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   绿色饲料添加剂,从广义上讲,包括三层意思?一是对畜禽无毒害作用?二是在畜禽产品中无残留,对人类健康无危害?三是畜禽排泄物对环境无污染。目前,通常所说的绿色饲料添加剂有益生素、中草药饲料添加剂、酶制剂、酸制剂、寡聚糖、糖萜素、甜菜碱等。

 微生态制剂的定义和类型

    微生态制剂是在微生态学理论的指导下,调整生态失调(microdysbiosis)保持微生态平衡(microeubiosis),提高宿主(人、动植物)健康水平或增进健康佳态(wellbeing)的生理性活菌制品(微生物)及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。目前国际上已将其分成3个类型,即益生菌(Probiotics)、益生元(Prebiotics)和合生素(Synbiotics)。

益生素 
   Fuller将益生素定义为“一种可通过改变肠道菌群平衡而对动物施加有利影响的活微生物饲料添加剂”,我国学者将Probiotics译为益生素,其产品称为微生态制剂。


 益生元
    1995年Gibson, G .R等人提出了益生元的概念。它是一类非消化性物质,能选择性的促进一种或几种定植于结肠内常住菌的活性或生长繁殖,从而增进宿主健康。这类物质最初发现的是双歧因子。大量研究认为,某些寡糖、多糖、肽类、蛋白质及我国的中草药等均可作为益生元。现在的研究热点多集中于寡糖,应用较多的是大豆寡糖、半乳寡糖、低聚果糖等。

合生元
   益生素和益生元联合应用,既可发挥益生菌的活性,又可选择性地提高这些菌的数量,使益生作用更显著持久。国际上将此类产品定名为合生元,这是微生态制剂的又一发展方向。

微生态制剂的种类
1.按制品剂型可分为液体剂型和固体剂型
2.按制品所含有效微生物种类多少的不同可划分为单一有效菌剂和多菌复合菌剂。
    单一有效菌剂即有效活菌为某一种微生物构成的制剂,如乳酸菌剂、芽孢菌剂、酵母菌剂;多菌复合剂即有效菌是由二种或二种以上微生物构成的制剂。芽孢杆菌与乳酸杆菌联合组成和乳酸杆菌与酵母联合组成的复合微生物添加剂,具有促进生长和提高饲料效率的作用。单一菌株的益生素较少,而更注重于复合菌制剂的研究。复合菌制剂的作用效果更好,更符合实际生态环境。 复合菌制剂一般都具有协同作用。以蜡样芽孢杆菌与乳酸菌的协同作用为例,腊样芽孢杆菌是高度耗氧菌,它所造成的体内缺氧环境可抑制致病菌生长,但却有利于厌氧的乳酸菌的生长,乳酸菌的生长又增加了环境的酸度,更加强了对致病菌生长的抑制。产品虽然价格较高,但其添加量低。
3.按制品使用目的可分为饲料添加剂型和药用型。前者可用于提高动物的生产性能,提高饲料的利用率以及维护动物机体的健康;后者作用方式与抗生素类药物相似,主要用于防病治病等治疗目的。
4.按微生物的菌种类型还可将其划分为乳酸菌类制剂、芽孢杆菌类制剂、酵母菌类制剂为主的制剂。

 

 常用菌及其功能特点
乳酸菌、 芽孢杆菌、 酵母菌

乳酸菌
   是一种可以分解糖类产生乳酸的革兰氏阳性菌,厌氧或者兼性厌氧生长。在动物体内通过降低pH值,阻止和抑制致病菌的侵入和定植;降解氨、吲哚、粪臭素等有害物质,维持肠道中正常的生态平衡;增强体液免疫和细胞免疫;乳酸菌可用于哺乳和断乳期动物的饲料中
   目前应用的乳酸菌主要是来源于乳酸杆菌属、乳酸链球菌属和双歧杆菌属的近30种的微生物。我国农业部允许用作饲料添加剂的乳酸菌有:干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、屎链球菌、乳酸片球菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌,共七种。

