饲用微生物制剂的研究进展
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1、安普霉素概况安普霉素(Apramycin)亦称阿泊拉霉素,由黑暗链霉菌族菌产生的一种氨基环醇类抗生素,通过干扰原核生物核蛋白质的合成而抑制细菌的繁殖。
安普霉素在活体内外,可有力阻止蛋白质合成的易位阶段,该化合物以硫酸盐在兽医上应用。
具有广谱抗菌活性的畜禽专用安普霉素是美国于60年代研制出的一类抗生素,对畜禽感染的革兰氏阴性菌有较强抗菌活性,特别是对其他抗生素耐药的大肠杆菌和沙门氏菌等有强抗菌作用,且不易产生耐药性,有广泛的市场前景和需求,国内先后有多家进行了研制。
我国学者近年来对国产安普霉素进行了试验研究。
报道显示了对仔猪黄白痢的治疗效果良好,可以预混剂或粉针形式应用。
以中国科学院武汉植物研究所王有为研究员为首的科研人员针对国家畜牧养殖业的需求,着重解决畜禽的肠道感染和耐药性问题,在安普霉素单组分高产菌种筛选认证、免疫屏障促生长机制、安全应用技术等方面作出了创新性贡献,通过诱变筛选出了稳定高产的单组分安普霉素生产菌种,研究出成熟的生产工艺,对安普霉素的药理学、毒理学、动物临床、对猪与鸡生产性能的影响及饲用安全性等进行了全面、系统的研究,取得了创新性成果,并获得了二类新兽药证书[1]。
据《中国农村科技》2001年8期报道,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所与沈阳药科大学合作开发研制的硫酸安普霉素,对畜禽多种致病菌均有很强的抑杀作用。
主要用于治疗由大肠杆菌、沙门氏菌、巴氏杆菌、链球菌引起的多种畜禽传染病,尤对猪、鸡白痢病有良好的治疗效果,据数千例病例的疗效统计,对仔猪白痢的治愈率在94%以上。
徐忠赞等以一定浓度添加于饲料中。
应用表明,以0.01%浓度饲料添加硫酸安普霉素预混剂,治疗仔猪白痢用量少,治愈率高,此外还可促进增重,提高饲料转化率;另据其介绍,以含量40%的硫酸安普霉素治疗时,配成20mg/ml的水溶液,患猪每天口服3ml,每日l次,连用7天,在第5天时患猪停止腹泻,精神好转,食欲恢复,治愈率为93.3%。
2023年饲用微生态制剂行业市场规模分析饲用微生态制剂是指在畜禽饲料中添加生活微生物,通过生物发酵技术,促进动物消化细胞生长,提高饲料利用率,增强动物免疫力,保持肠道平衡等。
随着经济水平的提高和消费观念的转变,畜禽养殖行业对饲料品质和质量的要求越来越高,饲用微生态制剂的市场需求也在逐年增长。
据相关数据显示,目前我国饲用微生态制剂行业市场规模已接近200亿元,预计未来仍会保持较快的增长势头。
一、市场规模呈现快速增长饲用微生态制剂市场规模在近几年呈现快速增长的态势,主要原因是随着我国养殖业的发展,人们对于生态环保、健康饲养方面的要求越来越高,传统饲料已无法满足市场需求,而饲用微生态制剂的出现,为行业带来了全新的生产方式。
据报告显示,2019年我国饲用微生态制剂市场规模已达到164.2亿元,较上年增长近30%。
预计2020年市场规模将继续增长。
二、行业发展方向多样化目前,我国饲用微生态制剂行业发展主要集中在制剂种类多样化、功能加强、应用范围拓展等方面。
其中,多样化的制剂形式包括粉剂、液体、固体等,以满足不同用户的需求;功能加强则是通过改进组合、调节配方,提供更加精准的、针对性更强的应用效果;应用范围拓展则是将饲用微生态制剂应用于不同种类、规模的畜禽养殖业,以支持更大范围的需求。
三、龙头企业占据绝对优势当前,我国饲用微生态制剂行业存在规模差距明显的情况,同时龙头企业在市场上占据着绝对优势。
国内知名饲用微生态制剂生产商有唐人神、泰邦生物、金沙岭、比克等,其中唐人神是北上广深四地的畜牧业主要消费者之一。
