動物微生態制劑在畜牧業中的應用研究

摘要：當前，飼料微生態制劑以其無毒害、無殘留、不產生抗藥性等優點，作為理想的抗生素替代品，在畜牧生產中的應用日益廣泛。本文分析了微生態制劑研究熱點及存在的問題，探討了微生態制劑的發展前景，旨在為動物微生態制劑在畜牧業中的應用研究提供參考。

引言：一直以來，為了動物的健康和促生長，使用大量的抗生素作為飼料添加劑，但其副作用已經對人類的肉食衛生安全及動物和人類的健康造成了威脅。首先，抗生素能破壞動物腸道正常微生物群的生態平衡，影響動物的健康，特別是在使用不當時，會引起內源性感染或二重感染。其次，使用抗生素可能會引起細菌對抗生素的耐藥性，并能通過耐藥性質粒遺傳，使耐藥菌株增加；這種耐藥菌也可能通過多種渠道轉移給人類，威脅人類的健康。再者，抗生素化學殘留會污染肉、奶、蛋等產品，降低畜禽水產品的質量。基于此，瑞典自1986年即禁止在供肉食的動物飼料中使用抗生素。1998年12月，歐盟也禁止在畜禽養殖中使用多種抗生素添加劑。為此，能替代抗生素和抗菌藥物而又無副作用、無殘留的新一代藥物——微生態制劑應運而生。飼用微生態制劑，能維持調整動物體內微生態平衡，或直接對病原菌起干擾、排除、拮抗作用，從而提高動物抗病能力和生產水平。近年來，隨著健康無公害養殖的普及和推廣，飼料微生態制劑以其無毒害、無殘留等優點，越來越受養殖生產者的青睞，在畜牧生產中的應用日益廣泛。

1動物微生態制劑

1.1概念

動物微生態制劑是根據微生態學原理，應用微生態工程技術，利用動物體內正常微生物菌群（各種益生菌群）經分離、鑒定、篩選后確定的菌種為主體，再經發酵培養濃縮、干燥與微囊化包被一系列工藝而制成的，可調整動物機體微生態平衡的活菌制劑，又稱為微生態調節劑、益生素等。

1.2 分類

動物微生態飼料添加劑是根據微生態學理論研制的含有對動物有益的微生物及其代謝產物的活菌制劑，按照組成分類，微生態制劑可分為益生菌（又稱益生素）、益生元和合生元3大類。它們通過維持動物腸道內微生態平衡而發揮作用，具有促進動物生長發育，提高動物機體免疫力等多種功能，且無污染、無殘留、不產生耐藥性和對環境無害等，是一類新型綠色環保飼料添加劑。活菌制劑始于上世紀初，有人用酸牛奶來調整幼畜腹瀉出現的腸道微生物菌群失調。后來，在研究中人們發現用活菌制劑可防止畜禽的腹瀉和腸炎，繼之又發現活菌制劑還可改善動物對飼料的利用，并有利于促進畜禽的生長發育和健康，從而擴大了活菌制劑在畜牧生產中的作用和應用前景。活菌微生態制劑的分類有多種，根據制劑的用途及作用機制可分為微生態生長促進劑和微生態治療劑。微生物的種類有芽孢桿菌制劑、乳酸菌制劑、酵母類菌制劑及光合細菌等。

1.3按其菌種分類

（1）乳酸菌類微生態制劑。乳酸桿菌制劑的應用歷史最早，制劑種類最多，相對效果最好。乳酸菌是一種可以分解糖類產生乳酸的革蘭氏陽性菌，厭氧或者兼性厭氧生長。乳酸桿菌是健康動物腸道中極為重要的生理菌群之一，該菌無毒、無害、無副作用，能促進免疫細胞、組織和器官的生長發育，提高免疫功能。乳酸桿菌對腸道中的厭氧菌群有扶植作用，而對需氧菌群的生長則起限制作用，有助于宿主調整腸道正常菌群彼此之間的相互關系，維持微生態環境平衡。主要包括：嗜乳酸桿菌、保加利亞桿菌、萊氏乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌、短小乳桿菌、唾液乳桿菌、德氏乳桿菌、高加索乳桿菌、纖維二糖乳桿菌及酸乳酪乳桿菌等。乳酸桿菌和其代謝產物中含有較高的超氧化物歧化酶（SOD），能消除氧自由基的不利作用，增強體液免疫和細胞免疫。研究發現，乳酸菌在魚體腸道定植，可以抵抗革蘭氏陰性致病菌，增強抗感染能力，增加腸粘膜的免疫調節活性，促進生長。乳酸菌可用于哺乳和斷乳期動物的飼料中。

