益生菌在畜禽养殖中的应用
益生菌是能够促进肠内菌群生态平衡的活微生物。在畜禽生产中,由于长期滥用抗生素,肠道菌产生了耐药性，使得动物肠道正常菌群失调,动物免疫力下降，引起动物内源性感染；而激素类药物极易在畜产品中残留,耐药性和药物残留给动物和人类的健康带来了严重的危害。同时由于人们食品安全意识的提高,微生态制剂以其高效的保健功能、无毒副作用、无残留、不污染环境等优点成为替代抗生素较为理想的产品。可作为畜禽饲料添加剂。
微生态制剂是从动物或自然界分离、鉴定或通过生物工程人工组建的有益微生物,经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺制成的含有活菌并用于动物的生物制剂或活菌制剂。
针对这几年,作为现代畜牧业新型添加剂的益生菌,其应用情况及存在的问题进行了以下阐述：
1.益生菌概念及其发展
益生菌(Probiotics),亦称益生素、活菌制剂、微生态制剂。其概念最早由Metchnikoff(1907)提出。1965年,Lilley和Stilboll将益生菌描述为“由一种微生物分泌,刺激另一种微生物生长的物质”。1974年Parker首次使用probiotics—词来描述给动物使用的有益微生物制剂,其定义为“益生菌是维持肠道内微生物平衡的微生物或物质”这个概念1989年,Fuller又提出一个新的定义:“仅局限于活的微生物制剂范围内,其主要功能在改善动物肠道中微生态平衡,从而有益于寄主的生长和健康”。并指出这一制剂应具备5个特点:①必须能对宿生施加有利影响〔即提高生长率和抗病率)的微生物;②必须是无毒的和非致病性的;③必须是活的,含菌量要大;④必须能在肠道环境中存活并进行代谢,即能抵抗低PH和有机酸;⑤必须能长期保持存活和稳定。在我国probiotics多被译为益生素、益生菌、或译为生菌素、活菌素等等。1990年Sossard将益生素定义为“摄入动物体内参与肠道内微生物群落的阻碍作用,或者通过增强非特异性免疫功能的微生物培养物”。1991年,我国学者又提出了一个较通俗的概念“词用微生物添加剂”。但作为一种抗生素替代品,益生菌是可以直接饲喂动物的有益活体微生物,主要通过加强肠道微生物区系的屏障功能或通过非特异性免疫功能来增强抗病力和体质,防止病菌感染,同时还可以提高词料的利用率和生长率。70年代最早应用到畜牧中的是中草药饲料添加剂、饲料酶制剂、饲料酸制剂、低聚糖、饲用微生物添加剂、糖蔽素。
2.益生菌与微生态制剂
微生态制剂是指根据微生态学理论,以正常菌群为主体的有益微生物群研制而成的一类生态制剂或生物制剂。其用途主要为调整动物体正常菌群,增强机体抵抗力和免疫力,促进生长发育。用于防治畜禽疾病,以及作为动物饲料添加剂。微生态制剂不仅包括益生菌,还包括益生元类物质,它主要是指寡糖等一些不能被宿主消化吸收、却能选择性地激活一种或几种体内有益菌群的生长繁殖,从而改善宿主健康的物质。总的来说,在畜牧业中,益生菌制剂主要指微生物饲料添加剂,而微生态制剂则为内涵更广的一类生态制剂。
美国FDA1989年规定允许饲喂的微生物有43种,我国农业部公布可用于词料微生物添加剂的有15种,实际用于配合R粮中的活体微生物的菌群主要是乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、粪链球菌及酵母菌。目前应用最多的是酵母菌和乳酸菌。关于益生菌与微生态制剂的分别目前还存在一种观点,即微生态制剂包括益生菌和微生物生长促进剂。益生菌,是由活体微生物制成的生物活性制剂,它可直接通过增加肠内有益菌运用竞争的作用来抑制有害菌生长,形成优势菌群来维持肠内菌群平衡,或者通过非特异性免疫功能来预防疾病,从而促进动物生长和提高饲料转化率。微生物生长促进剂是指摄入动物体内参与肠内微生物平衡,具有直接提高动物对饲料的利用率及促进动物生长作用的活性微生物培养物。但是,目前益生菌与微生物生长促进剂还没有严格的界限。人们在研究抗生素替代品中最早的是词料酶制剂,其应用时间短,最早用于断奶仔猪日粮,该词料用酶制剂以消化酶为主,70年代,国外研究,开始试验在家禽日粮中使用该制剂,由于家禽消化道较短,肠道内微生物菌群少,酶制剂的应用效果较明显。