国内龙头企业的竞争实力主要表现在技术能力、研发能力、产品质量、品牌影响力等方面。
总之,饲用微生态制剂作为新型饲料材料正在逐步广泛应用于畜禽养殖行业中,具有可持续的市场潜力。
未来,随着畜禽养殖业的需求不断增加,饲用微生态制剂市场规模未来仍有望持续扩大。
饲用微生物酶制剂及其应用概况酶是具有催化活性的蛋白质,与其它催化剂相比,具有催化效率高,对其所催化的底物具有特异性。
它的分布极其广泛,存在于动物、植物和微生物体内。
家禽、家畜对饲料的利用,是在消化道内各种消化酶作用下将各种大分子物质降解为易被吸收、利用的小分子。
动物对饲料成分的消化吸收能力决定于消化道内的酶的种类和活力。
但在单胃动物消化道内没有分解植酸盐、纤维素、半纤维素、果胶、及其其它非淀粉多糖酶,在断奶后期的幼畜或消化道功能障碍家畜,其内源性消化酶分泌不足,同时家畜添食的有机物有相当一部分也不能被消化,因而许多学者建议在畜牧业中广泛使用外源性酶添加到饲料中,以辅助动物消化,提高动物消化能力,改善饲料的利用率,消除抗营养因子,扩大可利用饲料资源范围,改善养殖生态环境。
研究表明,酶在这些方面已显示出其巨大的作用。
1. 微生物酶制剂的生产方式目前在饲料中添加的酶制剂,都是由微生物生产的。
动植物也存在各种酶,但提取酶的成本极高,且生产受季节限制。
而用微生物来生产酶制剂,其产量高、生产成本低,且不受季节限制。
利用微生物来生产饲用酶制剂有两种方法,一是固体发酵,一是液体发酵。
用固体发酵的方式来生产酶制剂也叫表层发酵。
与液体深层发酵相比,其生产规模小、生产成本低、不会产生环境污染。
其发酵的酶活力高,酶系全。
但缺点是:生产工人劳动强度大,产量不易扩大。
液体发酵生产酶制剂主要的优点是;操作劳动强度小,可自动化,产量可大规模生产。
主要缺点是:生产投资规模大,生产成本高,产生废水易污染环境。
目前国内生产的饲用酶制剂,采用固体发酵法占绝对优势。
因为饲料中成分复杂,多种酶的效果比单酶效果好。
固体发酵生产的酶,酶系复杂,酶不经浓缩,将发酵产品烘干后,粉碎,然后测定其活力单位,再添加填充剂,以达到企业产品标准,包装后成成品。
这样的复合酶比单一酶更受到使用单位的欢迎。
液体发酵的产品一般是其中某一种酶的酶活极高,而其它酶的酶活极低。
微生物饲料添加剂产品的特点及在奶牛饲料中的应用研究。
一、微生物饲料添加剂的特点1、有效地解决了产品高效、稳定性问题经过兴农国家级微生物专家多年攻关成果:采取微生物三级发酵技术和现代最新微粒化包被处理技术,有效地解决了产品质量的稳定性和微生物之间的拮抗问题。
兴农国家级微生物专家在如何增加制剂的稳定性方面做了大量研究,发明了一种保证微生物高活性的生命呼吸装——“呼吸膜“,它能使活菌(主要是乳酸杆菌、酵母菌)在自然条件下能长期保持其高活性。
巧妙地解决了微生物固态发酵的散热、厌氧控制,以及包装、储运、稳定性等难题,也解决了微生物之间拮抗问题。
2、提高饲料转化率,降低生产成本经过微生物三级发酵工艺技术产生的多种消化酶、酸化剂、氨基酸、维生素等多种物质和复合有益菌群在畜禽体内产生的多种消化酶、酸化剂、氨基酸、维生素等多种物质,有利于饲料中的营养物质消化吸收和利用。
双歧杆菌在肠内发酵可产生丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等,还可产生多种维生素。
光合细菌菌体营养丰富,蛋白质含量达60%-65%,还有维生素B、泛酸、叶酸等,用后能提高饲料效率、抗病能力。
乳酸菌、双歧杆菌产生乳酸等酸性物质,使肠道的PH值降低,可以激活内源酶活性;维持肠道内PH值,有利于营养物质的消化吸收,促进维生素D、钙、磷、铁等矿物质微量元素的吸收。
枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、酵母菌等可产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素分解酶、果胶酶、植酸酶等,和胃肠道固有的酶一起共同促进饲料的消化吸收,提高其利用率;合成维生素B族、维生素K、类胡萝卜素、氨基酸、生物活性物质辅酶Q 及某些未知因子而参与物质代谢,促进动物生长发育。
经微生物制剂发酵或处理过的饲料大分子有机物被分解为小分子有机物,更有利于动物体的吸收利用,加之菌体本身及其合成分泌的活性酶等物质均大大提高了饲料的营养价值,微生物制剂发酵饲料中所含18种氨基酸总量明显增加,且适口性好,畜禽喜食,饲喂微生物制剂饲料一般可使料肉比、料蛋比下降 10-20%。
枯草芽孢杆菌的生物学作用及在家禽生产中的应用研究进展张福兴;聂福旭;唐文雅;仲佳雨;胡锐;赵正阳;赵兰葶
【期刊名称】《国外畜牧学(猪与禽)》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】枯草芽孢杆菌是农业农村部批准添加的一种饲用微生态制剂,具有安全可靠、无毒副作用、无残留、高效环保等优点。
枯草芽孢杆菌通过竞争肠道黏附位点和营养物质以及分泌、代谢酶类和生物活性物质,可抑制致病微生物的繁殖,改善肠道形态结构,保持家禽肠道健康,提高生产性能和免疫功能,在畜禽业展现出较广阔的应用前景。
本文阐述了枯草芽孢杆菌的生物学特性、作用机制、家禽生产中的应用情况及发展前景,为枯草芽孢杆菌制剂在畜禽生产中的规模化应用提供技术支持。
【总页数】4页(P69-72)
【作者】张福兴;聂福旭;唐文雅;仲佳雨;胡锐;赵正阳;赵兰葶
【作者单位】凉州区黄羊镇人民政府;甘肃畜牧工程职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】S816
【相关文献】
1.枯草芽孢杆菌的生物学功能及其在养猪生产中的应用研究进展
2.枯草芽孢杆菌在家禽生产中的应用
3.枯草芽孢杆菌的生物学功能及其在养猪生产中的应用研究进展
4.枯草芽孢杆菌的作用机制及其在家禽生产中的应用
5.枯草芽孢杆菌在猪生产中的应用及其作用机制的研究进展
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微生态制剂在兽药上的现况解析抗生素作为重要的生长促进制剂和医疗用制剂,在畜牧业生产中得到了十分广泛应用,已有60多年的使用历史;1946年,moore 等和jukes等首次报告了在家禽和猪饲料中添加抗生素可以提高生产效率。
同时,由于抗生素引起的病原耐药性和抗生素及其产品的残留问题导致动物的疫情变得越来越复杂,如抗生素的滥用引起动物内源性感染或二重感染,且对环境造成了较大的污染,对人类健康也造成了较大的威胁。
鉴于此,1986年,瑞典率先全面禁止在畜禽饲料中使用抗生素,成为第一个禁止使用抗生素作为饲料添加剂的国家。
2006年初,欧盟全面禁止畜禽动物使用抗生素促生长饲料添加剂。
我国是畜产品出口大国,同时又是世界上依赖抗生素最严重的国家之一,抗生素的不规范使用和滥用使我国饲料安全问题和畜产品安全问题成为广受关注的社会问题,并且严重影响我国畜产品出口国际市场的竞争力。
目前,世界范围内的科学家都在极力寻求和开发一种无残留、去毒副作用,既具有促进动物生长的功能,又能够防治畜禽疾病的、取代抗生素的促进畜禽生长的绿色饲料添加剂。
国际公认的促进动物生长的绿色饲料添加剂主要有微生态制剂、中草药、酶制剂、化学益生素等。
中草药在我国畜牧业的发展历程当中有着悠久的应用历史,它具有稳定的安全性能,具有不同于抗生素医疗机理的抗病防病作用,能够促进畜禽群体的生长、提高繁殖能力和提高免疫性能等诸多功效,且我国中草药材料广泛,故我国中草药在畜牧业中的应用得到了一些发展。
