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我国动物微生态制剂的起源、发展战略及应用前景
  作者: 摘自:中国饲料工业信息网 日期:2012-02-21  

 


    动物微生态学是研究正常微生物群之间,正常微生物群与动物体内环境之间,动物体与外界之间三者相互关系的多学科相互交叉的一门新兴的边缘学科,具有独特的理论和细胞、分子水平的方法学,而动物微生物制剂是在动物微生态理论指导下采用已知有益的微生物,经培养等特殊工艺制成的生物制剂或活菌制剂称为动物微生态制剂。
    1、 起源
    动物微生态制剂起源于70年代当时为克服抗生素的抗药性及二重感染,何明清等通过大量调查和研究发表了多篇论文并于1980年发表了《仔猪黄痢及其生物制剂预防法研究》,阐述了采用不产生肠毒素但产生大肠菌的大肠埃希氏菌SY30菌株(07:K+)预防初生仔猪黄痢取得了明显的效果。同年,方定一教授在《仔猪大肠杆菌病防治研究概况》一文中阐述了用NY10(大肠杆菌+乳酸杆菌)预防仔猪黄痢取得了明显效果。1980年四川农业大学《仔猪黄痢病原及生物制剂研究》获得了四川省政府重大科研成果奖。从此,为动物微生态制剂的研究、开发和产业拉开了序幕。
    1.1动物微生态理论崛起
    SY30与NY10预防仔猪黄痢虽然取得了明显的效果。但其作用机理还是未知数。何明清等1983年以来在国内外多种刊物上连续发表了《幼龄猪、鸡不同日龄不同肠断正常菌群研究》及《病、健猪、鸡不同日龄不同肠断正常菌群研究》以及鲤鱼、大熊猫和家鸭肠道正常菌群研究,随后,相似的报道频频出现。试验证明,幼龄畜禽肠道菌群之间保持相对稳定的微生态平衡,好氧菌:厌氧菌=1:100-1000,优势种群是专性厌氧菌(99%以上),肠道菌群与幼龄畜禽肠道下痢的关系,试验证明病、健畜禽肠道菌群之间的比例,下痢时优势种群发生更替,出现明显的菌群比例失调,好氧菌:厌氧菌=1:1-10,这是幼龄畜禽下痢的主要原因,为防止幼龄畜禽下痢提出了新的微生态失调理论。
    1.2生物兽药与动物疾病关系
    生物兽药是动物微生态制剂的一个分支。1984-1989年何明清等采用自己研制的调痢生在国内多种刊物上发表了《调痢生调整多种动物下痢的研究》等研究论文,试验证明在不使用抗菌药物的情况下,来自动物的好氧益生菌进入下痢畜禽肠内,在其生长繁殖过程中耗氧,产生多肽、有机酸、未知因子等能有效的抑制病菌,使失去平衡的菌群恢复到原有状态,达到防止疾病的目的。同时,研究发现益生菌是一种非特异性免疫增强剂,能激活畜禽和鱼体内淋巴细胞发育,分化并促进淋巴因子的生成和释放,提高白细胞和巨噬细胞吞噬功能,从而增强动物的免疫功能,与特异性免疫增强剂(疫苗)配合使用,能提高免疫效果。
    1.3生物添加剂与动物营养关系
    生物首要在防治动物疾病中减少了抗菌药物的用量及对人畜的危害,但对畜牧业、水产业的发展还是微不足道的。在80年代,何明清等着手生物添加剂研究。85期间,由何明清主持的85国家科技攻关项目饲用微生物添加剂研究(包括芽孢杆菌、乳酸菌和光合菌)。类似研究和报道特别多。生物添加剂按一定比例加入饮料中以代替抗生素。生物添加剂中的益生菌在动物胃肠道生长繁殖过程中与动物的营养、代谢和免疫等都密切关系,何明清根据大量研究,把它的功能概括五个方面:(1)酶的活性高,能帮助饲料消化吸收和提高饲料转化率;(2)合成蛋白质、维生素;(3)扶持体内益生菌生长,拮抗致病菌繁殖;(4)是一种非特异免疫增强剂,能增强动物免疫功能;(5)净化环境,降低粪尿的臭味。
    1.4生物饲料与动物源绿色食品关系
    生物兽药与生物添加剂用于动物肠道疾病、促生长剂和改善环境污染,能减少肉、蛋、奶中抗生素的残留,但动物吃的饲料有的自身含毒如饼类饲料,有的饲料后天获得毒物及人兽共患病原体。故将已知益生菌与有毒、有害饲料混合,经发酵、干燥等工艺制成优质的具有活性益生菌的饲料成为生物饲料。其特点:脱毒、解毒,提高粗蛋白和增加维生素含量,消灭人兽传染病和寄生虫原体(防治生物侵略,避免造成毁灭性打击),净化环境并具有香味和预防疾病的益生菌等,这是“动物食品”的一场革命。因此用生物饲料喂畜、禽和鱼等,其肉、蛋、奶等是安全、放心、无污染、无残留的绿色食品,是人类渴望健康长寿的保健食品。
    1.5动物养殖与环境关系
    一般饲养的畜禽和鱼等并非无菌动物,而是普通动物,他们的排泄物,分泌物既严重污染环境,又是人兽共患传染病、寄生虫病原体滋生和传播之地,因此对饲养的动物除提供绿色生物饲料外,还须使动物生活在一个无粪、尿污染,无农药等化学药物污染的环境中,以保证肉、蛋、奶等无污染,利于人类健康。
    1.6分子生态与基础生态关系
    前面提出的五大关系的核心是益生菌、动物体、环境三者的相互关系,而研究的益生菌用语动物和动物的生活环境。因此,对益生菌研究:一是研究不同地区、不同动物、不同内环境正常微生物去定性、定量及分布;二是研究来自天然动物体内的益生菌;三是研究益生菌诱变;四是研究益生菌转基因工程的构建等。用益生菌制成的微生态制剂在特定的环境中发挥特殊的作用已是一种高技术,在此基础上更高层次的分子生态研究在今后应进行深入持久的研究和发展。
    1.7动物微生态制剂发展与培养高层次人才关系
    近年来,动物微生态制剂发展的很快,我国31个省、市都在开展这方面的工作,有的省如山东、广东、北京、江苏、四川等教学、科研和企业单位,全方位进行研究、开发和生产,2000年下学期山东农大动科院有120多位本科生选修动物微生态课程,河南郑州牧医高等专科学校也将动物微生态学列为必须课程,对高层人才(博士、硕士、学士)的要求日益迫切。因微生态制剂的研究、开发和产业是一种高技术,须培养一批高层人才,才能适应我国经济发展的需求。

