动物运用微生态制剂成效研究

动物运用微生态制剂成效研究

随着我国养殖业的迅速发展,微生态制剂是应运而生的一种新型饲料添加剂,又称为益生素,是利用动物体内正常微生物及其代谢产物经加工工艺而制成的制剂,主要由乳酸菌类、酵母菌类、芽孢杆菌类和光合细菌等4类微生物构成,由于其具有无毒副作用、无耐药性、无残留,能有效的克服滥用抗生素导致的菌群失调、二次感染等问题,并具有调整或维持动物肠道内微生态平衡、抑制病原微生物、增强机体免疫力、提高机体的抗应激能力、减少疾病发生等功能,目前在畜禽和水产养殖生产中应用广泛。本文就芽孢杆菌类微生态制剂在动物生产中的最新应用作一综述。

1发展概况

微生态制剂包括益生菌、益生元、合生素。1947年,Mollgoard首先发现使用乳酸菌饲喂仔猪可有效的增加仔猪的体重并改善仔猪的健康。我国对微生态制剂的研究始于20世纪70年代,由于其作用显著,且大大减少使用抗生素导致的二次污染,近年来广泛的应用于动物生产中。微生态制剂所用的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等,都以内生孢子形式存在,其能分泌较强活性的胞外酶,有利于提高消化率,提高动物生产性能,芽孢杆菌为好氧菌,通过生物夺氧方式维持瘤胃微生态平衡,减少疾病。

2作用机制

2.1优势种群作用

正常动物肠道中达到微生态平衡时,有益微生物占优势种群,当机体发生应激反应或由于抗生素过量与不当使用,打破肠道中菌群的平衡。通常来说,动物肠道厌氧菌占据绝对优势,但肠道中菌群平衡被破坏可使需氧菌和兼性厌氧菌数量大幅增加,而使用微生态制剂可以有效补充益生菌、益生元、合生元等,进而使得肠道微生态达到新的稳态水平,抑制动物机体发病。

2.2产生多种消化酶

微生态制剂在动物体内能够产生多种消化酶。芽孢杆菌能产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶,加速分解营养物质,进而提高饲料消化率和有效利用率。有研究表明,利用不同的芽孢杆菌制成微生态制剂饲喂动物,均能提高消化道的酶活性,认为芽孢杆菌提高动物消化酶活性是微生态制剂促进动物生长作用的一个重要因素。

2.3生物夺氧

畜禽肠道内正常情况下有益菌为厌氧菌,约占99%,厌氧菌含量下降或需氧菌数目大量增加容易导致畜禽肠道失衡,微生态制剂尤其是芽孢杆菌有很强的吸氧能力,能消除肠道中的氧气,进而为肠道中微生物正常繁殖营造一个良好的厌氧环境。

2.4增强免疫功能

大量研究表明,微生态制剂能够促进免疫器官的发育,可使B细胞、T细胞数量增加,提高机体免疫水平。此外,微生态制剂还能产生干扰素,提高免疫球蛋白质量浓度和巨噬细胞活性。如乳酸菌能刺激肠道发生局部免疫反应,提高抗体水平。

2.5生成有益代谢产物

微生态制剂乳酸菌代谢可产生大量乳酸,芽孢杆菌能产生乙酸、丙酸等,使得肠道pH和Eh降低,进而抑制病原菌生长和繁殖,在源头上扼制可能对畜产品品质产生的不良影响。此外,部分乳酸杆菌可产生嗜酸菌素,乳酸菌通过产生广谱抗菌物质改变肠道内微生物的代谢作用。