但同时,中草药有效成分成分十分复杂、标准化生产的难度很大,且其功用作用机理方面的研究还不明朗,传统的生产技术也不完善等问题,这些都严重制约着中草药在畜牧业中的发展。
酶是一类能够促进生物化学反应的高效能物质,它存在于所有生物体内,尤其是细菌、真菌等微生物也是酶的主要来源。
将这些生物体产生的酶提取出来,制成的产品就是酶制剂。
大量研究和实践表明,在畜禽日粮中加入酶制剂,能将难以消化的饲料转变为可吸收的单体,从而提高饲养效益,但在酶制剂生产过程中,每一个环节对酶的安全性都会产生重大影响,所以对微生物菌种的监控是保证产品安全的关键;基因重组等高新技术给酶制剂的开拓发展带来了很大的空间,但目前该技术及其应用并不完善,相关酶制剂产品使用的安全性难以在短期内获得确证,因此,利用基因重组技术改造菌种来生产酶制剂时,必须充分认识该技术的安全性和可靠性;有害微生物及重金属污染也是酶制剂产品安全性的重大隐患。
调查研究180产 城酶制剂在反刍动物饲料中的应用研究进展王国源浙江省农科生物技术有限公司,浙江杭州310000摘要:酶制剂是一种绿色饲料添加剂,不仅能提高养分分解率,促进动物消化,而且也有利于疾病预防,调节动物体内代谢均衡。
本文就以反刍动物为例,探讨酶制剂在其体内的作用机理以及在反刍动物生产中的应用。
关键词:酶制剂;反刍动物;饲料;应用饲用酶制剂以其绿色、环保、安全等特点成为饲料添加剂领域的研究热点,饲用酶制剂的研发和应用是生物技术在动物营养和饲料工业中应用最为成功的例子。
饲用酶制剂的应用对于改善饲料利用率、提高动物生产性能、开发新的饲料资源、减少环境污染发挥了巨大作用,在实现我国畜牧业的可持续发展战略中有着极为广阔的应用前景。
一、酶制剂在反刍动物体内的作用机理王玉荣等人通过研究发现粗饲料中所含的半纤维素(HC)与木质素(lignin)是以共价键的方式结合,而纤维素(CEL)分子被包在其中。
因此,纤维素分子与消化酶一般是接触不到的,酶制剂处理能使纤维素组分含量发生变化,将秸秆内的相关碳水化合物(木质素、纤维素、半纤维素)降解成为可由动物直接利用的单糖。
而纤维素层次性空间结构被改变,进而使粗饲料的利用率得到提升。
Morgavi等将酶制剂加入反刍动物饲料中,结果显示这组动物瘤胃酶活更稳定,保持对底物的酶活性。
Bowmancr等研究认为酶制剂与底物密切结合构成“酶-饲料复合体”,使瘤胃内酶的稳定性得到增强,因此在瘤胃中的酶对瘤胃蛋白酶的水解作用有较强的抵抗能力,可充分降解底物。
不过酶制剂发挥效果的具体机理尚未完全掌握,有待研究。
二、酶制剂在反刍动物生产中的应用(一)在奶牛生产中的应用奶牛上的应用效果酶制剂可促进饲料养分降解,改善动物生产性能,提高经济效益。
在奶牛营养上使用外源酶的主要目的是提高产奶量和乳成分。
外源酶对牛奶成分和牛奶产量有积极作用,添加β葡聚糖酶、木聚糖酶、内切葡聚糖酶可增加2%的牛奶真蛋白产物。
喷雾干燥技术制备饲用乳酸菌微胶囊制剂的研究进展张董燕;季海峰;王四新;刘辉;王晶;王雅民【摘要】乳酸菌微胶囊技术是将核心菌体包覆于胃不溶、肠溶性的安全、特殊壁材中,可增加菌体对不良环境(胃液、胆盐等)的抵抗力,使其顺利到达肠道以发挥益生作用,且利于储存、加工和运输.利用喷雾干燥技术进行微胶囊制备具有包被速率快、生产成本低、适用于连续化生产等优点,但由于其存在较高进出口风温度及快速脱水过程,对于饲用乳酸菌的微胶囊制备在壁材物质及制备参数等方面具有严格的要求.为此,作者从工艺过程、壁材选择、工艺参数选择及其产品效果分析等方面,对近年来喷雾干燥技术在乳酸菌微胶囊制备方面进行了综述,以期为推动乳酸菌微胶囊制剂的研制及其在动物生产中的应用提供依据.