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【观点】王继华教授:微生态的营养调控—微生态制剂

 有君生活 2015-04-20

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  微生态制剂又叫活菌制剂、益生素,是指摄入动物体内后参与肠内微生态平衡,对肠内有害微生物有抑制作用,或通过增强非特异性免疫功能来预防疾病,从而间接促进动物生长和提高饲料转化率的活性微生物培养物。


  微生态制剂(农业部官方称为 微生物饲料添加剂)在20世纪70年代兴起时,被认为只有活的微生物才能起到微生态的平衡作用,因此认定微生态制剂是活菌制剂,甚至有一段时间,把微生态制剂就称为活菌制剂。但随着科学研究的不断深入,大量资料证明,死菌体,菌体成分,代谢产物也具有调整微生态失调的功效。因此,1990年我国微生态学会学术研讨会会议纪要中正式提出了“微生态制剂”一词。其定义是“根据微生态学原理而制成的含有大量有益菌的活菌制剂,有的还含有他们的代谢产物或(和)添加有益的生长促因子,具有维持动植物和人类及其内外环境的微生态平衡(调整其微生态失调),提高他们健康水平和保护环境的功能”。国外,1905年,俄国诺贝尔奖获得者梅奇尼科夫首先提出了益生菌的营养保健作用,Parker1974提出了微生态制剂的概念。它是指从动物或自然界分离、鉴定或通过生物工程人工组建的有益微生物,经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺制成的含有活菌并用于动物的生物制剂或活菌制剂。它可以直接饲喂动物并通过调节动物肠道微生态平衡达到预防疾病,促进动物生长和提高饲料利用率的活性微生物或其培养物。1987年Fuller将益生菌定义为能通过改善肠道微生物平衡而对动物产生有利影响的活的微生物制剂。上述这些观点都是从微生态制剂使用对象的生物机体内部来阐述的,是相对狭义的微生态制剂定义。在 1994 年德国海德堡召开的国际微生态学术讨论会上,修改了微生态制剂(益生菌)的定义:益生菌是含活菌和(或)死菌,包括其组分和产物的活菌制品,经口或经由其他黏膜途径投入,旨在改善黏膜表面处微生物或酶的平衡,或者刺激特异性或非特异性免疫机制。1999年Gram & Nielsen等将Fuller的定义进行了扩展,认为凡能改善动物生物平衡的微生物制剂都可称为益生菌。后来人们将定义进一步扩展,认为只要对动物健康有益的微生物都可划为益生菌,包括能改善水体和沉积物中细菌成分的微生物等。以上从生态角度的观点确定。


  常见的活菌制剂有好氧菌,兼性厌氧菌和严格厌氧菌,其中严格厌氧菌能在肠道大量繁殖,产生大量产物,主要是有机酸,这类活菌制剂对肠道微生物影响最显著,作用效果最明显。


  (1)外源微生物数量本身不直接影响肠道内微生物数量级。外源微生物进入肠道,在正常肠道环境下,由106增殖到108~109这样一个数量级。这个数量级并不能直接影响肠道总菌群的变化。特别是相对于结肠来说,其总菌数也不过是微生物总数的1/100~1/1000,对于肠道微生物总体平衡并没有大的贡献。


  外源微生物的武器只能也只有代谢产物。微生物利用自身的代谢产物,来抑制其他竞争者,从而获得有利地位。①产酶-提高肠道二次消化;②产酸-改善肠道PH环境,进而影响微生物平衡;③产细菌素-对特定有害菌产生显著抑制;④产其他营养物质-提高仔猪健康。


  产酶微生物跟随食物进程,胃部以后开始迅速增殖代谢,产生酶类物质,但要达到一个数量级需要一定时间。随着食物向后推进,数量级与代谢强度增大,产酶也相对较大。到达结肠后,停留时间长,数量级也相对较大,因而对于提高结肠消化率(二次消化),将剩余营养转化为有效营养来说,具有显著效果。


  产酸微生物最有效。肠道或结肠pH发生轻微变化,将导致肠道内微生物发生明显数量级变化。产酸菌对肠道调整优于其他微生物。只是由于厌氧产酸菌的发酵难,使其推广过程较慢。


  细菌素是细菌代谢过程中合成并分泌到环境中的一类对亲缘关系较近的种有抑制作用的蛋白类抑菌物质。细菌素的作用与抗生素作用相似,一是防止饲料本身被沙门氏菌等致病菌污染,二是防止致病菌对动物肠道的影响。细菌素无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时也不污染环境。细菌素的使用可以在部分情况下减少甚至取代抗生素。产生细菌素的微生物有丁酸梭菌、乳酸菌等。


  微生态制剂主要通过调节肠道微生态平衡和维持消化道这一重要的免疫屏障来改善动物健康状况。肠道不仅是消化吸收的重要场所,也是机体最大的免疫器官。肠道黏膜面积庞大,其结构和功能构成了强大的黏膜免疫系统,在肠道中还生存着大量的微生物菌群,致使外源细菌和病毒很难突破这道防线而对生物体产生危害,所以,认识到肠黏膜与免疫健康的关系至关重要。微生态制剂是一类能在肠道内定植,维护肠道菌群平衡并刺激肠道黏膜免疫组织,对肠道黏膜免疫有重要影响的有益微生物群落。大量试验证明:添加微生态制剂后能明显提高抗体水平,产生干扰素,提高免疫球蛋白质量浓度和巨噬细胞活性,增强机体免疫功能和抗病力。


