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微生态制剂综述

2015-07-07文章来源:湖北绿地

                                                         湖北绿天地生物科技有限公司 研发中心

    生物技术是20世纪末期,在现代分子生物学等生命科学的基础上发展起来的一个新兴独立的技术领域,已被广泛应用于医疗保健、农牧业生产、环境保护、资源开发和利用等方面,对农牧业、制药业及其相关产业的发展有着深刻的影响,成为全球发展最快的高新技术之一。生物技术的快速发展为解决疾病防治、食物短缺、能源匮乏和环境污染等一系列问题带来了希望。
     疾病预防控制和环境污染是以集约化和规模化为特点的现代养殖业面临的最严峻挑战。饲用酶制剂和微生态技术以其在动物营养、动物健康和环境等方面的广阔应用前景而成为科学研究的热点。畜牧行业的迫切需求和巨大的市场潜力,使饲用酶制剂和微生态技术大大缩短了由科学研究到工业化生产的转化时间。尽管饲料酶制剂和微生态制剂的开发应用仅有二十多年的历史,目前已成为最富有活力的高新技术产业之一。
      微生态技术在现代畜牧业上的应用,为疾病预防控制和解决养殖业环境污染带来了全新的理念并提供了可能性。20世纪中叶发现抗生素具有促进动物生长作用后,抗生素添加剂得到了广泛应用,对畜牧业的发展做出了巨大贡献。在改善动物生产性能方面,抗生素的效果是以前任何饲料添加剂无法比拟的。饲料中添加抗生素可促进畜禽生长,提高饲料转化率,预防畜禽疾病,增进动物的健康状况等,具有明显的经济效益。饲料中大量添加亚治疗量的抗生素和促生长剂,除产生耐药性、有毒有害物质残留等严重影响人类健康与生存的问题外,还加剧了环境污染。为解决抗生素添加剂应用中存在问题,国内外学者进行了不懈的努力,研究出了许多可行的措施,其中微生态制剂是被认为替代抗生素的最有前途的产品。动物微生态制剂具有防治消化道疾病和促进生长等多重作用,无毒、无残留、无污染,不产生抗药性,美国及欧盟国家相继禁用或限用抗生素作为饲料添加剂,大大推动了微生态制剂行业的发展。
     营养和疾病防治是养殖业,无论是传统养殖业还是现代养殖业永恒的关注重点。微生态技术正在引起营养和疾病防治领域革命性变化。

                                                          一、我国养殖业面临问题
    自20世纪40年代末发现抗生素对畜禽有促生长作用以来,世界各地广泛使用亚治疗量的抗生素作为饲料添加剂。作为抗菌促生长剂,抗生素为饲料业与饲养业的发展确实起到了积极的促进作用,但随着科学的发展其弊端日渐显著。
    抗生素的滥用容易引起畜禽内源性感染或二重感染。抗生素的使用在抑制致病微生物的同时,也抑杀了畜禽体内生理性微生物,扰乱了微生物种群之间的相互制约格局,破坏了微生态平衡。在饲料中添加抗生素可促进畜禽生长,提高饲料转化率,预防畜禽疾病,增进动物的健康状况等,具有明显的经济效益。抗生素添加剂可获得5-8倍的赢利。
    抗生素在饲料中的应用对畜牧业的发展做出了巨大的贡献,但是随着应用范围的不断扩大,也暴露出抗生素的弊端:
   (1)药物残留:抗生素随饲料在动物消化道发挥作用后,进入动物的血液循环,经肾脏的过滤大多数随尿液排出体外,但仍然有一些残留在动物体内。大多数的抗生素都会在畜禽产品中残留,影响食品安全,带来产品出口等问题,影响养殖业经济效益;
   (2)病原微生物产生耐药性:大量使用抗生素,使病原微生物产生耐药因子,结果使抗生素的治疗作用减弱甚至失效;
   (3)引起动物发病或死亡:长期使用抗生素导致动物体内微生态平衡被破坏,动物出现维生素缺乏、免疫能力下降、消化障碍以及继发性感染等症状,造成动物发病或死亡。如“伪膜肠炎”(又称“抗生素肠炎”)的发生与抗生素的滥用有直接关系。
   (4)其他不良作用:长期使用抗生素,使畜禽机体产生依赖性,限制了体内免疫细胞机能的发挥,导致免疫功能下降,抵抗疾病能力降低。使用抗生素还有可能使动物和人产生基因突变、畸形、致癌等作用。抗生素大量排出动物体外,也可能造成环境污染。由于抗生素对人类健康、生存和环境等带来的越来越严重的问题。
    近几年中国畜产品遭遇的出口受阻主要原因就是抗生素的残留。不仅是出口,国内消费也同样需要绿色安全的畜产品。
    2002年,农业部发布第193号公告,《食品动物禁用的兽药及其它化合物清单》。禁止氯霉素等29种兽药用于食品和动物。中华人民共和国农业部国家药品监督管理局第227号公告:养殖生产用药环节对动物产品质量安全实施监控。中华人民共和国农业部、国家质量监督检验检疫总局第205号公告《中华人民共和国动物及动物源食品中残留物质监控计划》目前,世界各国都很重视这一问题,美国近几年几乎冻结了对所有新型抗生素的审批,欧共体已于1999年全面禁止抗生素在动物饲料中的使用。因此开发研制新的无毒副作用的抗生素替代产品便成了必然。国内外学者进行了不懈的努力,研究出了许多可行的措施:微生态制剂,中草药,酶制剂等等。其中微生态制剂(Microbial ecological agent)被认为是替代抗生素的最有前途的产品。

