動(dòng)物微生態(tài)制劑（益生菌）的標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)規(guī)程、功能
近些年，益生菌和消化道菌群的功能、作用效應(yīng)和機(jī)制等方面的研究已經(jīng)成為動(dòng)物和人類醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、飼料（食品）學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)和腸道健康科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，動(dòng)物益生菌或微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，也存在不少問(wèn)題：①在菌株篩選方面，國(guó)內(nèi)一些產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究工作很差，對(duì)所用菌種的生物特性了解甚少，甚至連千分之一的菌株信息都不了解；②相當(dāng)一部分產(chǎn)品功能不明顯，有的企業(yè)還過(guò)度夸大應(yīng)用效果。實(shí)踐證明，沒(méi)有優(yōu)良的菌種是其產(chǎn)品功效不明顯的最根本原因，這嚴(yán)重降低了該類產(chǎn)品的社會(huì)公信力，影響了該產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展；③乳酸菌類益生菌產(chǎn)品的穩(wěn)定性直接影響貨架期和功效穩(wěn)定性；④行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全，行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)“羊群效應(yīng)”，結(jié)果呈現(xiàn)“羊放青”。為促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，本文重點(diǎn)闡述了發(fā)達(dá)國(guó)家益生菌的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)規(guī)程及功能的新進(jìn)展，并就我國(guó)益生菌的發(fā)展方向提出了作者的觀點(diǎn)。
1 外源益生菌進(jìn)入動(dòng)物消化道后，與胃腸道菌群再平衡后共同發(fā)揮作用
對(duì)于腸道菌群的全面認(rèn)識(shí)有助于人們更好地管理和調(diào)控動(dòng)物的腸道營(yíng)養(yǎng)和健康。動(dòng)物或人體在剛出生時(shí)，消化道內(nèi)是無(wú)菌的，隨后，外界環(huán)境中的微生物隨著食物或飲水等逐漸進(jìn)入消化道，并呈現(xiàn)從無(wú)到有、從少到多，其種類和數(shù)量逐漸增多，從劇增到緩增、此消彼漲，逐步進(jìn)入穩(wěn)定或平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為菌群演替，并呈現(xiàn)多樣性和動(dòng)態(tài)平衡。在單胃動(dòng)物或人消化道寄居(棲息)著10倍于體細(xì)胞數(shù)、100倍于人體基因組的1014個(gè)細(xì)菌(Ley等，2006)，種類多達(dá)500~1500種。最近研究表明，人有1 150種(Park, 2009)，平均每個(gè)個(gè)體內(nèi)約含有160種優(yōu)勢(shì)菌種，并且這些菌群是絕大部分個(gè)體所共有的，這些種群構(gòu)成了復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)(micro-ecosystem)，也有把這個(gè)系統(tǒng)稱為“微生物器官”(microbial organ) 和“免疫器官”，腸道微生物菌群也是人類目前了解最少的“器官”(Gershwin等，2004；O'Hara 等，2006；Smith 等，2010)。因此，動(dòng)物或人被稱為“超級(jí)生物”。但每個(gè)個(gè)體都有自己獨(dú)特的菌群，就象每個(gè)有不同的指紋一樣。這些微生物與動(dòng)物或人終生為伴，終生為益?？墒窃谶^(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里，人們?cè)趧?dòng)物養(yǎng)殖或飼料中大量使用抗生素來(lái)“消殺”腸道菌群，其實(shí)犯了一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤，不僅導(dǎo)致抗生素的濫用，也產(chǎn)生了多種負(fù)面效應(yīng)（包括耐藥性、藥物殘留、生態(tài)環(huán)境等）。今后，應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)胃腸道微生物的客觀存在和多種有益作用，采取“扶調(diào)”策略，合理管理和調(diào)控這些菌群，為動(dòng)物的健康和飼料營(yíng)養(yǎng)的消化利用發(fā)揮作用。
