丁 媛，鄭博予，祁宏偉

吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料研究所，吉林公主嶺，136100

根據(jù)微生態(tài)學(xué)原理，利用有益微生物能夠保持機(jī)體內(nèi)的微生態(tài)平衡以及改善機(jī)體的健康狀況[1]。微生態(tài)制劑可以調(diào)節(jié)動(dòng)物因應(yīng)激反應(yīng)而造成的腸道菌群紊亂，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收與利用，并且能夠保證其最終在體內(nèi)不會(huì)殘留[2]。有研究表明，微生態(tài)制劑不僅能夠降低動(dòng)物的病死率，還能提高養(yǎng)殖生產(chǎn)中的產(chǎn)量，同時(shí)也可以保障肉產(chǎn)品的質(zhì)量與安全，最終可以很好地維護(hù)生態(tài)安全[3]。

1 微生態(tài)制劑分類

動(dòng)物微生態(tài)制劑的相關(guān)分類方法較多，本文根據(jù)菌種種類進(jìn)行劃分，分為芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌與光合細(xì)菌[4]。

1.1 芽孢桿菌

芽孢桿菌屬于好氧菌，能在一定程度上維持腸道中的菌群平衡狀態(tài)。動(dòng)物腸道中的細(xì)菌大部分為厭氧菌，芽孢桿菌消耗氧氣，會(huì)使腸道內(nèi)的環(huán)境變成厭氧環(huán)境，這種環(huán)境對(duì)腸道內(nèi)原有的厭氧菌生長(zhǎng)繁殖具有一定的促進(jìn)作用。芽孢桿菌與其他菌種不同的地方在于芽孢桿菌可以內(nèi)生孢子的狀態(tài)存在，對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，如可以忍受胃腸等較酸性的環(huán)境，對(duì)高溫及干燥等惡劣環(huán)境也有較強(qiáng)的抵抗能力。

芽孢桿菌可以提高飼料利用率、提高肉質(zhì)品質(zhì)以及降低生產(chǎn)成本。楊帆[5]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加枯草芽孢桿菌類制劑，不僅能夠提升羊的球蛋白濃度，以及機(jī)體內(nèi)的總蛋白濃度，還可顯著降低腹瀉率。李軍亮等[6]研究結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌在低魚粉的情況下能夠?qū)τ佐~的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用，并且能夠提高其抗氧化能力。

1.2 乳酸菌

乳酸菌在自然界中分布極為廣泛，為乳酸細(xì)菌科，是革蘭氏陽(yáng)性菌，至少包括18 個(gè)屬200 多種，從形態(tài)上分類可分為桿狀和球狀。乳酸菌在代謝過程中會(huì)形成細(xì)菌素、脂肪酸、一些蛋白質(zhì)以及酶等物質(zhì)。Sanders 等[7]試驗(yàn)結(jié)果表明乳酸雙歧桿菌和嗜酸性乳桿菌可以在機(jī)體胃腸道環(huán)境內(nèi)定植，激活免疫反應(yīng)，從而提高動(dòng)物對(duì)環(huán)境的免疫力。乳酸菌素能提高肉雞的抗氧化功能，改善仔豬的免疫情況、抗氧化功能[8]，相關(guān)數(shù)據(jù)表明添加乳酸菌后總膽固醇、甘油三脂含量和超氧化物歧化酶的活性均顯著提高。劉晶晶等[9]將乳酸菌發(fā)酵與高溫發(fā)酵相結(jié)合研制出能夠提高秸稈消化率、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且適口性較好的飼料，用來(lái)飼喂黃牛效果較好。

1.3 酵母菌

作為兼性厭氧菌，酵母菌因具有增殖迅速、含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、能夠?yàn)閯?dòng)物機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)、促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收等特點(diǎn)，在動(dòng)物養(yǎng)殖中得到廣泛的應(yīng)用。酵母菌的細(xì)胞壁含有多種活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)能夠誘導(dǎo)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，進(jìn)一步提高機(jī)體的免疫能力。張可毅等[10]從雞的腸道中分離出一株內(nèi)源性酵母菌，利用其發(fā)酵液來(lái)飼喂肉雞，明顯提高了其生長(zhǎng)速率，改善了肉質(zhì)的品質(zhì)。在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中，酵母菌能夠刺激瘤胃中有益細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖，從而在一定程度上提高機(jī)體的健康狀態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)物可提高荷斯坦奶牛犢牛斷奶后的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)其料重比具有一定的積極意義，且在呼吸道疾病方面有一定的預(yù)防作用[11]。

1.4 光合細(xì)菌

光合細(xì)菌是世界上應(yīng)用最廣泛也是使用量最大的微生物菌株。光和細(xì)菌通過降解水體中的多種有害物質(zhì)和過量的有機(jī)物，來(lái)提高水中溶氧量以及降低水體中的富營(yíng)養(yǎng)化，從而能達(dá)到改善水產(chǎn)動(dòng)物生活環(huán)境以及改善水質(zhì)的效果。使用光合細(xì)菌的添加劑飼喂魚類，可以促進(jìn)魚類的生長(zhǎng)、提高魚類的孵化率以及對(duì)魚病起到一定的預(yù)防及治療作用。