3.常用菌种
我国于1994年批准使用的益生菌有6种：芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。目前,生产中使用的菌种通常包括以下几种:
⑴酵母。丰力旺酵素的主要成分是内源益生菌、复合酵素、维生素、有机微量元素、氨基酸、壳聚糖及天然抗生素和未知生长因子等。不含任何人工化学合成物质的纯天然功能性畜禽养殖微生态高效饲料添加剂。酵母类制剂酵母只是零星存在于动物肠道中,目前应用的主要有啤酒酵母和石油酵母。它可为动物提供蛋白质,帮助消化,刺激有益菌的生长,抑制病原微生物繁殖,提高机体免疫力和抗病力,对防治畜禽消化道系统疾病起到有益作用。
⑵乳酸菌制剂。乳酸杆菌是动物肠道中的正常微生物,该制剂应用历史最早,制剂种类最多,其中包括乳酸杆菌发酵词料、乳酸杆菌粉及乳酸杆菌提取物。当前,作为词料添加剂应用较多的嗜酸乳酸杆菌、双歧乳酸杆菌及粪链球菌。我国最早使用的乳酶生就是用粪链球菌制成。
⑶芽孢杆菌制剂。芽孢杆菌是好氧菌,可形成内生孢子,目前生产中应用的芽孢杆菌主要有芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、錯样芽孢杆菌。与乳酸杆菌相比,芽孢杆菌具有许多优点:能耐受胃内酸性环境,稳定性较高具有较强的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多种有效的酶促活性,另外还具有平衡或稳定乳酸杆菌的作用。
⑷优杆菌类:优奸菌特性有3点:一是可分泌乳酸,促进饲料消化;二是抑
制病原菌,刺激有益菌的生长;三是稳定性较差。
(5)拟杆菌制剂:厌氧杆菌占第一位的正常菌,它的使用在我国尚属起步阶段。
(6)其它微生态制剂:黑曲雾、米曲霄和嗜菌性弧菌也可用于制备微生态制剂。
4.益生菌的作用
益生菌进入畜禽肠道后,与有益菌群会合后,会产生共栖、竞争或抑制等复杂关系。其在体内的作用方式：优势种群维系着肠道菌群平衡；通过竞争抑制，形成生物屏障；孢子益生菌消耗氧气，形成厌氧环境。益生菌在动物体内发挥的作用：（1）促进消化吸收,提高词料转化率,促进生长。
（2）补充有益菌群,维持动物肠道菌群结构平衡。
（3）参与菌群生存竞争,抑制有害物质产生。
（4）刺激机体免疫系统,提高机体免疫功能。
（5）减少有害气体排放,改善环境卫生。
5.影响益生菌作用效果的因素
⑴ 动物种类的影响
益生菌制剂有很多类型,动物种类不同,对益生菌的组合要求也不同,某一种类型可能比其它类型更适宜。适于单胃动物的微生态制剂所用的菌株多为乳酸菌、芽抱杆菌、酵母等;而适于反合动物的为真菌类酵母益生菌,以曲霉菌效果为好。
⑵ 胃肠道环境对微生态制剂的影响
除乳酸菌外,大多数微生物在PH低于4-4. 5的条件下,极易死亡,适宜环境为中性。芽孢杆菌类耐受低PH值的能力强。因此,在畜禽配合日粮中不应将益生菌与酸化剂混合使用,保存时也不宜将益生菌与酸化剂保存在一起,市场上常见的微生态制剂之所以效果不稳定,主要是其在通过动物胃酸屏障时,有益微生物大多失去活性,另外在保存时微生态制剂产品在干燥前中性化,置于PH 6-7中性条件下较适宜。益生菌在胃肠道的生存繁殖受到胃肠道内环境如pH值、消化酶、胃酸、生物拮抗、抗生素等的影响,干扰益生菌的功能。
⑶ 温度对微生态制剂的影响
