飼料中微生態(tài)制劑應(yīng)用研究

■邱　權(quán)　詹志春　周　櫻　凌華云

（武漢新華揚(yáng)生物股份有限公司，湖北武漢430000）

?

飼料中微生態(tài)制劑應(yīng)用研究

■邱權(quán)詹志春周櫻凌華云

（武漢新華揚(yáng)生物股份有限公司，湖北武漢430000）

摘要：微生態(tài)制劑作為一種綠色、安全、環(huán)境友好的飼料添加劑，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中得到了深入的研究和廣泛的推廣。文章簡(jiǎn)單介紹了微生態(tài)制劑的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述了目前微生態(tài)制劑的作用機(jī)理和應(yīng)用前景及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：微生態(tài)制劑；作用機(jī)理；應(yīng)用前景；發(fā)展趨勢(shì)

1　微生態(tài)制劑的發(fā)展

早在1974年，蒙哈德利用仔豬實(shí)驗(yàn)證實(shí)了乳酸菌在日糧中的添加促進(jìn)了仔豬的生長(zhǎng)。但微生物制劑的發(fā)展還是經(jīng)歷了一段相當(dāng)長(zhǎng)的沉寂才開始重新進(jìn)入人們的視野。作為無殘留的天然飼料添加劑，微生態(tài)制劑可以很好地代替抗生素及抗菌類等藥物，生產(chǎn)出無公害、綠色的動(dòng)物食品[3-4]。美國(guó)最早從20世紀(jì)70年代開始將微生物應(yīng)用到畜禽養(yǎng)殖。20世紀(jì)80年代中期開始，微生物在全世界范圍內(nèi)尤其是歐洲和亞洲等發(fā)達(dá)國(guó)家中得到了大力的推廣和深入的研究。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開始微生態(tài)制劑的研究。近幾年也有許多的產(chǎn)品開始投放到市場(chǎng)中應(yīng)用，并取得了一定的表現(xiàn)和效果。從1974年的最早發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在的研究和推廣，積累了大量的理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，也證明微生態(tài)制劑是一個(gè)具有廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)[5]。

微生態(tài)制劑作為一種新型的、公認(rèn)的無公害綠色非營(yíng)養(yǎng)性飼料添加劑[6]。最早是由Lilley和Stillwell兩位共同提出的“Pobiotics”概念，因此，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，微生態(tài)制劑被習(xí)慣地稱作為益生素、益菌素等?，F(xiàn)在，微生態(tài)制劑是指在微生態(tài)學(xué)理論的指導(dǎo)下，通過生物技術(shù)手段獲得的對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物有益的一種制劑[7]。

按照物質(zhì)組成成分，微生態(tài)制劑的種類主要包括益生菌、益生元、合生元[8]。美國(guó)食品與藥物管理局（FDA）和美國(guó)飼料控制官員協(xié)會(huì)在1989年公布了42種可以直接飼喂且一般認(rèn)為是安全的微生物菌種。目前歐洲市場(chǎng)上銷售的益生素品種也超過了50種。我國(guó)農(nóng)業(yè)部也公布了12種飼料級(jí)微生物添加劑。雖然各國(guó)的研究和應(yīng)用不盡相同，但現(xiàn)在大都是集中于芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬、酵母菌屬的開發(fā)和研究。這類微生物一般來說具有一些共同的特征，它們一般具有很強(qiáng)的生存能力，存活率高、穩(wěn)定性強(qiáng)，可以適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，一般認(rèn)為對(duì)人、動(dòng)物是安全的，利于促進(jìn)宿主的生長(zhǎng)發(fā)育及提高抵抗力[9]。

2　作用機(jī)理

微生態(tài)制劑進(jìn)入機(jī)體后，主要是定植于消化道，對(duì)動(dòng)物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。它可以非特異性地激發(fā)機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫而產(chǎn)生抗體。同時(shí)，它可以提高飼料的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)[10]。但具體的作用機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，目前主要作用機(jī)理有以下幾種。

