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綜述微生態制劑的在畜牧業中的應用
發布時間:2019-06-15

  摘要:微生態制劑安全、無毒、無殘留, 是飼用抗生素的理想替代品, 在畜牧業養殖中有著廣闊的發展前景。本文綜述了微生態制劑的概念、菌種要求、分類以及在畜牧業中的應用進展。

  關鍵詞:微生態制劑; 畜牧業; 飼料;

  畜牧業在我國國民經濟中占有非常重要的地位。近年來, 畜牧業生產方式逐漸規模化、標準化和產業化, 其產值已占農業總產值的1/3.隨著畜牧業的迅猛發展, 生態環境的破壞越來越嚴重, 飼料生產中添加抗生素引起的食品安全問題越來越引起人們的重視, 這不僅影響了畜牧產業自身的可持續性發展, 同時也給社會和國民經濟的長期安全穩定發展帶來隱患。

  進入21世紀后, 我國將環境保護、污染治理以及食品安全放在了非常高的位置, 畜牧業養殖的過程中降低和減少抗生素的使用, 甚至不用抗生素的呼聲越來越高。2014年開始美國已經逐步禁止促生長抗生素的使用。2017年4月30日之后我國禁止硫酸粘桿菌素添加在飼料中作為生長促進劑。在禁用抗生素及倡導食品健康的背景下, 微生態制劑作為一種無污染、無毒副作用、無殘留的新型飼料添加劑, 越來越受到人們的重視。

畜牧業

  1 微生態制劑的概念

  微生態制劑指的是一大類安全無毒、可以用來做飼料添加直接飼喂動物, 并可以通過改善動物機體消化道內的微生態體系平衡, 從而起到預防疾病發生、促進動物個體快速健康生長、提高飼料利用率的多種有益微生物及這些微生物的代謝產物[1].美國食品藥品管理局 (FDA) 將這類飼用微生態制劑定義為“可以直接飼喂的微生物”[2].這些可以直接飼喂的微生物具有以下特征:易于在動物腸道中形成優勢菌群, 與有害菌爭奪營養物質、氧和附著位點, 競爭性的抑制有害菌的生長繁殖, 調節腸道內的菌群平衡;產生甲酸、乙酸、乳酸等有機酸, 降低動物腸道pH值, 抑制潛在病原菌的生長;產生脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等各種消化酶, 提高飼料的轉化率;合成維生素、氨基酸、激素等生長因子;中和內毒素, 降低有害物質如毒胺的含量;刺激免疫系統, 增加免疫活力。

  2 微生態制劑的菌種要求

  要生產出具有優良效果的微生態制劑, 需要對多種微生物進行篩選, 挑選出最優秀的菌種, 其中, 菌種的來源及活力是最關鍵的因素。要制備出優質的微生態制劑, 需要滿足以下3個相關條件:

  (1) 具有良好的安全性, 必須沒有毒性, 不能是病原性的微生物, 而且不能與任何病原微生物產生雜交種。

  (2) 可以在動物消化道內快速定植, 而且對環境變化帶來的影響不敏感。

  (3) 具有較強的耐受各種艱苦條件的能力, 比如能耐受飼料生產制粒時的高溫高壓、飼喂過程中的抗生素和中草藥, 能耐受長距離運輸和長時間儲存。

  理論上來講, 理想的菌種應從健康動物個體的腸道菌群中分離篩選, 這樣可以使有益微生物在消化道內具有最好的定植能力, 并快速生長[3].同時, 篩選出的優良菌種還具有長期保持穩定活力的特性, 能夠在各種環境下保持優異的活力。

  3 微生態制劑的分類

  微生態制劑按照菌種類型可以分為6大類。

  3.1 乳酸菌類微生態制劑

  乳酸菌是一類能夠快速分解碳水化合物, 并以乳酸為主要代謝產物的革蘭氏陽性細菌, 自然定植于動物體的消化道中, 是動物腸道中的正常菌群。乳酸菌最早被應用于飼料添加劑是在1947年, Hansen等人發現使用乳酸桿菌可以顯著改善仔豬的生理健康[4].隨后大量的試驗數據證明, 乳酸桿菌對由大腸桿菌、沙門氏菌等動物腸道致病菌引起的疾病具有良好的預防效果和治療作用。目前, 主要是利用乳酸菌來發酵飼料或者飼喂中直接添加乳酸菌粉, 其中, 雙岐桿菌、嗜酸乳桿菌以及糞腸球菌應用較為廣泛。

  乳酸菌是厭氧菌, 對環境要求比較高, 為減少在生產、運輸和儲存過程中的活力損失, 乳酸菌類產品通常需要冷凍干燥保存, 或者在試用過程中直接使用液態產品, 現制現用。