                                                                  二、微生态制剂的特点
    微生态制剂(Microbial ecological  agent)是在微生态理论的指导下,采用有益的、活的微生物经过培养、发酵、干燥等特殊工艺制成的活菌制剂。又称为微生态调节剂(Microecological modulator)、活菌制剂(living bacteriaagent)、EM(Efficient  microbe agent)菌制剂等。
    微生态制剂与抗生素的作用机理完全不同,前者是通过补充有益菌至肠道定植,对抗病原菌繁殖,而维持微生物平衡,如果补充浓度不足或有益菌种类不对,则难以发挥作用;后者是通过抑杀病原菌繁殖,维持微生物平衡,但如果抗生素抗菌谱很广,则会同时抑杀有益菌。因此,微生态制剂与抗生素能否同时使用或发挥协同作用,取决于有益菌种类或浓度以及抗生素抗菌谱。目前实际生产中,微生态制剂主要用于替代抗生素添加剂,改善肠道内外环境,改善生产性能,通过健康养殖来控制疾病发生。而不是治疗作用。
                     
     1、微生态制剂的种类
    微生态制剂主要分为两大类。一类是针对环境因素(胃肠道pH值、气体、碳源(糖类)、氮源等)开发的微生态饲料添加剂,如:寡糖、酸化剂、中草药等;另一类产品包括活菌制剂和微生物培养物。主要作用是改变胃肠道微生物群组成,使有益或无害微生物占据种群优势,通过竞争抑制病原或有害微生物的增殖,调节肠道微生态平衡。如:乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、光合细菌等几大类。微生态制撇菌种组成可分为单一制剂和复合制剂。
     2、微生态制剂理论根据
    研制开发动物微生态制剂的理论依据是动物微生态学。主要包括微生态平衡理论、微生态失调理论、微生态营养理论以及微生态防治理论等。
    3、微生态制剂在动物营养中的作用机理
    维持动物体内微生态环境的平衡 动物肠道内存在上百种正常微生物,构成肠道消化系统的微生态菌群平衡,可以抵抗外来致病菌的影响,还可以提供大量的营养成分和促生长因子,如果肠道正常菌群被破坏,就会出现病理状态。益生菌进入肠道与肠道内正常菌发生栖生、偏生、共生、竞争、吞噬等复杂关系,从而对动物产生营养、免疫、刺激生长生物拮抗等生理作用,可起到提高生产性能、防治疾病的作用。
   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。正常情况下,动物肠道内优势种群为厌氧菌占99%以上,而需氧菌及兼性厌氧菌只占1%。如该优势种群发生更替,上述专性厌氧菌显著减少,而需氧菌、兼性厌氧菌显著增加,此时使用微生态制剂,如一些需氧菌微生物制剂特别是芽孢杆菌能消耗肠道内的氧气,造成厌氧环境,有助于厌氧微生物的生长,使优势种群逐渐增加恢复正常,而需氧菌、兼性厌氧菌等逐渐降低保持原有状态,从而使失调的菌群平衡调整恢复到正常状态,达到治病促生长之目的。
   对抗体内有害病菌动物微生态制剂中的有益微生物在体内对病原微生物有生物拮抗作用。这些有益微生物可竞争性抑制病原微生物粘附到肠粘膜上皮细胞上,刺激肠管免疫系统细胞,同病原微生物争夺有限的营养物质和生态位点,从而不利于病原微生物的生长繁殖。中和大肠杆菌产生的毒素参与机体的新陈代谢,促进动物生长。