芽孢杆菌
    用于益生素的芽孢杆菌是肠道的过路菌,不能定植于肠道中。好氧,无害,能产生芽孢,耐酸碱、耐高温和挤压,在肠道酸性环境中具有高度的稳定性;促进有益菌的生长;拮抗肠道内有害菌;增强机体免疫力,提高抗病能力;能分泌较强活性的蛋白酶及淀粉酶,可明显提高动物生长速度促进饲料营养物质的消化。
    目前报道较多的菌种有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌及东洋芽孢杆菌等有益菌种类

酵母菌
   酵母菌用于微生态制剂:一种是活性酵母制剂,一种是酵母培养物。
   酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶,具有增强动物免疫力,增加料适口性,促进动物对饲料的消化吸收能力等功能,并可提高动物对磷的利用率;其培养物营养丰富,富含B族维生素、矿物质、消化酶、促生长因子和较齐全的氨基酸。
   酵母及其培养物的应用年代已久,现己广泛应用于各种动物的养殖中。
   目前农业部允许用于益生素的酵母菌有:酿酒酵母、啤酒酵母、产朊假丝酵母等。

微生态制剂的作用机理
    微生态制剂与治疗药物不同,为“己病治病,未病防病,无病保健” 。
   益生菌进入动物肠道后,会与其中的正常菌群会合,显现出共生、栖生、竞争或吞噬等复杂关系。因此,微生态制剂的作用机理相当复杂,从微生物作用方式的角度,有以下几种解释:

优势种群说:
    正常微生物群与动物和环境之间所构成的微生态系统中,优势种群对整个种群起决定作用。一旦失去了优势种群,则该微生态平衡失调,原有优势种群发生更替,使用饲用微生物添加剂的目的就在于恢复优势种群。微生物夺氧说 一些需氧的微生物特别是芽孢杆菌能消耗肠道内氧气,造成局部厌氧环境,有利于厌氧微生物生长,从而使失调菌群恢复正常

其他作用
产生各种酶,提高机体免疫机能,营养作用
产生各种酶:有些益生菌可产生水解酶、发酵酶和呼吸酶等,有利于降解饲料中蛋白质、脂肪和复杂的碳水化合物。如乳酸杆菌等在消化道内繁衍增殖,促进消化道内氨基酸、维生素等营养物质的消化吸收,促进畜禽生长,提高生产性能。
提高机体免疫机能:大量研究表明,乳酸菌可诱导机体产生干扰素、白细胞介素等细胞因子,通过淋巴循环活化全身的免疫防御系统,增强机体抑制癌细胞增殖的能力。
   酵母菌细胞壁含有酵母多糖,其主要活性成分为葡萄朊、甘露聚糖、明角质,研究证明这些酵母细胞壁成分可提高动物的免疫力,增进健康。霉菌分泌的一些代谢产物,可以增强机体免疫力。
营养作用:益生菌(如乳杆菌,双歧杆菌等)能够合成多种维生素如叶酸、烟酸、维生素B1、维生素B2等,促进机体对蛋白质、钙、铁和维生素D的消化吸收,从而起到促进畜禽生长和提高生产性能的作用。菌种的选择

菌种的来源  
   在微生物大家族里,可选作微生态制剂的菌种很多,包括细菌、真菌及许多来自土壤、腌制品、发酵食品以及动物消化道和粪便的无毒菌株。1989年美国食品与药物管理局(FDA)和美国饲料公定协会(AAFCO)公布的可安全用于微生态制剂的微生物菌种有43种,欧洲市售的微生态制剂约50种。

