微生态制剂的研究进展与应用前景

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微生态制剂又称益生素、生菌剂、促生素、活菌制剂等, 它可以改善动物肠道中微生物菌群平衡, 增强动物对肠内有害微生物的抑制作用, 防止某些疾病的发生, 并能提高动物对饲料的利用率, 提高机体力, 促进生长, 改善生产性能和饲养环境, 并能获得安全、无药物残留的畜禽产品。文章主要对微生态制剂的研究概况、作用机理以及在畜禽生产中的应用状况等方面进行了阐述, 并提出了应用前景及发展趋势。
饲料中抗生素滥用问题日益, 造成养殖动物的抗病性降低、致病菌耐药性增强、产品中药物残留、危害食品安全等问题严重制约了养殖业的发展。当前西方发达国家对使用抗生素的限制越来越严, 对我国出口动物产品的药物残留限制提出了更严格的要求, 特别是动物源性食品中抗生素残留的检出, 已成为世界肉类贸易中重要的技术指标和技术壁垒之一。因此, 开发应用无药残的新型饲料添加剂已迫在眉睫。微生态制剂的开发与利用恰恰解决了上述问题。微生态制剂是利用微生物之间的相互拮抗、共生和互生的关系, 以及这些微生物所具有的产酸, 降解蛋白质, 分解糖和脂肪, 降解NH3和H2S等功能而发挥其抑制病原微生物。它是一种天然的生物活性制剂, 副作用、无耐药性、无药物残留, 通过促进肠道内有益微生物的生长, 抑制有害微生物的生长繁殖, 来调整维持胃肠道内的微生态平衡, 达到预防疾病和促进生长的目的。
1 微生态制剂的分类
广义微生态制剂包括动物微生态制剂和植物微生态制剂。动物微生态制剂既包括正常微生物成员, 尤其是优势种群的活菌制剂, 还包括一些能促进正常微生物群生长繁殖的物质所制备的制剂, 其能产生一定的生物效应或生长态效应, 如益生元。根据微生态制剂使用的菌种类型, 主要分为单一菌类和复合微生态制剂两大类。
1.1 单一菌类微生态制剂
(1) 乳酸菌类微生态制剂, 主要有嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌和粪链球菌等, 是一种可分解糖类产生乳酸的革兰氏阳性菌, 厌氧或兼性厌氧生长。 (2) 芽孢杆菌类微生态制剂, 主要有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌等, 是一类好氧菌。 (3) 酵母类微生态制剂, 主要有啤酒酵母、产朊假丝酵母、酿酒酵母、红色酵母等。 (4) 光合细菌类微生态制剂, 是一类有光合作用能力的异养微生物, 主要利用小分子有机物合成自身生长繁殖所需要的各种养分, 富含蛋白质、B族维生素、辅酶Q、抗活性病毒因子等多种生物活性物质及类胡萝卜素、番茄红素等天然色素。
1.2复合微生态制剂
复合微生态制剂是由多种菌按照一定比例复合配制而成, 能适应多种条件和宿主, 具有防病治病、促生长、提高饲料转化率等多种功能。复合微生态制剂包括: (1) 益生素:是指改善宿主微生态平衡而发挥有益作用, 达到提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代谢产物。 (2) 益生元:又叫化学益生素是一种不能被宿主消化吸收, 也不能被肠道有害菌利用, 只能被有益微生物选择性吸收利用或能促进有益菌的活性 (或繁殖) 的一类化学物质。 (3) 合生元:是益生菌和益生元按一定比例结合的生物制剂, 能同时发挥二者的共同作用, 合生元结构合理, 效果更加, 成为微生态制剂开发的主要方向。
2 动物微生态制剂的作用机理
微生态制剂进入肠道后会与其中的正常菌群相互作用, 产生共生、栖生、竞争或吞噬等复杂关系, 因此, 作用机理相当复杂。目前认为其作用机理主要有以下几点:
2.1 优势种群作用
正常微生物与动物和环境之间所构成的微生态系统中, 优势种群对整个微生物群起决定作用, 一旦失去了优势种群, 则原微生态平衡失调, 原有优势种群发生更替。
2.2 生物夺氧作用
动物肠道内的有益菌为厌氧菌, 若氧气含量升高, 则引起需氧菌和兼性厌氧菌的大量繁殖, 不利于维持微生态平衡。
2.3 生物拮抗作用
有益微生物在体内对病原微生物有生物拮抗作用, 可竞争性抑制病原微生物粘附到肠黏膜上皮细胞上, 同病原微生物争夺有限的营养物质和生态位点, 并将其驱除定植地点, 从而不利于病原微生物的生长繁殖。
2.4 增强机体的功能
研究表明, 乳酸杆菌以某种调节因子的形式起作用, 刺激肠道某种局部型反应, 提高机体抗体水平或巨噬细胞的活性, 增强机体功能。
3 微生态制剂在养殖业中的应用
3.1 在鸡方面的应用
对鸡使用微生态制剂后, 可以提高鸡的生产性能、饲料转化率, 改善禽舍环境, 减少环境污染, , 降低死亡率。井冈等 (2003) 在商品蛋鸡中添生态制剂, 结果试验组蛋鸡产蛋比对照组提高了5.35%, 料蛋比提高了9.52%, 平均蛋重提高了2.95%, 死淘率降低了68.18%。
3.2 在猪方面的应用
在猪的日粮或饮水中添生态制剂可以提高日增重、饲料转化率, 促进生长发育, 防治仔猪下痢和提高仔猪成活率, 提高养殖效益。朱万宝等 (1994) 将主要含蜡状芽孢杆菌、粪链球菌等4种的复合益生菌剂加入断奶仔猪饲料, 结果表明用复合益生菌剂的试验组可减少饲料消耗, 提高增重及减少药物开支, 每头猪直接增加经济效益5.96元。
3.3 在反刍动物方面的应用
微生态制剂能够改善反刍动物瘤胃发酵环境, 提高饲料的消化和利用效率, 提高反刍动物生产性能。那日苏等 (2004) 用酵母培养物对放牧补饲绵羊做对比试验, 结果使日增重提高11.1%。
3.4 在水产养殖方面的应用
微生态制剂不仅可以抑制水产病原微生物的生长和繁殖, 提高养殖对象的抗病力。
4 微生态制剂的发展趋势及应用前景
目前对动物微生态制剂的作用机理了解得还不十分清楚, 大多数研究还停留在使用效果水平上, 基础理论方面的研究还远远不够。动物微生态学应与动物营养学和预防医学密切结合, 利用生物技术手段开发出高生产性能的菌种, 来提高微生态制剂的饲喂效果, 推动行业发展。