    增强机体的免疫功能 刺激动物产生干扰素,提高免疫球蛋白浓度和巨噬细胞活性。乳酸杆菌以某种免疫调节因子的形式起作用,刺激肠道某种局部型免疫反应,增强机体免疫功能。芽孢杆菌能促进肠道相关淋巴组织,使之处于高度反应的“准备状态”,同时使免疫器官的发育增快,T、B淋巴细胞的数量增多,使动物的体液和细胞免疫水平提高。
    通过电镜观察证明,正常菌群在肠道粘膜等处是有序排列的。当有益菌占据致病菌的靶上皮细胞,形成保护屏障,或以菌群优势产生一种对致病不利的环境时,可以起到防御作用。自身生成有益代谢产物及刺激动物产生有益物质导致前胃丙酸等挥发脂肪酸增加,乳酸菌进入肠道后产生乳酸,降低肠道pH值,从而抑制病原微生物的生长繁殖。激活酸性蛋白酶活性,对新生畜禽是有益的,并在很大程度上延长了产品的保质期。 有益微生物在体内可产生蛋白酶、淀粉酶、植酸酶等多种消化酶,可降解饲料中的某些抗营养因子,并能在肠道内生长繁殖产生各种营养物质如维生素、氨基酸、未知促进生长因子等营养物质,促进生长,有利于饲料中营养物质的消化吸收,提高饲料转化率。
    防止产生有害物质动物自身及许多致病菌都会产生多种有毒物质,如毒性胺、氨、细菌毒素、氧自由基等。某些乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌等,有些益生菌则可以阻止毒性和胺和氨的合成;多数好氧菌产生SOD(注:超氧化物歧化酶)可帮助动物消除氧自由基。在代谢过程中,可产生一些抗菌物质如嗜酸菌素、乳糖菌素、杆菌肽等,可抑制病原菌在肠道内生长繁殖。某些有益微生物(如芽孢杆菌)在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类,从而降低血液及粪便中氨、吲哚等有害气体浓度。
    净化环境 由于有益菌抑制了肠道内腐败菌的生长,减少了腐败物质的产生,降低粪便中硫化氢和氨的含量。另外,某些有益微生物(如芽抱杆菌)在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类,从而减少了蛋白质向刺激性较强的氨和胺的转化,使血液和肠道中氨的浓度大大降低,也减少了向外界的排泄量;改善了饲养环境。
                                                             4、 微生态制剂在畜禽养殖业中的应用

                                                                  微生态制剂在仔猪养殖中的应用
    用活菌微生态制剂饲喂哺乳仔猪,励口组腹泻率减少3.91%,成活率提高7.9%。在10--28日龄的仔猪,采食量平均增加70g(克)/d(天),增重提高4.2%。7日龄仔猪日粮中添加低聚果糖,可以减少腹泻发生率3%,日增重提高6.4%,饲料转化率提高11.7%。在35日龄断奶仔猪日粮中添加0.2%--0.4%微生态活菌制剂,可使粪中大肠杆菌从数明显降低(P<0.05)。仔猪从出生后1--2天开始直接饲喂微生态制剂可使仔猪成活率提高4%--5%,降低仔猪黄痢发病率7.0%,仔猪在15日内多增重390克,提高了15.2%,料比降低4.8%,并确保仔猪早期健康发育。
    母猪饲养试验显示,使用微生态制剂[500g(克)/d(天)]使母猪分娩指数提高5.7%,窝仔数提高6.5%,每窝死胎率降低19.1%,哺乳期仔猪死亡率降低6.3%,哺乳期仔猪日增重提高11.3%,母猪受胎成功率提高8.5%。

