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微生物饲料添加剂自问世以来,尚未有统一的概念,从涵盖范围来讲,可以概括为广义和狭义.广义上讲,微生物饲料添加剂包括益生素和微生物生长促进剂.益生素又称生菌剂,是由活体微生物制成的生物活性制剂,可通过动物消化道生物的竞争性排斥作用,抑制有害菌生长,形成优势菌群或者通过增强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代谢,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.而较为狭义的定义则仅仅将范围局限在可以直接饲喂的活菌制剂上.
一、 微生物饲料添加剂的类型
微生物的种类多种多样,但并不是所有具有抗菌分解饲料能力的微生物都可以作为添加剂加入饲料中.目前美国论文范文食品和药物管理局(FDA)与美国饲料控制官员协会(AAFCO)2009年公布允许作为饲料添加剂使用的微生物的种类有 46种,而我国2008年批准使用的则有4大类16种(农业部1126号公告).但综合考虑菌株特点,目前国内外研究主要集中于乳酸菌制剂、芽孢杆菌制剂、真菌制剂、链球菌制剂、光合细菌制剂和混合菌制剂.
(一)乳酸菌制剂
此类微生物制剂研究最早,相关报道最多.这类菌属于动物肠道内的正常菌种,代谢过程产生多种有机酸、细菌素以及过氧化氢等物质.其产生的有机酸主要有乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等,这些有机酸本身就是动物生长所需的营养物质,同时它们能降低肠道pH值,从而抑制病原菌和腐败菌等有害菌类的生长代谢.过氧化氢和细菌素对病原菌和腐败菌有抑制和杀灭作用,使其不能增长和繁殖,从而减少肉毒素、腐胺、吲哚、氨、硫化氢等有害物质的含量,一方面能保障肠胃健康,另一方面能有效减轻动物排泄物气味.此外乳酸菌还可以附着于肠道细胞上,有占位性竞争和营养物竞争的作用.
(二)芽孢杆菌制剂
芽孢杆菌制剂由于其菌株具有耐高温、耐严寒、抗逆性强、便于储存运输等特性,在畜禽生产中被广泛应用.目前所用的芽孢杆菌主要包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌以及东洋芽孢杆菌等有益的种类.这类菌株代谢可以产生大量的胞外酶(蛋白酶、淀粉酶和半纤维素水解酶等),促进饲料的消化和吸收,提高饲料的利用率,从而促进动物生长,同时产生的多肽类抗菌物质,可抑制病原菌生长.
(三)真菌制剂
真菌菌株种类较多,但用于饲料添加的主要有酿酒酵母、产朊假丝酵母、黑曲霉、白地霉等.此类制剂主要用于反刍家畜,利用多种酵母菌的产酶活性和各种促生长因子的共同作用,来提高动物饲料的消化率和利用率,调节消化道内环境,进而促进动物的生长和繁殖.曲霉制剂中的曲霉菌能产生一些酶类和类似抗生素的物质,来改善动物生长性能,提高动物免疫力,从而有效代替抗生素药品的添加使用.
(四)链球菌制剂
链球菌制剂多为好氧或兼厌氧性菌株,主要包括粪链球菌、嗜热链球菌和乳酸链球菌.它们能产生各种有机酸、抗菌物质和过氧化氢,可以抑制有害菌,消除有毒、有害代谢产物,起到整肠、助消化的作用.
(五)光合细菌制剂
光合细菌是一种水生微生物,它能够利用光能在有氧或厌氧条件下同化CO2进行生长,在实际运用中主要包括红罗菌科、绿硫菌科等.光合细菌不仅为生物体宿主提供丰富的蛋白质、维生素、矿物质、核酸等营养物质,而且可以产生辅酶Q等生物活性物质,提高宿主的免疫力,增强其生产性能,同时在改善水体环境及水产动物体重、色泽等方面有很好的效果.近年来此类株菌在日本、东南亚以及我国台湾等地研究成果颇多.
(六)混合菌剂
混合菌剂是由两种或多种单一菌种混合而成,在其生产过程中可先将菌种混合后再共同培养,也可先将单一菌种培养后再混合.混合菌可使微生物的功能互补,故其效果优于单菌制剂,但在菌种配伍时要求混合菌种种类少而精,并能在同一保存体系中具有协同作用,以保证制剂的功能.一般来说,在实际运用中,将芽孢杆菌与乳酸杆菌联合或将乳酸菌属与酵母菌联合,能够达到良好的协调作用,提高家畜生长性能.
