【明磊微课堂】微生物饲料添加剂的研究与应用

随着抗生素禁止在饲料中使用后，经过饲料工作者不懈的努力，目前微生物饲料添加剂已可以有效替代抗生素。微生物饲料添加剂是近年发展起来的一种新型饲料添加剂，在提高饲料的利用率、维持动物肠道微生态平衡、促进动物生长、防治疾病和提高生产性能等方面发挥着重要作用，在饲料及养殖业领域也得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展，饲料产品通过饲喂动物转化而进入人类的食物链，这就意味着饲料安全跟食品安全及环境安全有紧密的联系，微生物饲料添加剂使用范围遍布畜禽和水产养殖等各行业。

1、微生物饲料添加剂

微生物饲料添加剂包括益生素和微生物生长促进剂。益生素是从动物体内分离得到的有益菌群，经培养、干燥等特殊工艺制成的含活菌或菌体及其代谢产物的生物活性制剂。其可通过动物消化道生物的竞争性排斥作用抑制病原菌或有害微生物的增殖，使有益或无害微生物增多，从而促进动物生长和提高饲料转化率。微生物生长促进剂是指摄人动物体内参与肠内微生物平衡的物质，其基本上不被宿主动物所消化，但可被肠道有益细菌消化，可以促进一种或几种肠道内常住菌的生长繁殖，是具有直接提高动物对饲料的利用率以及促进动物生长作用的活性微生物培养物。而微生物饲料添加剂在狭义上定义为可以直接饲喂的活菌制剂。

2、微生物饲料添加剂的种类及作用机理

不同国家对于生菌剂的种类有不同的规定。2009年美国联邦食品药物管理局和美国饲料控制官员协会允许46种微生物菌种可作为饲料添加剂使用；我国农业部《饲料添加剂品种目录(2008)》中批准使用的微生物类添加剂17种，主要包括枯草芽孢杆菌、粪肠球菌和乳酸乳杆菌等；《饲料添加剂品种目录(2013)》在2008版基础上增加了婴儿双歧杆菌、短小芽孢杆菌、黑曲霉和米曲霉等16种微生物。由于微生物饲料添加剂的菌种特性、产品剂型及产品商品化的不同，目前主要包括乳酸菌制剂、芽孢杆菌制剂、活性酵母、链球菌、光合细菌制剂和混合菌制剂等微生物制剂。

2．1乳酸菌制剂

在众多微生物添加剂中，乳酸菌制剂是饲用微生物添加剂中效果较好的一类。在饲料添加剂中得到广泛应用并发挥着重要作用。

2．1．1维持胃肠道内微生物平衡

乳酸菌对较低pH具有较强的耐受性，还可以生成乳酸，因此可以较好的定植于肠道内，而酸性环境可以抑制消化道内病原菌的生长和繁殖，可预防胃肠道疾病的发生。碳水化合物的分解会导致动物胃肠道内pH降低，造成益生菌群生长的环境紊乱。乳酸菌制剂能够为细菌利用乳酸提供必要的氨基酸、多肽、维生素及其他有机酸等营养物质，加速乳酸的利用，稳定消化道内pH，促进有益菌群的生长，减缓低pH对酸性敏感菌群造成的压力，保证胃肠道中有益菌群的生长平衡。

2．1．2促进消化道发育

初生动物胃肠道处于无菌状态，且pH近似于中性，微生物生长繁殖迅速。研究表明，断奶初期的动物易发生胃肠道消化功能紊乱症，因此体内微生态系统的稳定是动物胃肠道健康快速发育的关键因素。饲料中添加乳酸菌制剂，可促进其胃肠道中有益菌群的快速生长繁殖，使其消化道发育健全，抵御病原菌的侵害。研究表明，用酵母菌来饲喂初断乳的小牛，其腹泻症状得到缓解，使瘤胃功能得以完善。

2．1．3 防止有毒物质的积累

乳酸菌制剂作为肠道有益菌群可以通过竞争氧气、空间、营养物质等来抑制病原菌生长繁殖，有利于肠道的发育。乳酸菌制剂还可以促进纤维素降解菌的生长，促进宿主免疫器官发育成熟。幼畜出生后，早期接触有益微生物，可促进其免疫器官发育成熟；还可以作为宿主终生相伴的抗原库，刺激免疫系统产生免疫应答，使宿主对病原微生物保持一定程度的免疫力。

