微生物飼料添加劑的研究與應(yīng)用

修建成

（哈藥集團(tuán)制藥總廠，哈爾濱 150086）

微生物飼料添加劑的研究與應(yīng)用

修建成

（哈藥集團(tuán)制藥總廠，哈爾濱 150086）

微生物飼料添加劑包括生菌劑和生長促進(jìn)劑，是近年發(fā)展起來的一種新型飼料添加劑，在提高動物對飼料的利用率，維持動物腸道微生態(tài)平衡，促進(jìn)動物生長，防治動物疾病和提高動物生產(chǎn)性能等方面發(fā)揮著重要作用。文章對微生物飼料添加劑的分類、作用機(jī)理、應(yīng)用現(xiàn)狀及其潛在的安全問題進(jìn)行了綜述。

微生物飼料添加劑；分類；作用機(jī)理；應(yīng)用現(xiàn)狀；安全性

隨著抗生素禁止在飼料中使用后，經(jīng)過飼料工作者不懈的努力，目前微生物飼料添加劑已可以有效替代抗生素。微生物飼料添加劑是近年發(fā)展起來的一種新型飼料添加劑，在提高飼料的利用率、維持動物腸道微生態(tài)平衡、促進(jìn)動物生長、防治疾病和提高生產(chǎn)性能等方面發(fā)揮著重要作用，在飼料及養(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，飼料產(chǎn)品通過飼喂動物轉(zhuǎn)化而進(jìn)入人類的食物鏈，這就意味著飼料安全跟食品安全及環(huán)境安全有緊密的聯(lián)系，微生物飼料添加劑使用范圍遍布畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等各行業(yè)。

1 微生物飼料添加劑

微生物飼料添加劑包括益生素和微生物生長促進(jìn)劑。益生素是從動物體內(nèi)分離得到的有益菌群，經(jīng)培養(yǎng)、干燥等特殊工藝制成的含活菌或菌體及其代謝產(chǎn)物的生物活性制劑。其可通過動物消化道生物的競爭性排斥作用抑制病原菌或有害微生物的增殖，使有益或無害微生物增多，從而促進(jìn)動物生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率。微生物生長促進(jìn)劑是指攝入動物體內(nèi)參與腸內(nèi)微生物平衡的物質(zhì)，其基本上不被宿主動物所消化，但可被腸道有益細(xì)菌消化，可以促進(jìn)一種或幾種腸道內(nèi)常住菌的生長繁殖，是具有直接提高動物對飼料的利用率以及促進(jìn)動物生長作用的活性微生物培養(yǎng)物[1-2]。而微生物飼料添加劑在狹義上定義為可以直接飼喂的活菌制劑。

2 微生物飼料添加劑的種類及作用機(jī)理

不同國家對于生菌劑的種類有不同的規(guī)定。2009年美國聯(lián)邦食品藥物管理局和美國飼料控制

官員協(xié)會允許46種微生物菌種可作為飼料添加劑使用[3]；我國農(nóng)業(yè)部《飼料添加劑品種目錄（2008）》中批準(zhǔn)使用的微生物類添加劑17種，主要包括枯草芽孢桿菌、糞腸球菌和乳酸乳桿菌等；《飼料添加劑品種目錄（2013）》在2008版基礎(chǔ)上增加了嬰兒雙歧桿菌、短小芽孢桿菌、黑曲霉和米曲霉等16種微生物[4]。由于微生物飼料添加劑的菌種特性、產(chǎn)品劑型及產(chǎn)品商品化的不同，目前主要包括乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑、活性酵母、鏈球菌、光合細(xì)菌制劑和混合菌制劑等微生物制劑。

2.1 乳酸菌制劑

在眾多微生物添加劑中,乳酸菌制劑是飼用微生物添加劑中效果較好的一類。在飼料添加劑中得到廣泛應(yīng)用并發(fā)揮著重要作用。

2.1.1 維持胃腸道內(nèi)微生物平衡

乳酸菌對較低pH具有較強(qiáng)的耐受性，還可以生成乳酸，因此可以較好的定植于腸道內(nèi)，而酸性環(huán)境可以抑制消化道內(nèi)病原菌的生長和繁殖，可預(yù)防胃腸道疾病的發(fā)生。碳水化合物的分解會導(dǎo)致動物胃腸道內(nèi)pH降低，造成益生菌群生長的環(huán)境紊亂。乳酸菌制劑能夠為細(xì)菌利用乳酸提供必要的氨基酸、多肽、維生素及其他有機(jī)酸等營養(yǎng)物質(zhì)，加速乳酸的利用，穩(wěn)定消化道內(nèi)pH，促進(jìn)有益菌群的生長，減緩低pH對酸性敏感菌群造成的壓力，保證胃腸道中有益菌群的生長平衡[5]。

