微生態(tài)制劑在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李坤林，趙蕾，李翠萍

(1.山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院 山東濱州 256606；2.濱州職業(yè)學(xué)院 山東濱州256603)

微生態(tài)制劑是一類利用正常微生物或能調(diào)節(jié)微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)制成的活性生物制品。自2020 年7 月1 日起，我國(guó)全面禁止在飼料中添加抗生素，使得微生態(tài)制劑產(chǎn)品在市場(chǎng)上得以熱銷和廣泛應(yīng)用。鑒于微生態(tài)制劑產(chǎn)品目前的應(yīng)用水平和未來(lái)發(fā)展方向，筆者將從動(dòng)物疾病防治、畜牧生產(chǎn)改善以及環(huán)境保護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行探討，以期探索微生態(tài)制劑目前面臨的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向。

1 動(dòng)物疾病防治

1.1 抗菌作用與維持消化道菌群平衡

微生態(tài)制劑中的益生菌細(xì)胞壁表面大分子能抑制和阻斷致病菌與受體結(jié)合，使非致病菌在位點(diǎn)黏附和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)爭(zhēng)奪中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從而抑制致病菌的入侵與繁殖[1]。不僅如此，益生菌還能通過(guò)分泌大量的細(xì)菌素、過(guò)氧化氫、脂肪酸或多肽等物質(zhì)抑制致病菌的生長(zhǎng)[2]，從而防治疾病。尤其是分泌抑制致病性微生物的抗菌肽，能通過(guò)改變膜的通透性[3]、抑制代謝[4]等途徑到達(dá)抑菌效果，且不易產(chǎn)生耐藥性[5]。目前已知的天然抗菌肽就有3 000 多種，在替抗的大環(huán)境下，已成為最有潛力的飼料添加劑之一。

Kozasa[6]首次發(fā)現(xiàn)將益生菌芽孢桿菌處理的日本鰻魚，可以明顯減少愛(ài)德華氏菌病的發(fā)生死亡，并將這一成果成功用于魚類養(yǎng)殖。慈曉通等[7]深入研究了多黏類芽孢桿菌的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)該菌對(duì)常見(jiàn)致病菌金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門桿菌均有明顯的抑菌效果，且金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞沙門菌。研究表明，多黏類芽孢桿菌分泌的多樣性非核糖體肽，在調(diào)節(jié)腸道菌群、抑制病原菌繁殖、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)等方面都發(fā)揮著重要作用，具有廣譜抗菌功能[8]。另外，多黏類芽孢桿菌分泌的非核糖體脂肽多黏菌素和殺鐮孢菌素抗菌劑也有應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的報(bào)道[9]。

1.2 提高動(dòng)物機(jī)體免疫機(jī)能

益生菌可以有效提高動(dòng)物體有關(guān)免疫酶活性，促進(jìn)機(jī)體對(duì)蛋白營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，增加機(jī)體內(nèi)非特異性免疫水平，增強(qiáng)抗病力，提高增長(zhǎng)成活率。劉龍鎮(zhèn)等[10]研究發(fā)現(xiàn)各種復(fù)合菌制劑均可不同程度提高凡納濱對(duì)蝦血清中超氧化物歧化酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、溶菌酶、總一氧化氮合酶以及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的活性，提高對(duì)蝦血清的非特異性免疫酶活性，增強(qiáng)對(duì)蝦對(duì)副溶血弧菌的抗病力。儲(chǔ)蘭璐等[11]研究表明，EM 菌能夠誘導(dǎo)上調(diào)中華絨鰲蟹肝胰腺免疫相關(guān)基因Toll2、Tube、Hsp90、Dorsal 表達(dá)，能一定程度上提高機(jī)體的異物識(shí)別能力和應(yīng)激損傷防御能力，有助于提高中華絨螯蟹抵抗氧化應(yīng)激的能力，也可通過(guò)調(diào)控河蟹免疫基因的表達(dá)和相關(guān)酶活性，增強(qiáng)其非特異性免疫力。研究發(fā)現(xiàn)益生菌發(fā)酵復(fù)方中藥可顯著促進(jìn)黃河鯉魚的生長(zhǎng)，提高黃河鯉魚非特異性免疫力，促進(jìn)免疫器官發(fā)育［12］。

