"益生菌"對家禽的功效與作用機制(中)
直接飼料用「益生菌(DFM)」的作用機制：
《維持消化道的有益含菌數》
一般健康動物體的腸道中均具有佳良自身保護功能。此健全的功能，可有效的將飼料中的營養轉換而表現在「生長、維持或生產」上。最重要的是在健康腸道的特性與正常功能，以維持胃腸道中菌叢的常態平衡。經細菌所產生的乳酸(Lactic acid)，經消化道及一些正常情況下，可保持腸道中有益菌的優勢(Fuller 1977；Jin等1977c)。但此保持腸道優勢均衡，會因緊迫如「高溫、高濕、更換飼料、遷移」等而造成情況反轉。若飼料中連續使用益生菌屬產品，發現可維持腸中有益菌叢常態平衡的功效，乃有下二個原因：「排斥與對抗外來病菌，及使病原菌失去病原性」。
抗菌力(Antagonistic activity)：於試管中證實「乳酸菌屬」可抑制家禽病原菌的生長。Chateau等於1993由2種商用DFM產品中分離出103株的乳酸菌屬，並試驗其抑制病菌能力。103中有50株具有效抑制2株沙門氏桿菌(Salmonella species)。約47％乳酸菌屬取自產品A及70％分離自產品B發現，可有效抑制全部6株血清型的大腸桿菌。Oyarzabal與Conner在1995報告中指出，3商業菌株(L. acidophilus and L. casi, and S. faecium)可有效抑制6株血清型的沙門氏桿菌。Jin等在1996a也同時發現，所有經分離12株乳酸菌屬的研究結果顯示：「均能有效抑制5株沙門氏菌，及3株血清大腸桿菌」。
細菌產生乳酸具抗病原菌能力的原因，乃是其所產生的「殺菌物質(bactericidal substances)」。在乳桿菌所產生的物質中含「殺菌素(bacteriocins)、有機酸與過氧化氫」。殺菌素(Bacteriocins)乃是細菌所產生的化合物，其特性是含有部份的活性生物蛋白及殺菌作用(Tagg et al 1976)。有關乳桿菌所產生的抗菌物質，業已擴大研究，結果其就是有如殺菌劑(bacteriocins)一樣。這包括令人滿意的殺菌特性(DeKlerk及Smith 1976；Barefoot與Klaenhammer 1983；Joerger及Klaenhammer 1986)，有如抗菌物質(Vincent等1959)，及其它的抗菌物質並不須要與殺菌劑有關(Shanhani等1976)。DeKlerk及Smith 1967發現，由發酵乳酸菌屬所得到121株，其中25株所產的「類殺菌物質」並不受酸或觸脢(catalase)所影響，也無滲透性(non-dialysable)及其功效會被醋酸氨(ammonium acetate)所促進。由乳酸菌屬的helveticus菌株所得的殺菌劑，就如我們所知的lactocin27，並已被Upreti與Hindsdill在1973及1975確認其所具有的殺菌效果。Joerger與Klaenhammer 1986也描述，乳酸菌的helveticus菌株所生產的物質具有殺菌的特性。
Vincent等1959由人類或動物體腸中的乳酸菌屬株，在試管中發現的類殺菌物質，並將其稱為「乳酸殺菌劑(lactodidin)」。維持乳酸殺菌劑活性的pH範圍是5.0到7.8，其不但是無滲透性也對觸脢不具敏感性。粗乳酸殺菌劑展現其抑菌力，可有效對抗包括以下多種的病原菌：「變形蟲菌(Proteus spp)、沙門氏菌、大腸菌及葡萄球菌(Staphylococcus spp)」，因乳酸殺菌劑具有廣闊的抗菌力。Vincent等在1959的結論是：「嗜酸乳酸菌屬」具有重要的功能，可有效對抗與控制人與動物體腸道中有害的微生菌。
