德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)是乳酸杆菌的一个重要菌种，最早由Beijierinck于1901年分离^[1]，并以德国细菌学家Delbrück的名字命名，其来源广泛，可从乳制品、发酵食品以及人的口腔、肠道及阴道分离得到。经多年研究表明，德氏乳杆菌作为饲用添加剂，在调整畜禽肠道微生态平衡^[2-3]、预防和治疗腹泻^[4]、调节机体免疫^[5]以及促生长和改善肉品质等方面具有重要作用，德氏乳杆菌已然成为颇具替代抗生素潜力的微生态制剂。本文结合近年来国内外关于德氏乳杆菌的研究，总结其生物学特性、生物学功能以及在动物生产中的应用效果与可能机制，以期为德氏乳杆菌在动物生产中提供参考。

1 德氏乳杆菌概述

德氏乳杆菌在细菌学分类属于裂殖菌纲(Schizomycetes)，真细菌目(Eubacteriales)，乳杆菌科(Lactobacillaceae)，乳杆菌属(Lactobacillus)^[6]，其作为乳酸杆菌的重要菌种之一，按照rRNA序列可分为德氏乳杆菌德氏亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii)、德氏乳杆菌乳酸亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis)和德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)3个亚种^[7]。德氏乳杆菌菌体较长，呈长杆状或链杆状，无鞭毛和芽孢，菌落圆形^[8]，边缘整齐，呈乳白色，属于革兰氏阳性菌；耐酸喜温，生长温度为30~40 ℃，一般不运动，经次甲基蓝染色后可见胞内颗粒，可利用的糖有纤维二糖[D(+)-cellobiose]、果糖、葡萄糖、蔗糖、海藻糖等。

2 德氏乳杆菌的生物学功能 2.1 调节肠道菌群的微生态平衡

动物胃肠道内存在诸多微生物菌群，菌群之间相互协调作用并在胃肠道内建立菌群区系^[9]。由于外界温度、饲养条件、饲养环境等因素的改变，致病菌入侵肠道，致使肠道生态平衡被打破，进而引发机体肠道损伤和相应的疾病。在动物肠道内，德氏乳杆菌虽不是优势菌群，但对于肠道内有益菌群优势的建立和改善肠道微生物区系以及维持肠道健康具有重要作用。刘统^[10]研究发现，在给试验组仔猪于出生吃初乳前、第3天、第8天、第15天分别灌服1、2、3、4 mL的德氏乳杆菌后，胃肠道微生物菌群Shannon指数较灌服生理盐水的对照组仔猪有升高的趋势，介于1.56~2.63，而Shannon指数可反映微生物菌种分布情况，数值越大表明菌种越丰富，菌群越难被破坏，特别是在试验的中后期，试验组仔猪胃肠道微生物优势菌群(如嗜酸梭菌属、酪丁酸梭菌、乳酸菌菌属)数量显著增加，同时还抑制了大肠杆菌等有害菌的增殖。许褆森^[11]发现，投喂德氏乳杆菌后其在肉仔鸡肠道内定植且数量达到5×10⁷ CFU/g，而沙门氏菌数量较对照组下降10² CFU/g。其原因可能是德氏乳杆菌通过自身分泌的细胞表面蛋白、脂磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)、胞外多糖(exopoly saccharides，EPS)以及过氧化氢(H₂O₂)等成分与肠道受体结合，其中H₂O₂作为信号转导因子，可诱导H₂O₂酶体增殖，激活过氧化物酶-硫氰酸盐反应系统，抑制致病菌在肠道内定植或异常增殖，使有益菌数量在肠道上占据优势，从而维持肠道生态平衡^[12]。此外，徳氏乳杆菌对胃酸、胆盐和温度表现出较强的耐受性，并可产生大量乳酸，降低肠道环境pH，抑制病原菌和有害菌在肠道内的增殖^[13]，也有研究表明，德氏乳杆菌在生长代谢过程中可产生抑制微生物存活的EPS、细菌素、H₂O₂等物质^[14]，此类物质能诱导干扰素(IFN)和促细胞分裂剂的产生，活化自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)，产生免疫球蛋白抗体，从而活化巨噬细胞，减少有害菌对肠道的损伤。研究表明，德氏乳杆菌保加利亚亚种可抑制革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性菌、大肠杆菌类和沙门氏菌属等致病菌的生长^[15]。有研究认为其机制可能与德氏乳杆菌产生的乳酸链球菌素的抑制作用有关^[2]。吴向军等^[16]研究发现，体外培养的德氏乳杆菌裂解物对大肠埃希菌及金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。其作用机制可能是德氏乳杆菌通过分泌胞外糖苷酶分解肠上皮细胞的复杂多糖^[17]，此类多糖又是诸多致病菌的受体，于是通过酶的分解，阻止致病菌在肠道上皮细胞的定植黏附，从而减少肠道内有害菌的数量。由此可见，德氏乳杆菌在一定程度上能够抑制有害菌在肠道定植或异常增殖，保持乳酸菌等有益菌数量相对稳定，改善动物胃肠道菌群区系平衡。