2.1微生物種群優(yōu)勢(shì)理論

動(dòng)物腸道中的微生態(tài)在正常情況下是處于平衡狀態(tài)的。有益微生物在與有害微生物競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，并在動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)消化吸收和生長(zhǎng)、免疫等生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用。一旦腸道的微生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，會(huì)使動(dòng)物發(fā)生腹瀉等一系列的病灶癥狀。使用微生態(tài)制劑的目的就是要使動(dòng)物腸道中的微生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到平衡狀態(tài)，從而促進(jìn)動(dòng)物的健康[11-12]。

本系統(tǒng)涉及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，是指一種基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的室內(nèi)微型健康環(huán)境監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)房間內(nèi)外的溫度、甲醛傳感器、PM2.510數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別、記錄、存儲(chǔ)，并形成房間內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)分析報(bào)告和圖例，實(shí)時(shí)獲取居室環(huán)境情況。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器集數(shù)據(jù)采集、匯集為一體，可以獨(dú)立記錄單點(diǎn)居室數(shù)據(jù)，也可做為匯聚層收集多個(gè)居室，跨區(qū)域居室的數(shù)據(jù)，有效了解城市不同區(qū)域環(huán)境情況，提供環(huán)境大數(shù)據(jù)分析參考依據(jù)。未來還可以利用家居設(shè)備設(shè)施的智能化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理居室環(huán)境。

2.2競(jìng)爭(zhēng)排斥理論

微生物在正常情況下會(huì)穩(wěn)定地定植于細(xì)胞黏膜，形成一道天然的微生物屏障，阻止病原微生物的入侵，起著營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、生存空間競(jìng)爭(zhēng)或者拮抗作用。微生態(tài)制劑的添加，就是為了及時(shí)地補(bǔ)充和維護(hù)這道天然屏障的正常狀態(tài)，提高動(dòng)物的免疫力，保護(hù)動(dòng)物的健康[13-15]。

2.3生物奪氧學(xué)說

正常情況下，腸道內(nèi)的好養(yǎng)微生物比如芽孢桿菌，在其繁殖過程中會(huì)消耗腸道中的氧氣，這樣有利于厭氧菌或兼性厭氧菌的生長(zhǎng)，保持微生態(tài)系統(tǒng)的平衡。另外使腸道的pH值下降，促進(jìn)雙歧桿菌與乳酸桿菌等有益菌的生長(zhǎng)，清除體內(nèi)自由基，達(dá)到治療和促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)的作用。微生態(tài)制劑是通過不同微生物之間的相互作用，維持腸道微生態(tài)系統(tǒng)的平衡，達(dá)到治病和促進(jìn)生產(chǎn)的效果[16-17]。

2.4增強(qiáng)機(jī)體免疫功能

微生態(tài)制劑可以作為非特異性的免疫調(diào)節(jié)因子來刺激細(xì)胞宿主免疫細(xì)胞，有助于增加巨噬細(xì)胞的活性及提高抗體免疫力。研究表明，平衡的腸道微生態(tài)環(huán)境有助于免疫器官的形成，失衡的微生態(tài)導(dǎo)致免疫器官的形成受阻，機(jī)體免疫力下降[2，17-18]。

2.5改善機(jī)體代謝

微生態(tài)制劑對(duì)于腸道微生態(tài)平衡有著十分重要的作用。一方面，有益菌群可以產(chǎn)生分解糖、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等物質(zhì)的消化酶，促進(jìn)物質(zhì)的分解消化吸收，提高飼料的轉(zhuǎn)化率。另一方面，有益微生物可以分泌大量的微生物、氨基酸等促生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)因子。有研究證實(shí)，雞腸道內(nèi)的微生物可以分泌大量B族維生素來加強(qiáng)雞對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收；同時(shí)，有益微生物在生長(zhǎng)過程中可以產(chǎn)生大量的乳酸、丁酸等物質(zhì)，降低腸道pH值，抑制病原微生物的生長(zhǎng)[12，19]。

