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綠色環保飼用微生態制劑的應用現狀及發展趨勢
朱元招博士
1 綠色環保飼用微生態制劑的應用意義 作者簡介: 1.1 飼用抗生素的應用現狀 朱元招博士
飼用抗生素的使用大大提高了畜禽生產水平，其促生長 北京和利美生物科技有限機理和促生長效果已為共知，同時使畜牧業規模化、集約化公司技術總監
2004年畢業于農業部飼料成為可能，在我國過去50多年的使用歷史中，對養殖業作
工業中心，獲動物營養學博士出了重要貢獻。然而，抗生素引發的負面效應已越來越成為
學位，曾任某大型外資企業技關注的焦點。使用抗生素易產生耐藥性，導致飼料用藥及治
術總監，在豬、禽營養方面卓療用藥量最高，可選的藥物越來越少，越來越多的養殖地不有建樹，為國內多家大中型飼能再養殖;抗生素的使用使機體抵抗力下降，易發各種細菌料企業提供技術支持，主持多性及病毒性疾病;超量使用抗生素，造成動物生產能力下降。項省部級課題，在國內外重點飼用抗生素殘留對人類健康構成威脅，諸如:致敏作用、腸期刊發表論文多篇。 道耐藥菌株增加、改變腸道菌株的代謝活性、動物病原耐藥
菌的基因傳給人類引發人類病原性細菌的耐藥性增加。目前，越來越多的國家開始禁用抗生素。1986年，瑞典首先禁用抗生素促生長劑，隨后禁止在飼料中使用抗生素的國家有丹麥、德國和芬蘭，到2005年底，僅留下的四種抗生素也被歐盟全部禁止使用。我國是一個畜產大國，畜牧業生產也將必須符合消費者的需求，近幾年來，抗菌藥株的比率不斷增加，醫治細菌傳染性疾病的難度越來越大(佟建民等, 2006)，人們對飼用抗生素的反對意識越發強烈，因此，飼用抗生素在我國的應用也必將受到限制。
1.2 替代抗生素的綠色環保型添加劑
尋找綠色環保型抗生素替代物，減輕抗生素禁用對畜禽生產帶來的負面影響是各國畜牧業迫切需要解決的問題。國內外眾多報道認為，綠色飼料添加劑如:酸化劑、中草藥飼料添加劑、飼用酶制劑、功能性寡糖等可作為抗生素的替代產品，但是仍然存在諸多問題。酸化劑添加量大，添加成本高，以單一的檸檬酸為例，常需要添加20-30Kg/T才具有明顯的替代效果，在我國較差飼養環境以及較低酸化劑添加量的現實狀況下，殺菌效力低，難以完全替代抗生素;中草藥添加劑有效成分與含量不清，只局部了解其功用，還不清楚發揮作用的主成分及其互作效應的成分組成，常需要與抗生素配合使用，即中西結合效果顯著;飼用酶制劑和功能性寡糖均無法替代抗生素，它們只是具有輔助功能的綠色添加劑。
替代抗生素的綠色環保飼用微生態制劑 1.3
微生態制劑是一種含有大量有益菌及其代謝產物和生長促進因子、具有維持腸道微生物平衡、提高機體健康水平的活菌制劑。微生態制劑產生作用的主要機制是:活菌制劑進入腸道后，形成優勢菌群，與有害菌爭奪氧、附著位點和營養素，競爭性的抑制有害菌的生長，從而調節胃腸道微生物區系平衡;通過微生物代謝產生有機酸，降低腸道內的pH值，殺滅不耐酸的有害菌;產生融菌酶、過氧化氫等物質，殺滅潛在的病原菌;產生代謝物，抑制腸內氨和胺的產生;分泌各種消化酶，有利于養分分解;合成氨基酸、B族維生素和未知促生長因子等物質;直接刺激腸道免疫細胞而增加局部免疫抗體，增強機體抗病力。微生態制劑
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具有無毒副作用、無耐藥性、無殘留、效果顯著等諸多優點，作為抗生素替代品是包括酸制劑在內的其它產品無從比擬的。目前，美國、日本及諸多歐盟成員國都在大量使用益生菌，我國微生態制劑應用前景廣闊，今年的需求量預計達40000噸。如何正確使用微生態制劑則成為是否能起到綠色環保作用的關鍵。