微生态制剂正常贮藏条件下以温度不高于25°C为宜,当贮存温度超过25°C时,制剂活性将受到影响,非孢子态微生物类产品都要求冷藏。来源不同种类微
生物对温度耐受力不同,乳酸菌类在温度66°C或更高时几乎完全失去活性。链球菌在71°C条件下,活菌损失96%以上;酵母菌在82-86°C条件下完全失去活性。芽孢杆菌能耐受较高温度,52-102°C范围内损失很小。加入配合词料中,在102°C条件下制粒,贮藏8周后仍然比较稳定,经长时间贮存变化也很小。在动物体内温度恒定适中,不会受很大的影响,主要是外界环境温度,所以保存最为关键。
(4)水分的影响
微生态制剂在相当干燥条件下,存活状态较好。水分对菌群活力有明显影响,但是在藏条件下,当水分提高,随时间延长,其菌群活力明显下降,孢子型细菌对水分的耐受性最好,水分对粪链球菌乳酸菌影响甚大。因此受水分影响大的有益微生物不宜作微生物添加剂使用。为了保证微生态制剂中菌群活力,配合词料中的含水量低于10%比较好。
(5)动物生理状态的影响
动物处于外界环境变化等应激时期是活菌制剂发挥最好效果的前提条件,当仔猪肠道微生物区系状况良好时,益生菌的影响较小。
(6)营养物质及其成分对微生态制剂的影响
饲料类型、成分及其加工对微生态制剂影响很大。在玉米青贮料中添加益生菌效果比在大麦青料中效果好。一些营养物质与微生态制剂混合,显著影响微生物的活性。配合日粮中添加微生态制剂要尽量避免与添加油脂直接接触。词料中的微量元素、抗菌物质等对微生物有破坏作用。不饱和脂肪酸对微生态制剂具有措抗作用。饲料中的油脂,在制粒过程中对微生态制剂耐受温热压的能力具有保护作用。此外,饲料中的矿物质、防霉剂、抗氧化剂对微生物有括抗作用,可降低其活性,使其不能发挥正常作用。在饲料加工过程中,高温高压明显影响微生物活性,制粒过程中可造成孢子、肠杆菌、乳秆菌、酵母损失,其中酵母细胞活性损失最高,高达99%。
(7)饲喂方式和剂量的影响
有研究表明,乳酸杆菌等产酸型活菌制剂分别用于牛和仔猪,每克饲料至少
含10个活菌效果较好。一般来说,同一使用剂量,饮水效果较好。
(8)保存时间的影响
随制剂保存时间的延长,活菌数量逐渐减少,也就意味着其作用越来越小。
(9)抑菌物质对微生态制剂的影响
部分微生物属厌氧或兼性厌氧型,如磺胺类药物、不饱和脂肪酸、矿物质浓
缩料等抑菌物质,对氧气的耐受性较差,从而使得活性降低。
6.益生菌的应用现状
在国外,直接词用微生物已逐步应用于畜牧生产上,在理论及应用方面进行了深入细致的研究,取得了丰硕的成果。除美、日外,德、法、英、荷兰、丹麦、西班牙等国家的猪、肉用牛、鸡、兔的饲料,以及犊牛代用乳等亦已普遍使用。比如,日本的益生菌产品使用的菌种就有:枯草芽孢奸菌、凝结芽孢杆菌、Toyoi菌、酪酸菌、乳酸杆菌、乳酸球菌。
国外益生菌的研究多是围绕乳酸奸菌属、枯草杆菌及一些链球菌类进行。我国则以酵母菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌研制为主,产品多为单一菌剂。我国对饲用微生物的研究始于20世纪80年代,目前许多研究单位和生产厂家、饲料公司都在进行这方面的研究与产品的开发应用,有些产品已进入市场,但绝大多数正处于试验研究阶段目前市场是酵母类微生物制剂。
6.益生菌在养殖中的应用效果
饲喂益生菌可改善猪的健康及生产性能,提高飼料利用率,降低疾病,提高仔猪成活率。资料报道:通过芽孢杆菌制剂对仔猪进行试验,添加0.15%效果最佳,日增重较对照组提高19. 2-22. 8%,饲料利用率提高6. 3-23. 5%。
