotics定義為對宿主有益之補給物;Fuller(1989)首次將probiotics開發為動物飼料添加物之研究。
  益生菌是以活菌為主之飼料添加物,經動物攝食後,利用此外源菌種之特性使其成為腸道內之優勢菌種,藉以調整腸道內之菌相,降低病源菌之增殖與埋殖,因此能改善動物之腸道健康,提高動物體之抗病力,達到降低使用抗生素之機會。一般而言,微生物作為飼料添加物之應用效果具有爭議性,其因在於動物體腸道之生理環境非常複雜,導致所用之益生菌菌種,是否能存活於腸道中,並具有生物活性,則為研究此類產品之重點;而適當之使用時機,如剛初生之幼畜或幼禽及飼養環境條件改變時,則是影響添加效果之主要因素。
益生菌之應用可涵蓋使用單一或混合之活菌菌株,其作用機制包括:
(一)分泌抑菌物質或造成抑菌環境,導致病源菌不能增殖。如乳酸桿菌產生之抗菌物質包括有機酸、過氧化氫(H2O2)、聯乙烯及抑菌素(bacteriocin)等,可降低環境中之pH值,或直接抑制病源菌,使其不能增殖。
  (二)刺激有關解毒(detoxification)之酵素反應之發生。
  (三)刺激或供應有關抗營養物質消化時所需之酵素生成。
  (四)合成水溶性維生素或其他之營養物質。
  (五)抑制有毒或致癌代謝物質之生成。
  (六)增加宿主動物之免疫力。
  
  然而上述機制為一總合之結果,並非特定益生菌菌種所能提供的,而選用之益生菌,特性則為其決定性因素。益生菌所用菌種需為一般公認安全的菌株,目前常應用於畜產品之菌種如表所示。
  
  表1 應用於畜產品之常見益生菌種
Lactic acid bacteria
Other probiotic organisms
L. acidophilus
Bifidobacterium bifidum
L. casei
Bifidobacterium infantis
L. bulgaricus
Bifidobacterium longum
L. cellobiosus
Bifidobacterium thermophilum
L. reuteri
Bacillus subtilus
L. curvatus
Torulopsis spp.
L. lactis
Aspergillus oryzae
L. fermentum
Saccharomyces cerevisiae
L. plantarum
Propionibacterium freudenreichii
L. brevis

Enterococcus faecium

Pediococcus pentosaceus

  
  由於益生菌種類繁多,因此篩選具有良好特性之菌株是決定其添加對於動物體是否有效之主要因素。基本上,作為益生菌菌株需具備之條件如下:
  (一)能保持良好之貯存活性。
  (二)製造過程,需具加工穩定性。
  (三)對胃酸及膽鹽具有耐性。
  (四)對抗生素具有抵抗能力。
  (五)對宿主之上皮細胞具有吸附能力。
  (六)對其他微生物具有拮抗性即抑菌排除之效果。
  (七)增殖速率快。
  
其中前三項為益生菌必備之條件,而後四項則為能於宿主腸道增殖之良好益生菌所應具備之條件。當應用益生菌產品未達到預期之效果時,則需考慮所選用產品之品質,特別是所選用之菌株功能性之問題。由菌株篩選之條件包括對酸及膽鹽之耐受性,對腸道上皮細胞之吸附性或快速增殖能力等皆為決定該菌株是否能成為胃腸內優勢菌株之條件。圖1為雞隻經攝取具有吸附能力之菌株後,菌株能成功吸附至嗉囊上皮細胞,因形成優勢菌及抑菌之環境而有效降低病原菌之侵入。

三. 益生菌對動物之應用效果
  有許多研究報告指出:益生菌作為飼料添加物能改善肉雞之增重、飼料轉換率及降低死亡率,但其效果會受到所使用之菌種、菌數以及使用方法之影響,且與雞隻之飼養環境、緊迫程度如高溫、濕度、飼料改變、運輸等亦有很大之關係。以乳酸菌為例,其對腸道內之病源菌如Coliform及Salmonella感染之排除效果之機制與菌株對宿主腸細胞之吸附能力有關,此外,菌株之快速增殖速率或提供有益生長之成分,如果寡糖或乳糖,因其不為E. coli或Salmonella所利用,相對可提供為乳酸菌之營養來源,均有助於有益菌株之抑菌排除效果而成為腸道內之優勢菌株。有研究亦指出益生菌對動物生長性能之效果並未如預期的顯著,但卻可使腸道內菌相趨於有益菌,減少潛在性之病原菌數達到改善腸道健康之效果,同時可由降低腸內容物或糞便之氨濃度顯示益生菌之有效性(Yu et al., 2008)。
益生菌應用在產蛋雞之效果如增加產蛋量、改善蛋白品質及鈣的蓄積,同時能降低血清及蛋黃中之膽固醇。以後者而言乃為蛋雞業者多年之目標。乳酸菌因使腸內形成酸性環境,當pH小於5.5時,膽固醇與去結合膽鹽發生共同沉澱,進而降低血清膽固醇的濃度。同時因影響腸內微生物之代謝作用,使膽固醇的吸收或合成減少。
初生仔豬至離乳階段,細菌性之下痢是造成死亡之主要原因,也是畜牧業者最期待解決之問題,其中以產毒E. coli感染所占比例較高。研究顯示,在此階段除提供適當之飼料與良好之管理外,提供益生菌可使腸炎發生率降低;然而生長肥育豬階段,使用益生菌所提供之效果為促進生長,而無阻止感染之效果。豬隻消化道異於家禽,但對應用於豬隻之益生菌的特性要求並無差異。剛出生之仔豬或雛雞,由於其消化道為無菌之狀態,因此儘早提供益生菌菌株,使其能在腸道內存活,建立健康之腸道菌相。此外,如藉由懷孕末期之母豬,給與含益生菌之飼料,於分娩時仔豬可藉由母豬之產道及環境作有效的接種菌株,所得之效果更為明顯。

