人們常說的乳酸菌不是一個分類學(xué)上的名稱,而是指在代射過程中能產(chǎn)生乳酸的一類細菌的總稱。從1857年法國生物學(xué)家巴斯特魯在研究酒變成醋的原因時首次發(fā)現(xiàn)乳酸菌開始,經(jīng)過一個半世紀的發(fā)展,國內(nèi)外有大量臨床和飼養(yǎng)試驗都已證明,其對人和動物都有保健和治療功效。
綜其主要作用機理有以下幾點:(1)提供營養(yǎng)物質(zhì),如賴氨酸和蛋氨酸等必須氨基酸、各種維生素,并可提高礦物元素的生物學(xué)活性;(2)產(chǎn)生有機酸、乳酸菌素等抗微生物活性物質(zhì),改善微生態(tài)環(huán)境,清理腸道有毒物質(zhì);(3)通過影響機體非特異性免疫應(yīng)答、刺激活性氧及溶酶體酶等分泌來調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)功能等。
在眾多飼用微生物添加劑中, 乳酸菌制劑是應(yīng)用最為廣泛、效果較好的一類。美國FDA(1989年)規(guī)定允許飼喂的微生物有40余種,有近30種是乳酸菌。我國2013年農(nóng)業(yè)部批準使用的微生物品種有34種,其中乳酸菌為23種。
乳酸菌制劑應(yīng)用之兩面分析
乳酸菌是陸生動物及多種水產(chǎn)動物消化道固有菌,研究人員通過微生物分離、鑒定技術(shù),可從不同動物腸道及生長環(huán)境分離出具有益生功能的菌株,通過發(fā)酵工藝的研究,形成乳酸菌單一或復(fù)合制劑。
乳酸菌最大的特點是不產(chǎn)生休眠芽孢并產(chǎn)生大量有機酸,萬事有兩面,不產(chǎn)生芽孢可使乳酸菌在應(yīng)用過程中無需考慮萌發(fā)率的問題,繁殖迅速,但也使其在耐壓、耐溫及保存過程中失去優(yōu)勢;此外產(chǎn)生有機酸可以有效降低腸道和環(huán)境pH、控制有害菌過度繁殖,同時也需要認識到,過多乳酸產(chǎn)生也會反饋抑制其自身的繁殖甚至存活。
發(fā)酵工藝突破
所謂人不能因噎廢食,乳酸菌的益生功能是毋庸置疑的,從理論和實踐中都證明了這一點, 無疑是抗生素替代路上的理想選擇,為解決以上兩個矛盾點,廣大微生態(tài)制劑研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用實踐人員在不斷摸索中積累了很多經(jīng)驗。
關(guān)于如何改善發(fā)酵過程中因產(chǎn)酸反饋抑制造成菌量太低的問題,發(fā)酵中可通過不同的工藝調(diào)節(jié)環(huán)境的緩沖體系,使pH緩慢降低,消除在乳酸菌發(fā)酵過程中乳酸等有機酸的抑制,菌量可比改善前提高5~8倍,保證了菌體的增加及代謝產(chǎn)物的豐富。
辯證地看待乳酸菌制劑的菌量
但是如何解決保存中死亡的問題,避免在保存中菌量從百億CFU/ml降低1~3個數(shù)量級到千萬~億CFU/ml,有很多研究加入了包被、冷凍干燥的工藝,研究和實踐表明即使這樣也需要低溫保存才能保證其存活。這些發(fā)酵后處理的工藝的改進其實早有突破,且這樣的工藝在我們?nèi)擞萌樗峋l(fā)酵劑中非常常見,但為什么沒有廣泛應(yīng)用在我們水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè),主要因成本和實用性問題,誰會把人用成本用在畜禽、水產(chǎn)上,而且我們也做不到在應(yīng)用之前一直是低溫保存,客戶群體不同,承受的成本當(dāng)然兩樣。
那么問題來了,為什么我們沒有低溫保存、也沒有包被、冷凍干燥,卻有著像比嘉照夫發(fā)明的EM菌這樣的名牌商品?而且眾所周知,EM原露有調(diào)水穩(wěn)水、降低水體pH、調(diào)理腸道類等功效。其實,對乳酸菌的作用機理國內(nèi)外一直有兩種對立的觀點,其一是認為是活菌起作用,其二是認為是代謝產(chǎn)物起作用。當(dāng)然還有一種觀點認為兩者都不可少,作者個人支持菌加代謝產(chǎn)物是最好。
多少菌是最好呢,其實研究人員在做應(yīng)用試驗是就考慮到乳酸菌的衰亡問題,添加量試驗就是在乳酸菌菌量平穩(wěn)到其正常水平為依據(jù)添加的,即推薦用量中不管是投喂15ml/kg飼料還是水體潑灑4畝•米/瓶已考慮入衰亡的因素,是保守的添加量(以上數(shù)據(jù)為舉例)。進一步得講,優(yōu)良的乳酸菌制劑,首先得保證在發(fā)酵中菌量盡量高,比如我們常說的八十億、一百億CFU/ml,收獲盡量多的菌體和產(chǎn)物,其次就是菌加入環(huán)境中繁殖是很快的,一變二的時間只需十幾~二十幾分鐘,即使是已衰亡到千萬級別,接觸到適宜環(huán)境是仍然可以再次快速繁殖起來的。這就是為什么EM原露的使用方法是用紅糖進行富集,其實就是把EM原露當(dāng)做源,紅糖當(dāng)做基質(zhì)。放大到水體,道理是相同的,乳酸菌制劑是源,水體的有機物為基質(zhì),以小球撬動大球,不斷擴大乳酸菌對水和腸道生態(tài)的調(diào)控。
乳酸菌制劑的應(yīng)用安全性
對于從環(huán)境分離的不管是乳酸菌還是芽孢菌進行篩選時,首要工作就是安全性能評估,包括體內(nèi)和體外的致病性試驗,體外通過血涂板等方式確定其是否溶血,初步排除掉溶血菌株;小批量發(fā)酵后對動物進行超劑量浸泡;進一步的還需要進行超劑量投喂或腹腔、肌肉注射試驗。確定其安全性以后才能進一步進行凈水等效果驗證。
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中乳酸菌制劑主要起到的作用是調(diào)理養(yǎng)殖動物腸道,降低水體pH,是在嚴格的臨床試驗的基礎(chǔ)上選擇有繁殖潛力、產(chǎn)乳酸豐富的菌株(部分菌株需驗證抑菌效果)通過深度發(fā)酵形成的制劑,一般3~4.5左右,所以檢測乳酸菌的一個重要指標就是pH值得測定。
由于乳酸菌的衰亡比較快,尤其是到后期,菌量不應(yīng)該做為乳酸菌的產(chǎn)品檢測指標,只能作為輔助指標進行檢測。目前市面的乳酸菌產(chǎn)品只能保證出罐(即發(fā)酵完成分離出發(fā)酵罐體)的菌含量。所以目前市場銷售的乳酸菌產(chǎn)品標注含量基本上以出罐含量為準。