促生素:概論
簡介
發酵乳形態的促生素歷史要追溯回數千年前,但直到本世紀初期才根據科學原理進行科學性研究。這是Metchnikoff在巴黎Pasteur機構所做的研究結果。他認為腸道後段的微生物對宿主動物具有不利的影響,但可藉由攝取酸化的牛奶進行改善。他分離出一種桿菌稱之為Bulgarian桿菌,並將它用在人類的飲食實驗。這個細菌可能和Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus相同,Lactobacillus delbrueckii subsp brlgaricus與Streptococcus salivearius subsp thermophilus都是用來發酵牛奶以製造酸酸酪乳用的。
但後來卻顯示酸酪乳菌原細菌無法在腸道內繁殖,既然這是菌苗的原作用地,直接採用原本居住在腸道內的細菌就更合理了。而當時之所以選擇嗜乳酸桿菌則是因為它是少數乳酸桿菌中可被從腸道中分離的一種,但後來當我們對腸道菌叢的知識改進之後,產於腸內的其他乳酸桿菌也被採用了。
從1970年起乳酸桿菌就開始被使用為動物飼料補充物。後來Parker(1974)第一個在他的報告中使用促生素這個名稱,他將它定義為"促成腸道內微生物平衡的本質和有機體"。我覺得或許這樣定義太含糊了,所以將它重新定義為"一種飼補充物,藉由改善腸道內微生物的平衡,並且產生對宿主有益影響的活微生物"(Fuller 1989)。
在此新定義中所強調的二個重要特色是:a)此效果是藉由腸道內的微生物b)此補充物必須能存活下來。事實上,只有在當用做動物飼料補充物及滅菌藥品時必須保存這種生存能力。但在生產和運用方面也有新的問題發生。
促生素概念
促生素的基本概念原理是它可能可以藉由巧妙的操作腸道內微生物(Fig.1)進行有益宿主動物健康的作用。根據以下三種很好的實驗證明可以證實這是一個很正確的理論。
•無菌的動物比一般動物對病原菌的攻擊更具感受性。
•藉由口服抗生素可以增加動物對疾病的感受性。
•剛孵化的小雞服用健康成雞的糞便懸浮液可增加腸道內沙門氏菌繁殖的抵抗力。
這種促生素功效的科學根據已刊載於在最近出版的書中(Fuller 1992),所以促生素概念的正確性是無可置疑的。但利用微生物複製這種效果的最好方法尚未明確。然而,經過長時間取得的實驗資料顯示,藉由維持腸道內微生物的均衡促進宿主健康最重要的作用者是乳酸菌。
目前可取得的促生素
雖然促生素現在已運用了所有種類的乳酸菌(乳酸桿菌、鏈球菌和雙叉菌),且也包含亞種桿菌、酵素和黴菌,但早期的促生素只含有乳酸桿菌。而乳酸桿菌也一直是最常被使用的促生素細菌。表格一所列的為一般較常用的乳酸菌。除了酸酪乳菌原(L. delbrueckii subsp bulgaricus和S. salivarius subsp thermophilus)之外,所使用的菌株皆源於腸自道中。原本之所以選擇這些菌株是因為沒有其他選擇,但最近則朝宿主特異性著手進行。這種進展主要是根據"乳酸桿菌附著物對腸的上皮細胞作用會依宿主的特異性而定"的新發現。因此,既然這是重要的繁殖因素,它們在腸道中的成長能力都是相似的,尤其對菌株來源的宿主而言。
表格一、使用於促生素的乳酸菌
乳酸桿菌屬 | 鏈球菌屬 | 雙叉菌屬 |
嗜酸乳桿菌 乾酪乳桿菌 L. delbrueckii subsp bulgaricus* 短乳桿菌 L. cellobiosus L. curvatus L. fermentum L. lactis L. plantarum L. reuteri |
乳酪鏈球菌 S. salivarius subsp thermophilus★ E. faecium δ S. diacethylactis 中間鏈球菌
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B. bifidum B. adolescentis B. animalis B. infantis B. longum B. thermophilum
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*原為L. bulgaricus ★原為S. thermophilus δ原為S. facecium |
雖然這種說法是正確的,但研究結果顯小細菌補充物在腸道中持續繁殖是不可能的。如果須要在腸道中持續生長,就必須不停的餵食這種補充物,而這可藉由從腸道取得的細菌或不是取自於腸道的細菌來達成。因此由酸酪乳菌原產生的效果便可了解了。而且也因此當分離自人體的二種菌株(Enterococcus faecium M74和C68)被用在動物身上時就不覺得奇異了。促生素製品可以只包含一種微生物,也可以包含高達七種不同菌株的微生物。多菌株製品的優點是它的活動範圍可能會增加,例如:對於多種不同的缺點(疾病、成長率降低等),它可以予以反擊,也可以作為一種補充物,然後依據宿主的差異性進行作用。這種包含七種不同菌株的多菌株促生素就是有泉來得豐促生素系列。就表二所顯示的即為每一種菌株產生的潛在有益效果。
表格二、有泉來得豐促生素系列所含活菌之功效
活菌 | 效用 | 資料參考 |