無(wú)論是單胃動(dòng)物還是多胃動(dòng)物，在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，形成了固有的微生態(tài)系統(tǒng)，具有不同的優(yōu)勢(shì)菌群，呈現(xiàn)生物多樣性。單胃動(dòng)物(如豬禽和人等)的優(yōu)勢(shì)菌群是擬桿菌屬（Bacteroides）、梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、優(yōu)桿菌屬又稱真桿菌屬（Eubacterium）、乳酸桿菌屬（Lactoba cillus）、腸桿菌屬（Enterobacteriaceae）、鏈球菌屬（Streptococcus）、細(xì)梭菌屬（Fusobacterium）、消化鏈球菌屬（Peptostreptococcus）以及丙酸桿菌屬（Propioni bacterium）。多胃動(dòng)物（如牛、羊等）的瘤胃是一個(gè)重要的微生態(tài)系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)菌群主要有可降解纖維的纖維桿菌屬（Fibrobacter）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）、丁酸弧菌屬（Butyrivibrio）、擬桿菌屬（Bacteroides）以及普雷沃氏菌屬（Prevotella）、月形單胞菌屬（Sele nomonas）、鏈球菌屬（Streptococcus）、乳酸桿菌屬（Lac tobacillus）、巨球型菌屬（Megasphaera），一些厭氧真菌、纖毛蟲(chóng)（原生動(dòng)物）和產(chǎn)甲烷菌也出現(xiàn)在瘤胃中(Mackie等，2000)。此外，在通常情況下，動(dòng)物腸道黏膜細(xì)胞中也寄生著大量病毒，從糞便排出的病毒有100 多個(gè)型別，每克糞便中可含100 多萬(wàn)個(gè)病毒顆粒。在腸道還存在大量噬菌體，噬菌體(bacterio phage 或phage)是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒，噬菌體分布極廣，凡是有細(xì)菌的場(chǎng)所，就可能有相應(yīng)噬菌體的存在。噬菌體是腸道菌群的“殺手”，也是影響消化道菌群平衡的重要內(nèi)在力量之一。這些微生物菌群（細(xì)菌、真菌等）、病毒、噬菌體存在著復(fù)雜的生態(tài)關(guān)系和營(yíng)養(yǎng)食物鏈網(wǎng)絡(luò)，它們彼此相互聯(lián)系、相互制約, 并與宿主細(xì)胞之間不斷地進(jìn)行物質(zhì)、信息、能量交流，其結(jié)構(gòu)（組成）和比例影響著動(dòng)物或人的健康。
消化道菌群通過(guò)其生物多樣性發(fā)揮多種生物學(xué)功能。消化道不同的微生物菌群，與飼料或食物消化、吸收及營(yíng)養(yǎng)代謝(Koletzko 等、Lewis 等、Tannock，2005；張日俊等，2005、2006；Crozier 等，2006；Martin等，2007；Li 等，2008；Brandtzaeg 等，2009；Lee 等，2009；Floch 等，2010)、能量利用(Muramatsu 等，1994；Floch等，2010)、人或動(dòng)物的免疫(Lewis等，2014；Tan⁃nock，2002；張日俊等，2005；Lee 等，2009)、健康和腸道疾病(Acheson 等，2004；Isolauri，2004；Pickard 等，2004；Stagg 等，2004；Svennerholm 等，2004；Verdu等，2004；Verdu等，2004)以及其它疾病如人類的肥胖病(Ley 等，2006；Musso 等，2010b、a；Tilg，2010；Flint，2011)、代謝綜合征（metabolic syndrome）(Tilg，2010)、糖尿病(Ley等，2006; Musso等，2010b)、生長(zhǎng)發(fā)育有著密切關(guān)系(Hooper等，2001)，共生的腸道微生物調(diào)節(jié)人體的代謝表型(Li等，2008)，即腸道菌群影響人或動(dòng)物的代謝活動(dòng)和類型。