1.黑曲霉  2.米曲霉  3.凝结芽胞杆菌
 4.迟缓芽胞杆菌  5.地衣芽胞杆菌  6.短小芽胞杆菌
 7.枯草杆菌(仅限于不产生抗生素的区系)
 8.嗜淀粉拟杆菌   9.多毛拟杆菌  10. 栖瘤胃拟杆菌
 11.猪拟杆菌  12.青春双歧杆菌  13.动物双歧杆菌
 14.两歧双歧杆菌  15.婴儿双歧杆菌  16.长双歧杆菌
 17.嗜热性双歧杆菌  18.嗜酸乳杆菌  19.短乳杆菌
 20.保加利亚杆菌  21.干酪乳杆菌  22.纤维二糖乳杆菌
 23.弯曲乳杆菌  24.德氏乳杆菌  25.发酵乳杆菌
 26.瑞士乳杆菌  27.乳酸乳杆菌  28.胚芽乳杆菌
 29.罗特氏乳杆菌  30.肠膜明串珠菌  31.乳酸片球菌
 32.啤酒片球菌  33.戊糖片球菌  34.费氏丙酸杆菌
 35.谢氏丙酸球菌  36.酿酒片球菌  37.乳酪链球菌
 38.二乙酰乳酸链球菌  39.粪链球菌  40.中间链球菌
 41.乳链球菌  42.嗜热链球菌  43.酵母

               我国农业部公布的微生态制剂菌种

2003年公布了15种可以使用的的菌种,分别为:   
地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、
粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、
嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、
植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、
产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌。


菌种的安全性 
   作为微生态制剂,菌种的安全性或非病原性是筛选菌种的首要条件。因此,必须确定出菌株的安全性,并且对该菌种可能的代谢产物进行系统的研究。
值得注意的是,一株现在无毒副作用的菌种,将来也可能会因为理化、微生物毒素和菌种本身原因引起负性突变,所以应定期对生产菌种进行安全性检测或评价,注意菌株的变异。 评价菌种的安全性包括致病性、感染性、毒力或毒素、代谢活性以及菌株的遗传特性。国外学者提供了一些评价乳酸菌安全性体外研究的方法,可以借鉴:

活菌数和使用剂量
   微生态制剂的功效是通过有益微生物在动物体内的一系列生理活动来实现的,其最终效果同动物食入活菌的数量密切相关。若数量不够,在体内不能形成优势菌群,难以起到益生作用。瑞典规定乳酸菌制剂活菌数要达到2×1010个/g。我国正式批准生产的制剂中,对含菌数量与用量的规定是:芽孢杆菌含量≥5×108个/g,乳酸杆菌≥1×107个/g。 德国学者认为,仔猪饲料中加入微生态制剂其含菌量应达到2×105个/g~5×105个/g.乳酸杆菌因制剂不同而有差异,其数量不少于107个/g,每日添加0.1~3g,一般添加量为0.02%~0.2%。若将微生态制剂添加于饲料中,其目标活菌不应低于109个/kg。关于添加过量的益生菌产生的后果,鲜有报道,根据张日俊(2007)的研究结果,每千克断奶仔猪饲料中添加6×1011个枯草芽孢杆菌,其促生长效果差于最适添加量,但好于不添加组的效果。 

根据畜禽的种类和生产阶段合理选用微生态制剂
   正常菌群在动物消化道内定植是通过细菌的粘附作用完成的,这种粘附作用具有种属特性。因此,使用微生态制剂要充分考虑使用对象和目的,对不同的动物要区别对待。 张日俊(2007)认为,防治1~7日龄仔猪腹泻首选植物乳酸菌、乳酸片球菌、粪链球菌等产酸的制剂;而促进仔猪生长发育、提高日增重和饲料报酬,则选用双歧杆菌等菌株。预防动物常见疾病主要选用乳酸菌、片球菌、双歧杆菌等产乳酸类的细菌,效果会更好;促进动物快速生长、提高饲料效率,则可选用以芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌和霉菌等制成的微生态制剂; 如果以改善养殖环境为主要目的,应从以光合细菌、硝化细菌以及芽孢杆菌为主的微生态制剂中去选择。 一般认为,乳酸菌类在各种动物的各阶段添加均较好;芽孢菌类在生长期添加较好,在幼龄期可以添加;曲霉菌类在幼龄期、水产动物全期不必添加;酵母菌类在生长期不必添加;在水产动物养殖中,以改善水质为目的时,可将微生态制剂或光合细菌直接洒于水中。

