微生態(tài)制劑及其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

楊明容，陳再煒，黃小紅，歐陽(yáng)清芳

（1.江西生物科技職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330200；2.禮來(lái)（上海）動(dòng)物保健有限公司）

畜牧業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。近年來(lái)，畜牧業(yè)生產(chǎn)方式逐漸規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化，其產(chǎn)值已占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的1/3。隨著畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，飼料生產(chǎn)中添加抗生素引起的食品安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，這不僅影響了畜牧產(chǎn)業(yè)自身的可持續(xù)性發(fā)展，同時(shí)也給社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定發(fā)展帶來(lái)隱患。

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)將環(huán)境保護(hù)、污染治理以及食品安全放在了非常高的位置，畜牧業(yè)養(yǎng)殖的過(guò)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(lái)越高。2014年開(kāi)始美國(guó)已經(jīng)逐步禁止促生長(zhǎng)抗生素的使用。2017年4月30日之后我國(guó)禁止硫酸粘桿菌素添加在飼料中作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑。在禁用抗生素及倡導(dǎo)食品健康的背景下，微生態(tài)制劑作為一種無(wú)污染、無(wú)毒副作用、無(wú)殘留的新型飼料添加劑，越來(lái)越受到人們的重視。

1 微生態(tài)制劑的概念

微生態(tài)制劑指的是一大類(lèi)安全無(wú)毒、可以用來(lái)做飼料添加直接飼喂動(dòng)物，并可以通過(guò)改善動(dòng)物機(jī)體消化道內(nèi)的微生態(tài)體系平衡，從而起到預(yù)防疾病發(fā)生、促進(jìn)動(dòng)物個(gè)體快速健康生長(zhǎng)、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(chǎn)物[1]。美國(guó)食品藥品管理局(FDA)將這類(lèi)飼用微生態(tài)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(dòng)物腸道中形成優(yōu)勢(shì)菌群，與有害菌爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧和附著位點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)性的抑制有害菌的生長(zhǎng)繁殖，調(diào)節(jié)腸道內(nèi)的菌群平衡；產(chǎn)生甲酸、乙酸、乳酸等有機(jī)酸，降低動(dòng)物腸道pH值，抑制潛在病原菌的生長(zhǎng)；產(chǎn)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(zhuǎn)化率；合成維生素、氨基酸、激素等生長(zhǎng)因子；中和內(nèi)毒素，降低有害物質(zhì)如毒胺的含量；刺激免疫系統(tǒng)，增加免疫活力。

2 微生態(tài)制劑的菌種要求

要生產(chǎn)出具有優(yōu)良效果的微生態(tài)制劑，需要對(duì)多種微生物進(jìn)行篩選，挑選出最優(yōu)秀的菌種，其中，菌種的來(lái)源及活力是最關(guān)鍵的因素。要制備出優(yōu)質(zhì)的微生態(tài)制劑，需要滿足以下3個(gè)相關(guān)條件：

（1）具有良好的安全性，必須沒(méi)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(chǎn)生雜交種。

（2）可以在動(dòng)物消化道內(nèi)快速定植，而且對(duì)環(huán)境變化帶來(lái)的影響不敏感。

（3）具有較強(qiáng)的耐受各種艱苦條件的能力，比如能耐受飼料生產(chǎn)制粒時(shí)的高溫高壓、飼喂過(guò)程中的抗生素和中草藥，能耐受長(zhǎng)距離運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。

理論上來(lái)講，理想的菌種應(yīng)從健康動(dòng)物個(gè)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(nèi)具有最好的定植能力，并快速生長(zhǎng)[3]。同時(shí)，篩選出的優(yōu)良菌種還具有長(zhǎng)期保持穩(wěn)定活力的特性，能夠在各種環(huán)境下保持優(yōu)異的活力。

3 微生態(tài)制劑的分類(lèi)