2 飼用微生態制劑概況
2.1 微生態制劑的要求微生態制劑應具備以下條件:(1)菌種在分類學上為安全性菌株，無病原性、無毒性、無毒副作用，不與病原微生物產生雜交種，對機體無害;(2)體內外繁殖速度快，具有很強的競爭優勢;(3)能在低pH的胃酸、有機酸及膽汁的環境中存活，抗逆性強，腸粘膜附著性能優秀;(4)能產生乳酸、過氧化氫，對有害微生物的抑制能力強;(5)生產、加工、保藏容易，存活率高，穩定性好;(6)具有明確的效果，能促進動物的生長發育，預防疾病，抑制有害氣體釋放，減少圈舍內的蚊蠅等。2.2 飼用微生態制劑菌種的種類及特點
2.2.1 飼用微生物種類。美國FDA(1989)規定允許飼喂的微生物有43種，其中乳酸菌28種(包括乳酸桿菌12種、雙歧桿菌6種、鏈球菌6種、片球菌3種、明串球菌1種)，芽孢桿菌5種，擬桿菌4種，曲霉菌2種，酵母菌2種等。我國農業部1996年6月公布可用于飼料微生物添加劑的有12種:干酪乳桿菌、植物乳桿菌、類鏈球菌、屎鏈球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、乳鏈球菌、啤酒酵母、產阮假絲酵母、沼澤紅假單孢菌。但在實際中真正用于配合飼料的活體微生物菌群較少，主要是乳酸桿菌(以嗜酸乳酸桿菌為主)、類鏈球菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、仙人山屬菌及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是應用最多的微生物添加劑。
2.2.2 微生態菌種特點。單一菌種制劑根據菌種的不同，主要分為4種:
?乳酸菌制劑:乳酸菌是能夠分解碳水化合物并產生乳酸(分L-型和D-型，其中D-型乳酸不能被利用)為主要代謝產物的革蘭氏陽性菌，厭氧或兼性厭氧生長，在腸道內繁殖一代需50min以上;不耐高溫，經80?處理5min，損失70,,80,;耐酸，在pH為3.0-4.5時仍可生長，對胃中的酸性環境有一定的耐受性;活菌體內和代謝產物中含有較高的過氧化物歧化酶(SOD)，能增強體液免疫和細胞免疫;目前主要應用的有嗜酸乳桿菌、雙歧乳桿菌和糞鏈球菌，抑制病菌的能力、刺激有益菌生長的能力以及穩定性較差，多用于哺乳和斷奶期動物。雙歧桿菌制劑屬植物形態型培養物，能產生少量L-型乳酸和乙酸，合成維生素等;能促進消化、提高抗感染能力;但穩定性較低，腸道內繁殖速度較慢，繁殖一代需1h以上;多用于預防腸道內細菌產生毒性氨。乳酸鏈球菌制劑在消化道中發布廣泛，對溫度、膽鹽有較強的耐受力，分泌多量的L-乳酸、其他短鏈脂肪酸和類殺菌素，可刺激非特異性免疫系統產生大腸桿菌干擾素;具有抑制有害菌，促進有益菌生長和幫助消化的能力;但有些鏈球菌是病原菌，選種要求高，在消化道上皮細胞的定植能力也弱。?芽孢桿菌制劑:芽孢桿菌是嚴格需氧芽孢桿菌中的非致病菌，是以內孢子的形式零星存在于動物腸道的微生物群落;耐胃酸、耐高溫、耐擠壓;在腸道中消耗大量的氧氣而有利于有益菌的生長，有效減少消化道和糞便中的大腸桿菌數，可產生大量的蛋白酶和淀粉酶;目前主要應用的有地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、東洋桿菌等，在使用時多制成該菌休眠狀態的活菌制劑，或與乳酸菌混合使用，廣泛應用與豬、雞、反芻動物。
