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2006,No .
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收稿日期:2006-01-28;修回日期:2006-06-20
基金项目:广东省自然科学基金项目04300753;广东省科技计划项目2004B26001108
作者简介:杜 冰(1973-),男,博士后,副教授,主要从事生物饲料添加剂和新型蛋白质方面的研究工作。
饲用微生态制剂 动物用益生菌的研究应用
杜 冰,刘长海,吴建忠
(仲恺农业技术学院食品科学系,广东广州 510225)
摘 要:综述了动物益生菌制品的种类、动物益生菌的菌种选择,概述了益生菌制品的发酵生产工艺。介绍了益生菌制剂的应用及其注意事项,例如益生菌制品的选用、适宜动物和使用时间、使用剂量,最后阐述了益生菌与抗生素和抗球虫药物等的配伍时忌讳。
关键词:益生菌;动物;应用;种类
中图分类号:S816.34;S816.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6202(2006)07-0038-02 1905年,俄国诺贝尔奖获得者梅奇尼科夫首先提出了益生菌(P rob iotics )的营养保健作用[1]。随着研究的深入,以乳酸菌为代表的益生菌的保健作用越来越受到人们的关注,其发酵制品也日趋多样化。我国康白教授、何明清教授根据对健康和有病畜禽肠道12种正常微生物群定性、定量和定位测定结果,提出了幼龄畜禽下痢的原因是肠内菌群比例失调的新观点[2],并在此微生态失调理论指导下研制出了可以防治畜禽下痢的活菌制剂。已有足够的数据表明,益生菌制品具有 五效!作用,即医疗效果、保健效果、经济效益、社会效益和生态效益。
1 动物益生菌及其制品的种类
从菌种角度讲,配合饲料中常用的微生物菌种有乳酸菌属(Lactobacill us )、芽孢杆菌属(Bacillus )、酵母属(Saccha ro mgces )和曲霉属(A sp erg illus )。美国食品与药物管理局和美国饲料管理协会1989年公布的直接可以饲喂且安全的菌种有43种。我国农业部第105号公告公布的允许使用的饲料添加剂品种目录中,饲料级微生物添加剂有:干酪乳杆菌(Lactobacill us casei)、植物乳杆菌(Lactobacillus P lantarum )、粪链球菌(Strep tococcus faecalis)、乳酸片球菌(Pediococcus aci d ilactici)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sub tilis )、纳豆芽孢杆菌(Bacill us natto)、嗜酸乳杆菌(Lactobacill u s aci dophilus )、乳链球菌(S t rep tococcus lactis )、啤酒酵母(Saccharo m yces cerevis i ae)、产酛假丝酵母(Candida u tilis )和沼泽红假单胞菌(Rho dop seudo m onas Palustris)。目前在市场上销售的动物益生菌品种已不下50种。1.1 乳酸菌制剂
乳酸菌是目前认为应用较早、效果较佳的益生菌制剂,乳酸杆菌属是动物特别是家禽肠道的正常定居者,3日龄鸡的整个消化道内已存在为数极为庞大的乳酸杆菌。乳酸杆菌在维持消化道的正常微生物群系的稳定性方面起着决定性的作用[3、4]。目前主要应用的有嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和肠球菌等,但大部分乳酸菌的耐热能力都比较差,65~75?条件下死亡,饲料颗粒化过程中瞬间高温即可将其杀死而失效。但也有个别乳酸菌耐不良环境抗性较强,如本实验室自行筛选到的产芽孢乳酸杆菌。