微生態(tài)制劑按照菌種類(lèi)型可以分為6大類(lèi)。

3.1 乳酸菌類(lèi)微生態(tài)制劑

乳酸菌是一類(lèi)能夠快速分解碳水化合物，并以乳酸為主要代謝產(chǎn)物的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，自然定植于動(dòng)物體的消化道中，是動(dòng)物腸道中的正常菌群。乳酸菌最早被應(yīng)用于飼料添加劑是在1947年，Hansen等人發(fā)現(xiàn)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(yàn)數(shù)據(jù)證明，乳酸桿菌對(duì)由大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等動(dòng)物腸道致病菌引起的疾病具有良好的預(yù)防效果和治療作用。目前，主要是利用乳酸菌來(lái)發(fā)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(yīng)用較為廣泛。

乳酸菌是厭氧菌，對(duì)環(huán)境要求比較高，為減少在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中的活力損失，乳酸菌類(lèi)產(chǎn)品通常需要冷凍干燥保存，或者在試用過(guò)程中直接使用液態(tài)產(chǎn)品，現(xiàn)制現(xiàn)用。

3.2 芽孢桿菌類(lèi)微生態(tài)制劑

芽孢桿菌是一類(lèi)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，在自然界中分布廣泛。其能產(chǎn)生抗逆性極強(qiáng)的芽孢，可以在很多惡劣環(huán)境中存活。世界上很多國(guó)家很早就有將芽孢桿菌應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖以及用芽孢桿菌來(lái)防治疾病的研究報(bào)道[5]。芽孢桿菌可以在動(dòng)物腸道內(nèi)出芽生長(zhǎng)，產(chǎn)生多種酶類(lèi)物質(zhì)，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)有很好的促進(jìn)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(yǎng)殖和環(huán)境保護(hù)中經(jīng)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(yǎng)過(guò)程中對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)要求不高，對(duì)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)囊蟊容^容易滿足，是目前最理想的微生態(tài)添加劑。

3.3 酵母類(lèi)制劑

酵母菌是一類(lèi)兼性厭氧菌，在動(dòng)物腸道內(nèi)零星存在，在國(guó)內(nèi)外很早就有廣泛的使用。酵母菌不僅具有一般微生態(tài)制劑的功能，如提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，改善動(dòng)物腸道健康等，相關(guān)的研究還表明，酵母能減少機(jī)體內(nèi)甲烷的產(chǎn)生，并可提供蛋白質(zhì)，促進(jìn)消化。目前在微生態(tài)制劑中應(yīng)用較多的的包括啤酒酵母、假絲酵母等及其培養(yǎng)物。但是酵母類(lèi)微生態(tài)制劑的使用效果也容易受到環(huán)境的影響，耐受性不理想，活菌制品的存活能力不強(qiáng)，產(chǎn)品不耐儲(chǔ)存，品質(zhì)較難穩(wěn)定[8]。

3.4 光合細(xì)菌類(lèi)微生態(tài)制劑

光合細(xì)菌是一類(lèi)能進(jìn)行光合作用的微生物，分屬以下三個(gè)科：著色菌科、綠硫菌科和紅螺菌科[9]。其所產(chǎn)生的生理活性物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，能夠被機(jī)體有效的吸收利用，在微生態(tài)添加劑中的使用也有著一定的歷史。

光合細(xì)菌微生態(tài)制劑的作用包括抑制致病菌的生長(zhǎng)，對(duì)病毒的致病力有較強(qiáng)的鈍化效果，還可以減少腸道有害氣體的產(chǎn)生，對(duì)降低動(dòng)物圈舍的不良?xì)怏w有著良好的效果[10]。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，能夠顯著提高養(yǎng)殖水質(zhì)條件，改善水體環(huán)境，有利于水產(chǎn)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。

3.5 霉菌類(lèi)微生態(tài)制劑

霉菌制劑是發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用較多的重要菌種。目前，黑曲霉和米曲霉由于具有優(yōu)良的產(chǎn)酶特性常用于工業(yè)生產(chǎn)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(guó)聯(lián)邦食品藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)允許直接添加到飼料中的益生菌。霉菌類(lèi)微生態(tài)制劑一方面具有促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體消化吸收和促進(jìn)生長(zhǎng)等功效，同時(shí)在降低機(jī)體膽固醇，提高機(jī)體的免疫能力方面也有著良好的作用。霉菌在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的纖維素酶可以提高反芻動(dòng)物對(duì)養(yǎng)分的消化和吸收，同時(shí)還可以促進(jìn)瘤胃中分解纖維素微生物的生長(zhǎng)和繁殖。雖然霉菌制劑的研究比較晚，但是普遍認(rèn)為作為微生態(tài)制劑，其未來(lái)的應(yīng)用將會(huì)更加的普及。