（2）雙歧桿菌類微生態制劑。雙歧桿菌是當今國內外最受關注的益生菌制劑，先進國家幾乎都有生產，并有多種劑型。其作用不僅治療多種疾病，而且具有保健和延年益壽的作用。該菌為厭氧菌，共有28個種，30多個亞種或型。常用的雙歧桿菌有兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌和豬雙歧桿菌等。

（3）芽孢桿菌類微生態制劑。芽孢桿菌是好氧菌，在一定條件下產生芽孢，由于芽孢的特殊結構使芽孢桿菌耐酸堿、耐高溫和擠壓，在腸道酸性環境中具有高度的穩定性，能分泌較強活性的蛋白酶及淀粉酶，促進飼料營養物質的消化。芽孢桿菌在動物腸道微生物群落中數量較少，但優點很多。目前生產中應用的芽孢桿菌主要有：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、臘樣芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌和短小芽孢桿菌等。            

（4）酵母類微生態制劑。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，增加料適口性，促進動物對飼料的消化吸收能力等功能，并可提高動物對磷的利用率。用于飼料中的酵母菌主要是假絲酵母、紅色酵母、釀造酵母和啤酒酵母。

（5）光合細菌。光合細菌能在厭氧光照條件下利用CO₂，有些光合菌還有固氮作用。經分析，光合菌菌體蛋白中多種必需氨基酸的含量高于酵母菌。光合細菌不僅為生物體宿主提供豐富的蛋白質、維生素、礦物質、核酸等營養物質，而且可以產生輔酶Q等生物活性物質，提高宿主的免疫力。光合細菌在改善水體環境，促進水產動物生長增重，改善色澤等方面有良好的作用。

2 活菌微生態制劑的作用機理

研究表明，動物自身及許多致病菌部會產生各種有毒物質，如膠、氨、細菌毒素、氧自由基等代謝產物。有些有益菌可以阻止毒性胺和氨的合成或把它們分解中和細菌毒素，從而避免這些有害物質對動物機體組織細胞的損害作用。一些好氧菌則通過產生超氧化物歧化酶可以幫助消除氧自由基，減少或消除氧自由基對細胞及細胞器膜質結構的損害。乳酸菌能夠產生有機酸和抗菌物質，降低腸道內pH值和氧化。

2.1提高機體免疫力

    動物微生態制劑中的有益菌均是良好的免疫激活劑，刺激腸道黏膜固有層中淋巴細胞的轉化，使之產生體液免疫和細胞免疫，增強機體免疫力，及時殺死侵入體內的致病菌，消除體內“病變”細胞，從而防止疾病發生和惡化。

2.2補充動物腸道正常菌群 

    動物微生態制劑中的有益菌是畜禽腸道內的“原籍菌”，是腸道內正常的生理細菌，這些“原籍菌”均勻專性厭氧或兼性厭氧菌。畜禽服用動物微生態制劑后，腸道內的正常菌群便得到補充，“原籍菌”在數量上便占絕對優勢，通過生存競爭排斥，生長代謝造成厭氧環境，抑制了那此需氧性病菌的生長繁殖，其發酵結果是產生大量乳酸、乙酸，降低腸道內pH值，使致病菌難以生存，有效防止菌群失調癥的發生。

2.3補充機體營養成分 

   動物微生態制劑中的有益菌在腸道年內代謝所產生的多種氨基酸，維生素以及其他一些代謝產物，可作為營養物質被畜禽機體吸收和利用，促進畜禽的生長發育和增重

2.4協助機體清除毒素及代謝產物

    動物微生態制劑中的有益菌群在腸道內生長能形成致密性膜菌群，形成生物屏障阻止毒素和廢物的吸收。如雙歧桿菌能分泌過氧化氫等物質直接降解細菌毒素及代謝物，與乳酸桿菌在腸道內繁殖可產生大量乳酸和乙酸刺激胃腸蠕動，也有利于毒素和廢物的排泄，從而減輕肝臟負擔防止肝臟疾病的發生和發展。

3 動物微生態制劑在畜牧生產中的應用

我國微生態制劑的研究始于20世紀70年代，但直到80年代后期，才開始重視其研究與開發，并多以乳酸桿菌、糞鏈球菌、芽孢桿菌和酵母菌等為主，研制單一或復合型制劑。全國現有幾十家企業生產、銷售微生物飼料添加劑，目前微生態制劑產品在畜牧生產、飼料生產、動物胃腸道疾病預防、幼齡動物助消化等方面得到了較廣泛應用。 