    2、益生菌剂、益生元、合生元的概念和研究对策
    2.1益生菌剂(Probiotios)
    在动物微生态理论指导下采用已知有益的微生物,经培养、发酵、干燥等特殊工艺制成的用于动物的生物制剂或活菌制剂成为动物微生态制剂。合乎此定义的其他名称如:微生态调控剂、饲用微生物添加剂、益生菌剂、生物兽药等都是微生态制剂。本世纪初应研究、开发出更多、更好、更安全、更稳定并适于不同动物疾病,不同动物营养,不同动物生物饲料和不同动物生态环境需求和高质、高效、低成本和微生态制剂。国外命名的probiotics,国内的饲料行业及营养界一般译为益生素,而国内医学及兽医界则译为益生菌剂。Probiofics一词来源于希腊语,pro(有益、有利于)+bio(生命)+fics(制剂),因此,译为益生菌剂更为合适。益生菌剂与微生态制剂的内涵是一致的,只是命名有异。益生菌是指对人畜不但无害而且有益的活的微生物。益生菌在培养过程中多数是活菌,也有少量死菌,当然还有代谢产物,因此制成的微生态制剂或益生菌剂,如剂型是液状,包括活菌﹢死菌﹢死菌成分﹢代谢产物,如剂型是固状,包括活菌﹢死菌﹢死菌成分﹢载体。
    2.2益生协同剂
    笔者从微生态学观点和提高动物生产性能出发, 益生协同剂指对体内自身的益生菌和从体外分离进入体内的益生菌等具有协同作用的有生命和无生命的物质称为益生协同剂。如益生细菌、益生真菌等非特异免疫增强剂以及酶制剂、氨基酸、寡聚糖、中草药、未知因子等都可作为益生协同剂同益生菌发挥多功能效应。但作为益生协同剂的物质应具备以下条件:1.安全、无毒、无害、无残留;2.用量小、成本低;3.补充单株益生菌某些不足,并具有协同效应。
    2.3合生元(synbiotics)
    合生元是将益生菌剂与益生菌协同剂按一定比例混合起来制成的产品。其效果益生菌剂﹢益生菌协同剂≥并优于抗生素,其成本接近或低于抗生素等抗菌药物。目前,国内外同类产品达此目标的很少,但这是研究、开发和奋斗的目标。