在家禽日粮中单一添加益生菌后,不仅可以提高家禽的生产能力还能增强家禽预防疾病的能力。鸡食用后精神抖擞,毛色光亮,鸡蛋色泽光亮,且胆固醇降低。杨玉荣等试验表明,益生菌能够调节免疫器官的生长发育。王玉梅等试验表明,添加益生菌组的平均体重、日增重、饲料转化率均高于对照组(P<0. 05),其中以0.4%水平益生菌组为最佳。据资料数字记录,可使肉鸡增重5%-15%,发病率下降5%-10%,死亡率降低8%-15%。
7.益生菌应用的趋势
（1）酶制剂酵素被广泛用到现代畜牧业中
从产品研发和使用效果看,可以说代表了现代畜牧业发展方向。现代畜牧业的特点是:标准化、规模化、品牌化、专业化和产业化,其本质是高产、高效、安全、环保和优质。“安全”是指食品安全,作为食品的基本要求,起码要做到对人体无毒副作用,其有害物质残留量不得超过一定标准;“环保”是指养殖过程中不得对生态环境造成污染;“优质”是指在安全的基础上,产品外观、营养价值、口感俱佳。酵素能促进畜禽生长,使用酵素可以使母猪多产1.2头仔猪,肉猪增重5%以上,提早8-10天出栏,肉鸡增重8%以上,早上市2-5天,蛋鸡提高产蛋率3-5%。酵素可以较大幅度提高养殖效益。每头猪投入26元左右,每只肉鸡约0.5元,每只蛋鸡约1元,由于酵素能刺激免疫细胞,增进机能免疫功能,所以发病很少,就节约了抗生素的成本,这样除抵消酵素成本外,还有利润空间。
（2）功能微生物制剂的研发已成为可能
随着现代科技飞速进步,不只是转基因食品,其它转基因产品也将成为主流,利用遗传工程技术,改善益生菌的耐热、耐酸等抗外界不良环境特性,如必需氨基酸合成酶基因、疫苗基因等,这些都是通过优良菌种的遗传改造得来的。这些转基因的制剂在动物肠道内就能产生赖氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸,或同时产生必需氨基酸和免疫保护蛋白,省去了复杂的程序。益生菌作为转基因工程菌的研究已有报道,主要是将益生菌作为基因工程的受体菌,使之表达一些有用的外源基因,扩大其生物学特殊功能,从而达到一种制剂发挥多种功能的目的,还可以利用此技术来增强益生菌的稳定性。
（3）复合菌制剂将占据市场主导地位
近年来,国外开发了一些具有双歧杆菌增殖效果的寡糖,并开展了寡糖与益生菌复合添加试验,取得了可喜的效果。复合菌制剂一般都具有协同作用,因此,呈现出由单一菌株益生菌逐渐向复合益生菌发展的趋势,如肠道共生复合菌、瘤胃复合菌等。从使用效果看,复合菌制剂较单一菌株益生菌的作用效果更好。为了提高益生菌制剂有效性,人们正着力于研制开发益生菌辅剂、益生菌与其他制剂间的联合使用。
8. 益生菌在生产使用中应注意的问题
(1)选择安全菌株。根据动物种类选用适宜的益生菌种,选择高产抗菌活性物质,有较好的益生功能、产酸能力和稳定性,在畜禽肠道中的定植力以及对加工和环境有好的耐受能力的菌株。同时对本动物或实验动物做急性、亚急性毒性实验,致病致残等实验,只有安全性好的菌株才能作为生产菌种。
(2)活菌制剂的保存。根据菌剂中活菌数正确确定其相对于其他微生物群较适宜。根据微生物的生物学特性,生产时应注意避免跟与益生菌有措抗作用的物质接触、保存时应尽量注意环境温度、湿度、PH值等条件,以保证活菌制剂的浓度和活度。微生态制剂必须含有一定量的活菌。一般要求3亿个以上的活菌体,且活力要强。要注意制剂的保存期,随制剂保存时间的延长,活菌数量逐渐减少,即意味着其作用越来越小。
(3)把握使用时间和剂量。应在动物预期应激前超剂量使用,动物在不同的生长阶段其作用效果不同,将益生菌投放在水中词喂比投放在饲料中,效果更明显,这样有利于优势种群的形成。
(4)有针对性的使用,慎重与抗生素配伍使用,充分考虑运用对象选择合适的剂量,才能达到理想的效果。
(5)微生态制剂的预防效果好于治疗,主要是为了建立微生态平衡,故在养殖过程中应不间断的使用,才能达到预期效果,微生态制剂对新生动物的作用效果好,有利于它们建立健全的肠道正常的微生物区系。