  3.2 芽孢桿菌類微生態制劑

  芽孢桿菌是一類革蘭氏陽性細菌, 在自然界中分布廣泛。其能產生抗逆性極強的芽孢, 可以在很多惡劣環境中存活。世界上很多國家很早就有將芽孢桿菌應用于畜禽養殖以及用芽孢桿菌來防治疾病的研究報道[5].芽孢桿菌可以在動物腸道內出芽生長, 產生多種酶類物質, 對動物生長有很好的促進作用[6], 在防治疾病方面也有著良好的效果[7].目前在畜禽養殖和環境保護中經常使用的有枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等。

  芽孢桿菌作為一種需氧和兼性厭氧菌, 培養過程中對營養物質要求不高, 對生產、儲存和運輸的要求比較容易滿足, 是目前最理想的微生態添加劑。

  3.3 酵母類制劑

  酵母菌是一類兼性厭氧菌, 在動物腸道內零星存在, 在國內外很早就有廣泛的使用。酵母菌不僅具有一般微生態制劑的功能, 如提高動物生產性能, 改善動物腸道健康等, 相關的研究還表明, 酵母能減少機體內甲烷的產生, 并可提供蛋白質, 促進消化。目前在微生態制劑中應用較多的的包括啤酒酵母、假絲酵母等及其培養物。但是酵母類微生態制劑的使用效果也容易受到環境的影響, 耐受性不理想, 活菌制品的存活能力不強, 產品不耐儲存, 品質較難穩定[8].

  3.4 光合細菌類微生態制劑

  光合細菌是一類能進行光合作用的微生物, 分屬以下三個科:著色菌科、綠硫菌科和紅螺菌科[9].其所產生的生理活性物質, 營養價值高, 能夠被機體有效的吸收利用, 在微生態添加劑中的使用也有著一定的歷史。

  光合細菌微生態制劑的作用包括抑制致病菌的生長, 對病毒的致病力有較強的鈍化效果, 還可以減少腸道有害氣體的產生, 對降低動物圈舍的不良氣體有著良好的效果[10].在水產養殖方面, 能夠顯著提高養殖水質條件, 改善水體環境, 有利于水產動物的健康生長。

  3.5 霉菌類微生態制劑

  霉菌制劑是發酵工業中應用較多的重要菌種。目前, 黑曲霉和米曲霉由于具有優良的產酶特性常用于工業生產中[11], 它們可以分泌植酸酶、蛋白酶、纖維素酶等多種消化酶, 是美國聯邦食品藥品管理局 (FDA) 批準允許直接添加到飼料中的益生菌。霉菌類微生態制劑一方面具有促進動物機體消化吸收和促進生長等功效, 同時在降低機體膽固醇, 提高機體的免疫能力方面也有著良好的作用。霉菌在代謝過程中產生的纖維素酶可以提高反芻動物對養分的消化和吸收, 同時還可以促進瘤胃中分解纖維素微生物的生長和繁殖。雖然霉菌制劑的研究比較晚, 但是普遍認為作為微生態制劑, 其未來的應用將會更加的普及。

  3.6 復合菌類微生態制劑

  按照微生態制劑中菌類的搭配, 一般分成單一菌劑和復合菌劑兩種, 一直以來, 人們研究和開發單一菌劑比較多, 而復合菌劑將是未來的發展方向。復合型微生態制劑由多種不同的有益微生物按科學的比例搭配形成, 活力高、活性穩定、耐受力強, 可以應對不同的環境以及動物體, 而且比較耐儲存和運輸。

  相關研究表明, 復合菌類微生態制劑比單一菌劑在調整動物胃腸道菌群的生態平衡、提高動物體生長速度、促進飼料的消化吸收及增強免疫力等多方面更有優勢, 是目前微生態制劑研究的主要發展趨勢。

  4 微生態制劑在畜牧業上的應用

  微生態制劑的應用研究已有70多年的歷史, 許多試驗研究表明, 微生態制劑能夠提高動物生產性能, 增強機體免疫功能, 防治動物疾病多發, 提高飼料轉化率, 改善動物產品品質, 凈化養殖環境等。

  微生態制劑達到理想效果的途徑主要是優化動物腸道微生態菌群, 保持菌群平衡。動物體在生長的不同階段, 其腸道的微生物菌群也不相同, 一般新生動物腸道內尚未建立微生態平衡, 外來菌群容易形成優勢群落, 因此在此階段使用優質的微生態制劑對促進動物體的健康生長效果非常顯著。唐榮等研究發現, 給15日齡的哺乳仔豬飼喂復合微生態制劑, 可以促進仔豬生長、提高仔豬采食量、降低料肉比[12].趙京揚等使用微生態制劑 (含乳酸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌、光合細菌和白地霉等) 飼喂仔豬, 試驗組哺乳仔豬日增重比對照組提高15.94%, 哺乳仔豬和斷奶仔豬腹瀉頻率均顯著低于對照組[13].金三俊等給每頭斷奶仔豬每天添加50m L復合微生態制劑后發現, 試驗組仔豬生長性能提高, 腹瀉率降低, 機體免疫功能增強, 且糞便中揮發性脂肪酸的含量增加[14].尹清強等研究發現, 在仔豬的教槽料和保育料中分別添加0.10%和0.05%的微生態制劑, 可使仔豬的腹瀉率和死亡率明顯降低[15].還有很多試驗也表明, 微生態制劑能減少仔豬消化道疾病發生、降低死亡率、提高機體免疫功能, 是仔豬生產中的理想添加劑。目前, 市場上比較多采用的是植物乳酸菌、糞鏈球菌、乳酸片球菌等制劑。