乳酸菌屬乃是末端代謝綜合的主要產物，用以對抗有害菌。某些乳酸菌屬的代謝副產品在試管中也具有抗菌力。在其代謝產品中，被瞭解最多的是「有機酸(organicacids)」：如乳酸(lactic)與醋酸(acetic acids)(Tramer 1966；Sorrels及Speck 1970)，以及雙氧水(hydrogen peroxide)(Wheater等1952；Dahiya及Speck 1968；Price與Lee 1970)。「醋酸及乳酸」可有效抑制許多病原菌，其中包括革蘭氏陰性菌(Sorrels及Soeck 1970；Herrick 1972)。Sorrels與Soeck 1970，以及Adams與Hall 1988發現這些酸產生效果乃靠其pH，降低pH可提高大部份殺菌劑酸中不溶物。Tramer 1966證明，乳酸菌屬可有效抑制大腸桿菌的原因是，因與乳酸含較低的pH有關連。
Juven等1988發表，某些乳酸菌屬的抗菌力，已被歸屬於能產生「過氧化氫(hydrogen peroxide)」因而氧化微生菌分子(biomolecules)。總之，Vincent等於1959證明「觸𠕇」不影響「嗜酸乳酸菌屬」的抑菌效果，以及也不影響「過氧化氫」。Gulliland及Speck 1977後期證實，添加活性的「觸𠕇」到細菌的培養基中可減少培地用量，但並不限制或抑制嗜酸乳酸菌屬的生產量，並同時提出「過氧化氫」部份的職責是抗菌作用(antagonism)。他們的結：嗜酸乳酸菌屬所產生的抗菌力很可能是「酸、過氧化氫及殺菌素(bacteriocins)」等所產生的綜合效果。
競爭性的排斥作用(Competitive exclusion＝CE)：Nurmi及Rantala在1973介紹CE的技術基礎，以成雞腸內容物口服接種仔禽，以提高對抗與耐受沙門氏菌的感染。他們證實供稀釋比1：10正常健康成雞腸內容物給1-2日齡仔雞口服與接種嬰孩的沙賓疫苗(S. infantis)。結果對照組感染率100％，而添加組77％不受感染而安全耐過。此研究發現，因而建立促進發展CE的技術。過去20年有許多的研究CE，用以控制病原菌(含沙門氏菌、大腸桿菌及畸形菌Campylobacter)的效果。以不明確的接種標準，一劑量由排泄物或盲腸微生菌含沙門氏菌的培養物，一般而言，在試驗室會降低雞隻對沙門氏菌的感染與傳播。在田間對照的結果是，較多變異性(Stavric及D'Aoust,1993)。其解釋，乃田間的培養物比試驗室的情況較不明確，故有效性就會較低(Stavric及D'Aoust,1993)。當在冷藏與試驗室重復操作細菌分離時，明確的發現培養物的力價會逐漸下降(Gleeson等 1989；Stavric等1991)。Pivnick及Numi 1982；Schleifer 1985；Mead及Impey 1986；Bailey 1987；Mead及Barrow 1990；Stavric及D'Aoust 1993等權威在其著作中亦提出：「因處理方式的不同，會造成不同的競爭排斥作用(CE)」。
為避免任何意外感染到動物畜主腸中或糞便懸浮的病原菌，故應確知所組成腸中有益菌。有效培養物的定義是：「由不同屬所形成大數量的菌株(Impey等1982；Stavric 1992；Stavric及D'Aoust 1993)」。在英國已發展出，已確定培養物由5細菌屬及48株所組成，在報告中指出，已成功有效的保護雞隻對抗沙門氏傷寒菌(Mead及Impey 1984)。相類似的Gleeson等1989在加拿大也發展出確實可由10屬所產生的含50菌株，並Stavric 1992由試驗比較報告得到證明，不確定的培養物也可有效保護雞隻對抗沙門氏傷寒菌(104)。Nisbet等1993及Corrier等1994發現，由6屬「其中含2株糞鏈球菌(S. faecalis)、2株乳酸桿菌及1株乳酸球菌」所分離含有已確定培養物含11種混合乳酸細菌，當添加於飼料可顯著提高仔雞對「沙門菌屬」的抗力。近來，Corrier等1995報告指出，以混合盲腸已知有10屬，其培養物中分離出含有29菌株，對10日齡的仔雞做不完全的先前處理後，處理組盲腸中含沙門氏菌數降低到平均只有5.33㏒10單位。而對沙門氏菌的感染率，若與對照組比較時平均下降75％。
