動(dòng)物微生態(tài)飼料添加劑的研究進(jìn)展

1、動(dòng)物微生態(tài)飼料添加劑的研究進(jìn)展核心提示：動(dòng)物微生態(tài)制劑是指利用動(dòng)物體內(nèi)正常微生物成員及其代謝產(chǎn)物經(jīng)加工工藝而制成的制劑,它具有補(bǔ)充、調(diào)整或維持動(dòng)物腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡,達(dá)到防治疾病、促進(jìn)健康和提高生產(chǎn)性能的作用。1 發(fā)展概況 1907 年,.動(dòng)物微生態(tài)制劑是指利用動(dòng)物體內(nèi)正常微生物成員及其代謝產(chǎn)物經(jīng)加工工藝而制成的制劑,它具有補(bǔ)充、調(diào)整或維持動(dòng)物腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡,達(dá)到防治疾病、促進(jìn)健康和提高生產(chǎn)性能的作用。 1 發(fā)展概況1907 年,梅切尼科夫( Elie Metchnikoff) 發(fā)現(xiàn)并提倡飲用酸牛奶可健康長壽。1947 年, 蒙哈德(Mollgaard) 首先發(fā)現(xiàn)使用乳酸桿菌飼喂仔豬可有效

2、增加仔豬的體重并改善仔豬的身體健康。這一研究開創(chuàng)了微生態(tài)制劑用于動(dòng)物的先河。然而發(fā)展并不順利,20 世紀(jì)5060 年代抗生素占據(jù)了主導(dǎo),微生態(tài)制劑的研究則進(jìn)入低潮。20 世紀(jì)70 年代美國才開始將微生物大量應(yīng)用于飼喂動(dòng)物,大量研究表明微生態(tài)制劑有著抗生素?zé)o法比擬的優(yōu)點(diǎn),非常具有發(fā)展?jié)摿?世界各國陸續(xù)積極地倡導(dǎo)和推廣,使其再次受到矚目。我國微生態(tài)制劑的研究也始于20世紀(jì)70 年代,目前國內(nèi)已有一些生產(chǎn)廠家研制生產(chǎn)飼用微生態(tài)制劑產(chǎn)品,在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出一定的作用與效果。 2 分類 按微生物種類將動(dòng)物微生態(tài)制劑劃分如下。(1) 乳酸菌類微生態(tài)制劑:此菌屬是動(dòng)物腸道中的正常微生物。由于受生產(chǎn)技術(shù)、工藝

3、水平所限,在產(chǎn)品貯存、運(yùn)輸和再加工過程中,極易受干燥、高溫、高壓、氧化等不良環(huán)境的影響,造成活菌數(shù)下降,導(dǎo)致產(chǎn)品貯存期短、質(zhì)量不穩(wěn)定,進(jìn)而影響了飼喂效果。(2) 芽孢桿菌類微生態(tài)制劑:此菌屬在動(dòng)物腸道微生物群落中僅零星存在。芽孢桿菌對(duì)干燥、高溫、高壓、氧化等不良環(huán)境的抵抗力很強(qiáng),產(chǎn)品穩(wěn)定性高,在腸道發(fā)芽生長具有多種有效的酶促效應(yīng)。目前應(yīng)用的主要以枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌及蠟樣芽孢桿菌等為主。(3) 酵母微生態(tài)制劑:零星存在于動(dòng)物腸道微生物群落中,主要以啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等為主。(4) 復(fù)合微生態(tài)制劑:由多種菌復(fù)合配制而成,能適應(yīng)多種條件和宿主,具有促進(jìn)生長、提高飼料轉(zhuǎn)化率等多種功能。 3

4、 作用機(jī)理以及在畜牧業(yè)中的應(yīng)用微生態(tài)制劑進(jìn)入機(jī)體內(nèi),主要通過生成相關(guān)物質(zhì)和對(duì)腸道微生物區(qū)系的改變而發(fā)揮作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,用功能基因重組學(xué)方法鑒定了細(xì)菌與宿主相互作用中起作用的細(xì)胞膜分子122 。當(dāng)前對(duì)其作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)可歸納為以下幾點(diǎn)。 3. 1 建立有益微生物優(yōu)勢(shì)種群正常動(dòng)物腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡時(shí),有益微生物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),對(duì)整個(gè)種群起控制作用。當(dāng)機(jī)體發(fā)生應(yīng)激反應(yīng),抗生素的錯(cuò)誤應(yīng)用(如長期添加) 等破壞了動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡,致使動(dòng)物發(fā)病。應(yīng)用微生態(tài)制劑補(bǔ)充益生菌,使腸道中有益微生物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),抑制了病原微生物的繁殖,從而達(dá)到新的微生態(tài)平衡,使機(jī)體康復(fù)或保持機(jī)體處于健康狀態(tài)。目前,微生態(tài)制