  在生豬飼養過程中, 王曉亮等將微生態制劑添加到育肥豬的飼料中, 結果證實試驗組的日增重較對照組有很大的提高, 同時飼料的消化吸收率明顯升高, 欄舍內的環境也得到了顯著的改善[16].姜軍坡等在育肥豬日糧中添加0.1%的枯草芽胞桿菌Z-27制劑后, 試驗組育肥豬腸道中消化酶活性和飼料的消化率相較于對照組顯著提高[17].

  王允超等在肉雞飼喂的過程中添加微生態制劑, 可以有效的降低料肉比, 改善肉雞的健康, 促進高效的肉雞養殖[18].胡順珍等人做過類似的研究, 他們發現通過添加特定的微生態制劑可以顯著的提高肉雞在養殖過程中的日增重[19].呂遠蓉等在基礎日糧中添加1.0 g/kg復合微生態制劑能顯著改善應激肉雞的生長性能和免疫功能, 消除應激對肉雞帶來的不良反應和危害[20].

  在反芻動物的飼養過程中使用微生態制劑也有著非常好的效果, 通過在飼料中添加酵母及某些特定選擇的霉菌, 可以有效提高反芻動物的健康度, 預防和治療胃腸的脹氣以及某些細菌性的疾病。邱凌等在奶牛精飼料中添加1‰的復合微生態制劑, 飼喂35 d后發現, 試驗組奶牛的日均產奶量極顯著增加, 且微生態制劑能調節奶牛腸道內微生物菌群平衡[21].李秀萍等報道, 給羔羊灌服微生態制劑可極顯著降低腹瀉率, 提高成活率[22].

  畜禽養殖中添加微生態制劑還可以改善飼養環境。廖新梯等人發現, 豬飼料中添加活性微生態制劑, 可以有效的降低豬欄中的氨氣含量, 豬糞尿中的氮磷含量也大大減少, 臭味顯著降低, 后續的糞污處理相對容易[23].霍永久等指出, 在飼料中添加微生態制劑可以改善豬舍環境[24].孫友德等人也通過實驗證實, 通過在飼料中添加微生態制劑可以顯著的降低環境中的氨氣濃度[25].在糞污處理方面, 微生態制劑也有著很好的效果。為了有效的處理奶牛的糞便, 單婕等使用活菌制劑進行輔助, 通過糞污的發酵結果證實, 微生態制劑在除臭方面具有良好的效果[26].

  在動物體的生長過程中, 不同階段的生理狀態不同, 因此需要根據實際情況調整微生態制劑的配方, 此外, 微生態制劑在實際生產中的應用效果還與地域環境、季節、氣候、使用方式、使用劑量等因素有關。我國目前對微生態制劑在畜禽生產中的應用還處于探索階段, 在菌種的耐受性、長期穩定性、產生效果的時間、使用方法和使用劑量等很多方面都還需要進行研究和論證。隨著生活水平的提高和我國對食品安全及環境保護的重視, 健康、環保將是未來生產和生活的主題, 現有的抗生素及化學方法將很快被取代, 微生態制劑在人類生產生活中的地位將變得尤為重要。普遍的觀點認為, 未來的微生態制劑研究方向主要有以下幾點: (1) 探討不同微生物之間的相互作用, 可能發生的關系, 以及對后續生產的影響, 找到復配菌種的理論依據, 為復合微生態制劑的應用打下堅實的理論基礎; (2) 利用新型菌種篩選手段進行優良菌株的選育, 特別是在耐受性方面需要進行大的突破, 例如耐高溫制粒、耐儲存、耐動物胃腸道的酸性環境等; (3) 深入研究微生態制劑在食品安全方面的功能, 民以食為天, 食品安全問題是重中之重, 需要通過大量的基礎研究, 找到微生物在食品安全方面的作用方式和機理。現代分子生物學、基因工程的快速發展以及相應技術手段的應用為微生態制劑的研究也帶來了新的思路, 相信不久以后, 作為無公害的添加劑, 微生態制劑必將在各行各業都有更廣泛的應用。

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