2．2芽孢杆菌制剂

芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在，这类菌为好氧或厌氧菌，在饲料加工、储藏或酸|生环境中具有较强的耐受性，可以促进饲料的消化和吸收。饲用后在肠道酸|生环境中高度稳定，孢子进入肠道后则迅速萌发从而抑制病原菌。芽孢杆菌在动物体内以微生态制剂的形式发挥着重要功能。

2．2．1促进动物肠道发育，调节肠道菌群平衡

芽孢杆菌在动物胃肠道里生长繁殖，可造成肠道厌氧环境，为厌氧菌等有益微生物提供定植和生长环境，抑制好氧病原菌的繁殖，使胃肠道菌群维持平衡。芽孢杆菌在肠道中生长繁殖的同时还会产生一些代谢产物，而这些代谢产物又进一步抑制和杀死肠道病原菌，从而使肠道微生物平衡有利于肠道的发育。

2．2．2增强动物营养代谢功能

芽孢杆菌在肠道内生长繁殖的同时，还能产生多种营养物质，例如维生素、氨基酸等，促进动物机体物质代谢。还可以使肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌数量增加，改善胃肠道环境，促进机体对微量元素钙、磷、铁等的利用和维生素D的吸收。

2．2．3增强动物免疫功能

微生态制剂可作为外源抗原或辅剂增强机体免疫功能。芽孢杆菌能分泌活性抗菌物质，活化肠黏膜内的相关淋巴组织，是一种很好的免疫增强剂，同时其表面抗原或代谢产物可通过刺激粒细胞的吞噬活动来充当免疫源，提高机体的抗病力。芽孢杆菌还可产生多种酶类，提高消化酶活性和动物生产性能。

2．3其他

真菌制剂可调节消化道内环境，主要用于反刍动物，其中研究较多的是酵母菌和曲霉菌，曲霉菌可产生一些酶类和类抗生素物质，可改善动物生长性能，提高动物免疫力。链球菌制剂主要包括粪链球菌和乳酸链球菌，可通过产生各种抗菌物质和过氧化氢，有效的抑制有害菌，消除有毒、有害代谢产物的作用。光合细菌制剂是能够利用光能进行生长的水生微生物，且营养十分丰富，在畜禽和水产业中得到广泛的应用，具有增重和增色作用，还可增强机体抵抗能力。

3、微生物添加剂在畜禽生产中的应用

3．1猪

研究表明，将微生物饲料添加剂添加在仔猪和母猪饲料中可以降低肠道疾病的发病率，还可以有效的提高仔猪日增重和饲料报酬。研究表明，用混合益生菌(布拉酿酒酵母菌和乳酸片球菌)饲喂仔猪，不仅增加了小肠黏膜高度和隐窝深度，还降低了大肠杆菌数量。芽孢杆菌还能改善动物体内微生态环境，降低粪便中氨和硫化氢等有害物质含量。将含有乳酸菌的微生物饲料添加剂用于养猪的试验中，结果表明，其可以使猪食欲增加，生长迅速，提高饲料消化率，降低采食量，并且提前出栏，还可以使氮值下降约5％，臭气、二氧化甲基、二硫化碳大幅度减少进而改良粪便。此外，脂肪层减薄，得到较多的优质瘦肉。添加果寡糖+枯草芽孢杆菌使发酵粪中NH₃和H₂S的散发量分别降低62.14％和28.49％。

3．2 家禽

产蛋鸡因热应激致其肠道黏膜结构遭到破坏，黏膜免疫水平降低。研究表明，在饲粮中添加地衣芽孢杆菌1×10⁷cfu·kg^-1可以改善热应激条件下肠道的黏膜结构，保持肠道免疫反应，克服采食量和产蛋率的下降。还可以降低热应激对肉鸡的氧化损伤，从而缓解热应激对肉鸡的不利影响。Inooka等试验表明，在来航母仔鸡饲料中添加纳豆芽孢杆菌10⁶或10⁷cfu·g^-1 15或30 d后，加强了雏鸡对抗绵羊红细胞的凝集抗体的产生，使雏鸡免疫应答反应增强。在饲粮中添加荚膜红细菌可以使肉仔鸡胸肌、腿肌及蛋鸡蛋黄中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例提高，使蛋黄中的甘油三酯和胆固醇的含量降低。