  (2)市售活菌制剂主要含有乳酸杆菌属、连球菌属、双歧杆菌属、某些芽孢杆菌、酵母菌、无毒的肠道杆菌和肠球菌等。有单一菌属组成的单一型制剂,有多种不同菌属组成的复合制剂。


  乳酸菌类:是可分解糖类产生乳酸的细菌的总称,其中有益菌以乳酸杆菌、双歧杆菌和粪链球菌属为代表,主要来源于乳酸杆菌属、乳酸链球菌属和双歧杆菌属的近30种微生物。乳酸菌类在肠道内合成营养物质、产生酸性代谢物、产生溶菌素和过氧化氢等,抑制几种潜在病原微生物的生长。


  酵母菌:饲用酵母的种类主要有热带假丝酵母、产阮假丝酵母、啤酒酵母、红色酵母等。酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶,具有提供养分、增加饲料适口性、加强消化吸收等功能,并能提高动物对磷的利用率。酵母菌是肠道有益微生物,饲料中添加酵母菌可促进动物胃内微生物活性和生长,使厌氧菌总数上升,纤维素发酵菌数增加。


  芽孢杆菌类:目前做添加剂使用的有芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和东洋芽孢杆菌等。芽孢杆菌是好气性菌,可形成内生孢子。在所有菌属中芽孢杆菌是最理想的微生物添加剂,它有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,对植物性碳水化合物具有较强的降解能力;它进入动物肠道后能迅速复活,可消耗肠道内大量的氧,保持肠道厌氧环境,抑制致病菌生长,维持肠道生态平衡;芽孢杆菌还是良好的免疫激活剂,可通过产生抗体和提高巨噬细胞的活性等刺激免疫,激发机体体液免疫和细胞免疫,使机体免疫力和抗病力增强:芽孢杆菌添加剂具有类似于泰乐菌素和喹乙醇的促生长效果,尤其在颗粒料加工和通过酸性或碱性环境时有较高稳定性。


  (3)影响微生态制剂发挥功效的因素很多,包括制剂的制备方法、贮藏条件、污染(如杂菌)、存活率、不正确的产品菌种组合方式、肠内菌群的状态、使用剂量和次数、动物(宿主)的年龄、在肠道中的存活率、饲料成分的变化、生理状态等。贮存条件是影响益生菌存活率和货架期的关键因素。


  配方师要考虑的主要是制粒和膨化对活菌制剂的影响。芽孢菌可度过不良环境,对高温有极强的抵抗力,可以适应饲料加工。例如:丁酸梭菌、地衣、枯草等菌。非芽孢菌没有芽孢保护,饲料加工或高温中,微生物活力和稳定性易遇到破坏,甚至死亡。例如:乳酸杆菌、粪链球菌等。芽孢菌还可以耐过胃酸杀伤,而非芽孢菌不能。


  饲料加工中的高温、机械、制粒等因素降低活菌的生物活性作用。不同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。


  (4)服用剂量和次数可以影响微生态制剂的应用效果。一般认为,在饲料中添加,用于促生长或预防疾病,每克饲料至少应含106个有效活菌。数量不够就不能在体内形成优势菌群,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。我国批准生产的活菌制剂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。例如,一般仔猪饲料中加入乳酸杆菌制剂,活菌数量不少于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,含活菌不足时可增加投喂量。


  并非活菌制剂 “菌种数量越多越好”。目前农业部颁布的允许在饲料中使用的有益菌有12种,他们有各自不同的最佳生长环境,假如将它们置于同一环境内,它们有的要产生颉颃或“自溶”,因此作用于动物肠胃内的效果反倒不明显。所以活菌制剂中只有单种有益菌不一定效能差,菌种多不一定效果好。


  (5)将乳酸菌或一些低抗逆性的益生菌进行微胶囊化包被处理,可把菌体与外界不良环境分开,免受微量元素损害,减缓制粒过程中温度和压力的影响。包被成固体微粒后有利于在预混料中均匀分布,也有利于储存和运输。采用肠溶性壁材包被后还能防止胃液对益生菌的破坏,使尽可能多的菌体到达肠道靶位发挥作用。因此应根据需要,选择微胶囊化的活菌制剂。如果选择未包被的活菌制剂,则应在制粒后喷涂。


  (6)不同物种、不同生长发育阶段、不同用途需要有选择性的添加由不同益生菌组成的微生态制剂。正常菌群在动物消化道内定植是通过细菌的黏附作用完成的,这种黏附作用具有种属特性,对某一类动物的消化道上皮表现出较强的黏附性,而对其他动物可能表现出低黏附性或不黏附性。如防治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。因此生产中应根据不同需要选择合适的制剂,预防仔猪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;促进仔猪快速生长、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。


  目前大部分微生态制剂不能与抗生素合用,尤其是仔猪断奶初期;饲料保存时间、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影响益生菌活力。笔者经验,每隔2周交换使用抗生素与活菌制剂有较好效果。也有报道,先用抗生素做前处理,然后再喂给益生素,这样既可避免抗生素对益生素的抑制,又可统一或改善益生素的作用环境。


  由于目前只有农业部的《微生物饲料添加剂技术通则》一个关于微生物饲料添加剂的统一标准,因此,目前还只有根据这个来进行质量评定。微生态制剂最常见的质量问题有:菌种成分标示不明、扩大功能、使用技术不明确,活菌量标示值与实际值不相符、甚至活菌很少,杂菌污染,效果不稳定等。


  采购微生态制剂产品时应该注意了解产品的技术背景,了解其菌种组成成分、特性、主要生产工艺,了解产品的功能和应用情况,观察微生态制剂产品的性状,即观其色、闻其味、查其粒度。来源于:预混料家园


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