3.6 復(fù)合菌類(lèi)微生態(tài)制劑

按照微生態(tài)制劑中菌類(lèi)的搭配，一般分成單一菌劑和復(fù)合菌劑兩種，一直以來(lái)，人們研究和開(kāi)發(fā)單一菌劑比較多，而復(fù)合菌劑將是未來(lái)的發(fā)展方向。復(fù)合型微生態(tài)制劑由多種不同的有益微生物按科學(xué)的比例搭配形成，活力高、活性穩(wěn)定、耐受力強(qiáng)，可以應(yīng)對(duì)不同的環(huán)境以及動(dòng)物體，而且比較耐儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

相關(guān)研究表明，復(fù)合菌類(lèi)微生態(tài)制劑比單一菌劑在調(diào)整動(dòng)物胃腸道菌群的生態(tài)平衡、提高動(dòng)物體生長(zhǎng)速度、促進(jìn)飼料的消化吸收及增強(qiáng)免疫力等多方面更有優(yōu)勢(shì)，是目前微生態(tài)制劑研究的主要發(fā)展趨勢(shì)。

4 微生態(tài)制劑在畜牧業(yè)上的應(yīng)用

微生態(tài)制劑的應(yīng)用研究已有70多年的歷史，許多試驗(yàn)研究表明，微生態(tài)制劑能夠提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，防治動(dòng)物疾病多發(fā)，提高飼料轉(zhuǎn)化率，改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)，凈化養(yǎng)殖環(huán)境等。

微生態(tài)制劑達(dá)到理想效果的途徑主要是優(yōu)化動(dòng)物腸道微生態(tài)菌群，保持菌群平衡。動(dòng)物體在生長(zhǎng)的不同階段，其腸道的微生物菌群也不相同，一般新生動(dòng)物腸道內(nèi)尚未建立微生態(tài)平衡，外來(lái)菌群容易形成優(yōu)勢(shì)群落，因此在此階段使用優(yōu)質(zhì)的微生態(tài)制劑對(duì)促進(jìn)動(dòng)物體的健康生長(zhǎng)效果非常顯著。唐榮等研究發(fā)現(xiàn)，給15日齡的哺乳仔豬飼喂復(fù)合微生態(tài)制劑，可以促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)、提高仔豬采食量、降低料肉比[12]。趙京揚(yáng)等使用微生態(tài)制劑（含乳酸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌和白地霉等）飼喂仔豬，試驗(yàn)組哺乳仔豬日增重比對(duì)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(duì)照組[13]。金三俊等給每頭斷奶仔豬每天添加50 mL復(fù)合微生態(tài)制劑后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組仔豬生長(zhǎng)性能提高,腹瀉率降低，機(jī)體免疫功能增強(qiáng)，且糞便中揮發(fā)性脂肪酸的含量增加[14]。尹清強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，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(tài)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(yàn)也表明，微生態(tài)制劑能減少仔豬消化道疾病發(fā)生、降低死亡率、提高機(jī)體免疫功能，是仔豬生產(chǎn)中的理想添加劑。目前，市場(chǎng)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(yǎng)過(guò)程中，王曉亮等將微生態(tài)制劑添加到育肥豬的飼料中，結(jié)果證實(shí)試驗(yàn)組的日增重較對(duì)照組有很大的提高，同時(shí)飼料的消化吸收率明顯升高，欄舍內(nèi)的環(huán)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(yàn)組育肥豬腸道中消化酶活性和飼料的消化率相較于對(duì)照組顯著提高[17]。