3.1 在畜牧養殖業上的應用 。李春麗等（2005）用含0.1%微生態制劑的自來水飼喂母豬及其所產哺乳仔，試驗時間為40d。結果表明，試驗組的仔豬發病率可降低30.31%，平均日增重提高 8.33%，試驗組母豬的免疫球蛋白濃度一直維持不變，而對照組濃度下降了 4.2%。有研究者指出，長期給動物飼喂微生態制劑可明顯減輕豬舍內由于糞便引起的惡臭，添加劑中的有益菌群依然能夠存活并發揮除臭功能，從而使養殖場的環境衛生大大改善(謝文艷,2009)。另外，多數研究者指出，在反芻動物牛、羊飼料中添加益生素能改善其生產性能，對促進牛、羊增重和飼料利用率有積極作用；另外有學者研究證實，在犢牛日糧中使用益生素可使牛日增重、飼料利用率均有所提高，而腹瀉發病率和死亡率都有所下降。

3.2在禽類中的研究應用。 在雛雞日糧中添加微生態制劑能夠提高雛雞成活率、日增重及飼料報酬，降低腹瀉等腸道疾病發生率。對肉雞的促生長效果可達5%～12%，蛋雞產蛋率可提高4%～8%，大大降低死亡率。史兆國等（2000）在雛雞飼料中添加微生態制劑，結果表明，試驗組雛雞飼料報酬較對照組提高11.21%，死淘率下降5.79%，且可大幅降低死亡率。用微生態制劑飼喂817肉仔雞，發現微生態制劑可提高其免疫器官指數，且可增強雞群的特異性和非特異性免疫力（司振書，2007）。  

3.3在水產養殖上的應用 。據報道，在魚蝦飼料中添加微生態制劑，可使魚蝦增重提高10％－20％。國外學者研究指出，益生素能夠平衡動物腸道菌群平衡，提高機體免疫機能（Karimi，2003）。現已證實益生素能夠產生對機體有益物質，對動物的健康有益，已有許多微生態制劑被普遍認可為完全安全的。Leuschner等（2003）研究發現，適當劑量菌種的益生素，可提高動物機體整體狀態及生產性能。

4 動物微生態制劑存在問題及發展前景

4.1微生態制劑在應用中存在的問題 

微生態制劑雖然已在畜牧業中蓬勃興起，但其存在問題仍不可忽視。養殖業者對動物微生態制劑的認識和使用上存在的問題。首先，我國對微生態制劑的研究起步較晚，對于其作用機理的認識還不完善，有待進一步加強；其次，在微生態制劑的使用過程中，打破動物的種屬差異性和個體差異性，是否有可能尋找適合于動物普遍適用的活菌制劑將成為一個艱難而長期的課題；再次，如何解決當前微生態制劑使用過程中活菌變異導致耐藥菌株的出現，此菌株可將耐藥性通過菌株基因而轉移，從而使抗生素失效，同時，抗生素的大規模使用，又使得微生態制劑本身活菌受到抑制和殺滅，從而使其喪失原有生物學活性；而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、提高飼料報酬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和消化細菌；芽孢桿菌微生態制劑在防病促生長方面體現一定效果。另外，選用菌種時，如何選擇安全、無毒副作用的菌株，并且應該保證這些菌株在長期使用后亦不會發生突變成為對動物、環境有害的菌株，這一點尤為關鍵。而動物種類、不同的生長階段和生理狀況、飼料的加工過程存儲、運輸等內會影響活菌微生態制劑的使用效果，也是行業深入研究的重點。

4.2微生態制劑的發展前景   

為了保證食品衛生安全，發展綠色畜禽水產品，就必需開發無毒副作用、無殘留、無耐藥性、不污染環境的抗生素添加劑替代用品，由于動物微生態制劑全面具備這些性能，愈來愈受到專家學者和生產經營者的重視。隨著人們對環境保護及食品安全的日益關注及畜牧業的快速發展，微生態制劑逐漸替代抗生素，廣泛應用于動物養殖，促進畜禽的生長發育，提高機體免疫力，減少畜禽疾病，提高飼料利用率，降低對環境的污染，同時為人們提供品質好、無公害的畜產品。我們相信通過微生態領域與藥學領域、基礎醫學領域的互相滲透，相互協作，提高制備工藝，一定能夠研制出更多更好的微生態制劑。動物微生態制劑中的有益菌在腸道年內代謝所產生的多種氨基酸，維生素以及其他一些代謝產物，可作為營養物質被畜禽機體吸收和利用，促進畜禽的生長發育和增重。微生態制劑作為飼料添加劑的使用是80 年代后期迅速發展起來的,隨著抗生素的逐漸禁用,作為無毒、無污染、無副作用的綠色環保產品,微生態制劑將在畜牧業中發揮重要作用。發展微生態制劑品不僅是生產無公害畜產品的需要,也是促進飼料工業和畜牧養殖業可持續發展的必要條件之一,其應用前景十分廣闊。