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】5页(P1512-1516)【关键词】喷雾干燥技术;微胶囊;喷雾干燥;饲用乳酸菌【作者】张董燕;季海峰;王四新;刘辉;王晶;王雅民【作者单位】北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097;北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097;北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097;北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097;北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097;北京市农林科学院畜牧兽医研究所,北京 100097【正文语种】中文【中图分类】S816近年来,乳酸菌类益生菌制剂在动物生产中的应用受到广泛关注。
研究表明,该类菌群通过产生有机酸、二乙酰、过氧化氢及细菌素等,能降低肠道pH,减少大肠杆菌和沙门氏菌等有害菌的生长繁殖,以起到维持动物肠道菌群平衡、促进营养物质消化吸收及提高机体免疫力等作用[1-3]。
然而,乳酸菌经饲喂进入动物消化道后易受到胃酸、肠胆盐的影响而导致活菌数减少,且在进行产品的生产、加工及运输等过程时也会对菌体造成一定的损伤,这在一定程度上限制了乳酸菌益生作用的发挥及其在动物生产中的高效利用。
凝结芽孢杆菌的研究进展01-21益生菌凝结芽孢杆菌是近年来国内外学者的研究热点。
凝结芽孢杆菌具有与乳酸杆菌、双歧杆菌一样的调节肠道内菌群平衡、促进营养物质代谢和利用、提高免疫力等保健特性,凝结芽孢杆菌形成的芽孢具有耐高温、耐酸和耐胆盐等高抗逆性特点。
凝结芽孢杆菌作为新型微生态制剂,在畜牧业、水产养殖业、医药、保健和食品行业被广泛应用。
作者在此简单概述凝结芽孢杆菌的理化性质以及在工业生产、养殖业以及临床等方面的应用进展。
1凝结芽孢杆菌的理化性质凝结芽孢杆菌为芽孢杆菌属革兰氏阳性杆菌,端生芽孢,表面无鞭毛,多数菌两端钝圆,少数菌为短链状。
凝结芽孢杆菌的最适生长pH值为6.6~7.0,最适生长温度为45~50 ℃,可以分解糖类生成L-乳酸,为同型乳酸发酵菌。
凝结芽孢杆菌具有产L-乳酸、生成芽孢、兼性厌氧、耐酸等生理生化特征,经口服进入到肠胃后,具有益生保健特性。
产L-乳酸特征,使得肠道中的双歧杆菌等利用乳酸的有益菌能更好地生长与繁殖。
生成芽孢特征,可以更好地恢复胃肠道的微生态平衡,且所产芽孢使得凝结芽孢杆菌能够耐受胃液的低pH值环境。
兼性厌氧特征,使得凝结芽孢杆菌适宜在人体消化系统尤其是肠道等低氧环境下生长。
耐酸特征,则保证了凝结芽孢杆菌有85%的概率通过胃液在肠道存活生长。
但是由于凝结芽孢杆菌没有鞭毛,导致其粘附性较弱,无法在肠道中长期存活。
凝结芽孢杆菌在肠道中还会分泌大量有益物质,如淀粉酶、蛋白酶、B族维生素、氨基酸、短链脂肪酸和凝固素等,这些物质不仅有利于肠道消化吸收还能抑制有害细菌。
特别是凝固素,在60℃、pH值4~8的条件下处理90min 仍保持生物活性,且不受淀粉酶、酯酶和有机溶剂的影响。
因此,凝结芽孢杆菌对胃肠道炎症有一定的治疗作用。
凝结芽孢杆菌还具有很强的抗逆性,在高温、高渗和酸性环境下均保持较高的存活率,能有效穿过胃液环境(强酸和消化酶),在肠道生长,并发挥益生作用。
但在酸性环境中,凝结芽孢杆菌对热耐受性下降。
《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77) 文章篇号:1007-2764(2003)增刊-0030-098