微生態(tài)制劑也能有效提高動(dòng)物體特異性抗體水平，抵抗特定病原微生物的侵襲，提高免疫保護(hù)效果，增強(qiáng)抗病力。毛占強(qiáng)[13]在其它營(yíng)養(yǎng)成分不變的情況下，通過(guò)日糧添加0.5%的菌生素，使青藏香豬血清中免疫蛋白IgG、IgM、IgA 含量均有所提高，增強(qiáng)了豬體免疫力。劉墨晗等[14]利用微生態(tài)制劑對(duì)中草藥發(fā)酵后，按日喂料量的2%進(jìn)行添加中草藥發(fā)酵制劑，可以顯著提高雛雞疫苗免疫后的新城疫抗體水平，并提高雞體抗病力。李穩(wěn)穩(wěn)[15]在飼料中添加丁酸梭菌，不僅能提高羔羊血清中T-AOC、SOD 活性、GSH-Px 活性，而且血清中Ig A、IgG、IgM、IL-2、IFN-γ 含量以及免疫器官指數(shù)均明顯提高。鹿曉慧等[16]在基礎(chǔ)日糧中添加微生態(tài)制劑，可顯著提高新城疫(ND)、禽流感(H5-6、H9)的卵黃抗體滴度，其中禽流感(H7N9)的抗體效價(jià)更是提高13%以上，減少了蛋雞死淘率。

2 動(dòng)物生產(chǎn)性能改善

在畜牧生產(chǎn)中，動(dòng)物生產(chǎn)性能直接決定生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。將微生態(tài)制劑用于畜牧生產(chǎn)，保證動(dòng)物健康，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)已成為近年來(lái)廣大畜牧科技工作者重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域[17]。

2.1 協(xié)助消化吸收

一些研究表明，益生菌制劑可顯著降低胃和十二指腸、盲腸、結(jié)腸內(nèi)容物的pH，并可顯著提高仔豬十二指腸和空腸的淀粉酶活性。鞠守勇等[18]在飼料中添加枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis WTC019)，研究了該菌對(duì)草魚生長(zhǎng)性能、消化酶活性和抗氧化功能的影響，結(jié)果表明：添加WTC019 試驗(yàn)組草魚腸道中的淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性均顯著高于對(duì)照組，且添加組過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量也均明顯高于對(duì)照組。

一些微生態(tài)制劑通過(guò)調(diào)節(jié)消化道形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)胃腸道消化吸收功能。在研究富硒酵母和枯草芽孢桿菌對(duì)斷奶羔羊小腸發(fā)育的影響過(guò)程中，程連平等[19]發(fā)現(xiàn)這兩種微生物均顯著提高斷奶羔羊小腸的絨毛高度，降低隱窩深度，從而提高絨毛高度和隱窩深度比(V/C)，影響了羔羊直腸菌群多樣性，有效地增加了腸道有益菌群豐度，促進(jìn)了胃腸的消化吸收機(jī)能。

2.2 提高生產(chǎn)繁殖能力

近年來(lái)，微生態(tài)制劑在改善動(dòng)物生產(chǎn)繁殖能力方面也有很好的應(yīng)用。尤其對(duì)配種前母豬，可以通過(guò)短期優(yōu)飼，提高卵子質(zhì)量，促進(jìn)發(fā)情排卵。汪孟娟等［20］在研究經(jīng)產(chǎn)母豬繁殖性能、糞便菌群及粗蛋白質(zhì)表觀消化率時(shí)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合微生態(tài)制劑能顯著降低經(jīng)產(chǎn)母豬的返情率、死胎率、弱仔率，且能有效提高窩產(chǎn)仔豬數(shù)、窩產(chǎn)活仔豬數(shù)、初生個(gè)體重以及初生窩重。崔錦等[21]發(fā)現(xiàn)，每噸飼料中添加5 kg釀酒酵母發(fā)酵物能極顯著增高糞便中的含水率，減少便秘，提高母豬繁殖性能和仔豬的出生個(gè)體重、出生窩重等重要指標(biāo)。黃榮春[22]研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對(duì)提高仔豬出生重、平均產(chǎn)活仔數(shù)、平均產(chǎn)健仔數(shù)以及健仔率等有顯著效果。Khalid 等[23]以30 mg/kg 的量在肉種雞日糧中添加微生態(tài)制劑，可顯著降低血漿中黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)水平，從而刺激卵泡成熟與排卵。

