微生态制剂在绿色养殖中的作用
微生态制剂在绿色养殖中的作用
潘康成，冯轼
四川农业大学动物医学院，动物疫病与人类健康四川省重点实验室，四川/雅安，625014
改革开放以来，我国畜禽产品生产取得了世人瞩目的成就，尤其是肉类产品，多年来保持世界第一的地位，占世界总产量的30%左右。如此庞大的生产规模，但出口量仅占世界的3.5%，我国的生产与出口之比仅为1.36%，这与我国为世界畜禽生产大国的地位极不相称。造成这一的原因何在？本文就造就这一贸易壁垒的主要原因之一：抗生素饲料添加剂的弊端以及对抗生素添加剂的替代品--微生态制剂在绿色养殖中的作用进行综述，以供参考。
1 抗生素饲料添加的弊端
1929年，英国科学家Fleming发现抗生素以来，1943年，抗生素在美国逐步形成大批量的工业化生产以后，抗生素对疫病的防治起到了不可抹灭的重要作用。与此同时，一些养殖业主把生产抗生素的发酵废渣加到饲料中饲喂猪，发现加了这种废渣的饲料养猪比普通饲料喂猪生长更快，效果更好。Moor（1946）、Cunda和Stokstad（1949）、Brude等(1953)确证了抗生素具有促进动物生长发育和育肥的作用，从此以后，抗生素被大量地应用于畜禽疫病的预防、治疗和促进畜禽生长的饲料添加剂。试验证明抗生素添加剂在促进畜禽生长，提高饲料转化率，预防畜禽疾病，增进动物健康状态等方面，是其他任何饲料添加剂无法比拟的。然而，长期大量在饲料中使用抗生素也确实产生令人担忧的问题：随着抗生素的大量使用及滥用，将导致诸如破坏动物体正常微生物群，引起微生态平衡失调；促进耐药菌株增加，使治疗用药增加困难；增加易感生境的敏感性，促进机体的外源性感染和内源性感染；影响动物的免疫功能，使机体抗病减弱；抗生素等药物在畜产品（肉、蛋、奶）中的残留，威胁人类的身体健康；对人和动物致畸、致残，甚至导致人畜中毒死亡。
随着人民生活水平的提高，畜禽产品需求从量到质转变，实现了从吃饱到吃好，吃健康，吃风味的转变。这种消费需求的转变使绿色产品、有机食品有了发展空间。要生产绿色产品必然要实现产品有机轮回的转变，返回到前古的自然生产状态，这使抗生素添加剂在饲料中应用必然受到限制。
正因为以上原因，2002年3月底，欧盟决定禁止使用抗生素作为饲料生长添加剂，于2006年元月前所有抗生素饲料添加剂必须退出饲料添加剂行列。
2 绿色饲料添加剂
抗生素被禁用后，那谁来替代它为畜牧业的发展作保障？为了解决抗生素添加剂应用中存在的问题，克服抗生素作为饲料添加剂带来的弊端，世界一些科学家在极力寻求和开发一种无毒副作用、无残留，既能促进动物生长，又能防治人畜疾病的、取代抗生素的新型添加剂或“药物”的绿色饲料添加剂。目前国际公认的促进动物生长的绿色饲料添加剂主要有微生态制剂、中草药、酶制剂、化学益生素（寡糖类）等。
酶制剂仅有促生长没有抗病性。因此不具备抗生素添加剂替代品的双重作用。
中草药虽说取之于自然，具有促生长和预防动物疾病，但“是药三分毒”之说是无不道理的，长期使用同样会对一些病原菌产生耐药性。我们在选育食品级基因工程时，常用中草药作为抗性标记，因此，若长期应用中草药作为饲料添加剂，将会出现象抗生素添加剂一样的后果。