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?酵母菌類制劑:酵母菌非腸道內在菌，酵母細胞富含蛋白質、核酸、維生素和多種酶，具有增強動物免疫力、增加飼料適口性、加強消化吸收等功能，并可提高動物對磷的利用率。酵母類產品主要有純的活酵母菌(假絲酵母、紅色酵母、釀造酵母和啤酒酵母)、酵母稀釋物和酵母培養物，常用于反芻動物。
?光合細菌制劑:光合細菌制劑(photo syntheticbacteria, PSB) 是一類有光合作用能力的異養微生物，主要利用小分子有機物合成自身生長繁殖所需要的各種養分;富含優于酵母菌所分泌的蛋白質、B 族維生素、輔酶Q、抗活性病毒因子等多種生物活性物質及類胡蘿卜素、番茄紅素等天然色素;具除糞臭、促生長、抗病、改善畜禽產品品質等作用。 3 飼用微生態制劑使用中存在的主要問題
飼用微生態制劑的使用有著悠久的歷史和經驗，但是在我國由于使用不規范，致使應用效果不明顯，作用或正或負，給養殖戶普遍留下了負面影響。究其原因，主要有以下幾種:(1)菌種經過反復擴培，逐漸失去優良特性。我國微生物技術尚不及德國、美國、日本、韓國，缺少源頭性研究，菌種多數是引自上述國家，經多次傳代，仍用于飼料中。(2)飼用微生態制劑菌種單一，或由少數幾種菌組成，缺少配伍研究。(3)菌種針對性不強，常用一種動物的機體常在菌產品應用于不同動物。(4)菌株的劑量與濃度不夠，產品中必須
11含有相當數量的活菌數才能達到效果。瑞典規定乳酸菌制劑活菌數要達到2×10/g;我國在
8正式批準生產的制劑中, 對含菌數量和用量也有規定，如:芽孢桿菌含量?5×10/g。(5)添加量不夠，不能達到應有的效果。(6)飼料加工、貯存和運輸中，菌株活性下降;活菌進入消化道后，多數不易耐受胃酸、膽酸的作用，難有足夠的數量到達腸道或定居腸道發揮作用，在與腸道內寄生的微生物競爭中難以獲得優勢地位，不能很好起到抑制有害菌的作用。(7)微生態制劑應用缺少針對性，較少考慮作用對象、使用目的與使用環境，如:反芻動物一般選用真菌類益生素;促進仔豬生長發育、提高日增重和飼料報酬則應選用雙歧桿菌等菌株;用于改善養殖環境的主要是光合細菌、消化細菌;芽孢桿菌微生態制劑在防病促生長方面體現一定效果。(8)片面夸大微生態制劑的作用，微生態制劑但仍不能完全與抗生素抗衡。(9)與抗生素的使用有關。
4 飼用微生態制劑的應用效果
微生態制劑對改善畜禽生長、采食量、料肉比、產蛋率、產奶量以及降低腹瀉與死亡率等都有大量的報道。
表1 益生素對豬、犢牛生長性能的影響
動物 實驗次數 生長性能 飼料轉化率
正 負 正 負 豬 26 16 10 8 9 生長豬 9 6 3 2 4 犢牛 17 13 4 0 0
表2 乳酸菌為主的復合益生素對斷奶仔豬腸道pH的影響 組別 十二指腸 空腸 回腸 盲腸 0 7.08?0.08 7.11?0.06 7.70?0.23 6.88?0.12 200g 6.17?0.09 6.28?0.34 7.06?0.21 6.19?0.12
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400g 6.07?0.08 6.15?0.13 7.29?0.086.18?0.23
表3 乳酸菌為主的復合益生素對斷奶仔豬腸道微生物菌群數量影響(單位:菌數的對數值)
益美多 十二指腸 空腸 回腸 盲腸
大腸桿菌 5.66?0.77 6.40?0.31 6.73?0.497.14?1.04 0 乳酸桿菌 7.20?0.43 6.14?0.316.51?0.74 7.35?0.36