外源益生菌進(jìn)入動(dòng)物腸道后，與胃腸道菌群再平衡后共同發(fā)揮跨越腸道的多種作用。再平衡是指環(huán)境因素（益生菌、抗生素、益生元等給予或食物營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)）變化引發(fā)腸道菌群的種類、結(jié)構(gòu)和比例重新進(jìn)行了微演替，并再次建立新環(huán)境下的新平衡。再平衡后的菌群（包含益生菌）通過(guò)不同器官的功能外延與不同生理系統(tǒng)間的物質(zhì)、信息和能量交流及相互作用影響動(dòng)物或人其它功能，包括病原的傳遞和感染、腫瘤的發(fā)生以及其口腔、肝臟、胃、呼吸系統(tǒng)、胰腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和骨質(zhì)的健康，也影響到人的認(rèn)知功能、肥胖和兒童成長(zhǎng)等(Guarner等，2003；Charalampopoulos等，2009；Collado等，2009)，這些影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了腸道范圍，跨越到動(dòng)物或人體的多系統(tǒng)，從而產(chǎn)生廣泛和多方面的生物學(xué)作用。
2 從不同的益生菌(微生態(tài)制劑）概念認(rèn)識(shí)其組成和特性
益生素(probiotics) ，國(guó)內(nèi)也稱微生態(tài)制劑(micro bial ecological agents)，我國(guó)農(nóng)業(yè)部官方稱微生物飼料添加劑，是Parker(1974) 提出的與“抗生素”相對(duì)的新概念，指從動(dòng)物或自然界分離、鑒定的有益微生物, 經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)和后加工（如干燥、包被、不同劑型制劑）等特殊工藝制成的有益活菌制劑。FAO/WHO以及EF SA(the European Food Safety Authority)等廣泛認(rèn)可的定義是指當(dāng)服用足夠數(shù)量時(shí)能對(duì)宿主產(chǎn)生健康有益的活微生物(Hill等，2014)。這個(gè)概念強(qiáng)調(diào)了“足夠數(shù)量”的活菌和促進(jìn)健康作用。
筆者認(rèn)為，如下的定義更能全面地反映目前市場(chǎng)所用益生菌的內(nèi)涵。益生菌是含活菌和（或）死菌，包括其組分和產(chǎn)物的有益微生物制品，經(jīng)口或經(jīng)由其它黏膜途徑投入，旨在改善黏膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特異性或非特異性免疫機(jī)制(德國(guó)國(guó)際會(huì)議，1994)。這個(gè)概念首先強(qiáng)調(diào)了它的組成，即有益活菌+組分+代謝產(chǎn)物，或有益死菌+組分+代謝產(chǎn)物，或有益活菌+死菌+組分+代謝產(chǎn)物；其次強(qiáng)調(diào)了它的使用途徑（口服或黏膜給予）和作用（菌和酶的平衡、刺激特異和非特異性免疫）。因此，其越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)、飼料工業(yè)和其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)，它正帶動(dòng)畜禽、水產(chǎn)、廄舍環(huán)境控制、糞污處理等領(lǐng)域的生產(chǎn)方式的根本性變革，國(guó)際上把它譽(yù)為“拯救地球的技術(shù)”，是飼料生物技術(shù)領(lǐng)域的重大革新技術(shù)。
3 益生菌選擇標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)規(guī)程
3.1 益生菌菌株選擇和制劑標(biāo)準(zhǔn)