對(duì)一些特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，復(fù)合微生態(tài)制劑也可顯著提高其繁殖能力。王懷禹等[24]在母竹鼠基礎(chǔ)日糧中以1.0g/kg 的量添加復(fù)合微生態(tài)制劑可實(shí)現(xiàn)母竹鼠繁殖性能和哺乳仔竹鼠的生長(zhǎng)性能的最佳改善。另外，王懷禹等[25]在基礎(chǔ)日糧中添加1.0g/kg 復(fù)合微生態(tài)制劑也可最顯著提高母黑豚繁殖性能、泌乳性能和仔黑豚生長(zhǎng)性能。

2.3 改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)

對(duì)養(yǎng)殖業(yè)來(lái)講，動(dòng)物產(chǎn)品的品質(zhì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著重要的決定作用。因此，生產(chǎn)高品質(zhì)的動(dòng)物產(chǎn)品已成為大多數(shù)企業(yè)決策者追求的首要目標(biāo)，這也促使科技工作者在將微生態(tài)制劑用于改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)上做了大量的研究工作。

王珍珊等[26]在肉羊的基礎(chǔ)日糧中添加4%的嗜酸乳桿菌微膠囊制劑可以顯著提高杜寒雜交肉羊的瘦肉率、粗蛋白質(zhì)以及肉質(zhì)的大理石花紋。李長(zhǎng)喜等[27]在日糧中按1.0 kg/t 的量添加復(fù)合酶制劑，可以顯著增加育肥豬的背膘厚度，特別是能降低豬肉剪切率和滴水損失率、維持豬肉肉色及其24 h 的pH，表明復(fù)合酶制劑對(duì)減緩豬肉鮮味消失、保證豬肉質(zhì)量有著顯著作用。黃李蓉等[28]在飼糧添加1.0×108CFU/kg 丁酸梭菌顯著提高了蛋雞試驗(yàn)第42 天蛋白高度和哈夫單位，表明一定量的微生態(tài)產(chǎn)品添加有益于蛋雞的蛋品質(zhì)。王海波等[29]在基礎(chǔ)日糧中添加一定量的枯草芽孢桿菌和富硒酵母組能明顯降低瑤雞胸肌失水率、剪切力均降低，增加肉硒含量，并改善雞肉品質(zhì)。因此，除長(zhǎng)期人工育種外，通過(guò)飼喂微生態(tài)產(chǎn)品短期內(nèi)快速改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)，應(yīng)該是一種行之有效的技術(shù)手段。

3 廢物處理與環(huán)境優(yōu)化

在養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模龐大集約化程度高度發(fā)達(dá)的今天，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題也愈發(fā)突出。畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，飼料消化不完全導(dǎo)致排泄物中含氮有機(jī)質(zhì)過(guò)多，而這些物質(zhì)腐敗發(fā)酵后產(chǎn)生大量H2S、NH3等惡臭物質(zhì)，如不妥善處理，排放至環(huán)境中會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。近年來(lái)，科研人員在利用微生態(tài)制劑改善養(yǎng)殖環(huán)境方面做了大量工作。