2.2 调节机体肠道免疫力

肠道是机体重要的消化器官，同时也是机体免疫防御的最前线，其免疫功能占全身免疫功能的70%，有近1/2的免疫细胞附着在肠道，产生机体80%的抗体^[18]。德氏乳杆菌与机体肠道的免疫力密切相关，可诱导肠道上皮细胞产生溶菌酶(LZ)、酰基载体蛋白(ACP)、免疫球蛋白M(IgM)和细胞因子等^[19-20]，以此影响肠道做出特异性免疫应答和非特异性免疫反应。贺文^[18]研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加0.2%的德氏乳杆菌能提高血清中免疫细胞因子的含量，使肠黏膜中分泌型免疫球蛋白(SIgA)含量增加，肠上皮组织中淋巴细胞数量增多，从而增强断奶仔猪的免疫力。李瑞等^[21]给7、14、21日龄的仔猪灌服德氏乳杆菌后，血清中免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、IgM含量均较对照组高，血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)的含量显著增加，表明灌服德氏乳杆菌能增强哺乳仔猪的免疫力。由此可见，德氏乳杆菌通过增加肠道Ig含量和细胞因子数量来提高仔猪免疫力。其作用机制可能是德氏乳杆菌的代谢产物乳酸刺激肠道黏膜免疫活性，诱导肠上皮细胞产生的LZ、ACP和髓过氧化物酶(MPO)等物质作为配体，被Toll样受体(TLR)识别后激活TLR-核因子-κB(NF-κB)信号通路^[22]，产生免疫效应分子β防御素，直接调节上皮细胞对肠道炎症的免疫应答，进而抑制肠道中有害菌的增殖，并直接或间接地促进肠道中优势菌群(如双歧杆菌)的增殖^[12]。此外，德氏乳杆菌还能调节树突状细胞(dendritic cells，DC)的数量。DC是目前已知的功能最强大的抗原提呈细胞，DC数量的多少直接反映了免疫作用的强弱^[23]。龚郁^[24]在哺乳仔猪上的研究表明，灌服德氏乳杆菌能够提高哺乳仔猪空肠、回肠的DC数量，加速激活T细胞开启免疫应答。综上可知，德氏乳杆菌在肠道中可通过其代谢产物和表面活性物质直接或间接诱导、激活肠道免疫细胞或肠黏膜免疫细胞因子，使肠免疫细胞作出相应的免疫应答信号通路，以此增强仔猪免疫功能。