1.2 芽孢杆菌制剂
芽孢杆菌与其他微生物制成的益生菌制品有显著的不同。芽孢杆菌可以在条件不利的情况下形成休眠体芽孢,因而在饲料的加工制粒、通过动物胃酸环境等过程中具有较高的稳定性,进入动物体内可以在肠道内发芽,成为具有活性的营养型细胞,可以维持肠道厌氧环境;同时具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,能降解植物性饲料中某些复杂的化合物,目前饲料工业中应用的主要有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等,市场上很多产品都是将芽孢杆菌和乳酸菌混合使用。1.3 真菌类制剂
真菌中应用最多的就是酵母制剂,由于酵母细胞具有蛋白质含量高的特性,可以用来发酵生产饲用单细胞蛋白,也可以将其与其他真菌如根霉、木霉或曲霉等混合培养在一些工业副产物基料上,可使表观粗蛋白质含量增加15.39%~28.14%,同时由于菌种代谢的作用使基料中的氨基酸水平和维生素水平得到极大的改善和提高。产品可有效的促进饲料的消化吸收,提高增重率5%~15%[5]。此外,酵母菌可以和乳酸菌、芽孢杆菌进行共生培养,按比例复合效果,可用于治疗消化系统疾病。除酵母菌外,一些不产生毒素的根霉、木霉、毛霉和曲霉都可以用来生产饲用蛋白源,同时发酵过程中可产生大量的消化酶和有机酸提高饲料的利用率,促进动物生长。
2 动物益生菌的菌种选育标准
菌种的筛选和组合是益生菌研制过程中的第一个重要环节,但目前国内外益生菌研究多集中于研制产品和应用效果,而按益生菌的特定要求来选育性能优良的菌株,在研究菌株生物特性等关键指标方面的报道不多。动物益生菌选育应具备下面几个基本条件:#安全性好,动物用益生菌必须证明确属无毒、无致畸、无致病、无耐药性、无药残等不良反应。?存活能力强,要求在生产过程中经干燥、制粒后存活一定数量的菌体,另外对防霉剂、抗氧化剂以及胃酸、胆汁的耐受力强,并可保存相当长的时间。%能产生多种有益活性物质,要求能产生有机酸、消化酶以及维生素、氨基酸、促生长因子等多种有益宿主的代谢产物。&生长速度快且容
杜 冰等:饲用微生态制剂 动物用益生菌的研究应用/2006年第7期39
易繁殖,易工业化生产。?能合成nisi n等对大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌等肠道致病菌的抑制物而不影响肠道正常菌群的活性。(能在肠道内定殖,生长速度慢或不能定居的微生物很容易随着消化道内容物和胃肠蠕动而被排出体外[6]。
目前市场上的益生菌制剂多为复合菌制剂,一般来说复合菌制剂有益于微生物的功能互补,但菌种的配伍很重要,并非种类越多越好。实际上有些单一菌种的效果也非常好,通常采用2~3种好氧型和厌氧型的菌种配合较为合理,例如:好氧型的纳豆芽孢杆菌和厌氧型的嗜酸乳杆菌配合,或好氧型的芽孢乳酸杆菌和厌氧型的嗜酸乳杆菌配合较为合理。
3 益生菌制品的发酵生产工艺
目前,益生菌制品的生产工艺主要有两种,即固体发酵法和大罐液体深层发酵法。固体发酵法是把益生菌接种到固体培养基上进行发酵培养,其优点是相对管理比较粗放,具有生产工艺简单,投资少的特点,但同时有易受杂菌污染,菌体含量不易控制,产品质量不稳定的缺点。目前我国大多数益生菌产品都是采用该生产方法。
大罐液体深层发酵法是采用现代发酵技术,将益生菌菌种接种到生物反应器中进行通风培养,对整个发酵过程都可以进行精细的过程控制,具有便于无菌操作,容易控制菌体含量,产品质量稳定的特点;但技术水平要求较高,相对固体发酵投资要高,但更适合工业化生产。其一般工艺流程为:菌种接种培养)种子罐培养)发酵罐发酵培养)排放培养液)收集菌体)加入适量载体和保护剂)干燥)粉碎)过筛)稀释混合)成品包装)质检)益生菌产品。