四. 益生菌對免疫調節功能之效果
  近年來有研究報告指出,益生菌除了對動物具有生長促進及改善腸道菌相之功能外,對於宿主亦具有免疫調節之功效。口投益生菌已被證實可由腸道黏膜中的淋巴組織中遷移至其他體組織,包括脾臟、肝臟及肺臟等,並可在各臟器間改變位置,且可於其中存活數日。口服Lactobacillus casei已被證實可激活脾臟自然殺手細胞(NK cell)並提升其吞噬細胞之活性,顯示益生菌確實具有提升宿主之免疫功能。然而具有提升免疫功能之益生菌產品,需考慮所使用菌種是否具有宿主特異性(host-specific strain),且須具有刺激腸黏膜之免疫系統之能力,如刺激巨噬細胞,增加IgA抗體之分泌等。

五. 乳酸菌應用於醱酵飼料
  益生菌除了直接添加至飼料中,藉以提高動物之生長性狀外,而應用於醱酵飼料或食品則已是傳統之技術。近年來,因動物性來源之蛋白質其安全問題與來源匱乏,相對提高對植物性蛋白質之需求,而使醱酵技術再度被利用以提高飼料之營養價值。乳酸菌本為醱酵產品之菌?,因此亦可利用接種適當之菌種進行大豆粕之固態醱酵,可去除大豆粕中之脹氣性寡醣,並且降解過敏性蛋白。經動物試驗,於飼糧中添加醱酵大豆粕,可減少仔豬之下痢情形,提高豬隻及雞隻之體增重,並可取代飼糧中部分魚粉之用量。此外乳酸菌可利用於飼料之醱酵,由於經醱酵之飼料或原料仍含有活菌,亦可作為益生菌之使用。

六. 配套措施
  利用益生菌以改善動物之腸道健康,雖有其理論基礎,然而在應用上仍有許多變異,為能獲得正面之效果,仍須有多方面之配套措施,如:
(一)儘早接種適於宿主腸道埋殖與增殖之菌株。
(二)選用具有益生菌功能之菌株。
(三)建立適當之腸道環境以利菌株之增殖。
(四)減少病源菌侵入之機會。
(五)降低腸內未消化之殘渣,減少後腸病原菌之增殖,以改善腸黏膜之完整性。

七. 結語
  為因應全球對無抗生素殘留之畜產品需求及減少環保問題,利用生物技術生產新型之益生菌產品,藉以穩定動物體之腸道菌相、提升腸道健康以降低消化道疾病或進而增進動物體之免疫能力,以期動物各項身體機能得到全面性之提升,達到保健的效果。然而若能充分瞭解此類生物製劑之特性並適當使用,始能達到添加之效果。

參考文獻:
1. Fuller, R. 1989. Probiotic in man and animals. J.Appl. Bacteriol. 66:365-378.
2. Hsiao. F. S., F. H. Liu, W. S. Chiou and B. Yu. 2003. Study on the
probiotic characteristics of transgenic β-glucanase modified Lactobacillus reuteri Pg4.Second Asian conference on lactic acid bacteria. pp114. Nov. 14th-15th. Taiwan.
3. B. Yu, J.R. Liu, M.Y. Chiou, Y. R. Hsu1 and P. W. S. Chiou. 2007. The effects of probiotic Lactobacillus reuteri Pg4 strain on intestinal characteristics and performance in broiler. Asian-Australasian Journal of Animal Science 20:1243-1251.
4. B. Yu, J.R. Liu, F. S. Hsiao, and P. W. S. Chiou. 2008. Evaluation of transformed Lactobacillus reuteri Pg4 Strain expressing heterologous β-Glucanase as a Probiotic in poultry diet on barley. Anim. Feed Sci. Technology. 141(1/2) 82-91.

本網站刊載之「農政與農情」其所有內容,包含文字、圖像等皆可轉載使用,惟須註明出處。
  • 回上一頁
  • 99-03-22:36,560