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微生物添加剂在动物营养中的应用现状及发展前景
文章来源:中国渔药信息网    2017-3-17 21:08:40
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      目前,大量使用抗生素和合成药物的种种弊端已成为严重的社会、生态和经济问题。首先,由于抗生素作为饲料添加剂的长期大量使用,畜产品和环境中抗生素残留问题严重,给从事动物养殖社会群体的安定和动物养殖生产秩序的稳定,以及作为动物产品消费者的人类健康都带来了严重危害。其次,抗生素的大量使用导致细菌产生抗药性,动物胃肠道正常菌群失调和机体免疫力下降,畜禽内源性感染和二重感染及综合发病等,动物养殖生态环境受到很大的负面影响。此外,由于抗生素等药物的滥用,导致动物免疫功能和饲料利用率下降,养殖中药物和饲料成本投入增加,药物残留限制了动物产品的出口创汇;动物产品质量的下降、企业间的恶性竞争、疾病的风险等,使动物养殖生产利润空间也越来越小,这些问题又最终严重影响到动物生产的经济效益。
  要保障畜牧业的安全生产,推广应用安全的抗生素和合成药物替代产品非常必要。微生物添加剂作为新型安全、高效的饲料添加剂,不仅可避免容易带来动物及其产品安全隐患的问题之外,还可以提高动物健康状况和动物产品质量,增加动物养殖生产的经济价值,不失为一条能促进畜牧业健康、持续发展的有效途径。
  常用微生物添加剂种类及特点
  微生物添加剂亦称益生素(Probiotic)、促生素、生菌素、益菌素及微生态制剂等。
  到目前为止,开发应用的饲用微生物的品种很多,但出于对菌种安全性的考虑,我国《饲料添加剂品种目录(2006)》准予使用的有16种。按其菌种类型,饲用微生物添加剂可分为乳酸菌类、芽孢杆菌类、酵母菌类和光合细菌类。按产品所含菌种又可将其分为单一菌剂和复合菌剂。
  乳酸菌是一类可以分解碳水化合物产生乳酸的细菌总称,其中以乳酸杆菌属、双歧杆菌属为代表。乳酸杆菌是动物胃肠道中的优势菌群,应用历史最早,种类很多,均为无孢子生成苗,厌氧或兼性厌氧,不耐高温;实际生产中的此类产品有乳酸菌发酵饲料、乳酸菌粉及乳酸菌提取物。我国允许作为饲料添加剂的乳酸杆菌有嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠球菌(粪链球菌)、乳酸肠球菌、屎肠球菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌及保加利亚乳杆菌;而双歧杆菌有两歧双歧杆菌(农业部公告第318号,2006)。目前主要应用的是嗜酸乳酸杆菌和粪链球菌。
  芽孢杆菌在动物肠道中仅零星存在,属需氧菌。此类菌普遍存在于土壤、水、发酵食品和动物粪便中,易培养。比起乳酸杆菌属具有能耐受胃内低pH环境,在肠道的正常生态中只有少量存在,不会大量增殖,多种有效的酶促活性等优点。其孢子对热、压、酸、碱、酶及某些药物、X射线等不良环境具有很强的耐受性,在饲料加工、储存及消化道中稳定性好。我国允许作为饲料添加剂的芽孢杆菌有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌(农业部公告第318号,2006)。我国目前畜禽用的微生物添加剂产品以芽孢杆菌为主。
  酵母菌零星存在于动物肠道微生物群落中,好氧,富含蛋白质和多种B族维生素、不耐热。我国允许作为饲料添加剂的酵母菌有产朊假丝酵母和酿酒酵母(农业部公告第318号,2006)。
  光合细菌主要在水产养殖中使用,用作饲料添加剂或水质净化剂。我国允许作为饲料添加剂的光合细菌有沼泽红假单胞菌(农业部公告第318号,2006)。