    3、 应用前景
    3.1我国肉类产量及出口现状
    改革开放以来我国畜牧业、水产业取得了巨大成绩。在国民经济中的地位和对人类健康的作用越来越显著。据统计,1997年畜牧业、水产业占农业总产值的比重分别为31.5%、10%,而粮食总产值仅占29%。畜禽存栏数:猪4.7亿(世界第一)、鸡37亿(世界第一)、奶牛442万、羊2.9亿、对虾11万吨。1997年我国配合饲料产量为5500万吨,短短的十几年我国一跃成为世界第二饲料工业国。然而我国畜产品在国际市场的竞争力却相当弱。据1999年4月联合国粮食组织统计数据库资料:1980—1997我国肉类总产量增长了3873万吨,占世界肉类总增长的51%。而出口只增加52吨,仅占我国肉类增加量的1%。我国是世界第一大产肉国,1997年我国肉类产量占世界总产量的25%,而出口量仅占世界肉类贸易的3.7%。九十年代以来我国肉类总量、猪肉、牛肉占出口份额呈下降均势,与1990年相比分别下降1.5、5.5、2.1个百分点。
    以上数字说明:我国产肉多,出口量少,而销售价格低于国际市场,猪肉价格比国际市场57%,牛肉低84%,羊肉低54%,出口日本的鸡肉每吨2600美元降到每吨900多美元。如此之低的国际贸易出口量及其低价格出售显然与我国畜产品大国的地位不相称,造成我国畜产品国际市场竞争力低下的原因并非关税因素,而主要是我国畜产品质量不符合要求,而畜产品差的主要原因是药物残留,饲料品质低,环境污染严重等。
    3.2消费者对绿色食品的苛求
    民以食为天,吃饭是天下第一大事,是人在生存、发展和健康之首。人生70古来稀的传说20年前没有改变,人们为生存而吃饱,20年后的今天我国已进入小康社会,人们苛求的是绿色食品,渴望的是健康长寿,如1998年夏天我国的猪因患某种病,一些城市猪肉2元左右500克,无人问津。同年5月比利时发现该国鸡场和猪场的饲料受致癌物质二噁英污染,导致比利时农业部宣布关闭400家养鸡场和500家猪场,并禁止屠宰,要求上市销售的鸡肉和猪肉等回收销毁。由于消费者(包括我国在内)因食用不安全的肉、蛋奶非常不满,并向司法机构递交诉壮,致使比利时农业部的部长辞职。近年来,已证实英国最早发生的疯牛病是一种人畜共患传染病,英国出售的肉骨粉已将该病传播到欧洲,近年来发生的口蹄疫,虽经宰杀销毁等措施,目前仍在亚洲欧洲流行。许多国家的消费者极为关注。随着各国消费者对安全卫生呼声的高涨,各国对包括禽肉在内的肉制品等食品的检验要求越来越严,对这类商品的证书要求越来越高,根据罗马尼亚农业部兽医局对进口禽肉指定的最高残留限量表,1999年我国对罗马尼亚出口的禽肉必须按规定把残留量控制在限量范围内,详见下表:
1999年我国对罗马尼亚出口的禽肉按规定残留量不能超过的数据:

