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动物微生态制剂及其应用
  作者: 摘自:益生菌专家 日期:2012-02-21  
     摘要 微生态制剂是一种新型饲料添加剂,在畜牧生产中有着显著的作用。微生态制剂通过参与动物肠道内微生物平衡来抑制有害微生物菌群。在使用时应注意一些影响微生物存活及其发挥作用的因素。目前,微生态制剂在生产及使用中仍存在许多问题亟需解决。

    关键词 微生态制剂

    

    近50年来,抗生素在畜牧业生产中的广泛应用,有力地促进了畜牧业的发展。但是随着抗生素的广泛长期使用,其弊端也日益明显。由于微生态制剂的无污染、无残留,同时又能提高免疫力等特点,使动物微生态学和动物微生态制剂的飞速发展成为必然。在近20年的时间内,动物微生态制剂在微生态学理论的基础上得到空前发展,在畜牧生产中的应用也日益广泛。

    1 动物微生态制剂

    1.1 定义

    动物微生态制剂(AnimalMicrobialEcologicalAgents,AMEA或MicrobialPreparation)是在微生态学理论指导下,将从动物体内分离的有益微生物,经特殊工艺制成的只含活菌或者包含细菌菌体及其代谢产物的活菌制剂。动物微生态制剂又称为微生物饲料添加剂。使用动物微生态制剂的最终目的是维持动物消化道内微生物的良好平衡,提高饲料利用率、防治疾病,提高动物的生产力。世界上已有许多国家大量使用微生态制剂,日本每年益生素用量在1000吨以上。在我国,动物微生态制剂的研究起源于20世纪70年代末80年代初,90年代以后进入产业化研制、开发及大规模生产期。目前,微生态制剂已被公认为有希望取代抗生素的饲料添加剂。

    

    1.2 动物微生态制剂的种类

    1.2.1 益生菌

      指为改善动物微生态平衡而发挥有益作用,达到提高动物生产力水平和健康水平,人工添加的活菌制剂。我国目前批准的菌种有12种:干酪乳酸菌、植物乳杆菌、粪链球菌、屎链杆菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母、产朊假丝酵母、沼泽红假单孢菌等,可直接饲喂动物。

    1.2.2 益生元

    又叫化学益生素,是一种不能被宿主消化吸收,也不能被肠道有害菌利用,只能被有益微生物选择性吸收利用或能促进有益菌的活性(或繁殖)的一类化学物质。最早发现的益生元是双歧因子,后来又发现多种不能被消化的寡糖可作为益生元,如乳果糖、低聚果糖、低聚麦芽糖及棉籽低聚糖等。

    1.2.3 合生元

    为益生菌和益生元按一定比例结合的生物制剂,能同时发挥二者的共同作用,这类产品的发展前景非常广阔。

    2 动物微生态制剂的主要作用机理

    微生态制剂在动物消化道中发挥作用,是与其生命活动及其代谢产物有着紧密的联系。

    2.1 抑制有害菌的生长,改变肠道微生物区系,降低疾病的发生

    2.1.1 产酸

    由于微生态制剂的某些菌种,如乳酸杆菌、双歧杆菌能产生乳酸、乙酸等有机酸,降低肠道pH值,可抑制大肠杆菌、沙门氏杆菌、梭菌等的增殖,减少肠道疾病的发生。

    2.1.2 产生过氧化氢

    一些菌种如嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌等可产生过氧化氢抑制葡萄球菌的生长繁殖,使有益菌在细菌的种间竞争中占优势。

    2.1.3 分解胆盐

    双歧杆菌细胞内酶还可将肠内结合的胆盐分解为游离的胆酸,通过胆酸对细菌产生较强的抑制作用。

    2.1.4 竞争性抑制有害菌的定植

    益生菌进入肠内后,与病原菌和有害菌竞争营养物质、生存空间,抑制病原菌粘附到肠细胞上。郑跃杰(2000)等研究表明,双歧杆菌粘附于肠上皮细胞后能完全抑制产毒性大肠杆菌(ETEC)和肠致病性大肠杆菌的(EPEC)的进一步粘附,其机制有可能是由于双歧杆菌的占位性保护,在空间上阻止了病原与宿主细胞的进一步接近。