2.1.2 促進(jìn)消化道發(fā)育

初生動物胃腸道處于無菌狀態(tài)，且pH近似于中性，微生物生長繁殖迅速。研究表明，斷奶初期的動物易發(fā)生胃腸道消化功能紊亂癥，因此體內(nèi)微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定是動物胃腸道健康快速發(fā)育的關(guān)鍵因素。飼料中添加乳酸菌制劑，可促進(jìn)其胃腸道中有益菌群的快速生長繁殖，使其消化道發(fā)育健全，抵御病原菌的侵害。研究表明，用酵母菌來飼喂初斷乳的小牛，其腹瀉癥狀得到緩解，使瘤胃功能得以完善[6]。

2.1.3 防止有毒物質(zhì)的積累

乳酸菌制劑作為腸道有益菌群可以通過競爭氧氣、空間、營養(yǎng)物質(zhì)等來抑制病原菌生長繁殖，有利于腸道的發(fā)育。乳酸菌制劑還可以促進(jìn)纖維素降解菌的生長，促進(jìn)宿主免疫器官發(fā)育成熟。幼畜出生后，早期接觸有益微生物，可促進(jìn)其免疫器官發(fā)育成熟；還可以作為宿主終生相伴的抗原庫，刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫應(yīng)答，使宿主對病原微生物保持一定程度的免疫力。

2.2 芽孢桿菌制劑

芽孢桿菌在制劑中以內(nèi)生孢子形式存在，這類菌為好氧或厭氧菌，在飼料加工、儲藏或酸性環(huán)境中具有較強(qiáng)的耐受性，可以促進(jìn)飼料的消化和吸收。飼用后在腸道酸性環(huán)境中高度穩(wěn)定，孢子進(jìn)入腸道后則迅速萌發(fā)從而抑制病原菌[7]。芽孢桿菌在動物體內(nèi)以微生態(tài)制劑的形式發(fā)揮著重要功能。

2.2.1 促進(jìn)動物腸道發(fā)育，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡

芽孢桿菌在動物胃腸道里生長繁殖，可造成腸道厭氧環(huán)境，為厭氧菌等有益微生物提供定植和生長環(huán)境，抑制好氧病原菌的繁殖，使胃腸道菌群維持平衡[8]。芽孢桿菌在腸道中生長繁殖的同時還會產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，而這些代謝產(chǎn)物又進(jìn)一步抑制和殺死腸道病原菌，從而使腸道微生物平衡有利于腸道的發(fā)育[9-10]。

2.2.2 增強(qiáng)動物營養(yǎng)代謝功能

芽孢桿菌在腸道內(nèi)生長繁殖的同時，還能產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)，例如維生素、氨基酸等，促進(jìn)動物機(jī)體物質(zhì)代謝。還可以使腸道內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌數(shù)量增加，改善胃腸道環(huán)境，促進(jìn)機(jī)體對微量元素鈣、磷、鐵等的利用和維生素D的吸收。

2.2.3 增強(qiáng)動物免疫功能

微生態(tài)制劑可作為外源抗原或輔劑增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。芽孢桿菌能分泌活性抗菌物質(zhì)，活化腸黏膜內(nèi)的相關(guān)淋巴組織，是一種很好的免疫增強(qiáng)劑，同時其表面抗原或代謝產(chǎn)物可通過刺激粒細(xì)胞的吞噬活動來充當(dāng)免疫源，提高機(jī)體的抗病力[11]。芽孢桿菌還可產(chǎn)生多種酶類，提高消化酶活性和動物生產(chǎn)性能。

