屎腸球菌的特性及其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

白天天，郭雪峰,2*

（1.塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300）

屎腸球菌（Enterococcus faecium）為自然界常見的腸球菌，革蘭氏陽性，兼性厭氧，無芽孢和鞭毛，生長迅速，代謝乳酸，屬乳酸菌類，多以短鏈或雙鏈狀排列，為腸道正常優(yōu)勢菌群[1-3]。屎腸球菌來源廣泛，在生長豬小腸中[4]、酸漿老湯[5]和新疆酸奶疙瘩中[6]、動(dòng)物園圈養(yǎng)獼猴糞便[7]和健康仔豬糞便[8]中以及發(fā)酵葡萄藤葉青貯[9]和鹽穗木青貯[10]中都能分離到屎腸球菌。在酸性、膽鹽和高溫等環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的屎腸球菌菌株對環(huán)境中的脅迫因子表現(xiàn)出良好的抗逆性[11]。屎腸球菌通過與腸道表面黏附形成保護(hù)屏障，發(fā)揮益生作用[12]，并產(chǎn)生有機(jī)酸降低腸道pH，維持菌群平衡，可用于幼畜的腸道保健和動(dòng)物腸道菌群失調(diào)的防治[13-15]。因此，將屎腸球菌作為飼料添加劑加入飼料中可顯著抑制有害微生物生長，并且安全無毒、無藥殘。本文將對屎腸球菌生物學(xué)特性及在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用做一綜述，以期為屎腸球菌的開發(fā)和應(yīng)用提供理論支持。

1 屎腸球菌生物學(xué)特性

1.1 屎腸球菌的耐高溫能力 屎腸球菌菌株生長旺盛，培養(yǎng)2 h 進(jìn)入對數(shù)期，8～12 h 后進(jìn)入穩(wěn)定期[16-17]，菌株生長迅速有利于成為環(huán)境中的潛在優(yōu)勢菌發(fā)揮作用。不同菌株最適生長范圍不同，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)屎腸球菌的生長溫度范圍為20～37℃[18-20]。而孫云章[21]篩選出1 株可耐80℃高溫30 min 存活數(shù)在1×106CFU/mL 以上的屎腸球菌。也有研究證實(shí)，120℃高溫仍可檢出具有抑菌作用的屎腸球菌。如周波等[22]篩選出1 株耐121℃高溫20 min 抑菌能力仍較好的屎腸球菌，與羿麗杰等[23]研究結(jié)果一致。因此，高耐熱屎腸球菌可避免由于飼料加工時(shí)溫度過高而導(dǎo)致的菌種失活。

1.2 屎腸球菌的耐胃酸和耐膽鹽能力 耐胃液和膽鹽的能力是家畜口服屎腸球菌制劑在機(jī)體內(nèi)發(fā)揮作用的前提。一般認(rèn)為屎腸球菌適宜生長pH 范圍為5.0～7.5，但是單胃動(dòng)物胃液pH 在2.0～2.5，所以屎腸球菌在單胃動(dòng)物胃液環(huán)境中活力下降，影響菌株正常生長和發(fā)揮作用。王曉蕊[24]試驗(yàn)所用屎腸球菌在pH 為2.5 和3.0的模擬胃液環(huán)境中存活率分別達(dá)44.10%和86.35%，在模擬腸液中的存活率達(dá)87.72%。曹珂[25]研究發(fā)現(xiàn)了在1%膽鹽濃度的條件下作用2 h 后活菌率達(dá)到83%的屎腸球菌。綜上所述，說明屎腸球菌有進(jìn)一步通過環(huán)境進(jìn)行馴化的可能，從而降低家畜環(huán)境對屎腸球菌的破壞。

1.3 屎腸球菌的黏附性和抑菌性 屎腸球菌的益生作用由其黏附能力和抑菌能力決定。屎腸球菌的黏附能力體現(xiàn)在菌株表面黏附物質(zhì)與腸道上皮細(xì)胞宿主糖蛋白等黏附受體產(chǎn)生的定植黏附能力強(qiáng)弱[26-27]。馬青雯等[28]通過模擬胃液和腸液進(jìn)行細(xì)胞黏附試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)屎腸球菌作為優(yōu)勢菌黏附率可達(dá)18.16%。屎腸球菌的黏附能力利于維持腸道健康，減弱腸道內(nèi)病菌黏附，從而減少炎癥發(fā)生。Jin 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，屎腸球菌在腸道表面競爭性抑制大腸桿菌黏附位點(diǎn)，加速大腸桿菌排出，同時(shí)菌株與腸道黏膜形成穩(wěn)定的生物屏障，產(chǎn)生乳酸、過氧化氫和細(xì)菌素等活性代謝產(chǎn)物，遏制致病菌對腸道的入侵、停留、存活和繁殖。研究發(fā)現(xiàn)，屎腸球菌可以抑制常見致病菌黃曲霉菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，平衡環(huán)境中益生菌的數(shù)量[30-31]，這可能與屎腸球菌的活性代謝產(chǎn)物，對致病菌生存環(huán)境的破壞有關(guān)[32]。以上研究結(jié)果表明，屎腸球菌的競爭黏附性對腸道提供天然抑菌保護(hù)，因此屎腸球菌可以作為益生菌應(yīng)用于預(yù)防人類或動(dòng)物腸道疾病和青貯飼料，有效抑制霉菌生長，減少飼料霉變[33]。