  单一菌属微生物添加剂包括不同作用的菌株通过不同比例而组合的芽孢杆菌类微生物生长促进剂,以及类似组合的乳酸杆菌类微生物添加剂。在实际生产应用中,真正由单一菌株作为添加剂是比较少见的,多以复合菌的形式使用。复合菌属微生物添加剂通常由芽孢杆菌与乳酸杆菌联合组成或乳酸杆菌属与酵母联合组成,具有很好的协同作用和更好的使用效果。
  微生物添加剂作用机理
  微生物添加剂的作用与消化道的微生态平衡有关,其作用机理主要体现在以下几个方面:
  维持消化道菌群正常化
  在微生态系统中,优势菌群对整个菌群起决定作用,一旦失去优势种群,则该微生态平衡失调。使用微生物添加剂则通过补充某一特定微生物,维持有益细菌菌群的优势地位,保持菌群的正常。饲料中添加微生物添加剂是通过以下四种方式维持有益细菌的优势的:①直接充实有益的优势菌群,并使之在肠道内定植;②与有害菌竞争养分或竞争附着部位,形成生物屏障作用;③与病原菌竞争营养物质,消耗消化道内的氧气,造成不利有害菌的环境;④产生不利有害菌的产物,例如产生乳酸、过氧化氢、溶菌酶和抗菌物质等。
  调节动物消化代谢
  根据已有的研究成果认为:①有益微生物可产生各种消化酶(例如酵母菌和芽孢杆菌能产生脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶),直接消化饲料营养成分,有些微生物还能产生分解复杂碳水化合物的酶或植酸酶,改善消化道食糜的物理特性或消除日粮中的抗营养因子,直接提高饲料转化率,促进动物的生长和生产。②有益细菌可产生B族维生素,例如生物素等,提供营养物质。此外,微生物添加剂可提高动物体内抗体水平或提高巨噬细胞的活性,增强机体免疫功能。
  防止产生有害产物
  肠内大肠杆菌活动增强,导致蛋白质转化为氨和胺,两者都具有刺激性和毒性。饲喂微生物添加剂可使肠道、粪便及门静脉血液中的氨量降低,阻止肠道内细菌产生胺及中和肠内毒素等。
  微生物添加剂使用方法
  微生物添加剂的剂型主要有固体粉剂和液体两种类型,在此基础上的使用方法包括直接添加于饲料,制作发酵饲料,饮水或养殖水体添加,喷雾等。其中以粉剂直接添加于饲料比较多见,添加的水平因菌种、活菌浓度等而存在一定的差异,也有直接以发酵菌液的形式添加于饲料中。还有就是在饲料饲喂前使用于饲料中制作发酵饲料。而冯定远等(2004)在获得广东省科学技术三等奖的成果:“JBC‘乐图’乳酸菌提高猪生产性能及改善猪肉品质的效果”中建立的方法,则是综合了制作发酵饲料、饮水及喷雾等几种使用方法,具体方法是:在饲料中添加0.3%JBC“乐图”乳酸菌液,40℃发酵约8小时后饲喂,同时在饮水中添加0.3%JBC“乐图”乳酸菌液,还可同时通过喷雾方式来净化畜舍养殖环境。最后,就是水产动物养殖生产中也有把沼泽红假单胞菌等光合细菌微生物添加剂使用于养殖水体中来改善水中生态环境。
  微生物添加剂在动物营养中应用的发展前景
  首先,推广使用微生物添加剂,实施健康养殖可提升现有动物产品的商品价值,开发名、特、优动物产品,完善动物产品价格结构体系,满足我国发达地区对高品质动物产品的需求。其次,通过推广使用微生物添加剂,开发新型安全、优质的动物产品,是在保障动物健康基础上,人们生活健康、社会安定团结的急切需要,具有重要的社会效益。此外,通过推广使用微生物添加剂,可降低养猪场的NH3、H2S和SO2等浓度,净化养猪场污水,使之再循环成为生猪饮用水,节约水资源,降低环境污染,提高生态效益,具有重要的环保意义。随着人们对食品安全和环境保护的日益关注,微生物添加剂的应用前景必将更加广阔。
  在此需求基础上,今后有关微生物添加剂的研究和开发应该加强以下几个方面的工作:①从细胞水平和分子水平上进一步深入研究益生素的作用机理;②通过基因工程手段获得能“永久性”定居在肠道的益生菌和“多功能性”微生态制剂;③加强益生素与酸化剂、中草药制剂等绿色饲料添加剂的协同效应和作用机理的研究。     
华南农业大学动物科学学院 冯定远;左建军

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