2.3 其他

真菌制劑可調(diào)節(jié)消化道內(nèi)環(huán)境，主要用于反芻動物，其中研究較多的是酵母菌和曲霉菌，曲霉菌可產(chǎn)生一些酶類和類抗生素物質(zhì)，可改善動物生長性能，提高動物免疫力。鏈球菌制劑主要包括糞鏈球菌和乳酸鏈球菌，可通過產(chǎn)生各種抗菌物質(zhì)和過氧化氫，有效的抑制有害菌，消除有毒、有害代謝產(chǎn)物的作用。光合細(xì)菌制劑是能夠利用光能進(jìn)行生長的水生微生物，且營養(yǎng)十分豐富，在畜禽和水產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，具有增重和增色作用，還可增強(qiáng)機(jī)體抵抗能力。

3 微生物添加劑在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 豬

研究表明，將微生物飼料添加劑添加在仔豬和母豬飼料中可以降低腸道疾病的發(fā)病率，還可以有效的提高仔豬日增重和飼料報酬[12]。研究表明，用混合益生菌（布拉釀酒酵母菌和乳酸片球菌）飼喂仔豬，不僅增加了小腸黏膜高度和隱窩深度，還降低了大腸桿菌數(shù)量[13]。芽孢桿菌還能改善動物體內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，降低糞便中氨和硫化氫等有害物質(zhì)含量。將含有乳酸菌的微生物飼料添加劑用于養(yǎng)豬的試驗中，結(jié)果表明，其可以使豬食欲增加，生長迅速，提高飼料消化率，降低采食量，并且提前出欄，還可以使氮值下降約5%，臭氣、二氧化甲基、二硫化碳大幅度減少進(jìn)而改良糞便。此外，脂肪層減薄，得到較多的優(yōu)質(zhì)瘦肉[14]。王曉霞等添加果寡糖+枯草芽孢桿菌使發(fā)酵糞中NH3和H2S的散發(fā)量分別降低62.14%和28.49%[9]。

3.2 家禽

產(chǎn)蛋雞因熱應(yīng)激致其腸道黏膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，黏膜免疫水平降低。研究表明，在飼糧中添加地衣芽孢桿菌1×107cfu·kg-1可以改善熱應(yīng)激條件下腸道的黏膜結(jié)構(gòu)，保持腸道免疫反應(yīng)，克服采食量和產(chǎn)蛋率的下降[15]。還可以降低熱應(yīng)激對肉雞的氧化損傷，從而緩解熱應(yīng)激對肉雞的不利影響[16]。Inooka等試驗表明，在來航母仔雞飼料中添加納豆芽孢桿菌106或107cfu·g-115或30 d后，加強(qiáng)了雛雞對抗綿羊紅細(xì)胞的凝集抗體的產(chǎn)生，使雛雞免疫應(yīng)答反應(yīng)增強(qiáng)[17]。在飼糧中添加莢膜紅細(xì)菌可以使肉仔雞胸肌、腿肌及蛋雞蛋黃中不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例提高，使蛋黃中的甘油三酯和膽固醇的含量降低[18]。

3.3 水產(chǎn)動物

微生物飼料添加劑可改善水質(zhì)，增強(qiáng)魚的機(jī)體健康，改善魚的商品性質(zhì)和種用性能。Wang等用光合細(xì)菌0.1%、芽孢桿菌0.1%和光合細(xì)菌0.1%+芽孢桿菌0.1%添加到鯉魚的基礎(chǔ)飼糧中，經(jīng)過60 d的飼養(yǎng)試驗，發(fā)現(xiàn)試驗組的生產(chǎn)性能高于對照組[19]。周國勤等研究還表明納豆芽孢桿菌及其發(fā)酵產(chǎn)物可提高魚類的非特異性免疫功能[20]。

3.4 反芻動物

微生物飼料添加劑在反芻動物上也得到了廣泛的應(yīng)用，研究表明，活酵母菌可以促進(jìn)瘤胃纖維素降解菌游動孢子的形成，并且可以使纖維素降解加速。一些相關(guān)研究也表明，酵母菌使細(xì)菌分解纖維素的能力提高。瘤胃中大多數(shù)纖維素降解菌都是高度厭氧菌，而酵母菌不僅可以消耗氧氣，還可以釋放維生素與其他生長因子，為厭氧菌提供一個適于生長的微生態(tài)環(huán)境[21]。