2 屎腸球菌在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 屎腸球菌在豬禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 在仔豬飼糧中添加屎腸球菌可以提高仔豬生產(chǎn)性能和日增重，促進(jìn)脾臟發(fā)育，提高斷奶仔豬血清中IgG 水平，平衡腸道菌群，抑制大腸桿菌增殖[34-36]。哺乳期母豬飼喂屎腸球菌同樣有益。李素霞[37]在妊娠后期、哺乳期母豬和乳仔豬日糧中添加1×108CFU/kg 屎腸球菌，從妊娠期93 d 的母豬飼喂至仔豬42 日齡，發(fā)現(xiàn)母乳品質(zhì)提高，降低了仔豬腹瀉、母豬哺乳期失重、便秘和母豬乳房炎的發(fā)生。以上研究結(jié)果表明，屎腸球菌可適應(yīng)母豬和仔豬的胃腸道環(huán)境，并能增加腸道乳酸菌數(shù)量，抑制病原菌黏附，促進(jìn)血液免疫調(diào)節(jié)，加強(qiáng)免疫應(yīng)答，從而提高母豬和仔豬的生產(chǎn)性能。

日糧中添加屎腸球菌可以改善蛋雞的生產(chǎn)性能。研究發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加1×107CFU/kg 屎腸球菌可以提高蛋雞產(chǎn)蛋率、料蛋比和蛋品質(zhì)[38]，蛋雞日糧中添加5×105CFU/kg 屎腸球菌能提高蛋雞的采食量和平均蛋重，降低雞糞中氨氣產(chǎn)生量[39]。屎腸球菌還能改善患病肉雞的體況。曹廣添等[40]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，持續(xù)3 周在已感染大腸桿菌肉雞日糧中添加1×109CFU/kg 屎腸球菌，可提高雞血清中IgA 濃度，促進(jìn)肉雞生長，增加日增重，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)。另外，屎腸球菌對感染鼠傷寒沙門菌的肉雞體況也有改善。黃麗卿等[41]給1 日齡肉雞飼喂2×108、4×108、6×109CFU/kg 屎腸球菌至35 日齡，發(fā)現(xiàn)4×108CFU/kg 屎腸球菌可以有效緩解患病肉雞體況受損，平衡機(jī)體抗氧化體系，減緩氧化應(yīng)激損傷，促進(jìn)腸道內(nèi)腸球菌繁殖，抑制沙門菌增殖，提高肉雞對鼠傷寒沙門菌的抵抗力，這可能與屎腸球菌增強(qiáng)了肉雞的免疫應(yīng)答有關(guān)。由此可見，屎腸球菌可以減緩致病菌對肉雞的損傷，可能與其調(diào)整腸道菌群，間接影響宿主的免疫應(yīng)答提高感染致病菌的家禽免疫力有關(guān)。

2.2 屎腸球菌在牛生產(chǎn)中的應(yīng)用 添加一定量的屎腸球菌可以增強(qiáng)泌乳牛和犢牛的的免疫機(jī)能。徐巧云等[42]在泌乳中期荷斯坦奶牛日糧中添加1×107CFU/kg 屎腸球菌28 d 后，發(fā)現(xiàn)屎腸球菌能夠降低乳酸脫氫酶濃度，提高抗腫瘤因子濃度和紅細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)機(jī)體細(xì)胞免疫應(yīng)答。聶煉[43]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)60 d 添加2×109CFU/kg屎腸球菌可提高犢牛免疫力，犢牛瘤胃微生物多樣性比較穩(wěn)定。在瘤胃中添加屎腸球菌代謝產(chǎn)物可以減少腸球菌、大腸桿菌和葡萄球菌數(shù)量[44]，顯著提高瘤胃中NH3-N 濃度和揮發(fā)性脂肪酸含量，促進(jìn)碳水化合物發(fā)酵，提高機(jī)體能量利用效率[45]，口服1×107CFU/kg 丙酸桿菌和屎腸球菌的復(fù)合物可以減少育肥牛的牛鏈球菌數(shù)和酸中毒的發(fā)生[46]。綜上可見，屎腸球菌可抑制瘤胃中的致病菌群，促進(jìn)瘤胃微生物對飼料的消化，降低瘤胃發(fā)酵能量損失，對反芻動(dòng)物的免疫力、瘤胃發(fā)酵和營養(yǎng)物質(zhì)吸收方面有積極的促進(jìn)作用。