王允超等在肉雞飼喂的過(guò)程中添加微生態(tài)制劑，可以有效的降低料肉比，改善肉雞的健康，促進(jìn)高效的肉雞養(yǎng)殖[18]。胡順珍等人做過(guò)類(lèi)似的研究，他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加特定的微生態(tài)制劑可以顯著的提高肉雞在養(yǎng)殖過(guò)程中的日增重[19]。呂遠(yuǎn)蓉等在基礎(chǔ)日糧中添加1.0 g/kg復(fù)合微生態(tài)制劑能顯著改善應(yīng)激肉雞的生長(zhǎng)性能和免疫功能，消除應(yīng)激對(duì)肉雞帶來(lái)的不良反應(yīng)和危害[20]。

在反芻動(dòng)物的飼養(yǎng)過(guò)程中使用微生態(tài)制劑也有著非常好的效果，通過(guò)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(dòng)物的健康度，預(yù)防和治療胃腸的脹氣以及某些細(xì)菌性的疾病。邱凌等在奶牛精飼料中添加1‰的復(fù)合微生態(tài)制劑，飼喂35 d后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組奶牛的日均產(chǎn)奶量極顯著增加，且微生態(tài)制劑能調(diào)節(jié)奶牛腸道內(nèi)微生物菌群平衡[21]。李秀萍等報(bào)道，給羔羊灌服微生態(tài)制劑可極顯著降低腹瀉率，提高成活率[22]。

畜禽養(yǎng)殖中添加微生態(tài)制劑還可以改善飼養(yǎng)環(huán)境。廖新梯等人發(fā)現(xiàn)，豬飼料中添加活性微生態(tài)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(xù)的糞污處理相對(duì)容易[23]?；粲谰玫戎赋觯陲暳现刑砑游⑸鷳B(tài)制劑可以改善豬舍環(huán)境[24]。孫友德等人也通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通過(guò)在飼料中添加微生態(tài)制劑可以顯著的降低環(huán)境中的氨氣濃度[25]。在糞污處理方面，微生態(tài)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(jìn)行輔助，通過(guò)糞污的發(fā)酵結(jié)果證實(shí)，微生態(tài)制劑在除臭方面具有良好的效果[26]。

在動(dòng)物體的生長(zhǎng)過(guò)程中，不同階段的生理狀態(tài)不同，因此需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整微生態(tài)制劑的配方，此外，微生態(tài)制劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果還與地域環(huán)境、季節(jié)、氣候、使用方式、使用劑量等因素有關(guān)。我國(guó)目前對(duì)微生態(tài)制劑在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用還處于探索階段，在菌種的耐受性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、產(chǎn)生效果的時(shí)間、使用方法和使用劑量等很多方面都還需要進(jìn)行研究和論證。隨著生活水平的提高和我國(guó)對(duì)食品安全及環(huán)境保護(hù)的重視，健康、環(huán)保將是未來(lái)生產(chǎn)和生活的主題，現(xiàn)有的抗生素及化學(xué)方法將很快被取代，微生態(tài)制劑在人類(lèi)生產(chǎn)生活中的地位將變得尤為重要。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，未來(lái)的微生態(tài)制劑研究方向主要有以下幾點(diǎn)：（1）探討不同微生物之間的相互作用，可能發(fā)生的關(guān)系，以及對(duì)后續(xù)生產(chǎn)的影響，找到復(fù)配菌種的理論依據(jù)，為復(fù)合微生態(tài)制劑的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；（2）利用新型菌種篩選手段進(jìn)行優(yōu)良菌株的選育，特別是在耐受性方面需要進(jìn)行大的突破，例如耐高溫制粒、耐儲(chǔ)存、耐動(dòng)物胃腸道的酸性環(huán)境等；（3）深入研究微生態(tài)制劑在食品安全方面的功能，民以食為天，食品安全問(wèn)題是重中之重，需要通過(guò)大量的基礎(chǔ)研究，找到微生物在食品安全方面的作用方式和機(jī)理?，F(xiàn)代分子生物學(xué)、基因工程的快速發(fā)展以及相應(yīng)技術(shù)手段的應(yīng)用為微生態(tài)制劑的研究也帶來(lái)了新的思路，相信不久以后，作為無(wú)公害的添加劑，微生態(tài)制劑必將在各行各業(yè)都有更廣泛的應(yīng)用。