使用时间及使用方法
   微生态制剂在动物的整个生产过程中都可以使用,但不同的生产阶段其作用效果不尽相同。在动物幼龄阶段,体内微生态平衡尚未完全建立,抵抗疾病的能力较弱,此时引入益生菌,可较快地进入体内,占据附着点,效果最佳。如新生反刍动物肠道内有益微生物种群数量的增加不仅可以促进宿主动物对纤维素的消化,而且有助于防止病原微生物侵害肠道。另外在断奶、运输、饲料更换、天气突变和饲养环境恶劣等应激条件下,动物体内微生态平衡遭到破坏,使用微生态制剂对形成优势种群极为有利。因此,把握益生菌的应用时机,尽早并长期饲喂,使其益生菌的功能得到充分体现。 使用方法一是连续使用,二是阶段性使用,三是在某些阶段一次性使用。注意应用条件或环境.保持菌种的稳定性或活性,是微生态制剂使用的又一重要问题。其影响因素主要有温度、湿度、酸度、机械摩擦和挤压以及室温贮存的时间等,制粒温度的影响尤为重要。

温度
  不同的菌种对高温的耐受力差异较大,芽孢杆菌耐受力最强,100℃下2min只损失5%~10%,而在80℃下5min乳酸杆菌、酵母菌损失70%~80%,95℃下2min损失98%~99%。一般制粒温度为80~90℃,对芽孢杆菌影响较小,对乳酸杆菌、酵母菌和粪链球菌等影响较大。  徐海燕(2005)对枯草芽孢杆菌经过100℃处理15min和30min,活菌数损失率分别为2.1%和4.2%。
 水分
 活菌在干燥状态下存活时间长,水分升高则存活率降低。饲料原料如玉米、豆饼含水量多在14%左右,与微生态制剂混合后,对活菌影响很大。就耐水性,孢子型细菌耐受性最好,肠球菌次之,乳酸杆菌最差。

酸度 除耐酸性的芽孢杆菌和乳酸菌外,一般的活菌制剂在胃酸作用下大量被杀死,残存的少量活菌进入肠道后就很难形成菌群优势。因此,不耐酸的活菌制剂其含菌量必须达到相当大的浓度才能发挥益生作用。

重金属离子等 除此以外,饲料的保存时间、饲料中的矿物质(如重金属离子Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等和食盐)、胆碱和不饱和脂肪酸也会影响益生菌的活力。

微生态制剂与抗生素的配合应用
    由于微生态制剂是活菌制剂,而抗生素具有杀菌作用。因此,一般情况下,在畜禽饲料中不可同时应用。若同时应用时,微生态制剂的功效将大大减弱。但我们仍可以巧妙地利用某些抗生素,如当肠道中存在较多的病原体,而微生态制剂又不能取代肠道微生物时,会降低其抵抗力,或使用某些微生态制剂补充特定的正常菌时,对过盛的种群,可利用窄谱抗生素予以控制。对于肠道菌群紊乱或菌群调整不奏效的病例,可在用抗生素后用微生态制剂,即先选用针对性较强的广谱抗生素如新霉素、卡那霉素、制霉菌素口服杀灭或抑制致病微生物的繁殖,控制疾病的蔓延,然后再使用微生态制剂。对于抗生素和微生态制剂的结合使用效果并不能一概而论,两者联合使用时应考虑组成微生态制剂的每个菌种对特定抗生素的敏感性、动物品种及年龄等的影响。只有根据微生态制剂的菌种组合及特性以及抗生素的种类和作用对象进行合理配合,才能达到预期结果。为了提高微生态制剂的稳定性和活力,目前国内外采用微囊化技术或包衣技术。将乳酸菌等一些低抗逆性的益生菌进行微囊化。

包被的优点在于
 ①可将菌体与外界的不良环境分开,免受微量元素等的损害,减轻制粒过程中温度的影响。
 ②形成固体微粒,利于在预混料中均匀分布,也有利于储存和运输。
 ③采用肠溶性壁材后,还能防止胃液的破坏。

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