微生态制剂在反刍动物营养中应用的研究进展.doc

微生态制剂在反刍动物营养中
应用的研究进展
摘要：微生态制剂是由活体微生物制成的生物活性制剂，它能促进动物消化道内微生态平衡的建立，提高机体对饲料的消化吸收效率和自身抗病能力，达到防治疾病和促进生长的双重作用。本文主要对微生态制剂的有关概念,作用机理及应用现状等方面进行了阐述，并提出了研究方向。
关键词：微生态制剂；反刍动物；研究进展
长期以来，人们往往在动物饲粮中使用抗生素、抗菌类药物类生长促进剂以控制腹泻、维持健康、促进生长及提高饲料利用率。但是大量使用抗生素易造成动物抗病力减弱，导致动物机体正常菌群失调、使病原微生物产生耐药性，抗生素在畜产品(肉、蛋、奶、皮毛)中会产生残留，进而通过食物链进入到人的体内，导致动物肉蛋奶品质下降，药物残留等问题，直接威胁人类健康与安全。目前世界各国已采取了一定的措施，在饲料业和饲养业中，限制抗生素的使用，微生态制剂作为抗生素的替代品具有功能多、无毒副作用、无残留、不污染环境等优点，有助于提高畜禽产品的产量和质量，对保护环境和维持生态养殖业的可持续发展也具有促进作用。
1微生态制剂的有关概念
微生态制剂始于梅切尼可夫用酸牛奶来调整畜禽的腹泻和肠炎，继之又发现微生态制剂还可改善饲料利用，并有利于畜禽的生长发育。随着微生态学理论的研究不断深入，微生态制剂迅速发展起来。微生态制剂的概念全面描述如下：它是指在微生态学理论指导下．将从动物体内分离得到的有益微生物通过特殊工艺制成的含活菌或者包含菌体及其代谢产物的活菌制剂(陆庆泉和柴家前，2000)，能改善动物胃肠道微生物生态平衡，有益于动物健康和生产性能发挥的一类微生物添加剂。依据微生物的种类可将其分为芽胞杆菌制剂、乳酸菌制剂和酵母菌类制剂等。
多年来，营养学家和微生物学家一直致力于反刍动物瘤胃内微生物系统的研究，其目的就是通过调控瘤胃内微生物系统来提高反刍家畜生产效率。微生物制剂不仅可以改善瘤胃内环境，而且不会产生类似抗生素的药物残留问题，因此越来越受到大家的关注。微生物制剂（DFM）作为瘤胃发酵的调控剂，已经被广泛地应用于畜牧生产中。
2 微生态制剂的作用机理
微生态制剂进入肠道内，与微生态环境中的近400种正常菌群会合，呈现出共生、共栖、竞争及吞噬等复杂关系，主要通过调整动物胃肠道内的微生态平衡、增强免疫力及提高饲料营养水平等发挥作用。
2.1保持胃肠道微生态平衡
反刍动物正常微生物在其体内所构成的微生态系统中，优势菌群对整个微生物群起决定作用，一旦原有优势菌群数量减少，则会使微生态平衡失调，微生物优势种群更替，便会导致生产性能降低和机体免疫机能下降。微生态制剂作为动物肠道的优势菌群可弥补正常菌群的数量，抑制病原微生物的生长繁殖，恢复胃肠道菌群平衡。
2.2促进肠道优势菌群形成、增强免疫机能
新生反刍动物消化道接近无菌状态，胃肠道pH值接近中性，利于肠道病原菌的生长。乳酸菌类微生态制剂到达胃肠道后，形成乳酸菌优势菌群，形成肠道正常微生物的防御屏障结构，通过生物夺氧及竞争性排斥作用抑制过路菌或侵袭菌等病原微生物在胃肠道黏膜上皮的的定植和生长。在微生物消化饲料过程中产生的VFA使pH降低，从而抑制有害菌的生长。有些有益菌产生抗生素、过氧化氢可杀死多种潜在病原菌。有些活菌可作为免疫复活剂，刺激胃肠非特异性局部免疫，提高免疫球蛋白的浓度和巨噬细胞吞噬病菌的活性，增强动物免疫力。
2.3促营养作用
反刍动物添加芽孢杆菌等有益微生物能产生水解酶、发酵酶等，黑曲霉能产生淀粉酶、蛋白酶和果胶酶等，利于饲料中蛋白质、脂肪、纤维素和半纤维素的分解。米曲霉能产生植酸酶，使磷从植酸和植酸盐中释放出来被动物吸收利用，同时提高钙、镁、锌、铜的吸收率。有些有益菌能够合成多种B族维生素和未知促生长因子，起到提高饲料营养价值，促进生长和提高生产性能的作用。酵母菌、乳酸菌等为前胃内原虫提供了营养物质，原虫自溶后的虫体蛋白也为动物提供了生物价值较高的蛋白质。
2.4促进对氨的利用