饲用微生物制剂的研究进展 陈 琼 杨汝德 (华南理工大学食品与生物工程学院 广州510641 )
摘 要: 本文综述了饲用微生物制剂的定义和作用机理。 针对目前饲用微生物制剂使用效果不一致的问题分析了其影响因素, 并就饲用微生物应具备的条件, 在使用中的安全问题、功效评价等研究进展, 以及今后的研究发展方向进行了探讨。 关键词: 饲用微生物制剂; 肠道菌群;作用机理; 研究进展
在动物的胃肠道中,存在相对稳定殖居的微生物群落,而且数量相当大,约为1014个微生物,分别来
自400个不同的细菌类型。其中有一些微生物对维持胃肠道环境的相对稳定和促进营养物质在肠道的消化与吸收起着相当重要的作用。Fuller[1]的研究发现,肠
道内相对稳定的微生物群落的形成,有助于动物提高抵抗力,免受外来有害细菌的感染,特别是对正常健康动物的胃肠道的感染,无菌动物比具有完整胃肠道微生物群落的动物更易感染疾病。 由于微生物群落在动物胃肠道内的特殊功效,动物微生态学的概念和理论被提出并完善。在动物养殖业中,利用动物微生态学理论,依据动物胃肠道微生态系统的客观规律,因势利导,改善胃肠道的微生态环境,建立生物量更高的微生态平衡,从而起到促生长,防疾病的功效。 其成功应用表现在微生态制剂(microecologics)在畜禽饲料中使用,具有极其良好的饲养效果。微生态制剂又称益生素(probiotics),与之接近的术语有微生物生长促进剂(microbial growth promoters),直接饲喂微生物(direct-fed microbials, DFM)等。
1 饲用微生物制剂的定义及其组成菌 饲用微生物制剂是指在动物微生态学理论的指导下,调整微生态失调、保持微生态平衡、提高宿主健康水平或增进健康状态的益生菌及其代谢产物和生长促进物质制成的制剂[2]。
1989年美国食品与药物管理局(FDA)与饲料协会(AAFCO)发布了可以直接饲喂动物的安全菌株41种,其中乳酸菌类17株,双歧杆菌类6株,芽孢杆菌类5株,拟杆菌类4株,霉菌类2株(黑曲霉、米曲霉),酵母菌类1株,球菌和丙酸菌类6株。我国农业部1999年公布了12种可以直接饲喂动物的饲料级微生物菌
种,包括干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母、产朊假丝酵母、沼泽红假单胞菌。相比1994年公布的菌种(有乳酸杆菌、粪链球菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、酵母菌),种类有了增加。
2 饲用微生物的作用机理 饲用微生物进入畜禽肠道内,与其中极其复杂的微生态环境中的正常菌群会合,出现栖生、互生、偏生、竞争或吞噬等复杂关系。益生菌作用机理研究的难度较大, 饲用微生物发挥作用的确切机制尚未完全知晓,这也是限制饲用微生物制剂广泛使用的主要原因。本文就目前的研究进展做一归纳。 2.1 保持动物胃肠道微生态环境的相对稳定 在胃肠道正常微生物群落与动物和环境之间所构成的微生态系统中,微生物群落中的优势种群对整个微生物群落起着决定性的作用,一旦失去了优势种群,可以导致胃肠道微生态系统平衡失调,原有的优势种群发生变更,动物出现生产性能下降或疾病症状[2]。
何明清[3]的研究表明,正常仔猪的小肠内需氧菌
与厌氧菌之比为1:100,而腹泻下痢时需氧菌与厌氧菌之比为1:1,即仔猪下痢时大肠杆菌等需氧菌的数量显著上升,乳杆菌等厌氧菌的数量却明显下降。也就是肠道微生物群落的微生态平衡被打破,致使仔猪发生了病理性下痢。 除应激外,过度卫生、服用抗生素等也对胃肠道微生态产生不良影响。饲用微生物能通过以下作用方式调整并平衡胃肠道的微生态环境。 2.1.1 定植抗力与生态占位 动物胃肠道的原籍种群能抑制其他外来微生物在肠道中定植或增殖,这就是定植抗力(Colonization