5、劑維持腸道菌群平衡有以下幾種機(jī)制:(1) 競(jìng)爭(zhēng)性排斥作用。粘附能力通常被認(rèn)為是病原菌的一種重要的毒性因子 223 ,因此,許多益生菌可以通過與致病菌競(jìng)爭(zhēng)腸上皮的相同受體達(dá)到阻止致病菌的定植 。(2) 生物奪氧。畜禽腸道內(nèi)的正常微生物種群以專性厭氧菌為主,占99 %以上。微生態(tài)制劑中有強(qiáng)需氧菌,當(dāng)其進(jìn)入腸道后在繁殖過程中消耗掉腸道中的氧氣,從而有利于腸道正常微生物的生長繁殖,起到防病促生長的作用。(3) 改善腸道微生態(tài)環(huán)境。益生菌在其生長繁殖過程中能夠產(chǎn)生有機(jī)酸降低動(dòng)物腸道的p H 值,有效抑制有害菌的生長。有實(shí)驗(yàn)表明,乳酸菌在腸道內(nèi)的繁殖可抑制大腸桿菌及梭菌類的生長,抑菌率高達(dá)80 %以上。此

6、外,有機(jī)酸可加強(qiáng)腸道的蠕動(dòng)和分泌,促進(jìn)飼料消化,提高營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。(4) 清除腸道有害物質(zhì),提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì),改善畜舍環(huán)境。腸道內(nèi)的有害菌產(chǎn)生的有害物質(zhì),一方面對(duì)腸道細(xì)胞有明顯的毒害作用,引起腸功能紊亂,增加肝臟、腎臟負(fù)擔(dān)。另一方面,如果腸道菌群結(jié)構(gòu)中腐敗菌過多,其產(chǎn)生的腐敗成分通過膽汁進(jìn)入小腸或細(xì)菌代謝物直接進(jìn)入血液循環(huán),就有可能沉積到動(dòng)物產(chǎn)品(肉、蛋、奶) 中,繼而影響產(chǎn)品的品質(zhì)及風(fēng)味7 。芽胞桿菌類在腸道內(nèi)可產(chǎn)生氨基氧化酶、氨基轉(zhuǎn)移酶及分解硫化物的酶,將臭源吲哚化合物完全氧化,將硫化物氧化成無臭無毒物質(zhì);乳酸菌通過產(chǎn)生H2O2 、抑菌素、有機(jī)酸等物質(zhì),可有效抑制致病菌和腸內(nèi)固有腐敗菌的

7、生長、繁殖,減少內(nèi)毒素及腐敗產(chǎn)物的含量,凈化腸道環(huán)境,改善腸道功能,減少了隨糞便排出體外的致病菌和氨、硫化氫等有害氣體對(duì)環(huán)境的污染,起到了保護(hù)作用。 3. 2 產(chǎn)生各種消化酶微生態(tài)制劑中的多種微生物在生長繁殖過程中能產(chǎn)生多種消化酶,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪分解酶等水解酶類,從而促進(jìn)了蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,提高了飼料轉(zhuǎn)化率和利用率 。 3. 3 增強(qiáng)免疫功能(1) 影響免疫系統(tǒng)。益生菌能活化形成促炎癥反應(yīng)細(xì)胞因子,觸發(fā)免疫防御級(jí)聯(lián)反應(yīng)12 ,調(diào)節(jié)先天性免疫的抗炎反應(yīng)和促炎反應(yīng)。有研究表明,乳酸菌能夠促進(jìn)雞胸腺、脾臟和法氏囊的發(fā)育,增強(qiáng)白細(xì)胞的吞噬功能,增加胸腺和脾臟中的T

8、細(xì)胞數(shù),提高E2C3bR 和E2ICR 的花環(huán)形成率,以及提高機(jī)體產(chǎn)生ND 疫苗HI 抗體的水平。(2) 影響非特異性免疫。許多研究顯示微生態(tài)制劑可增強(qiáng)單核吞噬細(xì)胞(單核細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞) 、嗜中性粒細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的活力,刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子等因子的分泌,因而增強(qiáng)了機(jī)體非特異性防御機(jī)能及啟動(dòng)特異性免疫應(yīng)答 。(3) 促進(jìn)免疫器官的生長發(fā)育。司振書等發(fā)現(xiàn)將微生態(tài)制劑添加到飼料中飼喂肉雞,可促進(jìn)肉雞免疫器官的生長發(fā)育。研究證明,外籍菌群的免疫激活作用優(yōu)于原籍菌,當(dāng)外籍益生菌侵入動(dòng)物腸道后可誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗體和致敏的免疫活性細(xì)胞。微生態(tài)制劑含有大量有益菌, 其菌體成分如胞壁糖、肽聚糖、多肽