2.3 促进营养物质的消化吸收

德氏乳杆菌能够产生消化酶、维生素和氨基酸(如赖氨素、蛋氨酸)及硫胺素等多种营养物质，为动物机体提供部分可直接利用的必需氨基酸和维生素，同时提高矿物质元素的生物学活性，进而促进动物的营养吸收^[25]。Schlegel等^[26]和毕德成等^[27]研究发现，德氏乳杆菌通过发酵产生的乳酸，不仅能促进钙、磷、铁以及维生素D的吸收率，还能增加蛋氨酸和赖氨酸等必需氨基酸的含量。Liang等^[28]研究发现，德氏乳杆菌细胞壁上的代谢产物蛋白酶能够将蛋白质水解成小肽，肽酶又将其分解成氨基酸，以便于机体消化吸收。此外，德氏乳杆菌还可在肠道内产生B族维生素、维生素K以及淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纤维素酶、磷脂合成酶等。而在这些酶的作用下，不可溶性的营养成分被水解为可溶性营养成分，进而加速肠道对营养素的吸收^[29]。

3 德氏乳杆菌对动物生产的影响及其作用机理 3.1 提高动物生产性能

德氏乳杆菌具有提高动物生产性能的作用。许褆森^[11]研究表明，将德氏乳杆菌投喂到30~55日龄的肉鸡饲粮中，可以消除饲粮中的抗营养因子，提高饲料营养利用率，从而提高动物的生产性能。最新研究发现，德氏乳杆菌通过调节胰岛素生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、肌肉生长抑制素(MSTN)和皮质醇基因的表达来改善动物的生长性能^[30]。其中，皮质醇属于糖皮质激素的一种，在调节营养物质代谢、矿物质平衡、生长性能和免疫能力方面有着重要作用^[31]。Carnevali等^[32]在鲈鱼饲料中添加德氏乳杆菌后，试验组鲈鱼血清皮质醇含量显著降低，并且体重较对照组提高81%。由此推断，其可能机制为德氏乳杆菌通过代谢产物降低受试动物皮质醇含量，致使由糖皮质激素介导的MSTN表达下降，同时增加IGF-Ⅰ调节中的转录，刺激内分泌和旁分泌、自分泌信号来促进细胞增殖和分化，进而改善动物的生产性能。此外，德氏乳杆菌还可改善肠道黏膜形态结构，提高肠道黏膜通透性，增加肠道对营养物质的吸收利用率。侯改凤^[33]在育肥猪饲粮中添加0.1%德氏乳杆菌制剂后，试验组平均日増重(ADG)和平均日采食量(ADFI)分别提高5.11%和3.62%，且十二指肠、空肠和回肠的黏膜厚度分别提高了10.17%、13.46%和9.36%，空肠绒毛高度极显著增加。贺文^[18]在断奶仔猪饲粮中添加0.2%的德氏乳杆菌后同样有类似的效果。由此可见，德氏乳杆菌通过改变动物各个阶段的肠道形态结构以及肠黏膜形态，促进肠道对养分的消化吸收及代谢，提高营养利用率，从而提高动物的生产性能。

