微生态制剂及其在畜牧生产中的应用

liwujian 爱畜牧 2015-10-21 10:44:00
微生态制剂最早是由美国人Parker于1974年提出来的,是指在微生态学理论指导下,调整微生态失调,保持微生态平衡,提高宿主健康水平的正常菌群及其代谢产物和选择性促进宿主正常菌群生长的物质制剂总称。应用微生态制剂,是实现我国饲料工业可持续发展目标的有效措施。
  1、微生态制剂中有益菌种的来源及其具备的条件
  1.1 有益菌种的来源目前应用于动物微生态制剂的有益菌种主要有以下两种来源:一是来自于健康动物体内,如动物的粪便、肠壁等;二是从动物体外其他途径获得,如土壤、饲料、食品等。
  1.2具备的条件
  根据各种动物微生态制剂产品在实践中使用效果的分析和总结以及相关的研究和报道,能在微生态制剂中应用的有益菌应具备如下条件:必须是安全的,即无任何毒副作用;具有较好的黏附性能,能在动物消化道表面定植;能耐受胃内的酸性环境及小肠内的胆盐,保持其生物活性;易于培养;在加工贮藏过程中保持较高的活力;不携带可转移的抗药性质粒;对动物的健康生长或免疫力的提高等具有促进作用。
  2、微生态制剂的菌种、分类
  2.1 菌种
  美国食品与药物管理局(FDA)1989年颁布的可用于饲料的有益菌种有黑曲霉、米曲霉、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等42种;而我国农业部l999年公布了允许使用的有益菌种有千酪乳杆菌、嗜乳酸杆菌、乳链球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、啤酒酵母菌、沼泽红假单胞菌等12种。
  2.2分类
  2.2.1根据菌种类型分类
  乳酸菌制剂:乳酸菌是动物微生态制剂使用最多的益生菌,属肠道正常菌群,可分解糖类产生乳酸的革兰氏阳性菌,厌氧或兼性厌氧,不耐高温,经80℃处理5min损失70%-80%,但较耐酸,在pH3.0―4.5时仍可生长。乳酸菌具有以下生理功能:①产生有益代谢产物。乳酸菌可以产生一些特殊的酶系,赋予它特殊的生理功能,如产生有机酸的酶系、合成多糖的酶系、分解脂肪的酶系、合成各种维生素的酶系等,这些酶不仅能加速乳酸菌的生长,而且能维持肠道微生态平衡,此外,还可产生细菌素、过氧化氢等;②促进消化。乳酸菌能分解饲料中的蛋白质、糖类、合成维生素,对脂肪也有微弱的分解能力,能显著提高饲料的消化率和生物学效价,促进消化吸收。结构复杂、分子质量较大的蛋白质在乳酸菌酶的作用下,部分降解为小分子肽和游离氨基酸,利于胃肠消化吸收;③增强机体免疫力。乳酸杆菌一方面能明显激活巨噬细胞的吞噬作用,另―方面由于它能在肠道内定植,是形成生理屏障的主要组成部分,相当于天然自动免疫。目前主要应用的菌种有乳酸杆菌、肠球菌、双歧杆菌等几大类。
  芽孢杆菌制剂:芽胞杆菌是好氧菌,在一定条件下产生芽孢,耐高温,其芽孢能迅速发芽,发芽率为20%―70%,具有高稳定性,易培养。芽孢杆菌在动物肠道内可迅速繁殖,消耗肠内氧气,使局部氧分子浓度下降,从而恢复肠道内厌氧性正常微生物间的微生态平衡。主要应用的有短小芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等。芽孢杆菌具有以下优势:①属于好氧菌,进入机体后消耗大量的游离氧,利于厌氧微生物生长,从而保持肠道微生态系统平衡;②某些芽孢杆菌在代谢过程中产生蛋白酶、淀粉酶等孢外酶参与饲料的降解和消化;③增强机体免疫功能;④在动物肠道内生长繁殖能产生各种营养物质,如B族维生素,同时可产生有机酸和某些抗菌物质(如枯草菌素),对有害菌有抑制或杀灭作用;⑤在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类,从而降低血液和肠道中氨的浓度;⑥有耐高温、耐酸碱、耐挤压等特点,能够经受颗粒饲料加工的影响,满足饲料加工的要求。