    2.1.5 生成的抗生素

    某些益生素(如乳酸杆菌、链球菌)可产生抗菌素,如嗜酸菌素、乳糖菌素和乳酸菌素;乳酸菌能产生广谱的抗菌物质,这些抗菌性物质通过改变肠道内活菌的数量和代谢而发生作用。

    通过抑制有害菌的生长,从而减少了胺、氨和其它有害气体和物质的生成,减少了对动物机体的毒害作用。

    2.2 刺激免疫系统提高机体免疫力

     微生态制剂的免疫刺激作用主要与糖类有关,糖类作为生物机能调节分子,主要表现为免疫增强和刺激作用,对巨噬细胞和T淋巴细胞、自然杀伤细胞等均有明显的刺激作用,使这些细胞的活性增强,刺激机体增强免疫力。另外,双歧杆菌及其表面结构成分能够激活机体的免疫监控功能,增强各种细胞因子和抗体的产生,提高自然杀伤细胞和巨噬细胞活性,对宿主无任何毒副作用。

    2.3 营养作用

    双歧杆菌在肠道内发酵后可以产生乳酸和醋酸,提高钙、磷、铁的利用率,并促进铁和维生素D的吸收。早在70年代就曾有报道,双歧杆菌能够合成维生素和蛋白质,促进消化和吸收。双歧杆菌具有磷蛋白磷酸酶,能分解奶中的α-酪蛋白,提高蛋白消化率。枯草芽孢杆菌在小肠中增殖时会产生水解酶,促进蛋白质、淀粉、脂肪、半纤维素的分解,因而可提高饲料的利用率,还可消除鸡粪臭味,防止下痢及呼吸道疾病。用作微生态制剂的菌种,一般都具备特殊的酶系,如分解亚硝胺的酶、降低胆固醇的酶、控制内毒素的酶、分解α-酪蛋白的酶、合成各种维生素的酶等。微生态制剂还在肠道内代谢产生几种B族维生素。因此,微生态制剂对动物的作用是非常重要的。

    

    3 微生态制剂的应用

    3.1 猪

    大量的试验结果表明,在仔猪和母猪饲料中添加微生态制剂,可明显降低肠道疾病发病率,提高仔猪成活率和生长率。朱万宝等(1994)将主要含蜡状芽孢杆菌、粪链球菌等4种(每克含活菌>1×108)的复合益生菌剂加入断奶仔猪饲料。与对照组相比,用复合益生菌剂的试验组可节约饲料、提高增重及减少药物开支,每头猪直接增加经济效益5.96元。

      3.2 家禽

    在鸡饲料中添加微生态制剂,可提高肉鸡的日增重、饲料转化率和产蛋率。苏志勇等(1999)将动物微生态制剂加入30周龄的蛋鸡饲料中,结果表明,微生态制剂能明显提高产蛋率和饲料转化率,蛋的品质无差异,且能提高每只鸡的经济效益。兰桂林等(1992)报道,用研制成功的嗜酸乳活菌制剂在石河子地区预防雏鸡白痢,试验组发病率为8.75%,明显低于对照组27.5%,使30日龄雏鸡平均日增重提高12.26%。

    3.3 在其它动物上的应用

    微生态制剂在水产养殖上,主要用于改善水质,增强鱼的机体健康,改善鱼的商品性质和种用性能。真菌和酵母能帮助乳牛消化纤维,提高奶产量。Kelims和Lyens分别用美国Alltech生物技术中心生产的米曲霉培养物和酿酒酵母培养物进行乳牛试验,结果表明,在150天的泌乳期中,两种饲料添加剂分别提高奶产量3.1kg和3.2kg。