益生菌产品主要有水剂和粉剂两种类型,鉴于运输、使用和贮存等方面的需要,干粉产品要优于水剂产品。在干粉制备中,干燥方法直接影响产品中活菌数的含量,对于芽孢类益生菌,由于其对温度的耐受力较高,可以采用喷雾干燥或烘干等方法,对于不耐热的乳酸杆菌等,可以考虑采用真空冷冻干燥或常温干燥法;真空冷冻成本较高,采用吸附转轮除湿干燥技术可以控制在较低温度达到良好的干燥效果而同时保持高的活菌数。针对乳酸菌对环境耐受性差的特点,采用一些保护的方法,如包埋、微胶囊化等,取得了良好的效果;但成本增高,生产过程复杂,目前在实际生产中应用的很少。也有报道在日粮中添加油脂可以在一定程度上保护益生菌免遭制粒的破坏。对水产饲料,很多人都提倡通过制粒后喷涂途径来添加微生态制剂。
4 益生菌的应用及其注意事项
4.1 正确选用益生菌制品
不同微生物产品或培养物有不同的功效,使用益生菌制品时必须充分了解其性能和作用。对不同菌种的不同特性要有充分的了解,并针对不同的使用对象及欲达到的效果选择合适的产品。有些益生菌制品宜用于反刍动物,而对单胃动物效果则差。
4.2 掌握适宜使用时间和动物对象
益生菌制品并非对所有动物都有效,主要是用于应激条件下的畜禽或用于促生长及防治疾病。例如在养猪生产中,益生菌制品的主要用途是在三个关键时期,即出生、断奶和刚进入生长育肥期中时用来预防肠道疾患,另外就是在哺乳母猪中使用以间接促进仔猪的胃肠道健康。对于断奶仔猪,最好选用一些益生菌复合酸化剂的产品来达到减少断奶综合症的目的。如果要用益生菌制品来促进生长,则应从断奶至上市前连续使用。
4.3 正确使用剂量
有关动物益生菌制品使用剂量的报道甚少,且因产品种类较多,产品不够规范,故不能列出其参考添加用量,所以必须按各产品试验结果或商标说明使用。另外,还要考虑用户自己混合饲料的均匀度以及饲料中添加药物等因素的影响。所以,添加量多或少应由用户根据实际情况以及经济回报来综合考虑。一般来说,添加量取决于每1g产品中活菌的含量,通常要求益生菌制品含量在3?108cf u活菌体以上[7]。
4.4 与抗生素和抗球虫药物等的配伍
由于益生菌制剂是活菌,抗生素和化学合成的抗菌剂对其有杀灭作用,因此,一般都禁止与之不相容的抗生素如磺胺类或化学类药物同时使用,但可与厂家推荐的对其作用小或无作用的药物同时使用。所以,国外一些学者在饲喂益生菌制剂之前,用抗生素预先清理肠道以提高益生菌的效果。另外有报道动物在用抗生素治疗疾病后,用益生菌制剂快速恢复胃肠道功能效果很明显。
综合来看,微生物饲料添加剂由于其无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时不污染环境的优点,必将逐步发展,并得到广泛的应用。目前益生菌的发展方向,主要针对解决目前益生菌常常表现出的效果不明确的问题。这应当从探讨益生菌在体内的作用方式,改造益生菌,提高产品质量等方面入手。一方面除通过常规手段筛选更具优良性能的菌株外,随着基因工程技术的引入,利用遗传工程技术,改造益生菌的耐热、耐酸等抗外界不良环境特性以及在消化道中特定位点的定殖作用等特性,筛选耐受性更好,功能更强的菌株,如芽孢乳酸杆菌。有人设想利用基因工程的手段,将芽孢菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌上,使之成为耐高温的菌种。我国也有关于芽孢乳酸杆菌筛选的报道,但应用较少。另一方面,通过对新的包埋材料和方法的研究,从外部解决益生菌的失活问题,同时降低包被的成本,获得性能好、质量高且稳定性好的益生菌产品。
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(责任编辑:苏 幔)