3　微生態(tài)制劑的應(yīng)用

在國(guó)外，微生物最早以直接添加到飼料中被動(dòng)物所飼用的方式在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中得到普遍應(yīng)用。目前，歐美包括亞洲等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了自己的微生態(tài)制劑工業(yè)規(guī)模。例如，美國(guó)每年全國(guó)的微生態(tài)制劑產(chǎn)品的使用量在8 000 t以上。日本每年產(chǎn)值在上億美元規(guī)模的微生態(tài)制劑企業(yè)數(shù)量達(dá)到幾十家。雖然國(guó)內(nèi)的研究起步相對(duì)較晚，近幾年才得到真正的推廣，但微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)還是呈現(xiàn)出了較高的發(fā)展速度和發(fā)展水平，生產(chǎn)規(guī)模也達(dá)到了萬噸的級(jí)別。許多的微生態(tài)制劑在實(shí)際應(yīng)用中也取得了很好的效果[4，17]。

3.1家禽方面的應(yīng)用

大量的研究證實(shí)，微生態(tài)制劑可以提高家禽自身的抗病能力和免疫力。Wrren在1987年就發(fā)現(xiàn)利用一些乳酸菌就能夠激活腸道中的一些免疫反應(yīng)。S.M.L.Kabir等在肉仔雞日糧中使用一定量的微生態(tài)制劑，能夠顯著提高肉仔雞的抗體數(shù)量[20]。雙歧桿菌可以通過抑制致病菌脫羧作用的方式，有效地降低動(dòng)物糞便中氨（NH3)和硫化氫(H2S)等惡臭物質(zhì)的含量，提高飼料的轉(zhuǎn)化率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。雞場(chǎng)使用有效微生物群（EM, effective microorganisms）除氨率高達(dá)69.7%[3，21]。

3.2豬方面的應(yīng)用

大量的研究表明，微生態(tài)制劑可以提高仔豬的存活率，預(yù)防豬疾病的發(fā)生，提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高養(yǎng)殖效益。有關(guān)研究表明，在生長(zhǎng)豬日糧中添加一定量的芽孢桿菌能夠提高增重率以及降低餌料系數(shù)。芽孢桿菌、糞鏈球菌等4株菌復(fù)合的微生態(tài)制劑在連續(xù)使用20 d后，可以使35日齡的斷奶仔豬增重率提高、提高飼料回報(bào)率并減少疾病發(fā)生[5，22]。

3.3反芻動(dòng)物中的應(yīng)用

微生態(tài)制劑在反芻動(dòng)物中的使用能夠豐富瘤胃中益生菌的多樣性，增加微生物發(fā)酵的水平，改善發(fā)酵條件，提高反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能。研究人員發(fā)現(xiàn)，使用美國(guó)Alltech生物技術(shù)中心的復(fù)合微生態(tài)制劑進(jìn)行的乳牛試驗(yàn)，在50 d的泌乳期中觀察到，奶產(chǎn)量分別提高3.1 kg和3.2 kg[12，16]。其他研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在犢牛飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中添加微生態(tài)制劑能夠降低腹瀉發(fā)病率以及死亡率，并能夠提高增重率及飼料的回報(bào)率[5]。

3.4水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖中微生態(tài)制劑的應(yīng)用主要體現(xiàn)在微生物在水質(zhì)改良方面的獨(dú)特作用，改善水產(chǎn)養(yǎng)殖的生存環(huán)境，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益[23]。在對(duì)南美白對(duì)蝦飼養(yǎng)中使用微生態(tài)制劑進(jìn)行調(diào)水試驗(yàn)，結(jié)果顯示：試驗(yàn)組平均成活率為87.3%，明顯高于對(duì)照組，對(duì)蝦成活率的促進(jìn)效果顯著[24]。在以芽孢桿菌為主的微生物復(fù)合菌劑分別對(duì)羅非魚與鯉魚的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該微生態(tài)制劑對(duì)羅非魚與鯉魚的生長(zhǎng)都有顯著的效果。微生態(tài)制劑可以促進(jìn)鯉魚免疫器官的發(fā)育，降低養(yǎng)殖環(huán)境中亞硝酸鹽和氨氮的含量，穩(wěn)定水相并促進(jìn)羅非魚的生長(zhǎng)[25-26]。