      4 使用中应注意的事项

    4.1 菌种的选择

    动物消化道微生物具有多样性和特异性,因此不同动物种类对菌种的要求也不同,同一菌株用于不同的动物,往往产生的效果差异较大。使用时一定要了解菌种的性能和作用,不同的产品有不同的功效,选择不当达不到应有的目的,反而破坏原有的菌群,甚至引起疾病。

    4.2 应用时间

    应用时间要早,从新生畜禽开始使用,以保证有益菌优先定植。制剂进入机体后要有一定时间进行微生物菌群调整,才能定植下来。长期连续使用微生态制剂虽然能产生与使用抗生素相近的防治效果,但增加了成本,对于生产无药物残留的畜产品可能是应选用的方法,但就目前饲养条件而言,将其作为一种生态调节剂用于病后的康复期,各种应激因素前后、纠正菌群失调、治疗消化不良等更为实际。

    4.3 剂量与浓度

    产品中必须含有相当数量的活菌数才能取得效果。瑞典规定乳酸菌制剂活菌数要达到2×1011/g。我国在正式批准生产的制剂中,对含菌数量和用量也有规定,芽孢杆菌含量≥5×108。目前关于这方面的报道还很少,因此,必须按产品说明使用。

    4.4 抗生素的协同作用  先用抗菌性药物清理肠道,为益生菌的定植和繁殖清除障碍,然后再服用微生态制剂,达到了较好的使用效果。

    4.5 注意制剂的保存期 

    由于目前生产工艺的不完善性,对大多数菌种的保存有一定困难。因此,在应用中应注意保存期限,随着保存时间的延长,活菌数量也在不断地减少,其速度因菌种和保存条件而异。

    

    5 存在问题及解决措施

    5.1 菌种失活

    死菌体多糖及其代谢产物虽有短暂的效果,但由于没有足够的存活功能菌,故不能取得满意效果。因此,在微生态制剂中保证功能菌的存活数量与时间是一个极其重要的问题。除了制剂生产中的因素外,饲料加工过程的高温、机械等操作、家畜胃酸环境及抗生素的使用等因素都与菌种失活有关。蔡辉益等根据Fuller(1989)、美国Alltech生物技术中心以及金立志(1992)、何明清(1992)等的报道认为,直接饲喂的、优质的微生态制品应具有以下条件:①应是活的有益微生物,且要求有一定的含量;②应能在肠道环境中存活繁衍,并具有抗逆能力,如抵抗pH和适应环境变异;③应能在生产现场条件长期储存,并保持好的稳定性和存活率。

    Alltech生物技术中心的措施是,用水溶性的-葡聚糖包裹细菌,使之微胶囊化,提高菌种的存活能力。谢达平等(1999)采用特定的包埋剂,将活菌包埋制成了肠溶性溶粒,此制剂可抵抗胃酸的作用,保护菌种。同时将活菌包埋制成微粒后,存活时间也大大延长。

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    5.2 菌种选育

    微生态制剂中的菌种来源不同,对不同畜种的效果不同。许多菌种都具有特异性。用于动物的微生态制剂的菌种,一般都是从动物肠道中分离出来的,经过培养、繁殖再回到相应种的动物体内,有利于在宿主体内定植。

    对于现行广泛应用的菌株可通过自然机制进行基因转移和重组,改良菌种,使其具有更好的品质,在生产中发挥更大地作用。目前对于乳杆菌和双歧杆菌研究的较多。

    谨防微生态制剂携带抗药性因子。目前市场上所用的微生态制剂,基本上都是野生菌株,绝大多数没有分子生物学方法检查是否有抗药性因子,随着益生素的使用,抗药性因子将有可能在菌群中相互传递而发生扩散,这将给动物生产带来严重不良后果。

    微生态制剂的应用前景是广阔的,但还有许多研究工作有待完成,只有这样才能推动我国的饲料工业赶上国外的先进水平。

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