酸酪乳菌原 | 中和大腸桿菌毒素 對抗腸炎型沙門氏桿菌
刺激免疫力
預防大腸桿菌的轉移 |
Mitchell & Kenworthy 1976 Hitchens et al 1985 Conge et al 1980 De Simone et al 1986 Perdigon et al 1989 Bianchi-Salvadori et al 1989 |
乾酪乳桿菌 | 刺激免疫力 預防旅行者腹瀉 預防困難性梭狀芽胞桿菌腹瀉 |
Perdigon et al 1888 Oksanen et al 1990 Gorbach et al 1987 |
嗜酸乳桿菌 | 刺激免疫力 抑制致癌物酵素的產生 促進農場動物的生長
對抗鼠傷寒桿面、金黃色葡萄 球菌和大腸桿菌 |
Perdigon et al 1988 Goldin et al 1984 King 1968 Tortuero 1973 Bechman et al 1977 Watkins & Miller 1983
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L. plantarum | 可使碳水化合物發酵的瘤胃 微生物具抗酸性 |
Jensen et al. 1956 |
B. bifidum | 對抗滁州夏枯草的肺炎克雷白紙桿菌 預防大腸桿菌的轉移 |
Timoshko et al 1981 Bianchi-Salvadori et al 1989 |
E. faecium | 抵抗大腸桿菌型腹瀉 增加纖維素解質活性 對抗鼠傷寒桿菌 |
Underdahl et al 1982 Kumprecht et al 1984 Roach & Tannock 1980 |
Torulopsis spp | 預防細菌在腸道上皮繁殖 | Savage 1969 |
麴菌 | 改善乳產量和成份 增加瘤胃中的纖維素解質活性細菌 |
Harris et al 1983 Weidmeier et al 1987 |
促生素可以多種不同的形式銷售。可為乾燥製劑,例如:添加於水或食物中的粉劑、膠囊或個別給藥的錠劑;也可為液劑,亦可為膏狀,裝於槍形唧筒中;並且已使用噴霧方式將促生素噴灑到數天大的雞隻立即會接觸的環境中。
促生素的效用
促生素的功效是很廣泛的。它可以改善以下數點。
•抵抗疾病
•成長率
•食物利用效率
•乳製品
•蛋類製品
多年來所獲得的結果變化無常。而引起這些變化的理由也曾詳細的在先前的報告中被討論過(Fuller 1990)。然而很明顯的,如果運用正確的促生素,且用在正確的地方,效果就更為顯著。對此狀況而言,多菌株促生素含有正確菌株的機率就更高了。接下來將討論使用有泉來得豐促生素系列所獲得的結果。
關於使用促生素的概論可從近年來許多飼養實驗執行的結果中取得。
首先,乳酸桿菌促生素在雞方面的功效即為很好的證明,它可以明顯的改善生長,降低大腸桿菌、鼠傷寒桿菌和金黃葡萄球菌的菌數。
其次,E. faecium使用在豬方面也很成功,它不僅可以降低大腸桿菌菌數,而且也可以改善由這種細菌所造成的腹瀉。
此外,黴菌運用在反芻的效果也非常成功。它可以改善乳產量和其品質。
最完美的促生素
以我們現在對於促生素功效的認知,我們可以就理想的促生素該具備那些條件建議一些衡量的準則。應該具備:
•非病原菌且無毒性
•在宿主體內俱有增殖能力
•高生存能力
•貯存或使用時皆很穩定
•在腸道中俱存活且/或繁殖的能力
•能符合工業化的養殖標準
圖一、野外或畜養環境中保護性菌叢之獲得
當發展新菌株時必須切記這些衡量的準則。在促生素顯示的功效中,菌株能在腸道的正確部位進行新陳代謝是非常重要的;例如:對胃酸敏感的有機體在腸道尾端無法存活且不具活性。
未來的發展
促生素概念的正確性,以及其促成一些商業化促生素製品被用作農場動物飼料補充物時所產生的優異效東,都已獲得很好的證明。
然而,與商業冒險相同,促生素的發展將不會就此停止;人們仍希望改進。促生素未來的發展大部份將會奠定在我們對其在運作用更進一步的了解。因為它們廣泛的活動範圍並不是單以一種作用為模式就可以完全解釋的。
就目前對腸道微生物的認識,我們可以建議許多可以影響腸道菌叢構造,並且對宿主非常有益的方法。促生素的效果可由以下一種或數種方法促成:
•營養物的競爭
•附著部位的競爭
•抗菌性性質的產生
•刺激免疫力
我們對促生素作用模式豐富的認識已使我們能辨識有益的新陳代謝效應。藉著辨識在實驗室所產生的旺盛陳代謝,使我們可以先選擇在這方面實驗所適用的菌株。這方面的知識也使我們可以透過遺傳工程學,生產合併優秀的繁殖特性且具有製造大量促生素新陳代謝能力的菌株。
結論概要
促生素的使用持續在增加中。之所以受歡迎主要是因為它不似化學補充物,不會有殘留問題,因此不需要任何停藥期。且對使用的動物而言,這種產品並非外來物,而它的作用在於修復被現代化的農業和飼養方式分裂的天然菌叢。如同維他命一般,它具有在動物體內重建腸道內微生菌叢所建造的天然環境及補充不足的功效。這種"新鮮"的形象使得促生素佔有遠超過抗體及其它化學飼料添加劑的優勢。(能來福實業有限公司提供)
飼料營養雜誌(p.16∼21)─Roy Fuller、九六年十二期