微生态制剂刺激瘤胃微生物合成菌体蛋白，从而降低瘤胃中氨的浓度，提高瘤胃微生物蛋白由瘤胃向肠道的流出量，并可以改变微生物蛋白的氨基酸组成，利于反刍动物的氨基酸营养平衡（Kellems，1990）指出，酵母菌制剂,使瘤胃内NH3下降的原因就是NH3更多的转化为菌体蛋白。Williams也报道，当将酵母菌制剂饲喂给绵羊时，十二指肠NAN的流入量及吸收率都有所提高，这主要是由于菌体蛋白量合成增加的结果。
3 添加饲用微生物剂对反刍动物的影响
微生态制剂在反刍动物中的应用主要有两种方式：一种是直接饲喂微生物(direct-fed microbials，DFM）。近年来给高产泌乳奶牛直接饲喂微生物正逐渐增加，普遍使用的是直接饲喂微生物是酵母和酵母培养物。酵母菌能产生多种高活性消化酶，有助于饲料消化吸收(Dawson等，1990)，同时能产生多种氨基酸和B族维生素。因富含多种矿物质，能直接被动物吸收，故有利于动物健康，但其作用机理目前并不十分清楚。另一种是青贮微生物添加剂，即青贮接种菌(silage inoculant)，亦称生物青贮剂，是专门用于青贮的一类微生物添加剂，主要是乳酸菌属。青绿饲料青贮的过程是乳酸菌发酵的过程，即在封闭的青贮窖内，靠乳酸菌的繁衍和增殖，使青贮饲料pH值下降到4，以此保障青绿饲料的贮存(刁其玉等，2002)。
3.1对幼龄反刍动物的影响
新生反刍动物使用微生态制剂可以促进其瘤胃发育、提早断奶和调节瘤胃的pH。常用的微生态制剂是乳酸菌制剂。乳酸菌较致病菌更耐受酸性条件，可在较低pH 下存活。乳酸菌除产生有机酸外，还可产生次生性代谢产物和抗微生物蛋白，这些物质可以抑制肠道病原菌和调节肠道的pH。
3.1.1 促进瘤胃发育和提早断奶
瘤胃的发育程度对幼龄反刍动物能否迅速适应固体食物具有重要意义，其发育程度主要依赖于与纤维性日粮的接触和挥发性脂肪酸(VFA)的刺激，而挥发性脂肪酸的产生则需要相关的细菌和底物。Martin等发现，添加Yeasacc能增加VFA产量，降低乙酸、丙酸比例。幼犊在断奶前，使用的微生态制剂具有促进幼龄反刍动物瘤胃发育和提高瘤胃功能的作用。其中主要微生态制剂为乳酸杆菌、肠球菌、双歧杆菌和酵母培养物啤酒酵母，有时也添加米曲霉的提取物。给黑白花犊牛饲喂含乳酸菌的发酵乳30 d，其反刍时间显著增加(帅丽芳等，2002)。聂志武(1998)给新生犊牛口服假长形双歧杆菌，结果使增重提高25.2%，饲料转化率提高11.4%。犊牛饲喂纳豆枯草芽孢杆菌可以缩短断奶日龄，提高采食量，降低料重比(张海涛，2009)。犊牛、羔羊开食料中添加酵母培养物，可提高生产性能和采食量(帅丽芳等，2002)。以酵母菌和枯草芽孢杆菌作为益生菌添加于饲料中，育肥前期日增重提高14.9％(单达聪和王雅民，2008)。
3.1.2 调节肠道pH
反刍动物刚出生时，消化道处于无菌状态，胃肠道pH近似于中性，这种环境有利于肠道病原菌微生物生长繁殖。然而，一旦对其使用乳酸菌素等微生态制剂，就会在幼犊胃肠道内迅速构建起有益微生物种群并维持一定程度上的平衡，从而可以抑制病原微生物入侵到肠道并定植。此外，乳酸菌还可产生次生性代谢产物和抗微生物蛋白．这些物质可以抑制肠道病原菌和调节肠道pH值(萨日娜等，2006)。一般来说，日粮应激的影响程度与乳酸杆菌的数量成反比关系。
3.1.3 产生有益代谢物
有些微生物制剂还能产生多种次生产物，而这些产物的产生对于肠道病原微生物的抑制具有一定的作用。乳酸菌类除产生有机酸外，还能产生多种次生I生代谢产物和抗微生物蛋白，能抑制肠道有害菌的生成；粪肠球菌也可以产生多种细胞外代谢产物，这些物质可抑制单核乳酸菌、无乳链球菌及许多有机体的生长。Nisbet和Martin(1991)报道，给犊牛饲喂酵母培养物可以为乳酸利用菌提供生长因子。犊牛添加米曲霉提取物，能提早断奶，提高瘤胃微生物活力(任鹏。1997)。
另外，益生菌可以降低犊牛的腹泻率和死亡率。犊牛出生后立即投喂粪链球菌和嗜酸杆菌，可使其腹泻发病率由82%降低至35%。死亡率由10.2%降至2.8%(邓留坤，2005)。
3.2 对成年反刍动物的影响