9、、蛋白質(zhì)等,可作為抗原刺激腸道,以免疫佐劑的形式作用于免疫器官,促進(jìn)免疫器官的生長發(fā)育。其次,微生態(tài)制劑中有益菌株在動(dòng)物消化道內(nèi)大量繁殖,不斷合成許多有益物質(zhì),如維生素、氨基酸、有機(jī)酸、醇類等,尤其是維生素和氨基酸類,這些物質(zhì)可促進(jìn)免疫器官的生長發(fā)育。 4 生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量控制(1) 生產(chǎn)流程一般包括選種、培養(yǎng)、發(fā)酵、吸附、干燥、制劑等。根據(jù)發(fā)酵工藝不同分為固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法 ,前者發(fā)酵成本較低,但雜菌較多;后者發(fā)酵成本較高,但雜菌少,菌含量高。(2) 采用包被(微囊) 以液2固結(jié)合工藝生產(chǎn)微生態(tài)制劑,具有耐高溫、抗氧、抗雜菌,保存期延長的特點(diǎn) 。(3) 優(yōu)質(zhì)的微生態(tài)制劑應(yīng)具備: 制劑活

10、菌量在1 g 或1 mL 中至少應(yīng)達(dá)107 1010 個(gè); 菌株穩(wěn)定、安全、可靠; 菌株能在腸道中存活、繁殖,且具有抗酸和抗環(huán)境變異的能力; 制劑應(yīng)具提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和抗病的有益作用。(4) 在微生態(tài)制劑的使用過程中,宿主動(dòng)物正常菌群的組成、用藥程序、動(dòng)物年齡、制劑類別都可影響微生態(tài)制劑的作用效果。(5) 生產(chǎn)中應(yīng)防止雜菌污染。 5 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀微生態(tài)制劑能促進(jìn)畜禽生長,提高產(chǎn)量;提高畜禽免疫力,增強(qiáng)抗病能力;去除糞便惡臭,改善生態(tài)環(huán)境;減少抗生素、激素等化學(xué)藥物的使用,畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)明顯得到改善;飼料使用微生態(tài)制劑發(fā)酵后,不僅能使飼料酸化,提高適口性,而且能提高飼料的營養(yǎng)成份,提高飼料的利

11、用和轉(zhuǎn)化效率,增加產(chǎn)量23 ,發(fā)展非常迅速。1989 年全球微生態(tài)制劑總銷售額為7 500 萬美元,1993 年為1. 22 億美元,近幾年發(fā)展更為迅速,估計(jì)銷售額達(dá)5 億美元。國外約有44 種產(chǎn)品投放市場(chǎng),有英國PIC 公司的Protexin ,泰國研制生產(chǎn)的Toyocerin ,加拿大生產(chǎn)的Prosurs Paste (主要含芽孢桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌等) ,芬蘭的Broilact等。國內(nèi)產(chǎn)品主要有武漢天惠生物工程有限公司生產(chǎn)的菌?？?大連醫(yī)學(xué)院研制的促菌生,南京農(nóng)大研制的促康生等。 6 存在的問題目前對(duì)動(dòng)物微生態(tài)制劑的作用機(jī)理了解得還不十分清楚,基礎(chǔ)理論方面的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國與歐美

12、、日本等發(fā)達(dá)國家相比,在微生態(tài)制劑的研發(fā)、生產(chǎn)、推廣、應(yīng)用等方面還很落后,主要原因有:我國微生態(tài)制劑的發(fā)展與國外相比起步較晚,已確定在我國適宜做微生態(tài)制劑的菌種種類過少,美國FDA 早在1989 年就公布了42 種可直接用于生產(chǎn)微生物添加劑的微生物菌種,而我國農(nóng)業(yè)部2008年最新的飼料添加劑品種目錄中允許添加的微生物僅為16 種,亟待開發(fā)新的菌種。微生態(tài)制劑的制作、加工工藝手段落后、單一。由于目前飼料中添加抗生素的現(xiàn)象十分普遍,因此對(duì)飼料中添加的微生態(tài)制劑具有殺滅和抑制作用。缺少配套的應(yīng)用推廣、售后服務(wù)和咨詢措施。 7 發(fā)展前景今后的發(fā)展將從分子水平上進(jìn)一步闡明微生態(tài)制劑的作用機(jī)理,不再局限于效果水平上。將微生態(tài)制劑與分子生物學(xué)相結(jié)合,利用基因工程重組技術(shù),生產(chǎn)出具有耐酸、耐熱、在動(dòng)物體內(nèi)可長期生長、繁殖和集多種功能于一身的微生態(tài)制劑。若干項(xiàng)研究已顯示了對(duì)乳酸菌進(jìn)行特定修改的可能性。深入研究微生態(tài)制劑對(duì)畜禽免疫功能的影響及其作用機(jī)制。研究針對(duì)某種動(dòng)物某個(gè)階段的專用微生態(tài)制劑,設(shè)計(jì)新型合理劑型,以保證其使用效果。加強(qiáng)益生菌、益生元、抗生素、酶制劑的協(xié)同