动物微生态饲料添加剂的研究进展

动物微生态制剂是指利用动物体内正常微生物成员及其代谢产物经加工工艺而制成的制剂，它具有补充、调整或维持动物肠道内的微生态平衡，达到防治疾病、促进健康和提高生产性能的作用。

　　1发展概况

　　1907年，梅切尼科夫(Elie Metchnikoff)发现并提倡饮用酸牛奶可健康长寿。1947年， 蒙哈德(Mollgaard)首先发现使用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效增加仔猪的体重并改善仔猪的身体健康。这一研究开创了微生态制剂用于动物的先河。然而发展并不顺利，20世纪50—60年代抗生素占据了主导，微生态制剂的研究则进入低潮。20世纪70年代美国才开始将微生物大量应用于饲喂动物，大量研究表明微生态制剂有着抗生素无法比拟的优点，非常具有发展潜力，世界各国陆续积极地倡导和推广，使其再次受到瞩目。我国微生态制剂的研究也始于20世纪70年代，目前国内已有一些生产厂家研制生产饲用微生态制剂产品，在实际应用中表现出一定的作用与效果。

　　2分类

　　按微生物种类将动物微生态制剂划分如下。(1)乳酸菌类微生态制剂：此菌属是动物肠道中的正常微生物。由于受生产技术、工艺水平所限，在产品贮存、运输和再加工过程中，极易受干燥、高温、高压、氧化等不良环境的影响，造成活菌数下降，导致产品贮存期短、质量不稳定，进而影响了饲喂效果。(2)芽孢杆菌类微生态制剂：此菌属在动物肠道微生物群落中仅零星存在。芽孢杆菌对干燥、高温、高压、氧化等不良环境的抵抗力很强，产品稳定性高，在肠道发芽生长具有多种有效的酶促效应。目前应用的主要以枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及蜡样芽孢杆菌等为主。(3)酵母微生态制剂：零星存在于动物肠道微生物群落中，主要以啤酒酵母、产朊假丝酵母等为主。(4)复合微生态制剂：由多种菌复合配制而成，能适应多种条件和宿主，具有促进生长、提高饲料转化率等多种功能。

　　3作用机理以及在畜牧业中的应用

　　微生态制剂进入机体内，主要通过生成相关物质和对肠道微生物区系的改变而发挥作用。随着现代科学技术的发展，用功能基因重组学方法鉴定了细菌与宿主相互作用中起作用的细胞膜分子。当前对其作用机理的认识可归纳为以下几点。

　　3.1建立有益微生物优势种群 正常动物肠道内的微生态平衡时，有益微生物占绝对优势，对整个种群起控制作用。当机体发生应激反应，抗生素的错误应用(如长期添加)等破坏了动物肠道微生态平衡，致使动物发病。应用微生态制剂补充益生菌，使肠道中有益微生物占绝对优势，抑制了病原微生物的繁殖，从而达到新的微生态平衡，使机体康复或保持机体处于健康状态。

　　目前，微生态制剂维持肠道菌群平衡有以下几种机制： (1)竞争性排斥作用。粘附能力通常被认为是病原菌的一种重要的毒性因子，因此，许多益生菌可以通过与致病菌竞争肠上皮的相同受体达到阻止致病菌的定植。(2)生物夺氧。畜禽肠道内的正常微生物种群以专性厌氧菌为主，占99 %以上。微生态制剂中有强需氧菌，当其进入肠道后在繁殖过程中消耗掉肠道中的氧气，从而有利于肠道正常微生物的生长繁殖，起到防病促生长的作用。(3)改善肠道微生态环境。益生菌在其生长繁殖过程中能够产生有机酸降低动物肠道的pH值，有效抑制有害菌的生长。有实验表明，乳酸菌在肠道内的繁殖可抑制大肠杆菌及梭菌类的生长，抑菌率高达80 %以上。此外，有机酸可加强肠道的蠕动和分泌，促进饲料消化，提高营养物质的吸收。(4)清除肠道有害物质，提高畜禽产品品质，改善畜舍环境。肠道内的有害菌产生的有害物质，一方面对肠道细胞有明显的毒害作用，引起肠功能紊乱，增加肝脏、肾脏负担。另一方面，如果肠道菌群结构中腐败菌过多，其产生的腐败成分通过胆汁进入小肠或细菌代谢物直接进入血液循环，就有可能沉积到动物产品(肉、蛋、奶)中，继而影响产品的品质及风味。

　　芽胞杆菌类在肠道内可产生氨基氧化酶、氨基转移酶及分解硫化物的酶，将臭源吲哚化合物完全氧化，将硫化物氧化成无臭无毒物质;乳酸菌通过产生H2O2、抑菌素、有机酸等物质，可有效抑制致病菌和肠内固有腐败菌的生长、繁殖，减少内毒素及腐败产物的含量，净化肠道环境，改善肠道功能，减少了随粪便排出体外的致病菌和氨、硫化氢等有害气体对环境的污染，起到了保护作用。

　　3.2产生各种消化酶 微生态制剂中的多种微生物在生长繁殖过程中能产生多种消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪分解酶等水解酶类，从而促进了蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养物质的消化吸收，提高了饲料转化率和利用率 。