雙岐桿菌8.12?0.75 7.10?0.18 7.59?0.81 8.03?0.74
大腸桿菌 4.74?0.19 5.42?0.36 5.44?0.456.26?0.29 400g 乳酸桿菌 8.89?0.85 7.82?0.35 7.69?0.578.88?1.05
雙岐桿菌 9.62?1.649.49?0.77 9.40?0.18 9.23?0.62
大腸桿菌 5.28?1.49 5.56?1.06 5.52?1.07 6.20?0.46 200g 乳酸桿菌 8.81?0.427.76?0.75 7.66?0.96 8.66?1.39
雙岐桿菌 9.80?0.99 9.39?0.489.24?1.08 9.07?0.61
表4 乳酸菌為主的復合益生素對奶牛生產性能及免疫力的影響
平均乳量 乳脂率 體細胞數 試驗頭數 投入前 投入后 投入前 投入后投入前 投入后 試驗120 27.3 30.94.0 4.4 290,000 260,000 試驗2 2622.5 24.1 3.9 4.2 1,000,000 270,000 試驗317 17.3 19.7 3.7 3.9 670,000190,000 試驗4 23 19.8 23.03.5 3.6 480,000 230,000 試驗5 13 30.5 31.53.5 3.7520,000 270.000 試驗6 65 22.6 24.44.2 4.2 598,000 290,000 試驗7 50 23.725.5 4.1 4.4592,000 189,000 試驗8 6022.8 24.73.9 4.3 337,000 156,000 平均 34.323.3 25.5 3.9 4.1 560.875 244.375
% 100.0 109.4 100.0105.0 100.0 43.6
Taras等(2006)用一株糞腸球菌飼喂母豬17周(產前90天到產后28天)及其所產仔豬6周(15-56日齡)，并未發現28日齡斷奶仔豬的日增重、采食量和飼料轉化率有明顯差異，但斷奶死亡率有降低趨勢(16.2%對22.3%)、斷奶腹瀉顯著下降(21%對38%)(p=0.05)。
微生態制劑的有效性隨益生素種類、使用劑量以及動物種類、日齡、飼料形態、飼養條件和有無應激等不同而出現較大差異。
5 飼用微生態制劑的發展趨勢
近年來，雖然微生態制劑的研究和應用均有了長足發展，但仍然存在很多問題，未來，微生態制劑的發展主要體現在:(1)更多的研究應集中在不同宿主常在菌的分離以及多種菌株的配伍上，多菌復合微生態制劑將是研究的重點，體現協同、疊加與附加值效應。(2)研究菌株含量與使用效果的關系。(3)從腸衣包被等來增加菌株的穩定性，保持菌株到達腸道
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的有效數量和活力，包括在飼料中的穩定性、耐酸性、耐膽汁性等;事實上，以有限的添加量很難獲得明顯的效果，因為很難通過胃而在腸道內定居。(4)我國的動物養殖業呈現小而多的特殊現象，絕大多數養殖戶對產品的認知首先考慮的因素是飼養成本是否會增加,其次是產品質量是否可靠,第三是使用是否方便,(5)綜合腸道微生物作用的最佳條件，從環境溫度、配合飼料組成、畜禽生長階段、健康狀況等方面綜合研究，生產出有針對性的專用益生菌制劑。(6)朝著大劑量或/和濕基狀態的微生態制劑應用方向發展。(7)對微生態制劑的安全性作更加嚴格的研究和把關。(8)大力開展與推廣使用替代抗生素的綠色環保型微生態制劑，真正實現無抗畜禽產品的生產，確保人類健康。