4 微生物飼料添加劑的發(fā)展及存在問題

4.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展

微生物飼料添加劑在日本和歐美較早就開始應(yīng)用在家畜養(yǎng)殖上。在1991年，日本活菌劑用量已達(dá)1 000 t，其中Toyoi菌是被使用最多的菌株，酪酸菌、枯草芽孢桿菌等次之。美國主要以生產(chǎn)嗜酸乳桿菌、鏈球菌屬和枯草桿菌等菌種為主，其研發(fā)產(chǎn)品主要用于育肥期牛犢及育成牛，其出售主要以混有多種活菌配合物為主。研究調(diào)查表明，銷售額已超過3 000萬美元。此外，英國及許多歐洲國家、荷蘭、丹麥、法國、西班牙等也有相關(guān)報道。在1991年法國就有50多種此類產(chǎn)品投放市場，多用于飼養(yǎng)肉用雞和兔、犢牛的代用乳、仔豬的人工乳及肉犢牛的飼料中。2006年1月，歐盟全面禁止抗生素在飼料中的使用，微生物飼料添加劑成為其有效的替代品[22]。

在我國，報道較多的生菌劑有以單一菌種組成的產(chǎn)品九九一畜禽寶和DM423菌粉，以混合菌組成的產(chǎn)品SEM科隆粉，我國市面上還有促康生、增菌素、抗痢寶、畜禽靈、光合細(xì)菌（PSR）、貝納克菌劑、美菌方、復(fù)方回春生（雙歧桿菌制劑）和益菌王等產(chǎn)品，覆蓋了整個養(yǎng)殖業(yè)。

4.2 安全問題

微生物飼料添加劑因其具有促進(jìn)動物生長、提高飼料報酬、預(yù)防和治療一些消化道疾病的功能，在國內(nèi)外被廣泛的使用[23-26]。目前多數(shù)報道均表明，微生物制品在動物生產(chǎn)中發(fā)揮著有利的影響。但其潛在的危險性也值得重視。Morelli等在不同類的乳酸桿菌中發(fā)現(xiàn)了腸球菌的pAMb1質(zhì)粒。同時黃慶生等對其安全性進(jìn)行了較為全面的研究，一致認(rèn)為存在以下問題，當(dāng)正常的微生物區(qū)系被打破后，還可能導(dǎo)致動物正常微生物區(qū)系被擾亂、特定環(huán)境下產(chǎn)生有害代謝產(chǎn)物以及潛在致病性的問題，如乳酸菌引發(fā)的臨床感染，攜帶并轉(zhuǎn)移抗生素抗性基因，產(chǎn)生耐藥因子的可能性；遺傳修飾微生物應(yīng)用的可行性問題[27]。除此之外還

必須考慮如何根據(jù)動物的品種選用不同菌種的微生物飼料添加劑使其優(yōu)于抗生素。

微生物飼料添加劑因其產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在高溫、胃酸、膽汁酸鹽等條件下易失活等因素還會加大生產(chǎn)上的難度。盡管微生物飼料添加劑在使用的過程中存在諸多的問題，但是隨著研究的進(jìn)一步深入，這些問題最終都會得到很好的解決。微生物飼料添加劑作為抗生素的替代品以及帶來的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益，人們將會更加重視對其的研究。

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Research and Application of the Microbial Feed Additive

XIU Jiancheng
（Harbin Pharmaceutical Group Co.,Ltd.,Harbin 150086,China）

Microbial feed additive includes probiotics and growth-promoting agent,which is a new feed additive developed in the last decade.It has an important role in improving the utilization ratio of animal feed,maintaining the balance of animal intestinal microflora,promoting the growth of animal,controlling the diseases of animal and improving the performance of animal and other aspects.In the article,the classification of microbial feed additive,mechanism of action,the status of domestic application and its potential security issues were reviewed.

microbial feed additive;classification;mechanism of action;the status of application;security

S816.7；S859.79+6

A

1001-0084（2015）11-0020-04

2015-09-27

修建成（1978-），男，黑龍江齊齊哈爾人，主要從事飼料和飼料添加劑生產(chǎn)研發(fā)。