乳酸菌屬已被認定為有效的培養物所使用。因競爭與排斥的結果有時乳酸菌屬間是互相對立，但並不會產生困擾。Fuller 1977報告指出，畜主特殊乳酸菌屬株59及74／1是可降低在胃與小腸中的大腸菌，但並不能對雞盲腸中的微生菌產生效果。Muralidhara等1977發現與對照組比較下痢時，經同種乳酸菌屬對腸組織的附著，會顯著提高乳桿菌數量及含較低大腸菌數。Francis等1978證實飼料中每公斤添加乳酸菌屬75mg，可極顯著(p＜0.05)降低火雞腸與盲腸中含大腸菌數。相類似Watkins等在1982以及Watkins與Miller 1983證實，添加嗜酸乳酸菌屬可顯著(p＜0.05)降低雞隻胃腸道病原性大腸菌。近年來，Jin等1996a報告指出：14-21日齡雞飼料添加商業用乳桿菌培養物時，在小腸含下痢菌數較低。他們在1997b的報告也發現，10-20日齡肉雞飼料輔添附著乳酸菌屬培養物，不論單株或混合體添加組，盲腸中所含下痢菌數顯著減少(p＜0.05)及(Jin等1997a)。總之Adler與Damassa 1980在其報告中指出，供一劑量的「乳酸菌屬」給一日齡的雛雞，結果並不能改變盲腸中「乳酸菌屬與下痢菌」間的平衡狀況。
乳酸菌屬在一日齡雛雞以對抗沙氏菌的感染上，扮演部份的角色(Baba等1991；Qin等1995)。Watkins及Miller 1983發現，以嗜酸乳酸菌屬預防處理無菌雞，可降低死亡率，及當以傷寒菌(S. typhimurium)攻毒時可減低其暴病率。總之，傷寒菌在盲腸與直腸的含菌量並無減少。Baba等在1991對無菌雞以大腸菌、乳酸菌屬或二者混合的微生菌，及之後以傷寒菌供口服接種後發現，其中以二者混合的微生菌最有效抑制傷寒菌落，在下才是單獨的大腸菌與乳酸菌屬。上的結果在1995年被Qin等的報告所證實，在其試驗是以混合的乳糖與嗜酸乳酸菌屬組最有效降低已感染球的E. tenella雞隻盲腸中的腸炎含菌數，再次之才是單獨的乳。Hejlicek等1995報告中指出：益生菌屬(產自乳酸菌屬者)單獨就可有效防使沙門氏菌感染率下降。若於無沙門氏菌雞群用益生菌屬也對因外界環境所感染的沙門氏菌有效的保護。總之，以分離自成雞盲腸乳酸菌屬為雞做先前處理，用以對抗沙門氏菌的感染，在飼養於一般環境下並不成功(Adler及DaMassa 1980)。Stavric等1992證實，添加非專業由無沙門氏菌成雞糞便所分離的純乳桿菌的混合培養物，其中一商用益生菌屬含有「嗜酸乳酸菌屬及分岐菌(bifidobacteria)；或由嗜酸乳酸菌屬及二岐菌屬所發酵培養的酸乳(yoghurt)」，等均對已原本帶有沙門氏菌的雞無效。
若希望所使用的益生菌類要獲得效果，其他的一些因素應加以考慮。其中最重要的是「所使用的微生菌應是活菌，及是否可在腸道繁殖」者。在有效的狀況是，假設微生菌能於腸道正常繁殖與完成某些功能的結果而受益。因此，菌種必須在低酸性下乃可存活及可抵抗膽汁者。為了使其在消化道能成功的確實發揮功效，則菌株必須能附著於腸的表面，並增生與繁殖者。Jin等1996e的試驗中發現，只有26％由雞腸所分離的乳酸菌屬能適度或強而有力的附著於雞的迴腸上皮細胞。