4　微生態(tài)制劑的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)

近年來，微生態(tài)制劑在畜禽養(yǎng)殖的很多方面得到了成功的應(yīng)用。微生態(tài)制劑的應(yīng)用也是在很多方面克服了抗生素添加所帶來的種種弊端。20世紀(jì)80年代初，魏曦教授就提出了“抗生素之后的時(shí)代將是微生態(tài)制劑的時(shí)代”。然而當(dāng)前市面上微生態(tài)制劑的產(chǎn)品相對(duì)單一，穩(wěn)定性和貯藏性能不佳，產(chǎn)品的功效很容易受到環(huán)境因素的制約[1，22]。結(jié)合微生態(tài)制劑未來的發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)該注重以下幾個(gè)問題。

4.1復(fù)合菌劑的研究

微生物種類繁多。微生物之間的關(guān)系也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，單一的菌劑產(chǎn)品很難滿足市場(chǎng)的要求。復(fù)合菌劑的產(chǎn)品利用不同微生物之間的協(xié)同作用，可以發(fā)揮出更大的作用，提高微生態(tài)制劑的應(yīng)用效果，滿足更大的市場(chǎng)需求[5,10]。

4.2菌劑的高穩(wěn)定性

菌株的穩(wěn)定性是菌劑能否正常發(fā)揮功效的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來，菌株的穩(wěn)定性都是制約菌劑應(yīng)用的重要因素。因此，如何來提高菌株的耐熱、耐酸等抗外界不良環(huán)境特性，減少菌株對(duì)環(huán)境的依賴程度，增強(qiáng)菌劑的貯藏性和運(yùn)輸性是我們要亟需解決的一個(gè)難題[5，22]。

4.3菌劑的專一性

目前微生態(tài)制劑都是通過定植于動(dòng)物的腸道或者消化系統(tǒng)來發(fā)揮作用。但目前來說，微生態(tài)制劑的作用機(jī)理研究還處于初級(jí)階段。如果我們可以進(jìn)一步地闡釋腸道微生物群與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝之間的關(guān)系，根據(jù)不同種類或者同種不同階段的動(dòng)物的特點(diǎn)研發(fā)出專一的微生態(tài)菌劑，必定將最大程度上發(fā)揮出微生態(tài)制劑的作用[3，5，12，23]。

4.4新菌種的研究和開發(fā)

優(yōu)良的菌種是我們寶貴的資源。對(duì)于菌種的研究和開發(fā)，我們可以通過基因工程等分子生物學(xué)的手段，改良現(xiàn)有的菌種，提高菌株的各方面性能。同時(shí)，我們可以考慮在一些如返回式科學(xué)衛(wèi)星中的強(qiáng)反射、高空和微重等特殊的環(huán)境下來提高菌株的突變概率，篩選有益的優(yōu)良菌種[1，10，23]。

總之，抗生素的負(fù)面作用已經(jīng)得到公認(rèn)，微生態(tài)制劑作為一種綠色、環(huán)保、安全的添加劑已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注。微生態(tài)制劑將不僅僅是在畜禽養(yǎng)殖方面，可能在醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]李健雄,鄺哲師,田興山.動(dòng)物微生態(tài)制劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].廣東畜牧獸醫(yī)科技,2004,29(4):15-17.

[2]石觀瑞,高峰.抗生素添加劑的負(fù)面效應(yīng)及其替代品的研究[J].飼料博覽,2000(3)：24-26.

[3]徐剛鐘,樂倫.微生態(tài)制劑在畜牧生產(chǎn)中的環(huán)保作用[J].飼料博覽,2005(8):13-15.

[4]刁其玉，屠焰，齊廣海.益生菌(素)的研究及其在飼料中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè),2002,23(10):1-4.

[5]穆巍，閻宏，李靜，等.微生態(tài)制劑的作用機(jī)理及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代畜牧獸醫(yī),2007(5):70-72.

[6]李鵬,齊廣海.飼料添加劑的使用安全研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè), 2006,27 (18):16-17.

