①肠道上皮的黏附
要使益生菌在动物体内发挥益生作用,首先需要菌株在肠道内的定植,而益生菌定植的前提条件是微生物与肠道的黏附。
刚出生的动物,肠道内是无菌的,不久外界的菌开始进入体内,有的菌通过黏附和定植,成为常驻菌;有些菌无亲和力,不能黏附和定植,成为过路菌。
能在肠道内定植的菌,包含有益菌、有害菌,也有中性菌。它们都是正常菌,构成了肠道微生态系统动态平衡。
益生菌通过菌体表面的黏附物质(黏附素)与肠黏膜上皮细胞受体黏附,然后定植,阻止有害菌的入侵,形成生物屏障,从而起到益生的作用。
②维持肠道内菌群平衡
益生菌在肠道内定植后,成为肠道中有益的正常菌,并起着维持肠道内菌群平衡的功能。胃肠道的原籍菌群能抑制其他外来微生物在肠道内的定植或增殖,这被称为“竞争排斥”作用,或“定植抗力”。 定植抗力是体内微生物与致病菌竞争肠道上皮的吸附位点而产生的。
通过使用益生菌增加了肠道的有益菌的定植,吸附位点被较多的有益微生物所占据,病原微生物就会被排斥。这样有助于肠道内形成一道微生物屏障,阻止了病原菌的入侵,使肠道内的菌群保持相对的平衡。此外,也有可能因为与有害菌竞争营养物质,阻止了有害菌的生长繁殖。
②维持肠道内菌群平衡
通过生物夺氧方式阻止病原菌繁殖,就是在肠道微生态系统中,厌氧菌是优势种群。使用耗氧或兼性厌氧的益生菌暂时在肠道定植,降低局部环境的氧分子浓度,促进厌氧微生物的生长,提高定植抗力,而达到恢复生态平衡的目的。从而抑制了有害微生物的繁殖,可用于预防、治疗肠道疾病。
③生理活性物质的产生
益生菌在生长代谢过程中,会产生生理活性物质,抑制病原菌、防治疾病。如有些乳酸杆菌和链球菌可产生嗜酸菌素、乳酸菌素等,芽孢杆菌可产生细菌素,对大肠杆菌和沙门氏菌有显著的抑制作用。大部分乳酸菌代谢可产生有机酸,如乳酸、乙酸、丙酸以及过氧化氢。这些物质使动物肠道pH值下降,促进铁、钙和维生素D等的吸收。有利于有益菌的生长,抑制或杀死病原菌。
许多益生菌还可产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等消化酶,这些活性酶有利于饲料中营养物质的消化吸收,提高饲料消化率。如芽孢杆菌能分泌蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性物质,降解植物饲料中复杂的碳水化合物,释放出可吸收的营养物质。同时,益生菌还能刺激动物内源性消化酶的分泌。
④免疫调节
对免疫系统功能的调节是益生菌剂作用最独特的一面。益生菌菌体可直接作用于肠道黏膜免疫系统,发挥调节功能。同时,某些微生物如乳酸菌的代谢产物可刺激动物机体的免疫系统,其作用与免疫佐剂相似,可诱导动物一些与免疫有关的细胞产生白细胞介素、促进细胞分裂素、干扰素、肿瘤坏死因子等。
益生菌对免疫系统刺激作用的可能途径有2种:
一为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者透过上皮细胞间的紧密连接缝隙; 二为微生物细胞本身由微褶细胞(M—Cell),通过胞饮作用传送给位于M—Cell包囊中的巨嗜细胞等。抗原进入淋巴组织后,或由抗原提呈细胞处理后,或直接交给淋巴细胞,产生相应的免疫应答。
益生菌如乳杆菌和双歧杆菌,进入宿主肠道,其代谢产物或整个菌体细胞能通过M细胞(淋巴集结上的一层特殊分化的细胞,也称微皱褶细胞,与肠上皮细胞紧密排列在一起)进入淋巴集结激活Th2淋巴细胞,产生大量细胞因子(IL-5),促使B淋巴细胞产生免疫球蛋白A (IgA),并与肠黏膜上皮细胞产生的分泌小体,结合成分泌型免疫球蛋白A (sIgA)。slgA在肠道黏膜免疫系统中起着重要作用。
⑤益生菌本身为动物提供营养
益生菌在生长代谢过程中,可以直接产生多种营养物质,如维生素、氨基酸、短链脂肪酸等,这些物质对动物的健康和生长发育非常重要。
如光合细菌,蛋白含量可达60%以上,同时含有多种维生素、磷、钙及多种微量元素。酵母细胞中含有丰富的维生素和各种营养成分,粗蛋白质含量平均为40%-60%。