乳酸菌屬在試管的附著力與其實際在腸道的上皮細胞二者間變數極大，其中因素雖具相同的菌種，但菌株別間亦有極大的差異性(Barrow等1980；Kleeman及Klaenhammer 1982；Jin等1996e)。菌株附著於腸黏膜細胞的有關特殊寄主別，已有某些研究者提出報告(Morishita等1971；Fuller 1973；Suegaza 1975)。仲然由不同腸部位細菌所分離，也會產生附著於雞迴腸上皮細胞能力的差異(Barrow等1980；Jin等1996e)。Jin等1996c的試驗也發現，乳酸菌屬單一菌株只特殊能附著於血清型的沙門氏菌，故也只對此型菌能有效的降低。乳酸菌屬的特殊對抗沙門氏菌株的作用機制與功效，因並不完全瞭解，故乃需有賴將來更進一步的研究。
儘管某些其固有的腸中微生菌對動物體入侵病原菌，有抑制功能的機制已被發表(Rolfe,1991)，而確實的益生菌屬抑制病菌的機制並未被詳盡的說明。所提出的作用機制包含「聚集的乳酸菌屬與病原菌；腸道附著處的競爭；對營養素的競爭；及前上所提到的產生殺菌素物質」等。
Sissons在1989有提出建議「乳酸菌屬與病菌競爭附著腸黏膜表面」。其為達增生與腸道特定部位的微生菌，均會因受消化時腸胃蠕動而產生移動率下降的效果，故外來的有益生菌必須要先能附著於腸壁。光學與顯微鏡的研究證實，所入侵的沙門氏菌穿過腸壁的上皮細胞發光的表面(Turnbull及Richmond 1978)。乳酸菌屬株乃是最有效控制大腸菌的滋長與增生的物質(Fuller 1977、1978)。電子顯微鏡的檢查展現「沙氏菌堅實的黏著在盲腸黏膜，以及若當腸道缺乏其他微生菌時，沙氏菌能群聚於胃腸道的任何部位」(Soerjadi等1982)。腸黏膜表面所附著的微生菌間均以纖維相連接。雞盲腸璧黏膜上的菌落數，添加組多於未添加組。雞腸中微生菌落數在添加後約48-72小時達高峰(Soerjadi等1982)。有關對抗剛入侵沙門氏菌的感染，早期腸中菌叢密度乃是最重要。這些就是支持直接競爭附著部位，以排除病原菌的機制理論。更早證實與支持競爭附著的報告尚有如下的研究者：「Muralidhara等1977；Conway等1987；Stavric 1987」。
介於腸道中自然與病菌的協同凝聚(Coaggregation)間，已有被考慮是一種動物體排斥病原菌的方法。Reid等1988有建議乳桿菌(Lactobacilli)所產生的抑菌，乃是其與病菌在尿道的協同凝聚作用，可能就是提供舍主對抗病菌的重要防衛機制所在。Spencer及Chesson 1994報告指出，協同凝聚在乳酸菌屬不同株與腸中病原菌間可能造成排斥腸中的病菌，而形成保護的功效。研究者對雞病原菌與乳酸菌屬間的「協同凝聚」應再加詳細更進一步的研究，Jin等1996d報告中指出：「由雞腸中所分離的乳酸菌屬」在對抗沙門氏與大腸菌的效果極差。
對競爭可利用營養素的意思是，控制腸中的細菌數。但未必就是實際競爭排斥的機制。Rolfe在1991指出，許多環境因素任何一個均可能會提高飼料中營養的利用，或經主要飼料原料的選擇，無疑的是在促進其中一些微生菌生長含量，因而形成排斥其他細菌株的含量。Mulder 1991提出「寡醣類(fructoo-ligosaccharides)」不能被腸中的酵素所消化，但可被乳酸菌屬及二岐菌(Bifidobacteria)當熱能利用，故對上二者的生長有利。因酸而造成低pH，而沙門氏菌、大腸菌及其他革蘭氏陰性菌等病原菌又不能利用寡醣，故這些有害菌的生長將受到抑制。最近，Edens等1997發現雞及仔母雞飼料中，主要是乳酸濃度具有選擇性與提供有利條件給乳酸菌reuteri株，以提高其在腸中的含菌數(Casas et al 1993)。
(下期待續)
家禽世界現代畜殖合訂本(p.19∼23)─許春福編譯、九八年八期