建立益生菌選擇標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)規(guī)程對(duì)微生態(tài)產(chǎn)業(yè)的有序和規(guī)范化發(fā)展十分重要。我國(guó)至今少有建立益生菌的標(biāo)準(zhǔn)，更沒(méi)有建立評(píng)價(jià)規(guī)程。歐盟評(píng)價(jià)益生菌標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)程見(jiàn)圖1。理想的益生菌應(yīng)具備如下特性和安全標(biāo)準(zhǔn)(EFSA，2005)：①菌株沒(méi)有毒性和病原性；②菌株應(yīng)有準(zhǔn)確的分類鑒定；③目標(biāo)菌株能在消化道棲息；④所選菌株能夠在消化道的目標(biāo)位置存活、定植和產(chǎn)生代謝活性（如產(chǎn)生消化酶、有機(jī)酸等），能夠耐過(guò)胃液和膽汁、在胃腸道留存、粘附到腸上皮細(xì)胞或腸絨毛、能與常駐菌群競(jìng)爭(zhēng)；⑤菌株能夠產(chǎn)生抗菌物質(zhì)；⑥菌株能夠與病原菌拮抗；⑦菌株能夠調(diào)控免疫反應(yīng)；⑧菌株具有遺傳穩(wěn)定性；⑨益生菌制劑能發(fā)揮至少一種有確實(shí)科學(xué)依據(jù)支持的促進(jìn)健康作用（減少毒胺、中和內(nèi)毒素等）；⑩制劑在加工、貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中，菌株具有良好的可控性，其特性具有良好的穩(wěn)定性；⑪制劑有良好的活性，包括菌株活性、代謝產(chǎn)物活性；⑫制劑在工業(yè)加工過(guò)程中，具有理想的風(fēng)味和工藝特性。
相比之下，我國(guó)在益生菌篩選方面，相對(duì)粗糙和差距較大，特別是在上述①、④、⑧、⑨、⑫項(xiàng)目上缺乏科學(xué)扎實(shí)的研究。
3.2 歐盟和FAO/WHO的益生菌評(píng)價(jià)規(guī)程
歐洲聯(lián)合會(huì)基金項(xiàng)目“人用益生乳酸菌的生物安全評(píng)價(jià)”(PROSAFE)的目標(biāo)是提出基于安全性評(píng)估證據(jù)基礎(chǔ)上的人用益生菌的推薦規(guī)范。這個(gè)項(xiàng)目的結(jié)論在2006年一次研討會(huì)上提出建議：①分子的方法,如核糖體DNA測(cè)序，在非常權(quán)威和專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，進(jìn)行準(zhǔn)確的分類。此外，益生菌菌株應(yīng)存入公共菌種保藏中心。②對(duì)抗生素有抗性的非野生型（或人工改造）微生物未經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，不應(yīng)該作為未來(lái)人或動(dòng)物的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。③應(yīng)避免使用腸球菌（如糞腸球菌等）或其它有毒性基因的乳酸菌。其他特性,包括膽汁酸脫抱合作用、黏附細(xì)胞作用和與毒性無(wú)關(guān)的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白以及益生菌在體外結(jié)腸的模型中存活都認(rèn)為與生物安全評(píng)估無(wú)關(guān)。④除了體內(nèi)安全評(píng)估準(zhǔn)則外，通過(guò)隨機(jī)的、安慰劑對(duì)照和雙盲設(shè)計(jì)研究在人類的定植情況，但這樣研究的細(xì)節(jié)并不是特定的。⑤運(yùn)用動(dòng)物模型來(lái)測(cè)定安全性是很有爭(zhēng)議的。然而,實(shí)驗(yàn)性心內(nèi)膜炎大鼠模型被認(rèn)為是最可靠的動(dòng)物模型。
FAO/WHO 在2002也建立了一套與歐共體類似的安全性評(píng)估指導(dǎo)規(guī)則。要點(diǎn)如下：①建立傳統(tǒng)產(chǎn)品的安全使用歷史；②不能存在抗生素耐藥性轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)；③不能出現(xiàn)毒性風(fēng)險(xiǎn)；④要評(píng)估某種特定的代謝活性，如D-乳酸鹽生產(chǎn)、膽汁鹽脫抱合；⑤如果某菌株是一種已知的哺乳動(dòng)物毒素生產(chǎn)者，需要測(cè)試毒素生產(chǎn)情況和安全性；⑥如果某菌株是具有已知的溶血潛能，就應(yīng)測(cè)定其溶血活性；⑦評(píng)估產(chǎn)品有無(wú)副作用；⑧產(chǎn)品銷售市場(chǎng)后，對(duì)消費(fèi)者使用后出現(xiàn)的各種不良事件，應(yīng)進(jìn)行流行病學(xué)監(jiān)測(cè)。
3.3 理想的益生菌菌株選育應(yīng)遵從特異性和多樣性原則
