1.乳酸菌的生理特性

乳酸菌指發酵糖類主要產物為乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細菌的總稱，形態、代謝性能和生理學特征不完全相同。細胞形態多為桿狀或球狀,不生產孢子,不運動或少運動,不耐高溫,但耐酸,在pH3.0-4.5時仍可生長,對胃中的酸性環境有一定的耐受性,營養要求嚴格,除了碳水化合物,還需要多種氨基酸、維生素和肽等。在動物體內通過生物頡頏,降低pH,阻止和抑制致病菌的侵入及定植,降解亞硝氨、氨、吲哚和糞臭素等有害物質,活菌體內和代謝產物中含有較高。目前在自然界已發現的這一類菌在細菌分類學上至少包括23個屬:乳酸桿菌屬，雙歧桿菌屬、肉食桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠球菌屬、乳球菌屬和芽孢乳桿菌屬等。乳酸菌絕大多數生長繁殖于厭氧或微耗氧、礦物質和有機營養物豐富的酸性環境中，分布十分廣泛，在發酵生產(青貯飼料、泡菜和酸奶)的培養物和動物消化道中含量較高。

2.乳酸菌的作用機制

2.1抑菌機制

細菌在動物腸道內定居和繼續生存的因素,包括胃酸、膽鹽、消化酶、免疫反應、內源微生物及其產生的抗菌素。這些因素中任何一個因素的改變都會導致細菌活的超氧化歧化酶(SOD),能增強體液免疫和細胞免疫。乳酸菌的抑菌機制正是它的生化特性改變了致病菌的生存環境和生長機制,從而達到抑菌的效果。

2.1.1通過產酸改變腸道微生態環境抑制有害菌的生長

乳酸菌在體內發酵乳糖類,生產大量的醋酸和乳酸,使環境pH下降,腸道處于酸性環境,而腸道內的病原細菌最適生長的pH為7.0-7.4,由于乳酸菌產酸及細胞崩解產酸使腸道內pH下降,不利于腸道內病原菌在腸壁定殖和生長,導致病原細菌活力下降進而衰老和死亡,維持了腸道的生態平衡,使腸道得以發揮正常的生理功能。

2.1.2通過產生某些抗菌物質抑制有害菌生長

乳酸菌除了產生有機酸,還可產生過氧化氫和安息香酸等抑菌物質,合成溶菌酶及其他抗菌物質,如乳酸菌素、乳酸鏈球菌肽和嗜酸菌素等,這些產物對腸道病原菌有抑制作用。過氧化氫和細菌素等在抑制病原菌上的機制被稱為黏附抗性。黏附于腸道黏膜,是病原菌定植并產生臨床癥狀的前提條件。體內微生物與病原微生物間存在競爭附著小腸上皮位點的作用,即競爭排斥作用,如果這些位點被較多的有益菌株占據,病原菌就會被排斥。乳酸菌可通過與病原菌間生存和繁殖的空間、時間、定居位點及營養的競爭,從而抑制病原菌黏附在腸黏膜上皮細胞上,達到抑菌作用。

2.2營養機制

乳酸菌在動物體內正常發揮代謝活性,就能直接為宿主提供各種可利用的必需氨基酸和各種維生素及消化酶(如淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶等)等,還可提高礦物質(如鈣、磷、鐵和鎂)的消化率和吸收率,從而增強動物的營養代謝,促進動物機體的生長和生產。此外,乳酸菌產生的酸性代謝產物使腸道環境偏酸性,而一般消化酶的最適pH酸性(淀粉酶pH6.5,糖化酶pH4.4),有利于營養素的消化吸收,有機酸的產生還可加強腸道的蠕動和分泌,也可促進養分的消化吸收。

2.3免疫機制

乳酸菌能增強動物機體免疫力,表現在2個方面:1)影響非特異性免疫應答,增強單核和巨噬細胞活力,刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子的分泌。2)刺激特異性免疫應答,如加強黏膜表面和血清中IgA、IgM和IgG水平,以加強體液免疫。促進T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖,加強細胞免疫。Schiffrin等(1994)發現,約氏乳桿菌(L.johnsonnii)Lj1和乳酸雙歧桿菌(B.lactis)Bb12能在體外增強吞噬細胞對大腸菌的吞噬作用;嗜熱鏈球菌與沙門菌一起使用可起到免疫佐劑的作用,顯著提高血清中IgA含量。乳酸菌對免疫系統的刺激機制還在進一步研究中。Ouwehand等(1999)提出了攝入益生素(含乳酸菌)對免疫刺激作用的可能途徑,抗原性物質通過淋巴結中的濾泡上皮,通過途徑有2種:
①微生物代謝產物或碎片作為小分子抗原直接通過普通上皮細胞或透過上皮細胞間的緊密連接縫隙。
②微生物細胞本身由微皺細胞通過胞飲作用傳送給位于微皺細胞包囊中的巨噬細胞等,抗原進入淋巴組織后,或由抗原提呈細胞處理或直接交給淋巴細胞,產生相應的免疫應答。