化学益生素是在动物胃肠道中添加的能促进有益菌繁殖的东西，它归类为微生态调节剂范畴，现在应用较多的是低聚糖类即所谓的寡糖。已研究证明它能促进机体肠道内有益菌的增殖，吸附外源性病原菌，调节机体免疫系统，提高动物免疫力，但作用极为缓慢。虽然寡聚糖无毒无副作用，对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有较高的耐受性，但是寡聚糖的生产效率低，成本高。又因寡聚糖属于非消化性物质，容易吸湿，是动物对营养物质消化吸收抑制因子，在动物生产中添加过量时和含非淀粉多糖高的饲料中添加会引起腹泻，所以化学益生素的应用很大的极限性。
微生态制剂是目前研究和应用热点和焦点。微生态制剂也叫活菌制剂、益生素，它是可以直接饲喂的有益活体微生物制剂。它通过维持肠道内微生态平衡而发挥作用，具有防治疾病，增强机体免疫力，促进生长，增加体重等多种功能，且无污染、无残留、不产生抗药性，可作为抗生素的替代品应用于饲料添加剂中。目前，国内外市场上微生态制剂品种很多，但常用的主要有芽孢杆菌、乳酸杆菌及酵母菌。
3 微生态制剂的作用机理
健康的动物肠道内栖息着多种微生物，彼此之间相互依存、互相制约，共同维持肠道微生态平衡及机体健康。在饲料中添加动物微生态制剂，可以促进肠道有益菌的繁殖，抑制有害菌的生长，调节肠道微生态平衡，达到维持动物健康的目的，同时还具有促进动物消化、增强机体免疫力、改善环境污染等作用。
3.1 生物夺氧，恢复优势菌群，净化体内外环境
一些需氧的微生物特别是芽孢杆菌能消耗肠道内的氧气，造成厌氧环境，降低氧化还原电势，有利于厌氧微生物的生长，恢复优势菌群，从而使失调的菌群恢复到正常状态，达到治病促生长的目的。饲喂芽孢杆菌后能显著降低肠道大肠杆菌、沙门氏菌的数量，使动物肠道内的有益微生物增加，因而排泄物、分泌物中的有益微生物数量增多，致病性微生物减少，从而净化了体内外环境，减少疾病的发生。
3.2 生物拮抗致病性微生物
肠道内有益菌是防止致病菌入侵的屏障基础。厌氧菌与黏膜上皮结合紧密，形成生物膜，使外来菌没有吸附位置而被排出。若厌氧菌与黏膜上皮的结合位点特异性不强时，可结合部分致病菌，正常菌在数目上保持优势可将结合位点竞争过来。Barrow(1980)]研究发现，大白猪饲喂发酵乳杆菌和链球菌4天后，胃和十二指肠中大肠杆菌的数量明显减少。一系列的研究表明，有益微生物对致病菌的生物拮抗作用是因为各种拮抗抗菌物质包括蛋白多肽、有机酸等的产生。淳泽等(1993)]报道，从健康动物肠道分离的B01和B02两株芽孢杆菌，在固体和液体培养基中对猪大肠杆菌、猪霍乱沙门氏菌、鸡大肠杆菌、鸡白痢沙门氏菌有拮抗作用，初步证明，拮抗作用是由于产生了蛋白质多肽类拮抗物质。Gibson（1994）的研究发现，双歧杆菌能产生一种未知的光谱抗菌物质，具有抑制沙门氏菌、霍乱弧菌等病原菌的活性。
3.3 增强动物体的免疫功能，抵御感染
试验证明微生态制剂能促进免疫器官的生长发育、刺激机体产生免疫细胞、激活体内巨噬细胞系统和补体系统、促进抗体和免疫因子产生等来影响动物的免疫功能。
3.3.1 促进免疫器官发育
Pollard等(1970)在动物实验中观察到，无菌动物的肠壁集合淋巴结很小，肠内有共生菌定植后，肠壁集合淋巴结可以明显增大。Nahashon等(1994)在蛋鸡中添加乳酸菌可增大其回肠的派伊氏结细胞结构，这说明乳酸菌可刺激与抗原结构有关的黏膜系统。张春杨等(2002)用产蛋白酶的益生菌剂饲喂肉鸡，提高脾脏、法氏囊、胸腺指数分别提高18.47%、6.42%、41.46%。
3.3.2 影响非特异性免疫