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者和使用者都要注意菌株的特異性，即同名的不同菌株的生物學(xué)特性會(huì)有較大差異性，而且其所發(fā)揮的作用或功效也是不同的，具有株、種、屬的特異性（差異性）。這種差別表現(xiàn)在多方面，如生長(zhǎng)快慢、抗逆性（抗酸、堿、膽鹽、熱等）、產(chǎn)酸特性、死亡菌體對(duì)大腸桿菌或沙門氏桿菌等病原菌的抗黏附性、產(chǎn)酶特性（動(dòng)物和微生物都可以產(chǎn)生的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，只有某些（不是所有）微生物能產(chǎn)生非淀粉多糖酶、纖維素酶等）、是否產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、是否對(duì)生產(chǎn)性能（如飼料轉(zhuǎn)化效率、肉蛋奶產(chǎn)量等）有正效應(yīng)、是否具有免疫刺激特性以及加工和儲(chǔ)運(yùn)特性等。對(duì)有條件的企業(yè)，還應(yīng)該對(duì)所選的優(yōu)秀菌株進(jìn)行全基因組測(cè)序，通過(guò)功能基因組學(xué)進(jìn)一步了解所選菌株的生物學(xué)特性，作者課題組2014年完成了益生芽孢桿菌LFB112的全基因組測(cè)序，這也是我國(guó)第一株測(cè)序的益生芽孢桿菌，在GenBank中的登錄為CP006952，從基因組信息獲知該菌的185個(gè)代謝途徑產(chǎn)生7種抗菌物質(zhì)以及產(chǎn)生多種酶、有機(jī)酸、維生素、調(diào)節(jié)免疫等多種信息。希望生產(chǎn)企業(yè)深入篩選菌種，使用者認(rèn)真選擇產(chǎn)品。
我國(guó)目前市場(chǎng)上許多益生菌產(chǎn)品中所用菌株的特異性和多樣性不明顯。農(nóng)業(yè)部2013年公布了我國(guó)允許添加的微生物種類有34種，但在各類益生菌產(chǎn)品中實(shí)際所用的菌種最多的是枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、植物乳桿菌、釀酒酵母，其次是嗜酸乳桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母、乳酸片球菌、戊糖片球菌、凝結(jié)芽孢桿菌、側(cè)孢短芽孢桿菌、丁酸梭菌，目前還沒(méi)有一種產(chǎn)品含有雙歧桿菌。長(zhǎng)期過(guò)度、過(guò)多、過(guò)集中地使用某幾種益生菌有可能導(dǎo)致使用效果（功效）降低，而且破壞大生態(tài)的微生物平衡。自然生態(tài)界遵循多樣性原則，即多樣性越豐富，生態(tài)環(huán)境越穩(wěn)定、越健康。因此，呼吁開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)益生菌的企業(yè)應(yīng)盡量增加益生菌的多樣性。
4 益生菌（微生態(tài)制劑）的生物學(xué)功能
益生菌或微生態(tài)制劑的功能可以簡(jiǎn)單概括為三大方面，即生理機(jī)能調(diào)節(jié)功能、健康保護(hù)功能和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控功能。益生菌能否產(chǎn)生明顯的正效應(yīng)取決于益生菌在腸道內(nèi)是否自身能形成優(yōu)勢(shì)菌群或通過(guò)其調(diào)控作用形成另外一種或幾種內(nèi)源性有益優(yōu)勢(shì)菌群。必須指出的是，如下所述的益生菌作用也不是所有的益生菌都能具有的，是益生菌的菌株特異性所致。
4.1 益生菌對(duì)宿主生理機(jī)能的調(diào)節(jié)
優(yōu)秀的益生菌進(jìn)入消化道后，其自身或通過(guò)調(diào)控內(nèi)源有益菌形成優(yōu)勢(shì)菌群，對(duì)動(dòng)物機(jī)體的生理功能產(chǎn)生重要影響。①促進(jìn)幼齡動(dòng)物消化道的發(fā)育和成熟（如腔室體積增加、消化道壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜化）或促進(jìn)生長(zhǎng)動(dòng)物腸道絨毛的密度和長(zhǎng)度增加；②降低消化道內(nèi)容物的pH值、氧化還原電位和改變其化學(xué)成分等；③對(duì)消化道腸蠕動(dòng)、上皮細(xì)胞再生的影響；④菌群消耗營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物影響動(dòng)物體代謝途徑；⑤某些益生菌還可降低動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)，如熱應(yīng)激引起的蛋雞產(chǎn)蛋量下降；⑥有些益生菌還能與共生菌協(xié)同降低有害菌導(dǎo)致的緩慢亞臨床炎性反應(yīng)。