98 《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77) resistance),也叫竞争排斥(Competitive exclusion)。这种定植抗力的产生是因为体内微生物与致病菌竞争肠道上皮的吸附位点而产生的。如果这些吸附位点被较多有益微生物所占据,病原微生物就会被排斥。 研究表明[4],乳杆菌能定植于鸡和猪的肠道上皮,与动物体建立一种共生关系,调节肠道种群的形成。并能有效地防止肠道致病菌,如沙门氏菌对动物的感染。 2.1.2 产生抑菌物质 乳酸菌的抗菌机理涉及其产生的各种代谢产物,包括酸性物质、细菌素、二氧化碳和过氧化氢等。乳酸菌产生的多是一些含羧基的弱有机酸,而只有未解离的弱有机酸进入细菌细胞才能有效的发挥抑菌作用。酸性物质可以消耗大量的细胞能量并影响细胞膜的稳定性和传递功能,从而抑制致病菌的生长[7]。 细菌素是细菌代谢过程中合成并分泌到环境中的一类对革兰氏阳性菌(尤其是亲缘性较近的细菌)有抑制作用的蛋白类抑菌物质。乳酸菌素可作用于细胞膜,造成膜内物质和能量的泄漏。乳酸菌素分为四类:羊毛硫抗生素(Ⅰ)、肽类乳酸菌素(Ⅱ)、蛋白类乳酸菌素(Ⅲ)、复合型乳酸菌素(Ⅳ)。已被鉴定的乳酸菌素数以百计,它们是一种复杂的拮抗物,其分子量、生化特性、敏感范围及其作用方式有较大差异。 赵瑞香[7]等对从婴儿肠道中分离出来的两株嗜酸乳杆菌的抑菌特性的研究表明,该菌株对致病性大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌以及炭疽杆菌有明显的抑菌作用。Gibson[5]等的研究发现,双歧杆菌能产生一种未知的光谱抗菌物质,具有抑制沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌等病原菌的活性。罗特氏乳杆菌能在鸡肠道内分泌抗菌物质,在15-30ug/ml的浓度下杀死沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌,在60-150ug/ml的浓度下,乳酸菌包括罗特氏菌本身也被抑制。这种抗菌素被分离鉴定为3-羟基丙醛(3-HPA)的二聚体和单体的复合物,其抗菌机理尚不清楚[6]。 2.2 微生物夺氧机制 在胃肠道微生态系统内,正常环境下厌氧菌占99%,需氧菌仅占1%,当饲用微生物添加剂中某种菌种以孢子状态进入动物胃肠道后,可以迅速繁殖,消耗胃肠道内的氧气,使胃肠道内氧分子浓度下降,氧化还原电势下降,促进厌氧菌的生长,使厌氧菌保持在较高的数量水平,从而维护胃肠道内微生物群落之间的生态平衡,提高定植抗力,达到防治疾病的目的[8]。这是将好氧和兼性厌氧芽孢杆菌用于饲用微生物的作用机理之一。据报道可直接用于微生物添加剂的芽孢杆菌有凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。生物夺氧机制的具体机理有待进一步研究。 2.3 膜菌群屏障作用机制 在动物饲料中添加有益微生物可以竞争性抑制病原体附集到胃肠道壁上,起到屏蔽作用,阻止致病菌的定植与入侵,保护动物体免受感染。 2.4 提高免疫功能 很多学者的研究证明,益生菌对免疫系统有正面的影响。试验证实了双歧杆菌细胞壁中的完整肽聚糖可使小鼠腹腔巨噬细胞IL-1、IL-6等细胞因子的mRNA的表达增多,从而在调节机体免疫反应中起到作用[9] [10]。乳杆菌能提高巨噬细胞的活性,并防止肿