品名称


(ppm)


(ppm)


(ppm)

药品名称

脂肪及肝脏
(ppm)

肉及肉制品
(ppm)

青霉素

0.04

0.04

0.04

马拉硫磷

0.4

 

链霉素

0.05

0.05

1.0

甲基对硫磷(1605)

0

 

四环素

0.1

0.3

0.6

对硫磷(1605)

0

 

金霉素

0.1

0.3

0.6

有机氯农药
(艾氏剂﹢狄氏剂﹢a-666)

 

0.2

土霉素

1.0

1.0

3.0

b-666

 

0.1

红霉素

0.4

0.4

0.4

氟月

 

0.05

氨苯黄胺

0.1

0.1

0.1

DOT总量

 

1.0

哌氟苯丁酮

20ppb

20ppb

20ppb

 

 

 

铬和汞

0.5

0.5

0.5

 

 

 

0.7

0.27

0.27

 

 

 

黄曲霉毒素

0.005

0.005

0.005

 

 

 

二甲硝咪唑

0

0

0

 

 

 

     绿色食品是指在微生态平衡与失调理论指导下在特定的环境按照特定的生产方式并经专门机构认定的安全、无污染、无残留、优质、营养类食品的总称,按质量分为A级和B级。A级: 生产地的生态符合规定标准,种植过程中不使用化肥、农药及任何有害化学合成物质,养殖过程中不使用抗生素、激素、化学类药物,产品质量及包装检测符合特定标准。B级与A级不同点在种植及如2000年美国《发现》刊物报道,美国国家卫生研究所每年都要把一些物质列入致癌名单,目前已有218种化学物质是致癌物。2000年6月世界卫生组织在日内瓦召开的有70多名专家参加的会议,会议一致认为牲畜产生的各种抗药性细菌可通过食品传染给人,出现的疾病很难治愈,会议要求立即停止使用抗生素作为牲畜助长剂。
    3.3动物源食品污染的主要因素
    1. 药物残留主要指化学药物及抗生素残留,是指肉、蛋、奶中含有微量化学药品及抗生素,人类在食用化学药品及抗生素残留的食品后,往往引起过敏、致畸、致残、致癌、中毒等急性或慢性疾病。
    2. 饲料品质低,如目前国内禁用的β-兴奋剂,在我国配合饲料中普遍采用,1998年4月香港出现β---兴奋剂。据查,我们供港猪的饲料添加剂中加有β---兴奋剂。欧盟成员国鉴于饲料中添加抗生素,可导致人用某些药物疗效下降能及抗药性菌株可通过食物由动物传给人。为此欧盟成员国部长们一致赞同从1999年7月1日起禁止使用维吉尼亚霉素、杆菌肽锌、螺旋霉素和磷泰乐菌素作为畜禽生长促进剂使用。而我国在饲料中应用最普遍的是维吉尼亚霉素、杆菌肽锌。现在欧盟成员决定在饲料中只准使用莫能霉素、盐霉素、巴波霉素和卑霉素。
    3. 畜禽排泄物及下水道严重污染环境,影响人们健康。据北京1998年对某规模化猪场排放的粪尿、污水所做的检测结果:BOD(生化需氧量)超标76倍,COD(化学需要量)超标55倍,SS(悬浮液)超标14倍,以上三项指标指数为63.61倍,已达严重污染程度。2000年11月25日中国环境报道,德国环境医学教授认为人体排出的抗生素与其它药物最终流入下水道并在淤泥中积累,使淤泥中各类细菌增强了抗药性,严重污染了环境,成为癌症发源地。

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