2.3 屎腸球菌在青貯中的應(yīng)用 大量研究有效證實(shí)了屎腸球菌能提高青貯飼料的青貯品質(zhì)[47-49]。此外，屎腸球菌還能抑制青貯飼料有害菌，促進(jìn)青貯發(fā)酵。在全株玉米青貯中添加屎腸球菌可以顯著減少好氧細(xì)菌、酵母菌和霉菌數(shù)量，具有增加有氧穩(wěn)定性的特點(diǎn)[33,50]。Li 等[51]將從西藏牦牛瘤胃中分離的分解纖維素的屎腸球菌接種到狼尾草青貯飼料中，發(fā)現(xiàn)青貯飼料中乳酸含量和糖含量提高，木質(zhì)纖維素含量和酸堿度降低，狼尾草青貯飼料品質(zhì)有效改善。由以上研究可以看出，運(yùn)用外源屎腸球菌可以提高青貯飼料品質(zhì)，抑制有害菌，促進(jìn)代謝產(chǎn)物（如有機(jī)酸）的產(chǎn)生，利于飼料發(fā)酵，產(chǎn)生酸香氣味。

2.4 屎腸球菌在食品發(fā)酵和保藏中的應(yīng)用 屎腸球菌可以促進(jìn)食品發(fā)酵。將屎腸球菌添加至干酪生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)菌株產(chǎn)生的抗菌代謝物，可以維持菌群活力，促進(jìn)干酪發(fā)酵[52]，還可以促進(jìn)蛋白水解和風(fēng)味活性揮發(fā)化合物產(chǎn)生，使干酪的風(fēng)味更好，奶酪成分不變[53]。Yoon 等[54]從韓國傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品中分離出用于大豆發(fā)酵食品生產(chǎn)中的精選型發(fā)酵劑屎腸球菌?？梢?，屎腸球菌在傳統(tǒng)食品發(fā)酵中起著關(guān)鍵作用，將發(fā)酵產(chǎn)品中獲得的屎腸球菌作為發(fā)酵劑，可以改善發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì)和風(fēng)味，并獲得更好的發(fā)酵效果，縮短發(fā)酵周期，延長保質(zhì)期。

有報(bào)道發(fā)現(xiàn)屎腸球菌產(chǎn)生的細(xì)菌素能耐酸堿，在熱、酶、去污劑和γ-輻射環(huán)境中保持活力，抑制單核細(xì)胞增生李斯特菌和金黃色葡萄球菌，對萬古霉素敏感，可作為食品保藏的益生菌[55-56]。侯亞瓊[57]將冷鮮豬肉和羊肉浸泡在效價(jià)為4.42×104AU/mg 屎腸球菌細(xì)菌素中10 s 后，發(fā)現(xiàn)處理組的冷鮮肉保鮮時(shí)間延長了5 d 以上，可見屎腸球菌細(xì)菌素可以作為良好抑菌效果的食品保藏劑和天然防腐劑。綜上，屎腸球菌細(xì)菌素通過破壞腐敗菌細(xì)胞膜的完整性，達(dá)到抑菌效果，從而保鮮肉質(zhì)和延長鮮肉保存時(shí)間[58]，為食品保藏方法的應(yīng)用提供了新思路。

3 屎腸球菌的耐藥性

屎腸球菌的研究也存在一些負(fù)面報(bào)道。有研究發(fā)現(xiàn)，屎腸球菌在機(jī)體免疫力低下時(shí)，會(huì)成為一種條件致病菌浸染宿主機(jī)體，引起多種感染性疾病，如菌血癥和心內(nèi)膜炎[59]。近年來耐受抗生素屎腸球菌也被發(fā)現(xiàn)，例如從豬糞和雞糞便中提取出耐受氯霉素、卡那霉素和鏈霉素等的屎腸球菌[60]，在臨床人尿液中發(fā)現(xiàn)耐受環(huán)丙沙星、紅霉素、氨芐西林的屎腸球菌[61]。這可能與屎腸球菌的耐藥性基因的攜帶有關(guān)[62]。因此，運(yùn)用屎腸球菌時(shí)，可以通過耐藥性基因檢測篩選益生屎腸球菌，有效避免屎腸球菌運(yùn)用不當(dāng)產(chǎn)生的危害。對于致病性屎腸球菌，目前已有研究證實(shí)耐抗生素屎腸球菌的感染可以通過中藥和腸內(nèi)微生物調(diào)節(jié)劑治愈[63]。因此，雖說研究人員分離應(yīng)用到生產(chǎn)中的屎腸球菌大多是益生菌，但仍然建議將來在應(yīng)用屎腸球菌時(shí)，選取抗逆性和抑菌效果等性能穩(wěn)定的菌株，并對生產(chǎn)中的應(yīng)用效果進(jìn)行合理評(píng)估。

4 結(jié) 語

目前，關(guān)于屎腸球菌的應(yīng)用主要基于其抑菌特性方面，因而具有抑菌效果好，可提高正常動(dòng)物與患病動(dòng)物生產(chǎn)性能，提高動(dòng)物免疫力、紅細(xì)胞數(shù)量和抗腫瘤因子濃度等，以及促進(jìn)反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵，改善青貯飼料品質(zhì)的作用。隨著研究的深入，耐藥性和致病性屎腸球菌被發(fā)現(xiàn)，因此，關(guān)于屎腸球菌的應(yīng)用應(yīng)該合理評(píng)估且謹(jǐn)慎開展，而如何合理應(yīng)用屎腸球菌還需進(jìn)一步深入研究。