吞噬细胞吞噬、杀灭和消除己侵入的微生物的能力以及消除毒素的能力对健康是极其重要的。许多研究显示微生态制剂可影响增强单核吞噬细胞、多形核白细胞和自然杀伤细胞的活力，刺激活性氧、溶酶体酶和单核因子等因子的分泌，从而增强机体非特异性防御机能及启动特异性免疫应答。Fuller等（2000）通过试验研究发现，微生态制剂可以提高动物的抗体水平和巨噬细胞活性。所以，他提出微生态制剂对动物的非特异性免疫功能有促进作用。Kota等（1984）报道在小鼠腹腔内注射乳酸杆菌可以增加噬菌体的活性及NK细胞的活性。
3.3.3 刺激机体特异性免疫应答
有些微生物是良好的免疫激活剂，能通过促进B细胞产生抗体来提高免疫力和抗病力，益生菌对动物的免疫增强作用，主要是其菌体或代谢产物对肠道黏膜免疫的作用。潘康成等（1999）认为，动物口服益生菌后，调整肠道菌群，使肠道微生态系统处于最佳的平衡状态，活化肠粘膜内的相关淋巴组织，使slgA抗体分泌增强，提高免疫识别力，并诱导T、B淋巴细胞和巨噬细胞等产生细胞因子，通过淋巴细胞再循环而活化全身免疫系统，从而增强机体的免疫功能。Perdigon等（1995）研究发现乳酸菌(嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌)都能显著增强巨噬细胞活性，增加动物肠黏膜的免疫反应，促进肠道SIgA的分泌。Sekine等（1995）和Yasui等（1994）分别报道双歧杆菌的一些菌种具有刺激免疫系统，促进派伊氏结淋巴细胞的增生，诱导产生sIgA，增强动物免疫功能的作用。Alvarez等（1998）报道乳酸菌可增强消化道和呼吸道黏膜系统产生sIgA。
3.4 促进动物消化，促生长，提高生产性能
3.4.1 促进消化道的生长发育
肠道的发育状况可以反映动物消化吸收能力，而肠道形态结构的完整是食物中营养物质良好消化、吸收所必需的。肠道形态的改变(如肠绒毛缩短，隐窝变深)可反映肠道的健康状况。正常形态结构的小肠绒毛有发达的环行或纵形皱褶，可增大吸收面积，是营养物质吸收的重要基础。益生菌可通过改变肠粘膜结构，进而影响对营养物质的吸收。余成瑶等（1994）报道，用芽孢杆菌饲喂肉仔鸡后发现实验组鸡小肠粘膜皱裂增多，绒毛加长，粘膜陷窝加深，从而使小肠吸收面增大。王长文等（1998）将植物乳杆菌、乳酸链球菌和粪链球菌冻干粉饲喂初生犊牛，扫描电镜和透射电镜结果表明，微生态制剂可使犊牛肠绒毛表面形成发达的环行或纵形的皱褶，有助于小肠绒毛的发育。小肠粘膜的这些结构变化，增大了小肠吸收面积，因而增强了机体对营养物质的吸收功能。
3.4.2 增强消化酶活性，合成营养物质，促进消化吸收
消化酶的活性随种类、生长发育阶段和健康状况的不同而有差异，同时受温度以及饲料等因素的影响。Gomez等（1998）综述地衣芽孢杆菌等除具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶外，还具有果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，可裂解植物细胞壁，进而提高饲料的消化吸收率。
刘波等（2005）在异育银鲫的基础日粮中添加0.02％的地衣芽孢杆菌，结果表明：添加地衣芽孢杆菌可使鱼的增重率显著提高，其肠道食糜中蛋白酶、淀粉酶的活性大大增加。陈兵等（2003）报道，纳豆芽孢杆菌剂能提高十二指肠消化酶(总蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶)的活力52.2%-89.2%。Jin等（2000）研究报道，在肉鸡日粮中添加0.1%乳酸菌，肉鸡小肠内容物淀粉酶活性提高。陈惠等（1994）、王子彦等（1994）、潘康成等（1997）分别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。