3微生态制剂在动物生产中的应用

3.1猪

朱五文等在断奶仔猪基础日粮中分别添加枯草芽孢杆菌制剂0.5%、1%、2%,试验结果表明,添加枯草芽孢杆菌制剂的试验组末期平均净增重、日增重和头均耗料均显著高于对照组(P<0.05),料肉比低于对照组(P<0.05)[1]。李春丽等研究了微生态制剂对哺乳仔猪生长及免疫机能的影响,结果表明,试验组的仔猪较对照组仔猪平均日增重提高8.33%,发病率降低30.31%,试验组母乳的免疫球蛋白(IgA)浓度一直维持不变,对照组的浓度下降了4.2%,说明微生态制剂有促进动物生长和增强免疫力的作用[2]。陈春林等探索微生态饲料添加剂对仔猪血液生理生化指标的影响,发现添加微生态饲料添加剂仔猪血清中碱性磷酸酶(ALP)活性、血液淋巴细胞率(LY)含量分别提高20.61%、7.06%(P>0.05);血清中谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活性分别降低4.46%(P>0.05)、24%(P>0.05)[3]。试验结果表明,发现微生态饲料添加剂对仔猪有促生长的作用,并且能够提高仔猪免疫力,是一种安全、无公害的饲料添加剂。张成等研究指出,添加微生态饲料添加剂与对照组相比,日增重增加6.24%(P<0.05),饲料转化率和腹泻率分别下降5.38%、2.56%[4]。曹书同等指出,在基础日粮中添加微生态饲料添加剂0.8%,保育期仔猪的平均日增重和饲料利用率分别比对照组仔猪提高9.43%(P<0.05)和4.80%(P<0.01),经济效益提高12.29%[5]。刘影等将36头母猪随机分成两组,对照组在各阶段均饲喂基础日粮,试验组在对照组基础上添加枯草芽孢杆菌,结果表明,日粮添加枯草芽孢杆菌可以显著减少哺乳仔猪的腹泻(P<0.05),提高断奶仔猪的重量和断奶活仔数(P<0.01)[6]。尹清强等研究了微生态制剂对断奶仔猪的影响,结果表明,在哺乳仔猪的教槽料和断奶仔猪的保育料中分别加入微生态制剂(全价料中有效菌含量分别为1×106和5×105cfu•g-1)0.05%、0.10%,可维持仔猪胃肠道微生物区系的稳定,使仔猪的腹泻率和死亡率明显降低,且优于抗生素;微生态制剂可改善仔猪肠道的结构,提高胃中蛋白酶和淀粉酶的活力,对于机体免疫力的提高和氧化损伤的保护具有重要作用[7]。因此,微生态制剂是养猪生产中可替代抗生素的一种理想饲料添加剂。

3.2家禽

顾金等研究指出,添加枯草芽孢杆菌0.03%、酵母菌0.02%和粪肠球菌0.015%的复合制剂能显著提高0~3周龄青脚麻鸡平均日增重(P<0.05)和降低料肉比(P<0.05),显著提高血液中总蛋白和血糖含量(P<0.05)[8]。李笑樱等通过代谢试验研究了饲料中添加微生态制剂芽孢杆菌和粪肠球菌对产蛋后期鸡饲料营养物质表观消化率的影响,结果显示,添加芽孢杆菌0.02%、复合微生态制剂0.03%可显著提高蛋鸡日粮代谢能、干物质、粗蛋白质、钙磷表观消化率以及丝氨酸、谷氨酸、精氨酸等氨基酸表观消化率(P<0.05)[9]。翟维等在AA肉鸡基础日粮中添加芽孢杆菌,结果全期采食量、料肉比、死亡率、腿畸形率较对照组分别下降1.76%、13.73%、4.81%(P>0.05)、13.25%[10]。赵希彦在肉仔鸡基础日粮中添加芽孢杆菌制剂0.2%,试验组1~6周日增重较对照组增加;1~6周料肉比下降;全期肉仔鸡的成活率提高,发病率、死亡率降低,21日龄时,胸腺指数、脾脏指数、法氏囊指数提高,42日龄时,试验组胸腺指数、法氏囊指数、脾脏指数提高提高,试验组NDV抗体效价在7、14、21、42日龄分别提高4.8%(P>0.05)、7.3%(P<0.05)、30.3%(P>0.05)、32.2%(P<0.01)[11]。张亚兰等选用7日龄的艾维茵肉鸡100羽,研究两种芽孢杆菌制剂对肉鸡生长性能的影响,结果表明,两芽孢杆菌组肉鸡末重、净增重、日增重均极显著高于对照组(P<0.01),利用芽孢杆菌Pab02和PAS38所制成微生态制剂按0.1%的剂量添加在日粮中于夏季饲喂肉鸡,能够抵抗热应激带来的消极影响,提高肉鸡增重与料肉比,提高其生长性能,并且其作用优于抗生素及寡糖制剂[12]。#p#分页标题#e#