[7]王芬,寧志力,范憲生.微生態(tài)制劑的作用機(jī)理、功能及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].中國(guó)動(dòng)物保健,2004(2):44-46.

[8]易亞平,傅童生.微生態(tài)制劑的研究動(dòng)態(tài)[J].養(yǎng)殖與飼料, 2005 (3):14-15.

[9]李曉輝.飼用微生物的種類和主要作用[J].飼料工業(yè), 2002,23 (2):30-32.

[10]蘇紹輝.益生菌在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào), 2007,13(3):116-117.

[11]張日俊,萬孟明,潘淑,等.新型安全高效微生物飼料添加劑——益生康的作用機(jī)理研究[C].第七屆全國(guó)飼料添加劑學(xué)術(shù)暨2002畜牧飼料交易會(huì)論文集, 2002:142-152.

[12]周勤飛,王永才.動(dòng)物胃腸微生態(tài)及其調(diào)控[J].家畜生態(tài), 2004, 25 (4):21-23.

[13]顧君華,王欣.國(guó)內(nèi)外飼用微生態(tài)制劑的研究進(jìn)展[J].中國(guó)家禽, 2003,25(6):14-15.

[14]熊德鑫.現(xiàn)代微生態(tài)學(xué)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001：115-116.

[15] Driessen F M.發(fā)酵乳科學(xué)與技術(shù)[M].顧瑞霞譯.南京東南大學(xué)出版社，1991：87-89.

[16]周慶安,劉文剛,鄧留坤,等.動(dòng)物微生態(tài)制劑及其應(yīng)用[J].飼料博覽，2003(4):11-13.

[17]王佳麗,丁鑒峰.微生態(tài)制劑在畜禽飼料中的應(yīng)用及相關(guān)的作用機(jī)制[J].飼料廣角, 2002(16):22-23.

[18]程林春.微生態(tài)制劑的應(yīng)用[J].中國(guó)畜牧獸醫(yī), 2003,30(3):22-24.

[19] Starrie S. Microbial for Pigs and Poultry[M]//Biotechnology in An?imal Feeds and Animal Feeding, 1999: 205-231.

[20] S. M. L. Kabir, M M Rahman, M B Rahman. The Dynamics of Probiotics on Growth Performance and Immune Response in Broilers[J]. International Journal of Poultry Science, 2004, 3(5): 361-364.

[21]尤萍,馬玉龍.雙歧桿菌對(duì)腸上皮細(xì)胞黏附作用的研究及應(yīng)用展望[J].飼料工業(yè), 2004, 25(4):42-45.

[22]孫明梅,李洪龍.淺析動(dòng)物微生態(tài)制劑[J].上海畜牧獸醫(yī)通訊, 2006(2):60-61.

[23]李曉明,李楠,趙寶華.微生態(tài)制劑及其在水產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].水利漁業(yè),2008,28(3):1-3.

[24]劉淇.復(fù)合型活菌生物凈水劑在南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].水產(chǎn)科技情報(bào)，2003, 30(3):136-138.

[25]劉克琳，何明清.益生菌對(duì)鯉魚免疫功能影響的研究[J].飼料工業(yè), 2000, 21(6)：24-25.

[26]張慶,李卓佳,陳康德,等.復(fù)合微生物對(duì)養(yǎng)殖水體生態(tài)因子的影響[J].上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 8(1):43-47.

（編輯：劉占，laramie_liu@139.com）

Research of probiotics application in feed

Qiu Quan, Zhan Zhichun, Zhou Ying, Ling Huayun

Abstract：As green, safe, environmentally friendly feed additive, probiotics has been in in-depth re?search and extensive promotion in the livestock industry. This paper briefly describes the status of pro?biotics research, focusing on the current mechanism and application prospect of probiotics and future trends.

Key words：probiotics；mechanism of action；application prospect；development trend

收稿日期：2015-12-20

作者簡(jiǎn)介：邱權(quán)，碩士，研究方向?yàn)槲⑸鷳B(tài)制劑。

中圖分類號(hào)：S816.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-991X（2016）02-0055-03

doi:10.13302/j.cnki.fi.2016.02.012