　　3.3增强免疫功能 (1)影响免疫系统。益生菌能活化形成促炎症反应细胞因子，触发免疫防御级联反应，调节先天性免疫的抗炎反应和促炎反应。有研究表明，乳酸菌能够促进鸡胸腺、脾脏和法氏囊的发育，增强白细胞的吞噬功能，增加胸腺和脾脏中的T 细胞数，提高E2C3bR 和E2ICR 的花环形成率，以及提高机体产生ND 疫苗HI 抗体的水平。(2)影响非特异性免疫。许多研究显示微生态制剂可增强单核吞噬细胞(单核细胞和巨嗜细胞)、嗜中性粒细胞和自然杀伤细胞的活力，刺激活性氧、溶酶体酶和单核因子等因子的分泌，因而增强了机体非特异性防御机能及启动特异性免疫应答。(3)促进免疫器官的生长发育。司振书等发现将微生态制剂添加到饲料中饲喂肉鸡，可促进肉鸡免疫器官的生长发育。研究证明，外籍菌群的免疫激活作用优于原籍菌，当外籍益生菌侵入动物肠道后可诱导宿主产生抗体和致敏的免疫活性细胞。微生态制剂含有大量有益菌， 其菌体成分如胞壁糖、肽聚糖、多肽、蛋白质等，可作为抗原刺激肠道，以免疫佐剂的形式作用于免疫器官，促进免疫器官的生长发育。其次，微生态制剂中有益菌株在动物消化道内大量繁殖，不断合成许多有益物质，如维生素、氨基酸、有机酸、醇类等，尤其是维生素和氨基酸类，这些物质可促进免疫器官的生长发育。

　　4生产工艺及产品质量控制

　　(1)生产流程一般包括选种、培养、发酵、吸附、干燥、制剂等。根据发酵工艺不同分为固体发酵法和液体发酵法 ，前者发酵成本较低，但杂菌较多;后者发酵成本较高，但杂菌少，菌含量高。(2)采用包被(微囊)以液2固结合工艺生产微生态制剂，具有耐高温、抗氧、抗杂菌，保存期延长的特点。(3)优质的微生态制剂应具备： ①制剂活菌量在1g或1 mL中至少应达107—1010个; ②菌株稳定、安全、可靠; ③菌株能在肠道中存活、繁殖，且具有抗酸和抗环境变异的能力; ④制剂应具提高动物生产性能和抗病的有益作用。(4)在微生态制剂的使用过程中，宿主动物正常菌群的组成、用药程序、动物年龄、制剂类别都可影响微生态制剂的作用效果。(5)生产中应防止杂菌污染。

　　5国内外发展现状

　　微生态制剂能促进畜禽生长，提高产量;提高畜禽免疫力，增强抗病能力;去除粪便恶臭，改善生态环境;减少抗生素、激素等化学药物的使用，畜禽产品的品质明显得到改善;饲料使用微生态制剂发酵后，不仅能使饲料酸化，提高适口性，而且能提高饲料的营养成份，提高饲料的利用和转化效率，增加产量，发展非常迅速。1989年全球微生态制剂总销售额为7500万美元，1993年为1. 22亿美元，近几年发展更为迅速，估计销售额达5亿美元。国外约有44种产品投放市场，有英国PIC公司的Protexin，泰国研制生产的Toyocerin，加拿大生产的Prosurs Paste(主要含芽孢杆菌、粪链球菌、双歧杆菌等)，芬兰的Broilact等。国内产品主要有武汉天惠生物工程有限公司生产的菌福康，大连医学院研制的促菌生，南京农大研制的促康生等。

　　6存在的问题

　　目前对动物微生态制剂的作用机理了解得还不十分清楚，基础理论方面的研究还远远不够。我国与欧美、日本等发达国家相比，在微生态制剂的研发、生产、推广、应用等方面还很落后，主要原因有：(1)我国微生态制剂的发展与国外相比起步较晚，已确定在我国适宜做微生态制剂的菌种种类过少，美国FDA 早在1989 年就公布了42 种可直接用于生产微生物添加剂的微生物菌种，而我国农业部2008年最新的《饲料添加剂品种目录》中允许添加的微生物仅为16 种，亟待开发新的菌种。(2)微生态制剂的制作、加工工艺手段落后、单一。(3)由于目前饲料中添加抗生素的现象十分普遍，因此对饲料中添加的微生态制剂具有杀灭和抑制作用。(4)缺少配套的应用推广、售后服务和咨询措施。

　　7发展前景 

　　今后的发展将从分子水平上进一步阐明微生态制剂的作用机理，不再局限于效果水平上。(1)将微生态制剂与分子生物学相结合，利用基因工程重组技术，生产出具有耐酸、耐热、在动物体内可长期生长、繁殖和集多种功能于一身的微生态制剂。若干项研究已显示了对乳酸菌进行特定修改的可能性。(2)深入研究微生态制剂对畜禽免疫功能的影响及其作用机制。(3)研究针对某种动物某个阶段的专用微生态制剂，设计新型合理剂型，以保证其使用效果。(4)加强益生菌、益生元、抗生素、酶制剂的协同作用与作用机理的研究。(5)随着微生态制剂的发展，其安全性评价也越来越受到国际社会的重视，美国粮农组织和世界卫生组织在2002 年就联合发布了关于食物添加微生态制剂的指导政策(Guidelines fort he eva luation of Probiotics in Food)。总之，随着分子生物学的发展、基因工程、微囊工艺、缓释技术等新技术的应用，微生态制剂在畜牧水产养殖业中应用必将更加广泛。