3．3水产动物

微生物饲料添加剂可改善水质，增强鱼的机体健康，改善鱼的商品性质和种用性能。wang等用光合细菌0.1％、芽孢杆菌0.1％和光合细菌0.1％+芽孢杆菌0.1％添加到鲤鱼的基础饲粮中，经过60d的饲养试验，发现试验组的生产性能高于对照组。周国勤等研究还表明纳豆芽孢杆菌及其发酵产物可提高鱼类的非特异性免疫功能。

3．4反刍动物

微生物饲料添加剂在反刍动物上也得到了广泛的应用，研究表明，活酵母菌可以促进瘤胃纤维素降解菌游动孢子的形成，并且可以使纤维素降解加速。一些相关研究也表明，酵母菌使细菌分解纤维素的能力提高。瘤胃中大多数纤维素降解菌都是高度厌氧菌，而酵母菌不仅可以消耗氧气，还可以释放维生素与其他生长因子，为厌氧菌提供一个适于生长的微生态环境。

4微生物饲料添加剂的发展及存在问题

4．1国内外研究进展

微生物饲料添加剂在日本和欧美较早就开始应用在家畜养殖上。在1991年，日本活菌剂用量已达1000t，其中Tovoi菌是被使用最多的菌株，酪酸菌、枯草芽孢杆菌等次之。美国主要以生产嗜酸乳杆菌、链球菌属和枯草杆菌等菌种为主，其研发产品主要用于育肥期牛犊及育成牛，其出售主要以混有多种活菌配合物为主。研究调查表明，销售额已超过3000万美元。此外，英国及许多欧洲国家、荷兰、丹麦、法国、西班牙等也有相关报道。在1991年法国就有50多种此类产品投放市场，多用于饲养肉用鸡和兔、犊牛的代用乳、仔猪的人工乳及肉犊牛的饲料中。2006年1月，欧盟全面禁止抗生素在饲料中的使用，微生物饲料添加剂成为其有效的替代品。

在我国，报道较多的生菌剂有以单一菌种组成的产品九九一畜禽宝和DM423菌粉，以混合菌组成的产品SEM科隆粉，我国市面上还有促康生、增菌素、抗痢宝、畜禽灵、光合细菌(PSR)、贝纳克菌剂、美菌方、复方回春生(双歧杆菌制剂)和益菌王等产品，覆盖了整个养殖业。

4．2安全问题

微生物饲料添加剂因其具有促进动物生长、提高饲料报酬、预防和治疗一些消化道疾病的功能，在国内外被广泛的使用。目前多数报道均表明，微生物制品在动物生产中发挥着有利的影响。但其潜在的危险性也值得重视。Morelli等在不同类的乳酸杆菌中发现了肠球菌的pAMbl质粒。同时黄庆生等对其安全性进行了较为全面的研究，一致认为存在以下问题，当正常的微生物区系被打破后，还可能导致动物正常微生物区系被扰乱、特定环境下产生有害代谢产物以及潜在致病性的问题，如乳酸菌引发的临床感染，携带并转移抗生素抗性基因，产生耐药因子的可能性；遗传修饰微生物应用的可行性问题。除此之外还必须考虑如何根据动物的品种选用不同菌种的微生物饲料添加剂使其优于抗生素。

微生物饲料添加剂因其产品质量不稳定，在高温、胃酸、胆汁酸盐等条件下易失活等因素还会加大生产上的难度。尽管微生物饲料添加剂在使用的过程中存在诸多的问题，但是随着研究的进一步深入，这些问题最终都会得到很好的解决。微生物饲料添加剂作为抗生素的替代品以及带来的社会效益与经济效益，人们将会更加重视对其的研究。

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