4.2 益生菌對(duì)宿主健康的保護(hù)功能
益生菌的健康保護(hù)作用表現(xiàn)在4大屏障作用方面(Salminen 等，1996；Gionchetti 等，2005；Isolauri 等，2005；Luyer等，2005；Penna等，2008；Resta-Lenert等，2009)。
4.2.1 機(jī)械屏障
機(jī)械屏障是由腸道黏膜上皮細(xì)胞，上皮細(xì)胞間緊密連接，以及腸表面黏液等構(gòu)成，能有效阻止細(xì)菌穿透黏膜進(jìn)入深部。益生菌有利于加強(qiáng)腸道上皮細(xì)胞間的緊密連接，促進(jìn)杯狀細(xì)胞黏液的分泌及抑制腸上皮細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而維持胃腸道黏膜組織的完整性，抵制致病菌對(duì)腸黏膜的破壞。
4.2.2 生物屏障
腸腔表層稱為腔菌群，主要為大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌等；深層的為膜菌群，主要是具有黏附特性的雙歧桿菌和乳酸桿菌。益生菌或膜菌群通過(guò)占位保護(hù)產(chǎn)生細(xì)菌素、有機(jī)酸、過(guò)氧化氫等物質(zhì)來(lái)阻止或抑制致病菌和條件致病菌侵襲黏膜。
4.2.3 免疫屏障
腸道是天然免疫和獲得性免疫的重要場(chǎng)所，能夠保護(hù)腸道免受外來(lái)的抗原破壞和免遭異常的免疫應(yīng)答反應(yīng)，它主要由腸道相關(guān)淋巴組織（派伊爾氏結(jié)、腸系膜淋巴結(jié)等）、細(xì)胞（腸上皮細(xì)胞、抗原遞呈細(xì)胞、T細(xì)胞、B 細(xì)胞等）和分子（防御素、細(xì)胞因子、免疫球蛋白等）構(gòu)成。研究表明，腸道菌群或益生菌可通過(guò)改善腸上皮細(xì)胞免疫功能以及腸道抗原遞呈細(xì)胞、淋巴細(xì)胞（T細(xì)胞、B細(xì)胞）等的功能來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能。
4.2.4 化學(xué)屏障
由消化道分泌的胃酸、溶菌酶、細(xì)菌素、黏多糖和蛋白分解酶以及膽汁等構(gòu)成了腸道化學(xué)屏障，具有一定的殺菌和溶菌作用。益生菌或內(nèi)源微生物通常能產(chǎn)生有機(jī)酸，有的益生菌還能產(chǎn)生細(xì)菌素、過(guò)氧化氫等發(fā)揮化學(xué)屏障作用。
4.3 益生菌對(duì)宿主的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控作用
營(yíng)養(yǎng)調(diào)控作用是指益生菌在消化道內(nèi)發(fā)揮了一系列類似營(yíng)養(yǎng)素的作用，即通過(guò)益生菌產(chǎn)生的消化酶（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、非淀粉多糖酶、纖維素酶等）、代謝產(chǎn)酸（乳酸、醋酸、丙酸、丁酸等）、維生素、氨基酸等發(fā)揮一系列營(yíng)養(yǎng)調(diào)控作用。但發(fā)揮這些作用是以大量益生菌和腸道內(nèi)源微生物消耗能量物質(zhì)為代價(jià)的。如果益生菌消化了一定量的營(yíng)養(yǎng)而沒(méi)有產(chǎn)生更多的有益作用，這種益生菌產(chǎn)品則表現(xiàn)出的功效不明顯或負(fù)效應(yīng)。大量研究表明，益生菌和內(nèi)源菌在腸道代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸（SCFA）可在盲腸和結(jié)腸通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散吸收，然后穿過(guò)上皮進(jìn)入不同的組織或器官代謝，如乙酸在肌肉、脾、心臟、腦內(nèi)代謝，丙酸參與肝臟的吸收和代謝和糖異生作用，丁酸在結(jié)腸上皮代謝，維持正常細(xì)胞分化，結(jié)腸上皮細(xì)胞能量的60%~70%來(lái)自細(xì)菌發(fā)酵。雙歧桿菌可產(chǎn)生磷蛋白磷酸酶，可增加蛋白質(zhì)的吸收、利用和貯留，還通過(guò)抑制腐敗菌來(lái)減少養(yǎng)分的消耗；有些微生物能利用氨態(tài)氮，提高氮利用，并可減少氨氣、生物胺、硫化氫等的形成，改善畜舍環(huán)境，減少排泄物中氮、磷的排放。雙歧桿菌能合成VB1、VB6、VB9、VB12；嗜熱鏈球菌、保加利亞乳酸乳桿菌產(chǎn)葉酸，后者還產(chǎn)生VB2、VB6(張日俊, 2003b)。