                                                            微生态制剂在家禽饲料中的应用
    在肉鸡日粮中添加微生态制剂使日增重提高12%,生长速度提高了5.35%,饲料消耗降低了5.34%。用微生态制剂预防鸡白痢,表明有显著效果。15--56日龄肉鸡在饲料中添加0.25%--0.50%的低聚果糖,可以减少沙门氏菌及大肠杆菌在肉鸡肠道上的附着能力,生产性能得到改善,腹泻率亦明显降低。另外,利用微生物饲养的肉鸡,鸡肉的蛋白质含量高于普通鸡,热量低,而且胆固醇也低10%左右。采用这种方法喂鸡,鸡舍的臭味大大减少。雏鸡饲喂乳酸杆菌培养物能显著降低大肠杆菌的数量,提高对沙门氏菌的抵抗力,降低死亡率20%。
    在蛋鸡饲料中添加微生态制剂使产蛋率提高了8.1%,蛋重提高了1.37g(克),破蛋率降低了1.1%,增重500g(克)总成本分别降低了2.3%、2.6%、4.3%、1.96%,经济效益比较显著,经检测蛋中无残留,且鸡蛋腥味小,符合保健食品的要求。

                                                             微生态制剂在水产饲料中的应用
    水中微生物的生态情况直接影响水产养殖业的发展,包括对鱼虾等的疾病防治及其生长发育的影响。在鱼、虾饲料中添加微生态制剂,可使鱼虾增重提高10%--20%。以光合细菌的活菌投喂孵化后2天,体长3mm(毫米)的鲤鱼苗,2周后体比对照组多增长2倍;用荚膜红假单胞菌干粉与常用的蛋黄粉分别饲养幼鲫,14天后的成活率较后者提高10%。在0.1立方米的水槽中,每槽放对虾苗4000尾,每天投喂100--140ml(毫升)光会细菌菌液,试验组虾苗变态率91.4--94.15%,成活率53.9—63.7%,而对照组变态率为77.0%,成活率44.4%。应用芽胞杆菌等制剂用于对虾,按1ppm投入池水,在虾苗放养1个月后投入,每星期投入一次,计3次,结果试验池对虾病毒病发病时间较对照池延迟10天,产量增加40%。除单一菌剂外,亦有将复合菌剂用于改善渔业生态环境,如美国学者研制的ALKEN CLEARFLO(美菌方),从枯草杆菌、地衣杆菌、多粘杆菌、假单胞菌等制成系列制剂,用于水产废物分解。
微生态制剂在反刍动物饲料中的应用
    在犊牛日粮中使用微生态制剂使日增重提高5.3%,饲料利率提高5.2%。犊牛腹泻发病率由82%降低至35%,死亡率由10.2%降至2.8%,且病情经过减轻。用乳酸杆菌培养的饲喂奶牛,产奶量提高26%,乳脂率上升0.03%。1--35日龄的新生犊牛的代乳液体饲料中添加寡糖制品,可使犊牛的增重速度比对照组提高8%,采食量增加约10%,细菌性肺炎等类疾病的发生率也明显降低。肉羊育肥中的添加量力0.4%微生态制剂,在60d(天)的饲养试验期内,增重提高10.7%和12.3%。

                                                      微生态制剂在生态养猪发酵床垫料中的应用
    在目前风靡的生态养猪法中,垫料的微生物发酵是关键一环。将因地制宜选择和搭配稻壳、木屑、秸秆粉、米糠、猪粪等有机原料,通过C/N、粒度、水分调节,接种专用的微生态接种剂后,迅速繁殖的有益微生物发酵分解有机物产生的高温可有效杀灭垫料中的寄生虫卵、大肠杆菌及其它病原微生物,并能在较短时间内完成有机物生化分解反应,随着发酵分解产生的气体量减少和温度下降并趋于稳定,完成无害化、稳定化处理后的垫料无寄生虫卵、无大肠杆菌及其它致病菌;通透性、吸水性好,有益微生物含量高。这种发酵床垫料解决了粪便处理难题,实现了“零排放”;不仅改善了猪场本身的环境,通过改善猪的生长环境和猪的健康状况间接提高了猪肉品质,还由于发酵床养猪技术不需要用水冲猪舍、不需要每天清除猪粪,使劳动生产率大幅度提高;另外发酵床提高了养猪的经济效益,可节水75~90%,仅兽药、水电、饲料的节约,每头猪可以增效50-80元。

 

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