動物微生態(tài)飼料添加劑的研究進展

1、動物微生態(tài)飼料添加劑的研究進展核心提示：動物微生態(tài)制劑是指利用動物體內正常微生物成員及其代謝產物經加工工藝而制成的制劑,它具有補充、調整或維持動物腸道內的微生態(tài)平衡,達到防治疾病、促進健康和提高生產性能的作用。1 發(fā)展概況 1907 年,.動物微生態(tài)制劑是指利用動物體內正常微生物成員及其代謝產物經加工工藝而制成的制劑,它具有補充、調整或維持動物腸道內的微生態(tài)平衡,達到防治疾病、促進健康和提高生產性能的作用。 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)制劑用于動物的先河。然而發(fā)展并不順利,20 世紀5060 年代抗生素占據(jù)了主導,微生態(tài)制劑的研究則進入低潮。20 世紀70 年代美國才開始將微生物大量應用于飼喂動物,大量研究表明微生態(tài)制劑有著抗生素無法比擬的優(yōu)點,非常具有發(fā)展?jié)摿?世界各國陸續(xù)積極地倡導和推廣,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70 年代,目前國內已有一些生產廠家研制生產飼用微生態(tài)制劑產品,在實際應用中表現(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:此菌屬是動物腸道中的正常微生物。由于受生產技術、工藝

3、水平所限,在產品貯存、運輸和再加工過程中,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,導致產品貯存期短、質量不穩(wěn)定,進而影響了飼喂效果。(2) 芽孢桿菌類微生態(tài)制劑:此菌屬在動物腸道微生物群落中僅零星存在。芽孢桿菌對干燥、高溫、高壓、氧化等不良環(huán)境的抵抗力很強,產品穩(wěn)定性高,在腸道發(fā)芽生長具有多種有效的酶促效應。目前應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:零星存在于動物腸道微生物群落中,主要以啤酒酵母、產朊假絲酵母等為主。(4) 復合微生態(tài)制劑:由多種菌復合配制而成,能適應多種條件和宿主,具有促進生長、提高飼料轉化率等多種功能。 3

4、 作用機理以及在畜牧業(yè)中的應用微生態(tài)制劑進入機體內,主要通過生成相關物質和對腸道微生物區(qū)系的改變而發(fā)揮作用。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,用功能基因重組學方法鑒定了細菌與宿主相互作用中起作用的細胞膜分子122 。當前對其作用機理的認識可歸納為以下幾點。 3. 1 建立有益微生物優(yōu)勢種群正常動物腸道內的微生態(tài)平衡時,有益微生物占絕對優(yōu)勢,對整個種群起控制作用。當機體發(fā)生應激反應,抗生素的錯誤應用(如長期添加) 等破壞了動物腸道微生態(tài)平衡,致使動物發(fā)病。應用微生態(tài)制劑補充益生菌,使腸道中有益微生物占絕對優(yōu)勢,抑制了病原微生物的繁殖,從而達到新的微生態(tài)平衡,使機體康復或保持機體處于健康狀態(tài)。目前,微生態(tài)制

5、劑維持腸道菌群平衡有以下幾種機制:(1) 競爭性排斥作用。粘附能力通常被認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爭腸上皮的相同受體達到阻止致病菌的定植 。(2) 生物奪氧。畜禽腸道內的正常微生物種群以專性厭氧菌為主,占99 %以上。微生態(tài)制劑中有強需氧菌,當其進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生有機酸降低動物腸道的p H 值,有效抑制有害菌的生長。有實驗表明,乳酸菌在腸道內的繁殖可抑制大腸桿菌及梭菌類的生長,抑菌率高達80 %以上。此

6、外,有機酸可加強腸道的蠕動和分泌,促進飼料消化,提高營養(yǎng)物質的吸收。(4) 清除腸道有害物質,提高畜禽產品品質,改善畜舍環(huán)境。腸道內的有害菌產生的有害物質,一方面對腸道細胞有明顯的毒害作用,引起腸功能紊亂,增加肝臟、腎臟負擔。另一方面,如果腸道菌群結構中腐敗菌過多,其產生的腐敗成分通過膽汁進入小腸或細菌代謝物直接進入血液循環(huán),就有可能沉積到動物產品(肉、蛋、奶) 中,繼而影響產品的品質及風味7 。芽胞桿菌類在腸道內可產生氨基氧化酶、氨基轉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;乳酸菌通過產生H2O2 、抑菌素、有機酸等物質,可有效抑制致病菌和腸內固有腐敗菌的