3.3反刍动物

王金合等分离和筛选出3株有益菌研制微生态制剂,对架子牛血清生理生化指标的影响进行研究,试验结果表明,测定甲状腺功能亢进或低下的3个关键指标(FT3、FT4、TSH)试验前后变化属正常范围,超敏促甲状腺素(TSH)增加甲状腺合成并分泌甲状腺激素T3和T4,而T4、T3又反馈抑制TSH的释放;生长激素和胰岛素样生长因子含量高于对照组,但差异不显著(P>0.05)[13]。结果表明,微生态饲料添加剂对肉牛血清中生理生化指标无不利影响,是安全绿色的饲料添加剂。王金合等通过按混合精料的1.0%、1.5%、2.0%比例添加微生态饲料添加剂,试验组比对照组平均增重提高5.5.%、21.3%、26.1%,料肉比分别下降5.96%、18.14%、21.19%[12]。王振华在奶牛基础日粮的水平上添加不同剂量的高产酶活枯草芽孢杆菌微生态制剂作为试验组,对照组正常饲养,分别统计分析不同时期各组的产奶量和奶成分,结果表明,高产酶活枯草芽孢杆菌制剂可提高泌乳牛的产奶量,并且不同的添加剂量对泌乳量的提高数量不同[14]。在提高泌乳量的同时,减少乳脂率降低,提高乳蛋白的含量。胡红莲等在奶牛基础日粮中分别添加枯草芽孢杆菌型制剂200和300g•t-1作为试验组,与对照组相比,奶产量分别增加了0.70%、11.61%,较添加前分别提高7.22%、16.71%,且对体细胞数有一定的影响作用,在一定程度上,高剂量(2.1g•d-1•头-1)较低剂量(1.4g•d-1•头-1)有降低体细胞数的趋势,可改善牛奶卫生指标[15]。栾广春等在奶牛基础日粮中分别添加Na型纳豆芽胞杆菌30、60g•d-1•头-1作为试验组,对照组不添加,结果表明,添加芽孢杆菌能显著提高产奶量(P<0.05)、改善乳脂率、提高乳蛋白率(P<0.05)、增加牛奶中干物质含量和降低牛奶中体细胞数[16]。那日苏等在育肥绵羊日粮中添加酵母培养物(10g•d-1•只-1),连续饲喂30d后,处理组日增重比对照组高11.1%,差异不显著(P>0.05)[17]。

3.4水产动物

沈文英等选取三角帆蚌,分别添加地衣芽孢杆菌0(对照)、0.5×106、1.0×106、2.0×106cfu•mL-1,试验结果表明,水体中添加地衣芽孢杆菌可提高三角帆蚌消化酶、免疫指标和抗氧化指标活性,促进蚌体生长;最适添加水平和间隔时间分别为1.0×106cfu•mL-1和15d[18]。管越强等在中华鳖稚鳖基础日粮中分别添加枯草芽孢杆菌0、0.5、1.0、2.0和5.0g•kg-1,结果表明,日粮中适量添加枯草芽孢杆菌可以促进中华鳖稚鳖的生长,降低饲料系数,提高肠道淀粉酶和蛋白酶活性,对肝脏、心脏、肾脏和肌肉有保护作用,能降低无氧代谢水平;在中华鳖稚鳖饲料中推荐添加量为1.0~2.0g•kg-1[19]。Samucl等的研究显示,复合微生物制剂作为饲料添加剂,既可促进动物的生长,又可改善养殖环境[20]。Ziaei等研究表明,在饲料中添加复合微生物制剂能显著提高印度明对虾肠蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性[21]。王彦波等在养殖鲫鱼的试验中发现光合细菌降解氨氮的能力较强,而芽孢杆菌将NO2-N的能力较强,而将两种菌混合使用时,不但起到了互补的作用,而且化学耗氧量(COD)的降解率大幅提高[22]。仇明等在斑点叉尾鮰的日粮中分别添加微生态制剂(枯草芽孢杆菌)100、300、500、700mg•kg-1,结果表明,试验组血液中血糖、白细胞、血红蛋白等指标均显著高于对照组(P<0.05),且添加枯草芽孢杆菌700mg•kg-1组血糖、血红蛋白含量最高;随着枯草芽孢杆菌添加量的增加,尿素氮呈显著降低趋势;试验组对饲料中粗蛋白、粗脂肪、钙、总磷的表观消化率均显著高于对照组(P<0.05),且以添加枯草芽孢杆菌700mg•kg-1组的消化率最高[23]。

4展望

目前,美国微生物饲料添加剂年使用量约为50000t,年销售额已超过2亿美元;日本每年使用微生态添加剂己达5000t,价值超过2000万美元。每年全球微生物饲料添加剂总销售额已超过25亿美元。随着微生态学研究的进一步深入以及人们对绿色、安全和环保意识的不断增强,微生态制剂的应用前景更加广阔[24-25]。在明确不同动物肠道菌群功能、不同生理时期宿主肠道有益菌的组成和演替规律等基础上,应加强复合菌制剂的探寻,筛选出专一、高效的菌株及试剂;进一步从分子水平的基础上加强益生菌、益生元、抗生素、酶制剂的协同作用与作用机理的研究。