许多微生态制剂，特别是芽孢杆菌制剂，其菌体本身含有大量的营养物质，随着它们在动物消化道内的繁衍、代谢，可产生动物生长所需的维生素、有机酸、蛋白质和未知生长因子等，参与机体新陈代谢，为机体提供营养物质。
4 微生态制剂在畜禽养殖上的应用
4.1 在猪生产上的应用
在猪饲料中添加微生态制剂可提高猪的生长速度、改善饲料利用率。范先超等(2003)在试验组日粮添加0.1%益生素，经过为期30d的对比试验，结果表明，仔猪日增重试验组比对照组增加14.25％，差异显著；料肉比降低8.23%；试验组腹泻率低于对照组2.67%，综合经济效益提高7.44%。王士长等(1998)报道，在母猪和哺乳仔猪日粮中添加0.1%的益生素，对仔猪增重有明显效果，添加益生素促进了仔猪生长发育，在第4周和第5周龄提高增重20.7%和28.5%，并缩小了群体内体重差别，猪只生长整齐，育成率高达97.6%。薛艳秋(2000)在杜长大断奶仔猪饲料中添加0.1％益生素，结果使其日增重提高15.7%，饲料利用率提高14.5％。
微生态制剂在猪病防治中的应用新生仔猪由于肠内菌群尚未稳定平衡，加之环境因素变化等，很容易发生腹泻。益生菌通过调整仔猪肠道内环境，抑制或杀灭有害微生物，维持肠道正常的菌群平衡，进而激活机体的体液免疫和细胞免疫功能，促进仔猪免疫系统的发育及健全，减少仔猪腹泻的发生。李焕友等（2001）对30日龄的断奶仔猪饲喂微生态制剂(添加剂量分别为300、600和900 mg／kg ，试验期34 d，结果表明微生态制剂可以替代断奶仔猪饲粮中的抗生素类、抗菌药物类添加剂，并证实断奶仔猪日粮中微生态制剂适宜添加水平为600mg／kg。
4.2 在鸡生产上的应用
4.2.1 在肉鸡生产上的应用
Tortuero(1973)报道了用嗜酸乳杆菌饲喂肉鸡，测定15日龄增重、饲料转化率、脂肪消化率、氮沉积、盲肠和粪的重量及乳酸杆菌和肠球虫数量。结果表明，乳酸杆菌和抗生素效果相似。脂肪消化率和氮沉积尽管统计上不显著，但数值上有差异。接种乳酸杆菌降低了盲肠及排泄物重，盲肠和小肠内细菌区系也发生了显著变化。到第九天，肠球虫己几乎消失。Han等(1984)在肉鸡日粮中添加需氧芽孢乳杆菌和丁酸梭状芽孢杆菌，结果显著改善了肉鸡体增重和饲料效率。这两种微生物均抑制了球虫和大肠秆菌。活性酵母培养物已被用作微生态制剂，并显示出改善鸡对植酸磷的利用率。何明清（1995）主持研究的饲用微生物添加剂验收报告中指出，芽孢杆菌8901添加剂经1993~1994年三次结果进行统计分析，在营养水平相同的情况下，分别用0.1%、0.15%和0.2%的8901添加剂饲喂时间分别为5、6、7三种周龄的肉鸡，结果显示日增重较对照组分别提高8.9%、14.5%、21.6%，饲料利用率分别提高19.1%、17.9%、10.1%，发病率分别降低20%、20.7、%22.4%。
4.2.2 在蛋鸡生产上的应用