7、生長、繁殖,減少內毒素及腐敗產物的含量,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環(huán)境的污染,起到了保護作用。 3. 2 產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,從而促進了蛋白質、脂肪、碳水化合物等營養(yǎng)物質的消化吸收,提高了飼料轉化率和利用率 。 3. 3 增強免疫功能(1) 影響免疫系統(tǒng)。益生菌能活化形成促炎癥反應細胞因子,觸發(fā)免疫防御級聯(lián)反應12 ,調節(jié)先天性免疫的抗炎反應和促炎反應。有研究表明,乳酸菌能夠促進雞胸腺、脾臟和法氏囊的發(fā)育,增強白細胞的吞噬功能,增加胸腺和脾臟中的T

8、細胞數(shù),提高E2C3bR 和E2ICR 的花環(huán)形成率,以及提高機體產生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)制劑可增強單核吞噬細胞(單核細胞和巨嗜細胞) 、嗜中性粒細胞和自然殺傷細胞的活力,刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子等因子的分泌,因而增強了機體非特異性防御機能及啟動特異性免疫應答 。(3) 促進免疫器官的生長發(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,當外籍益生菌侵入動物腸道后可誘導宿主產生抗體和致敏的免疫活性細胞。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物消化道內大量繁殖,不斷合成許多有益物質,如維生素、氨基酸、有機酸、醇類等,尤其是維生素和氨基酸類,這些物質可促進免疫器官的生長發(fā)育。 4 生產工藝及產品質量控制(1) 生產流程一般包括選種、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固結合工藝生產微生態(tài)制劑,具有耐高溫、抗氧、抗雜菌,保存期延長的特點 。(3) 優(yōu)質的微生態(tài)制劑應具備: 制劑活

10、菌量在1 g 或1 mL 中至少應達107 1010 個; 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; 制劑應具提高動物生產性能和抗病的有益作用。(4) 在微生態(tài)制劑的使用過程中,宿主動物正常菌群的組成、用藥程序、動物年齡、制劑類別都可影響微生態(tài)制劑的作用效果。(5) 生產中應防止雜菌污染。 5 國內外發(fā)展現(xiàn)狀微生態(tài)制劑能促進畜禽生長,提高產量;提高畜禽免疫力,增強抗病能力;去除糞便惡臭,改善生態(tài)環(huán)境;減少抗生素、激素等化學藥物的使用,畜禽產品的品質明顯得到改善;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、用和轉化效率,增加產量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,估計銷售額達5 億美元。國外約有44 種產品投放市場,有英國PIC 公司的Protexin ,泰國研制生產的Toyocerin ,加拿大生產的Prosurs Paste (主要含芽孢桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌等) ,芬蘭的Broilact等。國內產品主要有武漢天惠生物工程有限公司生產的菌?？?大連醫(yī)學院研制的促菌生,南京農大研制的促康生等。 6 存在的問題目前對動物微生態(tài)制劑的作用機理了解得還不十分清楚,基礎理論方面的研究還遠遠不夠。我國與歐美

12、、日本等發(fā)達國家相比,在微生態(tài)制劑的研發(fā)、生產、推廣、應用等方面還很落后,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 種可直接用于生產微生物添加劑的微生物菌種,而我國農業(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。缺少配套的應用推廣、售后服務和咨詢措施。 7 發(fā)展前景今后的發(fā)展將從分子水平上進一步闡明微生態(tài)制劑的作用機理,不再局限于效果水平上。將微生態(tài)制劑與分子生物學相結合,利用基因工程重組技術,生產出具有耐酸、耐熱、在動物體內可長期生長、繁殖和集多種功能于一身的微生態(tài)制劑。若干項研究已顯示了對乳酸菌進行特定修改的可能性。深入研究微生態(tài)制劑對畜禽免疫功能的影響及其作用機制。研究針對某種動物某個階段的專用微生態(tài)制劑,設計新型合理劑型,以保證其使用效果。加強益生菌、益生元、抗生素、酶制劑的協(xié)同