二、微生物饲料添加剂的作用及机理
(一)保持宿主肠道内微生态平衡
家畜在长期进化过程中,肠道内形成了一个相对平衡的微生物菌群结构,一旦外界有害微生物入侵或不良饲料伤害有益菌群打破这一平衡时,将直接影响到家畜健康,从而降低其生产性能.此时通过人为添加有益菌株,使肠道尽快恢复菌群结构组成,增强有益菌的种群优势,便能很好地抑制有害菌的生长,从而保障家畜机体健康.有研究表明乳酸杆菌等可抑制埃希氏大肠杆菌和沙门氏寒菌等其他致病菌附着到肠细胞上,与病原菌发生竞争性拮抗作用,将其驱出定植地点.
(二)促进营养吸收,补充营养成分
有益微生物菌株在宿主体内定植后,其自身的生长代谢过程会产生蛋白酶、纤维素酶等多种酶类物质,释放在周围环境中,促进饲料分解,便于宿主吸收利用,从而大大提高饲料转化利用率,降低生产成本.有研究表明,由枯草芽孢杆菌、 布拉迪酵母菌、乳酸菌组成的复合活性微生物添加剂,可提高仔猪生长阶段对粗蛋白质和粗纤维等有机物质的消化率,平均日增重提高5.9%.同时有益菌株代谢还会产生各种氨基酸、维生素等营养物质,菌体老化破裂后还会释放出多种矿物质、蛋白质,这些物质均能直接被宿主细胞吸收利用,完成自身生命物质的合成.
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(三)提高宿主免疫功能,缓解不良应激反应
有益微生物菌株可促进宿主免疫器官的发育成熟,幼畜早些接触良性微生物,可促使免疫器官的发育,同时其可作为宿主终生相伴的抗原库,使宿主对病原微生物保持持久的免疫力.例如普通动物与无菌动物相比,黏膜基底层细胞增加,出现淋巴细胞、组织细胞、巨噬细胞和浆细胞浸润,细胞吞噬功能增强,机体免疫特别是局部免疫提高,分泌型IgA的分泌增加,从而抵御感染,降低疾病发生率,有效代替抗生素使用.过高的温度会导致动物热应激,使其生理机能发生变化和紊乱,造成较大的经济损失.有研究表明益生菌可以维持肉鸡热应激时肠道菌群的平衡,降低肾上腺皮质醇水平,减轻炎症反应,增强机体体液免疫.
(四)分解粪便,改善环境
长期以来,在传统畜牧养殖过程中饲料往往未能被动物充分吸收消化,排除体外极易腐败产生大量难闻的气体,污染环境,同时滋生有害细菌,增加畜禽染病几率.有研究表明用乳酸菌处理饲料能使鸡舍环境中的氨气水平、粪便 pH、水分含量、挥发性有机物质和恶臭气体明显降低,显著改善畜舍环境.部分有益菌株随粪便排出后,依然能继续分解粪便,抑制有害微生物的产生,降低病害发生.
三、微生物饲料添加剂存在的问题
(一)加强菌株筛选和改造
理想的微生物菌株应从本动物消化道内分离、培养,以便于其在宿主体内定植.目前许多优势原籍菌群未得到开发利用,如拟杆菌、优杆菌、消化球菌等. 他们与动物的生理代谢紧密相关,均有可能筛选分离得到更有利于动物健康的新型微生物饲料添加剂.随着认识的进步和技术的发展,在传统菌株的筛选基础上可应用基因工程技术改造有益菌株,导入有用基因,如抗原基因、抗体基因等使其具有较强的定植能力和抗热、抗酸能力,进一步优化菌株类型.
(二)丰富添加剂功能,提高稳定性
目前许多微生物饲料添加剂的功能过于单一,为养殖环节带来诸多不便,因此研究新的功能齐全、效果显著的复合微生物饲料添加剂势在必行.细菌失活导致微生物添加剂功效降低是目前应用中的难题之一,如何确保菌株在储存和运输过程中的活性,保证饲喂后有足够的有益菌到达作用地点将是今后研究的重点.
(三)加强法制管理
目前的相关法律法规还不够完善,应尽快制定和完善针对这类特殊生物制剂的法规,尤其应对生产中的菌种、活菌含量、保质期标准和商品标签规范等, 制定出可操作和便于检查的细则,通过严格执法来规范研制、生产、营销、宣传和使用微生物饲料添加剂的行为.
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微生物引用文献:
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