3.2 预防和治疗疾病

德氏乳杆菌还具有良好的防腹泻、抗肿瘤^[34]、降胆固醇^[35]的作用。Carnevali等^[32]和Picchietti等^[36]研究发现，分离自巴斯鱼肠道的徳氏乳杆菌具有治疗腹泻以及降低病死率等作用。石英军^[37]在仔猪出生进食母乳前、第4天、第8天、第15天分别给其灌服德氏乳杆菌1、2、3、4 mL菌液(10⁸ CFU/mL)后，试验组仔猪腹泻率和死亡率比对照组分别降低5.34%和10.00%以上。李瑞^[38]在给育肥猪灌服0.1%的德氏乳杆菌后，试验组在腹泻率和发病率方面除了有同样效果外，研究还认为德氏乳杆菌进入动物肠道后，在肠道内定植黏附，形成一层生物膜。由此推断，德氏乳杆菌防止动物腹泻的可能机制是德氏乳杆菌在肠道定植产生乳酸链球菌素等抑菌物质，同时调节紧密连接蛋白基因的表达，增强肠道黏膜屏障防御功能，从而有效降低腹泻等疾病的发生率。据报道，德氏乳杆菌还有抗肿瘤、降低胆固醇的功效。Kishimoto等^[39]将德氏乳杆菌产生的胞外多糖作用于人的肠上皮Caco-2细胞和小鼠巨噬细胞RAW264.7，结果显示这2种细胞均分泌了大量的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和多种细胞因子。张筠等^[40]研究表明，德氏乳杆菌保加利亚亚种可提高血浆中白细胞介素-2(IL-2)含量，对血浆中TNF-α含量和脾脏中NK细胞的活性都有增高的趋势，能够消除诸多肿瘤因子。其抗肿瘤作用机制可能是EPS诱导PAE细胞中IFN、IFN-γ和抗病毒因子MXA以及核糖核酸酶L(ribonuclease L, RNase L)的表达增加，激活TLR3引起先天免疫反应^[20]，从而提高抗病毒免疫力。此外，已经证实，乳酸菌具有降低胆固醇的功效，并且在生长过程中能分泌胆盐水解酶(BSH)等酶系，将胆固醇降解成其他物质，导致其含量降低。李瑞^[38]在对育肥猪的试验中发现，在饲粮中添加0.1%的德氏乳杆菌制剂，其血清、肠道及粪便中总胆固醇(TC)的含量较对照组显著降低；血清中高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的含量可反映机体胆固醇的分解能力，而试验中德氏乳杆菌组血清HDL-C含量较对照组高，说明该组胆固醇清除能力加强。由此可见，德氏乳杆菌可提高血清HDL-C含量，降低机体TC含量，从而降低心血管疾病的发病率。

3.3 调节脂代谢，改善肉品质

德氏乳杆菌可通过影响机体脂肪酶活性和合成脂质的相关基因表达来调节脂代谢，减少畜禽体内脂肪的沉积，提升瘦肉率，改善肉品质^[41]。Sharifi等^[42]在肉鸡的高脂饲粮中添加德氏乳杆菌(3.09×10¹⁰ CFU/g)，肉鸡的脂肪消化率降低，体脂沉积降低。侯改凤^[33]研究表明，在饲粮中添加0.1%德氏乳杆菌能使生长育肥猪瘦肉率提高3.11%，背膘厚和脂肪沉积均降低，但差异均不显著。韦良开等^[43]在宁乡猪饲粮中添加0.2%德氏乳杆菌后，试验组猪瘦肉率提升5.12%，同时体脂率降低2.13%，但差异均不显著。据报道，血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)是一种与脂肪代谢和肥胖相关的蛋白，可以通过抑制脂蛋白脂肪酶的活性、促进脂解和脂肪酸的氧化分解减少脂肪沉积^[44]。有研究认为德氏乳杆菌能在动物体内产生多种活性成分，提高Cacao-2细胞中ANGPTL4基因的表达，将脂肪酶激活，促进脂肪的分解和能量的释放，提高体内蛋白质含量，同时降低HepG2细胞中脂肪合成相关基因的表达来降低脂肪生成，减少脂肪沉积，增加瘦肉率，从而改善动物的胴体性状^[45-47]。另外，已有研究表明，育肥猪饲粮中添加0.1%德氏乳杆菌制剂可降低肠道对胆汁酸的重吸收，干扰胆汁酸的肠肝循环，进而调节脂代谢^[38]，改善机体抗氧化能力^[48]。这也在一定程度上为德氏乳杆菌改善肉品质提供了依据。

