微生態(tài)制劑在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的發(fā)展方向研究

杜云平 余國蓮 劉偉

摘 要：近年來，畜禽微生態(tài)制劑的研究與開發(fā)如火如荼，使用量逐年增加，已經(jīng)成為畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的有效方式。我國相關(guān)部門也加快了養(yǎng)殖業(yè)抗生素使用規(guī)范的改進與推行，自2020年1月1日起，除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種將退出市場，這更是畜禽微生態(tài)制劑的一個重要發(fā)展契機。不僅如此，微生態(tài)制劑在調(diào)整腸道微生態(tài)、疾病治療、增強畜禽機體免疫力及提高畜禽健康狀態(tài)等方面具有十分重要的臨床意義。

關(guān)鍵詞：微生態(tài)制劑;畜禽業(yè);技術(shù)研究

文章編號：1004-7026（2019）14-0079-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：S816.7? ? ? ? 文獻標志碼：A

1? 微生態(tài)制劑的研發(fā)思路

前端研究以菌株的定向構(gòu)建及代謝的定向進化為主，以低成本、高效率為研究目標，進一步發(fā)展高通量篩選與分子育種相結(jié)合的菌株定向構(gòu)建技術(shù)，選育多種符合當前生產(chǎn)需求、具有不同功效的專門化菌株，同時提高菌株定向構(gòu)建及高通量篩選效率，建立使用范圍廣的畜禽養(yǎng)殖菌種庫[1]。中端研究著重優(yōu)化菌株發(fā)酵工藝建設(shè)體外評估體系，滿足不同的使用需求，建立各菌株的體外評估系統(tǒng)，加快產(chǎn)品熟化速度。末端研究在結(jié)合體內(nèi)評估與產(chǎn)品配套及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，服務于當前產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展大局的同時，增強了行業(yè)發(fā)展的后勁，側(cè)重于研究健康養(yǎng)殖微生物技術(shù)、畜禽廢棄物減排與深度處理環(huán)保微生物技術(shù)和功能調(diào)控微生物技術(shù)[2]。

2? 微生態(tài)制劑的發(fā)展方向

2.1? 菌株定向構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與應用

基于基因組改組及ARTP等離子誘變技術(shù)[3]，結(jié)合在連續(xù)進化選擇壓力下高通量的微流控篩選技術(shù)，對菌株進行定向構(gòu)建，改進和完善菌株性能測定技術(shù)和體內(nèi)及體外評估技術(shù)，有針對性地研發(fā)菌株。

2.2? 代謝途徑定向進化與群體感應技術(shù)相結(jié)合的基因策略研究

在分析微生物代謝途徑的基礎(chǔ)上，構(gòu)建人工合成途徑，并通過共進化、單進化及組合突變實現(xiàn)代謝途徑的定向進化[4]。在此基礎(chǔ)上，通過TIGE文庫篩選技術(shù)協(xié)調(diào)基因的平衡表達，提高人工代謝途徑的效率。同時，構(gòu)建具有激活及抑制作用的群體感應系統(tǒng)，對人工代謝途徑進行自動調(diào)控，進一步提高菌株生物合成效率，提高菌株的功能效價。

2.3? 腸道菌群調(diào)控技術(shù)研究

分析畜禽腸道菌群的形成與發(fā)育過程，根據(jù)發(fā)育各階段的菌群特征進行初次調(diào)控，探索初次調(diào)控后腸道菌群的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，探索腸道菌群對營養(yǎng)和疾病的調(diào)控作用，實現(xiàn)腸道代謝途徑關(guān)鍵蛋白的定向進化。

2.4? 基于有益細菌的疾病防控技術(shù)的研究與應用

將具有優(yōu)良生物學性能的有益細菌作為抗原載體[5]，構(gòu)建重組細菌。高效表達能有效刺激免疫應答，有效防控腸道疾病的抗原蛋白，如PEDV S蛋白、球蟲表面抗原蛋白家族。配合抗原遞呈佐劑，研發(fā)PEDV黏膜免疫疫苗及雞球蟲基因工程疫苗，完善無藥殘、無污染的畜禽健康養(yǎng)殖技術(shù)。

2.5? 基于有益細菌及其代謝產(chǎn)物的肉質(zhì)改善策略研究

利用代謝工程原理及微生物降解技術(shù)，開發(fā)富硒微生物（主要是乳酸菌及酵母菌），高效提取酵母細胞壁多糖和因降解而獲得的復合微生物的多肽及特殊氨基酸，在畜禽腸道中激活腸道菌群群體感應并調(diào)節(jié)畜禽代謝，從而提高肌內(nèi)脂肪及多不飽和脂肪酸，獲得特殊風味并改善肉質(zhì)[6-8]。

2.6? 利用有益細菌代替畜禽抗生素等藥物的研究與應用

篩選對胃腸液環(huán)境和腸道免疫系統(tǒng)具有良好耐受性的有益細菌，利用有益細菌抑制腸道有害細菌并分泌多種消化酶的特點，研發(fā)能夠代替畜禽抗生素的微生態(tài)制劑，提高畜禽上市率和生產(chǎn)性能，減少腸道細菌性疾病[9]。

2.7? 養(yǎng)殖固體廢棄物降解及資源化利用的微生物技術(shù)研究

利用微生物降解及轉(zhuǎn)化作用，對養(yǎng)殖固體廢棄物（動物殘體、死胚、羽毛等）進行降解和轉(zhuǎn)化[10]，利用定向進化的菌株轉(zhuǎn)化固體廢棄物，以獲得酵母蛋白和有機微量鈣等。

2.8? 養(yǎng)殖廢氣減排的綜合技術(shù)研究與應用

利用腸道菌群技術(shù)改善動物腸道菌群，進而調(diào)控腸道廢氣關(guān)鍵酶基因，減少糞中氨和二硫化碳等廢氣物的含量[11]，在腸道中達到減排廢氣的目的。利用物理吸附及微生物發(fā)酵速度快、降氨除臭效果持久的特點，降低養(yǎng)殖舍內(nèi)的臭氣濃度。在養(yǎng)殖末端，靈活采用雙層吸附網(wǎng)或塔式生物填料等體外除臭方法，減少養(yǎng)殖廢氣在環(huán)境中的排放。

2.9? 畜禽養(yǎng)殖廢水的深度處理與資源化利用研究

利用分子生物學、基因工程及微生物學技術(shù)，尋找具有污水處理功能的微生物[12]，提升污染物質(zhì)降解效率與不同運行環(huán)境下降解的穩(wěn)定性。通過研究影響污水處理系統(tǒng)的重要理化因素，確定影響污水處理的重要因素，如溫度、生化時間、碳氮比、回流比等[13-14]。

利用DNA指紋圖譜技術(shù)能夠有效預判污水系統(tǒng)的菌群，并據(jù)此補充合適菌種，提高污水系統(tǒng)的降解效率。探索功能微生物對調(diào)試時間、調(diào)試污泥活性、污水系統(tǒng)的運行效率和排放指標的影響。

3? 結(jié)束語

在未來的3～5年，微生態(tài)制劑可以有效服務于畜禽養(yǎng)殖。建立畜禽養(yǎng)殖環(huán)保處理綜合體系，覆蓋固體廢棄物、液體廢棄物和廢氣環(huán)保處理，以實現(xiàn)高效、低成本的目標，使養(yǎng)殖業(yè)不斷壯大。

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