瘤的生长。潘康成等用地衣芽孢杆菌饲喂家兔,发现家兔的免疫器官的生长速度明显加快,而且血液中的白细胞总数和外周血T淋巴细胞酸性醋酸萘酯酶活性(ANAE)阳性率均显著高于对照组。 2.5 促进消化、提供营养 益生菌在动物体内能产生各种消化酶,提高饲料转化率。如芽孢杆菌有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,还能降解植物性饲料中较复杂的碳水化合物[11]。乳酸菌能合成维生素供动物吸收,并产生有机酸
来加强肠的蠕动,促进常量及微量元素如钙、铁、锌的吸收。某些酵母菌有富集微量元素的作用,使之由无机态形式变成动物易消化吸收的有机态形式。通过电镜扫描也证实,益生菌能够维持和加强动物小肠绒毛的结构和功能,从而促进营养物质的吸收利用。归纳目前已见的报道,用芽孢杆菌和乳杆菌等产酸型益生菌饲喂动物后,动物小肠黏膜皱裂增多,绒毛加长,黏膜陷窝加深,小肠吸收面积增大,从而提高增重和饲料的利用率。
3 饲用微生物制剂的几个问题 3.1 安全性问题[12] [13] 饲用微生物的安全性必须考虑以下几个方面:①应用于动物的益生菌最好来源于同种动物;②益生菌必须从健康的动物中分离;③益生菌必须经过一定的时间来证明其无致病性;④益生菌不能有与疾病相联系的历史⑤益生菌不能携带可以转移的抗抗生素基因。 乳杆菌天生对许多抗生素具有抗性,但在大多情况下,这种抗性不能转移。这些具有非转移抗抗生素基因的乳杆菌,不必考虑其安全性。干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌对万古霉素天生具有抗性,它们作为安全
99 《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77) 的益生菌使用了多年,没有发现其抗性基因转移给其他细菌。Tynkkynen等证明鼠李糖乳杆菌的抗万古霉素基因与肠道球菌的无相关性。在乳杆菌中,只有极少数菌株的抗抗生素基因是由质粒编码的,使用这些乳杆菌时就要考虑其安全性。 3.2 饲用微生物制剂需具备的条件[14,15]
组成饲用微生物制剂的益生菌需具备以下条件:①不能产生任何内外毒素,即无毒、无害、安全、无副作用;②有利于促进体内菌群平衡;③为了具有较好的黏附性能,最好采用来源于动物的益生菌;④对于必须以活菌体形式才能发挥作用的益生菌,如双歧杆菌、乳杆菌类,还需要耐酸、耐胆盐。另外,为了实际生产需要,益生菌株应有生长速度快、存活期长、易保存等特性。 3.3 微生态制剂使用中的问题 使用过程中,微生态制剂主要受到以下几方面的影响。 3.3.1 饲料成分的影响[16] [17]
饲料中含有拮抗益生菌的抗生素或其他抗菌物质会影响使用效果。另外,口粮中某些营养物质,如不饱和脂肪酸对益生菌的活性有显著影响。有报道指出,饲料中的矿物元素、钙对益生菌活性有影响。 3.3.2 饲用微生物质量的影响 饲用微生物的稳定性、含菌数、活菌数等直接影响使用效果。另外,储藏条件如水分、温度以及饲料的pH值均有影响。 3.3.3 使用剂量与方式的影响 目前尚无饲用微生物的动力学系统描述。益生菌在肠道发挥作用的有效剂量及定植所需剂量无法明确,不同年龄、不同种动物的最佳使用剂量不同,需通过实验不断摸索。 3.3.4 环境的影响 国外在对一种商业性益生菌评估结果表明,微生态制剂在非最佳条件(主要指突然的气候变化导致的应激,而非自身饲养卫生条件差)下才显示出效果。国内郑明球的试验证明,比较两种不同卫生条件下,使用饲用微生物防治仔猪下痢和鸡大肠杆菌病时,卫生差的效果也差。因此,应用饲用微生物防治动物肠道传染病时,要注意环境污染的治理。 3.4 功效评价问题 目前饲用微生物的检测与质量评价尚无统一的方法和标准,亦无统一的检测部门。国内外关于饲用微生物的使用效果的实验报道很多,其有益作用已被确认。但也有效果不理想的报道。这些报道不一致的