有關(guān)研究表明，乳酸菌作為一種常用微生態(tài)制劑，在腸道中能為宿主提供多種酶類，可有效分解有機(jī)大分子，提高飼料消化率，抑制腐敗菌生長(zhǎng)，減少動(dòng)物糞便中含氮有機(jī)質(zhì)含量，以致大大減少H2S、NH3等臭源物質(zhì)產(chǎn)生，減少蚊蠅類害蟲的滋生，從而改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境[30]。馬曉婷等[31]用乳酸菌在京紅蛋雞的產(chǎn)蛋后期添加飼喂，發(fā)現(xiàn)相比對(duì)照組，試驗(yàn)組蛋雞的糞便含水率、糞中NH3和H2S的濃度均極顯著降低。水產(chǎn)養(yǎng)殖中，乳酸菌可通過(guò)直接的化學(xué)作用或間接促進(jìn)其他微生物的反硝化作用分解水中的亞硝酸鹽，從而凈化水質(zhì)[32]。

一些微生態(tài)制劑對(duì)環(huán)境中的重金屬有很好的去除能力。Huang 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，多黏類芽孢桿菌對(duì)鋅、鎘、銅和鉛的去除能力可分別達(dá)到96.7、233.3、250.0 和551.1 mg/g。另外，利用微生態(tài)制劑對(duì)養(yǎng)殖固體廢棄物進(jìn)行降解與轉(zhuǎn)化[34]，以獲得蛋白產(chǎn)品和微量元素，既能實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，又能達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。

4 問(wèn)題與展望

微生態(tài)制劑對(duì)畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖的效益顯著，但在研發(fā)與應(yīng)用中仍存在諸多問(wèn)題。微生態(tài)制劑作為生物活性制劑，菌種對(duì)其應(yīng)用效果起著決定性作用。然而，由于受篩選和保藏等技術(shù)的限制，使得菌種退化較為普遍[35]。而加工、貯存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)技術(shù)條件不足也使得成品中菌株活性不夠、質(zhì)量也不穩(wěn)定，應(yīng)用難達(dá)到預(yù)期效果。生物發(fā)酵、配伍制劑等關(guān)鍵技術(shù)工藝有待完善與提升。發(fā)酵產(chǎn)物由液相轉(zhuǎn)移至固相時(shí)易污染雜菌，而這兩種狀態(tài)的過(guò)程轉(zhuǎn)換也會(huì)影響菌體正常生長(zhǎng)[36]。目前市場(chǎng)上的微生態(tài)制劑多為單一菌種，而有關(guān)研究表明，多菌種的復(fù)合菌劑更適應(yīng)不同環(huán)境和宿主的自身需求[37]。作為生物活性制品，微生態(tài)制劑對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求很高，而現(xiàn)階段這類產(chǎn)品的生產(chǎn)制造和質(zhì)量檢驗(yàn)缺乏相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，加上國(guó)家在這一領(lǐng)域的監(jiān)管也相對(duì)不足，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，使用效果也無(wú)法保證[38]。值得一提的是，微膠囊包埋技術(shù)、低溫膨化技術(shù)、噴涂工藝等新技術(shù)的應(yīng)用不僅可以極大地提升益生菌活力，而且有著很好的緩釋作用[39-42]。一些耐熱菌株的開發(fā)應(yīng)用，不僅顯著降低了各環(huán)節(jié)的活菌損失，而且有效降低了產(chǎn)品的貯存運(yùn)輸成本，有利于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用[43-44]。中藥發(fā)酵可提高活性物質(zhì)含量，降低毒副作用，改善適口性，同時(shí)也能有效去除其中的大分子雜質(zhì)，而且發(fā)酵基質(zhì)中的有益微生物及其代謝產(chǎn)物也有益于動(dòng)物機(jī)體健康，是中藥微生態(tài)制劑的重要發(fā)展方向[45]。

微生態(tài)制劑作為一種綠色安全、環(huán)境友好型產(chǎn)品，非常符合我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和人民健康生活追求的需要。雖然目前在這一領(lǐng)域的研發(fā)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用中仍存在不少難題，但隨著國(guó)家的重視、科技的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用，這些難題將逐漸得到妥善解決?！?/p>