1.乳酸菌的生理特性
乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称，形态、代谢性能和生理学特征不完全相同。细胞形态多为杆状或球状,不生产孢子,不运动或少运动,不耐高温,但耐酸,在pH3.0-4.5时仍可生长,对胃中的酸性环境有一定的耐受性,营养要求严格,除了碳水化合物,还需要多种氨基酸、维生素和肽等。在动物体内通过生物颉颃,降低pH,阻止和抑制致病菌的侵入及定植,降解亚硝氨、氨、吲哚和粪臭素等有害物质,活菌体内和代谢产物中含有较高。目前在自然界已发现的这一类菌在细菌分类学上至少包括23个属:乳酸杆菌属，双歧杆菌属、肉食杆菌属、链球菌属、明串珠球菌属、乳球菌属和芽孢乳杆菌属等。乳酸菌绝大多数生长繁殖于厌氧或微耗氧、矿物质和有机营养物丰富的酸性环境中，分布十分广泛，在发酵生产(青贮饲料、泡菜和酸奶)的培养物和动物消化道中含量较高。
2.乳酸菌的作用机制
2.1抑菌机制
细菌在动物肠道内定居和继续生存的因素,包括胃酸、胆盐、消化酶、免疫反应、内源微生物及其产生的抗菌素。这些因素中任何一个因素的改变都会导致细菌活的超氧化歧化酶(SOD),能增强体液免疫和细胞免疫。乳酸菌的抑菌机制正是它的生化特性改变了致病菌的生存环境和生长机制,从而达到抑菌的效果。
2.1.1通过产酸改变肠道微生态环境抑制有害菌的生长
乳酸菌在体内发酵乳糖类,生产大量的醋酸和乳酸,使环境pH下降,肠道处于酸性环境,而肠道内的病原细菌最适生长的pH为7.0-7.4,由于乳酸菌产酸及细胞崩解产酸使肠道内pH下降,不利于肠道内病原菌在肠壁定殖和生长,导致病原细菌活力下降进而衰老和死亡,维持了肠道的生态平衡,使肠道得以发挥正常的生理功能。
2.1.2通过产生某些抗菌物质抑制有害菌生长
乳酸菌除了产生有机酸,还可产生过氧化氢和安息香酸等抑菌物质,合成溶菌酶及其他抗菌物质,如乳酸菌素、乳酸链球菌肽和嗜酸菌素等,这些产物对肠道病原菌有抑制作用。过氧化氢和细菌素等在抑制病原菌上的机制被称为黏附抗性。黏附于肠道黏膜,是病原菌定植并产生临床症状的前提条件。体内微生物与病原微生物间存在竞争附着小肠上皮位点的作用,即竞争排斥作用,如果这些位点被较多的有益菌株占据,病原菌就会被排斥。乳酸菌可通过与病原菌间生存和繁殖的空间、时间、定居位点及营养的竞争,从而抑制病原菌黏附在肠黏膜上皮细胞上,达到抑菌作用。
2.2营养机制
乳酸菌在动物体内正常发挥代谢活性,就能直接为宿主提供各种可利用的必需氨基酸和各种维生素及消化酶(如淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等)等,还可提高矿物质(如钙、磷、铁和镁)的消化率和吸收率,从而增强动物的营养代谢,促进动物机体的生长和生产。此外,乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性,而一般消化酶的最适pH酸性(淀粉酶pH6.5,糖化酶pH4.4),有利于营养素的消化吸收,有机酸的产生还可加强肠道的蠕动和分泌,也可促进养分的消化吸收。
2.3免疫机制
乳酸菌能增强动物机体免疫力,表现在2个方面:1)影响非特异性免疫应答,增强单核和巨噬细胞活力,刺激活性氧、溶酶体酶和单核因子的分泌。2)刺激特异性免疫应答,如加强黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平,以加强体液免疫。促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖,加强细胞免疫。Schiffrin等(1994)发现,约氏乳杆菌(L.johnsonnii)Lj1和乳酸双歧杆菌(B.lactis)Bb12能在体外增强吞噬细胞对大肠菌的吞噬作用;嗜热链球菌与沙门菌一起使用可起到免疫佐剂的作用,显着提高血清中IgA含量。乳酸菌对免疫系统的刺激机制还在进一步研究中。Ouwehand等(1999)提出了摄入益生素(含乳酸菌)对免疫刺激作用的可能途径,抗原性物质通过淋巴结中的滤泡上皮,通过途径有2种:
①微生物代谢产物或碎片作为小分子抗原直接通过普通上皮细胞或透过上皮细胞间的紧密连接缝隙。
②微生物细胞本身由微皱细胞通过胞饮作用传送给位于微皱细胞包囊中的巨噬细胞等,抗原进入淋巴组织后,或由抗原提呈细胞处理或直接交给淋巴细胞,产生相应的免疫应答。