德氏乳杆菌还具有改善肉色和保鲜度，提高肉品质的功能^[43]。其机制与德氏乳杆菌的抗氧化能力有关，能够保护肌肉含磷脂的细胞膜免受脂质过氧化的损伤, 延缓鲜肉切块中肌红蛋白变为高铁血红蛋白, 减缓肉色变暗的速度^[49]。此外，肉色与肌肉中还原型肌红蛋白(Mb)、氧合型肌红蛋白(MbO₂)和高铁型肌红蛋白(MMb)三者所占的比例和分布有关^[50]，这也提示，肉色的改变表明德氏乳酸杆菌可能具有调节肌肉中Mb、MbO₂和MMb含量与比例的作用，从而影响肉色变化。侯改凤^[33]和韦良开等^[43]研究表明，饲粮中添加德氏乳杆菌的试验组动物宰后肌肉pH较对照组高，且滴水损失降低，但差异并不显著。pH变化受肌肉中乳酸含量的影响，且pH与肉品质呈正相关，而肌肉中乳酸是由糖原降解所形成。Lindahl^[51]和周利华等^[52]的报道表明，宰后肌肉糖原酵解导致pH下降。由此推断，德氏乳杆菌在一定程度上能减少肌肉中糖原含量，降低糖原通过糖酵解途径转化成ATP的速率，延缓宰后肌肉pH的下降速率，pH的提高可使细胞膜渗透性降低，从而提高细胞系水力，降低滴水损失，改善肉品质。但其具体作用机制还有待进一步研究。

3.4 抗氧化应激

德氏乳杆菌可调节机体总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，清除体内的活性氧，提高抗氧化能力。超氧化物歧化酶(SOD)和CAT是机体内主要的抗氧化酶，SOD负责把超氧阴离子(O₂^-)转化成氧气(O₂)和H₂O₂，CAT能够把H₂O₂分解成O₂和水(H₂O)^[53]。李瑞等^[21]研究发现，在给仔猪灌服德氏乳杆菌后，仔猪血清SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和CAT活性及总抗氧化能力(T-AOC)都得到提高，丙二醛(MDA)含量得到降低。枉候军^[54]研究发现, 在仔猪基础饲粮中添加0.2%的德氏乳杆菌可以缓解LPS诱导的氧化应激导致的空肠、回肠黏膜和血清中MDA、H₂O₂含量的降低，同时肠道黏膜中谷胱甘肽(GSH)含量和血清中T-AOC显著提高。其原因可能是德氏乳杆菌可分离的EPS组分(r-EPS1、r-EPS2和r-EPS3)对超氧自由基和羟基自由基具有强烈的清除作用，对脂质过氧化及DNA的羟基自由基氧化损伤有显著的抑制作用^[55]。张娟^[56]研究表明，乳酸杆菌的代谢产物EPS具有抗氧化能力，可见德氏乳杆菌具有同样的功能。Zhang等^[57]研究发现，适量添加德氏乳杆菌显著降低了鲤鱼幼鱼肝脏中MDA的含量，当添加量为1×10⁶ CFU/g时，鲤鱼幼鱼肝脏中SOD、CAT、GSH-Px活性最高^[53]，表明德氏乳杆菌在一定程度上抑制了鲤鱼的氧化损伤。其作用机理可能归因于产生的消化酶类、可溶性多糖和氢气，从而影响抗氧化酶的活性，降低活性氧的含量。此外，德氏乳杆菌还可通过清除机体活性氧、自由基、螯合金属离子^[58]，参与氧化还原调控系统，对抗氧化体系的激活作用，在体内代谢吸收后具有降血脂的能力等方式实现抗氧化作用^[59]。

4 小结

综上所述，德氏乳杆菌具有诸多生理功能，在提高动物生长性能、增强机体免疫力、维持肠道微生态平衡以及改善畜产品品质等方面具有一定的作用效果。如今“无抗养殖”已成为解决全球抗生素滥用问题的重要手段，德氏乳杆菌作为新型微生态制剂，在畜禽生产中具有良好的应用前景，但其作用机理复杂，目前尚不完全明确，因此，进一步探索德氏乳杆菌对不同畜禽品种的作用效果及调节机制仍是未来研究的重点。