成年反刍动物瘤胃内的微生物主要是厌氧菌，它们通过饲料或动物间接触进入瘤胃。反刍动物益生菌种类很多，包括瘤胃及非瘤胃来源的细菌培养物以及细菌、酵母、真菌的混合产品等。大量研究表明，在奶牛饲粮中添加微生态制剂能提高产奶量和促进乳品质效果。岳寿松等(2003)用由酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌复合菌组成的粉剂饲喂奶牛。试验结果表明，试验组比对照组产奶量增加7．26%，奶比重增加0.048%。Stein等(2006)通过对奶牛饲喂米曲霉培养物。奶牛平均产奶量由34.8 kg/d提高到35.1 kg/d。乳蛋白含量由2.94％提高到2.96%，乳脂率显著高于对照组(P<0.05)。邓露芳(2009)通过试验证明，纳豆芽孢杆菌具有促进奶牛产奶量．提高饲料转化效率，促进牛奶中乳蛋白和乳糖产量，降低体细胞数，改善牛奶品质的作用。因成年反刍动物瘤胃中的大多数微生物喜中性环境，故唾液及粗饲料能增加纤维分解菌的数量，促进成年反刍动物微生物区系的建立（Scott等，1992）。
3.2.1 预防和治疗疾病
使用微生态制剂可以对反刍动物的某些疾病具有预防和治疗作用。在奶牛的日粮中添加乳酸菌素类微生态制剂，可降低奶中体细胞数，因此具有治疗奶牛隐形乳房炎的作用，而且不会产生类似抗生素的药物残留问题，从根本上提高了牛奶的质量，提高了经济效益。刘琪等(2004)通过试验证明微生态制剂对奶牛乳中体细胞数降低具有一定的作用，因而可以在一定程度上对奶牛隐l生乳房炎具有预防和治疗的作用。王美秀（2005）的试验研究表明，微生态制剂可以降低奶牛中的体细胞，因此对奶牛隐性乳房炎有一定的预防和治疗作用。朱曲波等(2004)在奶牛日粮中添加微生物活性制剂，试验组混合奶样中体细胞比对照组显著降低41.34％～89.59％。
3.2.2 提高产奶量及乳品质量
在奶牛养殖中，微生物增奶剂可通过微生物为机体提供营养物质、调控胃肠道菌群平衡、减少疾病产生、增强机体抵抗力、促进饲料消化吸收和营养物质的转化利用。蒋小艺等（2008)研究两种乳酸菌添加到奶牛日粮中对其产奶量及乳品质的影响，结果表明，乳酸菌对奶牛的生产性能有一定的影响，并且不同型号的乳酸菌制剂对奶牛的产奶量及乳成分影响不同。张扬等(2005)研究了瘤胃微生态制剂对泌乳奶牛产奶量的影响，结果表明。添加组比对照组平均日产奶量提高1.97 kg；试验结束后添加组平均日产奶量比试验前提高了1.93 kg。
3.2.3促进增重,提高育肥性能
饲喂反刍家畜微生物添加剂发酵精料后，可调节动物体内的微生态平衡；参与动物机体内蛋白质、糖类、脂肪和矿物质元素代谢；产生多种酶类、维生素、酸类和氨基酸等；增加血液中钙和镁离子质量浓度，减少钾含量从而改善矿物质吸收等，提高动物机体对饲料的利用率，加快生长速度，促进反刍动物生长发育。
Edwards等(1991)报道，给饲喂高能量的育肥肉牛补饲酵母培养物能增加乳酸菌的浓度。Williams等(1991)报道，给饲喂大麦的奶牛补饲酵母培养物后，4 h时瘤胃pH有所增加，表明酵母能促进乳酸利用菌利用乳酸，从而使pH提高。蔡一鸣等（2001）用2‰、3‰微生态制剂加水堆积发酵24小时饲喂肥育肉牛50天，结果表明试验组比对照组增重分别提高13.4%、14.5%。
4微生态制剂的应用前景及发展趋势
目前动物微生态制剂的发展主要停留在使用效果上，对动物微生态制剂的作用机理了解得还不十分清楚，应将动物微生态学、动物营养学和预防医学密切结合，使基础理论方面的研究更加深入。利用转基因手段将目的基因(蛋氨酸基因、赖氨酸基因、植酸酶基因、蛋白酶基因、淀粉酶基因及抗原基因等)转到芽孢杆菌中，进行高效表达，从而提高反刍动物对饲料营养成分的消化吸收，提高对饲料转化率和生产性能。随着分子生物学的发展，基因工程、微囊工艺、缓释技术等新技术的应用，微生态制剂在反刍动物养殖业中应用前景更加广阔。

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