4.4 其它功能：跨越腸道影響宿主肝、胰、神經(jīng)等功能
外源益生菌或內(nèi)源菌群通過(guò)腸道上皮細(xì)胞、彌散的淋巴組織、神經(jīng)細(xì)胞（如腦腸軸）等與宿主的不同生理器官或組織進(jìn)行物質(zhì)、信息和能量交流及相互作用，進(jìn)而影響宿主的其它功能，如腸道病原的傳遞和感染、腫瘤的發(fā)生以及其口腔、肝臟、胃、呼吸系統(tǒng)、胰腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和骨質(zhì)的健康，也影響到人類的認(rèn)知功能、肥胖和兒童成長(zhǎng)等(Guarner等，2003；Chara lampopoulos等，2009；Collado等，2009)，這些影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了腸道范圍，跨越到宿主的多種器官和組織。
5 益生菌發(fā)展趨勢(shì)
在益生菌或動(dòng)物微生態(tài)研究領(lǐng)域，運(yùn)用分子生物學(xué)、悉生動(dòng)物學(xué)、元（宏）基因組學(xué)、益生菌基因組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、微生物發(fā)酵工程等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和方法，深入研究消化道微生物或益生菌與宿主營(yíng)養(yǎng)代謝、免疫、生長(zhǎng)發(fā)育、健康、疾病以及產(chǎn)品品質(zhì)之間的相互關(guān)系和作用機(jī)理，特別是通過(guò)腸道宏基因組，發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的微生物功能基因，并加以挖掘、開(kāi)發(fā)和利用，這是未來(lái)基礎(chǔ)理論研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。另外，益生菌（微生態(tài)制劑）、益生元（或合生元）在抗感染（生物防治）、營(yíng)養(yǎng)與免疫調(diào)控、抗生素替代、恢復(fù)生態(tài)、健康養(yǎng)殖和食品安全中發(fā)揮重要的作用，必將成為未來(lái)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。
在益生菌或動(dòng)物微生態(tài)產(chǎn)業(yè)方面，有“四駕馬車”，一是與健康養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合，開(kāi)發(fā)飼養(yǎng)環(huán)境控制和減排的微生態(tài)制劑；二是與飼料工業(yè)結(jié)合，開(kāi)發(fā)低成本的、適于飼料添加的飼用抗生素替代品、飼料消化改善劑，并加強(qiáng)益生菌培養(yǎng)物和生物飼料專用制劑的開(kāi)發(fā)；三是與動(dòng)物保健業(yè)結(jié)合，開(kāi)發(fā)動(dòng)物生防制劑、發(fā)酵中草藥、免疫調(diào)節(jié)劑、生物獸藥（如細(xì)菌素）以及傳遞特異性病原性抗原基因的益生菌，當(dāng)然后者目前受到國(guó)家政策的限制；四與動(dòng)物環(huán)保產(chǎn)業(yè)結(jié)合，開(kāi)發(fā)動(dòng)物糞便污水處理制劑。
就市場(chǎng)而言，據(jù)美國(guó)Transparency市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的調(diào)研，到2018年益生素和益生元的全球市場(chǎng)達(dá)到$44.9 billian（449億美元，約即2 700億人民幣）。益生菌是生物飼料（俗稱發(fā)酵飼料）的核心技術(shù)之一，生物飼料是21世紀(jì)飼料工業(yè)的最后一桶“黃金”，據(jù)估計(jì)，再經(jīng)過(guò)3~5年的發(fā)展，生物飼料可占到飼料總產(chǎn)量的15%~20%，其產(chǎn)量可能達(dá)到0.4~0.6億噸。但市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心是技術(shù)，正確的選擇是產(chǎn)學(xué)研合作，希望微生態(tài)科學(xué)和產(chǎn)業(yè)的明天會(huì)更美好。
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