  酵母菌制剂:酵母菌是一种来源广、价格低、氨基酸比较全面的单细胞蛋白,蛋白质含 量高达42%,且富含动物所必需的多种维生素和微量元素,如烟酸、叶酸、维生素B和胆碱等;能促进胃肠道中纤维素分解菌等有益菌的繁殖,提高其数量和活力,从而提高动物对纤维素和矿物质的消化、吸收和利用;能增强动物机体免疫力,提高抗病力,对防治畜禽消化道系统疾病起到有益作用。研究表明,酵母菌细胞壁的成分葡聚糖和甘露聚糖对免疫有增 强作用。目前主要应用的有酿酒酵母和石油酵母等。
  另外,黑曲霉和米曲霉也可少量用于制备微生态制剂。还有噬菌蚝弧菌,它是一种细菌 内寄生的G-弧杆菌,噬菌特性与噬菌体极为相似。
  2.2.2 根据菌种组成分类
  根据菌种组成,可分为单一菌制剂和复合菌制剂。单一菌制剂中只有一种活菌;而复合菌制剂中则存在多种菌种,不同复合菌制剂间只是菌种及菌间配比不同而已。一般来说,复合菌制剂的应用效果要优于单一菌制剂,这主要是由于复合菌间存在着互补或协同作用的原因,市售产品多为复合菌制剂。
  3、动物微生态制剂的作用机制
  3.1 优势菌群说
  在正常微生物群与畜禽机体和环境所构成的微生态系统内,少数优势种群对整个种群起决定作用,一旦失去了优势种群,则造成微生态失调,使用微生态制剂可补充或恢复优势种群,使失调的微生态达到新的平衡、微生态制剂主要通过以下四种方式维持有益菌的优势: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吸附位点;③消耗氧气,形成无氧环境(一般有害菌为需氧菌);④产生抑菌物质,如乳酸、过氧化氢、溶菌酶和抗菌物质等。
  3.2生物夺氧说
  畜禽肠道内的优势微生物种群为厌氧菌,当一些有益的耗氧益生菌(如芽孢杆菌)进入肠道后在生长繁殖过程中消耗环境内的氧气,造成厌氧环境,有助于厌氧菌的生长,从而使失调的菌群平衡调整到正常的状态,以达到治病促生长的目的。
  3.3生物颉颃作用
  又称屏障作用理论。所谓的生物颉颃,就是正常的微生物群有序地定植于黏膜或细胞上皮构成机体防御屏障,而有害菌只有定植于黏膜上皮的某些位点,才能对机体发挥毒性作用,这些微生物可竞争性抑制病原微生物黏附到肠黏膜上皮细胞上,同病原微生物竞争营养物和生态位点,从而在一定程度上阻止了病原微生物的生长繁殖。
  3.4 增强机体免疫力
  微生态制剂可成为非特异性免疫因子,通过细菌本身或细胞壁成分刺激宿主细胞,激活免疫系统,提高机体抗体水平或巨噬细胞活性,使动物的体液免疫和细胞免疫水平提高,增强机体抵抗力,很多乳酸杆菌和双歧杆菌能够提高机体体液抗体水平。益生菌的免疫调节作用主要体现:在益生菌可以调节致炎和抗炎因子的平衡,从而达到抑制过敏反应的目的。
  3.5 产生有益代谢产物,促进营养物质消化吸收动物微生态制剂中的活菌可以在动物消化道内产生一些有益代谢产物,如有机酸、抗菌物质、各种酶类物质、过氧化氢等。有机酸如乳酸、乙酸、丙酸等能够降低肠道pH,从而能抑制致病性大肠杆菌和沙门氏菌的生长繁殖,同时在酸性环境中,胃蛋白酶原被激活为有消化力的胃蛋白酶,有助于蛋白质的消化吸收,有机酸还可加强肠道的蠕动,促进消化吸收。过氧化氢的抗菌原理是使细胞膜脂肪发生过氧化反应从而产生细胞毒性,或者产生具有细胞毒性的羟基;同时它还可以激活肠道内乳过氧化物酶――硫氢酸盐系统,在这一系统 中,乳过氧化物酶与过氧化氢结合,然后将硫氢酸盐氧化成氧化性中间产物,这种产物能抑制微生物生长。另外,微生态制剂中的有益菌群在消化道繁衍,能促进消化道内多种氨基 酸、维生素等一系列营养成分的有效合成和吸收利用,从而促进畜禽生长发育和增重。