2 微生態(tài)制劑作用機(jī)制

從微生態(tài)學(xué)理論上講，微生態(tài)制劑通過飼喂進(jìn)入胃腸道后會(huì)與胃腸道內(nèi)原有的益生菌群相互作用產(chǎn)生共生，而與腸道內(nèi)的有害微生物形成競(jìng)爭(zhēng)等復(fù)雜關(guān)系。微生態(tài)制劑的作用機(jī)制主要有3 種：調(diào)控微生態(tài)的平衡；產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低腸道pH 與促進(jìn)機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；競(jìng)爭(zhēng)腸上皮細(xì)胞的黏附位點(diǎn)，防止病原菌的入侵。

2.1 調(diào)控微生態(tài)的平衡

有研究表明，健康的動(dòng)物腸道內(nèi)含有99%的厭氧菌，作為優(yōu)勢(shì)菌株，它們?cè)谀c道中起主導(dǎo)作用[12]。動(dòng)物在健康的狀態(tài)下，腸道內(nèi)微生物會(huì)維持動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，一旦病原菌入侵就會(huì)使這種原有的平衡被打破。為恢復(fù)平衡狀態(tài)需要形成新的優(yōu)勢(shì)菌群，這時(shí)添加微生態(tài)制劑能夠使腸道內(nèi)有益菌群增加，從而在腸道內(nèi)形成新的優(yōu)勢(shì)菌群，達(dá)到改善腸道消化功能的目標(biāo)。乳酸菌作為腸道內(nèi)的有益微生物，在其生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌素、乳酸等抑菌物質(zhì)，這類物質(zhì)與腸道中的病原菌和有害菌之間存在一定的拮抗關(guān)系，因此可用來(lái)維持腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡。

2.2 產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

有益菌進(jìn)入腸道后會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)酸、酶類、維生素、抗菌類物質(zhì)、氨基酸以及促生長(zhǎng)因子。在反芻動(dòng)物中有益菌生長(zhǎng)繁殖過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠穩(wěn)定瘤胃中的pH 值，減少瘤胃酸中毒的發(fā)生，從而穩(wěn)定瘤胃的內(nèi)環(huán)境，改善瘤胃的發(fā)酵功能。益生菌生長(zhǎng)繁殖過程中產(chǎn)生的酶類能夠促進(jìn)宿主對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，最終能夠提高其對(duì)飼料的消化利用率?？咕愇镔|(zhì)與腸道中的病原菌與有害菌株之間會(huì)形成拮抗作用，對(duì)有害菌群的生長(zhǎng)繁殖具有一定的抑制作用。而氨基酸與促生長(zhǎng)因子為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，還能夠促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)。

2.3 競(jìng)爭(zhēng)黏附位點(diǎn)

在腸道內(nèi)，益生菌與致病菌存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。益生菌在機(jī)體腸道內(nèi)會(huì)與致病菌爭(zhēng)奪在腸道上的黏附位點(diǎn)，防止致病菌在腸道中的定植，未得到定植的致病菌最終會(huì)被排出體外，從而降低動(dòng)物機(jī)體的疾病發(fā)生率。小鼠腸道內(nèi)彎曲乳桿菌與鼠傷寒氏沙門菌會(huì)競(jìng)爭(zhēng)相同的黏附位點(diǎn)，鼠傷寒氏沙門菌因在腸道中競(jìng)爭(zhēng)到的黏附位點(diǎn)較彎曲乳桿菌少而不能發(fā)揮其作用，最終小鼠未能發(fā)病。

3 微生態(tài)制劑加工工藝

微生態(tài)制劑主要以粉末制劑與液體制劑2 種方式存在。液體制劑對(duì)運(yùn)輸條件具有嚴(yán)格要求，易受時(shí)間、溫度等外界環(huán)境干擾，制劑內(nèi)的益生菌及衍生物可能會(huì)因此造成變異或失活等，導(dǎo)致制劑最終不能發(fā)揮其作用。而粉末制劑對(duì)環(huán)境要求沒有液體制劑嚴(yán)格，相對(duì)來(lái)說(shuō)便于運(yùn)輸，且保存時(shí)間較長(zhǎng)。