  4、微生态制剂在畜牧生产中的应用
  4.1 在猪生产中的应用
  研究表明,在杜长大断奶仔猪饲料中添加0.1%益生素,能使其日增重提高15.25%(P< 0.05),饲料利用率提高15.53%;Herich等 (2001)报道,饲喂千酪乳杆菌后仔猪白细胞总数和嗜中性细胞数目显著增加;据李维炯(2002)报道,猪场使用有效微生物群(EM)技术后,干清粪结构的猪舍氨气去除率为37.2%,水清粪结构的猪舍氨气去除率为19.55%;崔晓琴等,研究表明,饲喂微生态制剂可提高仔猪的成活率及经济效益;黄俊等试验表明,在日粮中添加2%的微生态制剂对于提高肥育猪的饲料利用率,降低粪便氨含量具有明显效果。
  4.2 在家禽生产中的应用
  崔西勇等试验表明:添加不同微生态制剂,产蛋率分别提高5.93%,5.82%和5.93%, 料蛋比分别降低7.53%,7.55%和5.97%,差异显著(P<0.05);杨汉博等试验表明,饲喂107cfu/g活的芽孢杆菌类益生素的基础日粮,能促进肉鸡的免疫器官成熟,明显增强肉鸡的体液免疫功能;黄冠庆等,研究结果表明:在21日龄黄羽肉鸡日粮中添加200mg/kg微生态制剂就能显著提高其体重和平均日增重(P<0.05),有提高饲料采食量和饲料转化率的趋势;易力等(2004)研究表明,用不同的微生态制剂饲喂仔鸡,均能促进免疫器官的生长发育,提高免疫器官指数,降低料肉比;另外,微生态制剂还具有降低胆固醇,改善肉质的作用。
  4.3微生态制剂在反刍动物生产中的应用
  蒋林树等用加酶芽孢乳酸杆菌制剂经240头奶牛夏季100次饲喂试验,试验组平均每头产奶量下降幅度比对照组低0.65kg,同时试验组乳脂率比对照组提高106%。犊牛、羔羊开食料中添加酵、母培养物,可提高生产性能和采食量;那日苏等用酵母培养物对放牧补饲绵羊做对比试验,结果使日增重提高112%;岳寿松等研制的酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌复合菌粉剂经试验表明,试验组比对照组产奶量增加7.26%,奶密度增加0.048%;叶峰等(2004)试验证明,在犊牛日粮中添加微生态制剂可降低腹泻率,促进瘤胃的生长发育。
  5、微生态制剂研究方向
  研究开发动物微生态制剂的方向主要有以下几个方面:
  向高效、专一制剂方向发展。研究针对某种动物、某个阶段、某些疾病的专用微生态制剂,使其作用更加专一、效果更显著。
  开发利用其他优势菌群。除了目前使用的部分生理性细菌作为微生态制剂的生产菌种外,尚有许多优势土著菌群没有得到开发利用,他们与动物的生理代谢紧密相关。随着技术水平的提高和研究的深入,更多有利于动物健康的新型微生态制剂将会被开发出来。
  向工程菌领域发展。运用基因工程技术构建更易于生产、保存、定植、繁殖或具有特殊功能的工程菌制剂,是生物技术领域的研究热点之一。
  尽快建立完善统一的质量标准、检测标准,并制定徊关法律,规范和监控微生态制剂的生产研究。

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