3.1 冷凍干燥

冷凍干燥法是將細(xì)胞中的水分在低溫狀態(tài)下冷凍為固體，再在高度真空狀態(tài)下，使冷凍的水分升華，最終得到粉末制劑。這種方法能夠使菌體達(dá)到休眠狀態(tài)，對(duì)于菌體的活性有較好的保證。但由于冷凍過程中的低溫對(duì)菌體有一定的影響，所以在制備過程中需要添加保護(hù)劑對(duì)菌體進(jìn)行保護(hù)，以免冷凍過程中對(duì)菌體造成不可逆性傷害，如乳糖。Fu等[13]以釀酒酵母為原料，用不同方式處理發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥能夠提高菌體的持水性、結(jié)油能力與膨脹力，有效改善了β-葡聚糖體外降血脂和降血糖的性能。冷凍干燥法對(duì)比其他方法而言，運(yùn)輸較為方便且存活率高。

3.2 噴霧干燥

噴霧干燥法是液態(tài)物料通過脫水原理維持生物活性，最終從液態(tài)變?yōu)榉勰顟B(tài)的一種干燥方法。噴霧干燥法易受出入口溫度、包埋材料等影響。噴霧干燥法對(duì)溫度較為敏感，溫度較高時(shí)，菌體對(duì)溫度不耐受，容易造成失活現(xiàn)象；溫度較低時(shí)，又因水分蒸發(fā)不夠徹底而導(dǎo)致粉末制劑發(fā)潮，影響最終使用效果。因此，在干燥過程中，通常會(huì)加入保護(hù)劑通過對(duì)菌體的保護(hù)作用來(lái)維持菌體的活性。

3.3 氣流干燥

氣流干燥因干燥時(shí)間短，也被稱為“瞬時(shí)干燥”，是氣固兩相間的相當(dāng)復(fù)雜的熱質(zhì)傳遞過程。在這個(gè)過程中主要分為加速段與恒速段，其中加速段為干燥過程中最重要的階段。氣流干燥的特點(diǎn)主要為：時(shí)間短、效率高；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；傳熱表面積大；并流操作；對(duì)干燥載體較為敏感。

4 微生態(tài)制劑在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用

微生態(tài)制劑能夠增加反芻動(dòng)物胃腸道中的有益微生物數(shù)量，從而維持胃腸道中的微生態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。乳酸菌通過產(chǎn)酸可以維持瘤胃中的pH 值，保證瘤胃內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。在實(shí)際生產(chǎn)中，微生態(tài)制劑通過對(duì)瘤胃pH 的調(diào)節(jié)可以增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和纖維素的降解能力，還可以提高采食量。

微生態(tài)制劑能夠促進(jìn)奶牛瘤胃中原有優(yōu)勢(shì)菌的生長(zhǎng)繁殖，從而維持瘤胃內(nèi)的微生物菌群平衡，提高奶牛對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收與利用。微生態(tài)制劑也能夠降低牦牛瘤胃中乳酸濃度，提高機(jī)體瘤胃的發(fā)酵功能。董改香等[14]通過對(duì)益生菌發(fā)酵香草配合飼料飼喂育肥羊的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過益生菌發(fā)酵的飼料較未發(fā)酵時(shí)相比，改善了原有的適口性，香味撲鼻；且明顯提高了機(jī)體的日增重，對(duì)其生長(zhǎng)性能有較好的積極作用；在羊肉品質(zhì)方面也有較好的促進(jìn)作用。此外，在荷斯坦?fàn)倥５娜占Z中添加酵母培養(yǎng)物能夠改善犢牛的瘤胃內(nèi)環(huán)境，對(duì)粗蛋白與可吸收纖維的消化率也有一定的提升。迄今為止，前人的試驗(yàn)研究結(jié)果均證明，微生態(tài)制劑作為一種綠色且優(yōu)質(zhì)的飼用添加劑，在反芻動(dòng)物飼料中應(yīng)用，能夠提升其生長(zhǎng)性能，對(duì)反芻動(dòng)物獨(dú)有的瘤胃環(huán)境能夠起到改善作用，還能夠誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)酸免疫反應(yīng)從而提高機(jī)體的免疫力，降低其病死率。

5 結(jié) 語(yǔ)

如何提升反芻動(dòng)物養(yǎng)殖效率以及健康養(yǎng)殖水平成為未來(lái)反芻動(dòng)物養(yǎng)殖發(fā)展的關(guān)鍵。有些人不顧抗生素對(duì)環(huán)境以及人類的危害，為求牟利不惜鋌而走險(xiǎn)濫用抗生素類產(chǎn)品，致使反芻動(dòng)物產(chǎn)生免疫力下降、對(duì)藥物產(chǎn)生一定的抗藥性、機(jī)體患癌率增加、幼體畸形、突變等一系列不良現(xiàn)象。因此，尋找綠色的替抗產(chǎn)品顯得尤為重要。在生態(tài)養(yǎng)殖中，微生態(tài)制劑應(yīng)用于反芻動(dòng)物飼料中，可有效提高飼料的轉(zhuǎn)化率、促進(jìn)動(dòng)物體生長(zhǎng)、提高生產(chǎn)性能、改善反芻動(dòng)物瘤胃環(huán)境、減少環(huán)境污染以及降低溫室氣體的排放。