Krueger等(1977)用青年白来航母鸡研究日粮中龙胆紫和乳酸杆菌相互作用的可能性。龙胆紫和微生物添加剂分别接每吨饲料454g和2.27kg剂量单独或混合添加。与对照相比，添加龙胆紫和微生物添加剂分别提高产蛋率3.07%和3.03%，饲料效率分别改善3.46%和7.42%。当龙胆紫和微生物添加剂同时添加时，产蛋提高9.02%，饲料效率提高10.51%，各处理对蛋受精率和孵化率没有影响。聂志武等(1997)报道产蛋母鸡误饲生长育肥猪饲料而受应激的，致使产蛋量下降，用0.1%的芽孢杆菌制剂添加在基础日粮中饲喂产蛋鸡，可使产蛋单个重得到迅速恢复，产蛋率由原来的44.3%提高到74.3%，而对照组和抗生素组产蛋单个重恢复慢，对照组产蛋率由原来的54.4%提高到60.5%，抗生素组产蛋率由原来44.2%提高到59.8%，由此可见微生物添加剂的消除蛋鸡的应激效果比抗生素快、效果好。李丰宜等（2007）试验表明，在蛋鸡日粮中加入0.2%的动物微生态制剂“益生宝”比对照组在产蛋量、产蛋率和饲料转化率方面均获得了明显效果。尤其料蛋比达到了2.1:1，超过了目前2.3:1～2.4:1的先进水平。同时还能减少粪便恶臭，改善圈舍环境和生态环境，提高抗病力，降低用药成本。海兰鸡只产蛋量增加了0.36kg，比对照组提高了7.13%；罗曼鸡只鸡产蛋量增加0.48kg。比对照组提高了10.08%。
4.3 在奶牛生产上的应用
在奶牛饲养上的应用添加饲用微生物，提高奶产量国内外屡见报道。Wallace等(1993)综合18个研究成果后报道，饲喂酵母培养物平均产奶量增加7.8%。胡诸华等(2003)利用活性酵母饲喂奶牛，为期60天的试验，平均日产奶量比对照组提高2.0kg，提高了7.11%，而对乳脂率和乳蛋白率没有影响。张克梅等(2002)利用枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌和链球菌复合微生态制剂饲喂奶牛，发现微生态制剂组比对照组提高日产奶1.76kg，差异显著。岳寿松等(2003)报道用芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌复合微生态制剂饲喂奶牛，平均日产奶量比对照组相对增加了1.4kg，提高了7.26%，奶比重增加0.048%。王振华等（2005）在基础日粮的水平上添加枯草芽孢杆菌微生态制剂（10亿个活菌/头/日），结果表明产奶量增加23.30%,差异极显著。尤升波等(2002)在夏季利用芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌复合微生态制剂饲喂奶牛进行试验，研究发现对照组日平均产奶下降了5.3kg，而试验组仅下降了1.5kg，结果表明微生态制剂在一定程度上可增强奶牛的抗热应激能力，减少奶牛夏季高温条件下奶产量的严重下滑。
尹召华等(2002)报道利用酵母培养物饲喂奶牛发现，该菌培养物提高奶牛的繁殖性能。在试验期间，试验组的有效发情牛比率比对照组提高29%，发情牛受胎率比对照组提高11.4%，差异显著。
4.4 在鱼养殖上的应用
水质条件的好坏是养殖成败的关键，在养殖过程中各种残饵和排泄物影响水质，引起动物大批死亡。使用微生态制剂，可利用有益微生物菌群的各种生理生化作用，分解、合成或转化水中的有害物质，从而调节和净化水质；另外，随饵料进入肠道中的微生态制剂，在消化道内定植，并竞争性地排斥或抑制原肠道内的腐败菌群，阻止外来有害菌的侵袭，减少肠道蛋白质向氨和胺转化，减轻水中NH 和有机质的污染。杨健康等(1996)在饲料中添加光合细菌喂养欧洲鳗三类苗，结果试验组成活率、增重率和饲料效率分别比对照组提高l1.5%、9.48%、20.09% 。薛恒平等(1997)研制的益生菌王用于对虾池净化，每周一次，每次按lmg/kg的使用量，可使试验池水质良好，试验组对虾病毒病暴发时间延迟10d，产量增加40％ 左右。
5 微生态制剂在养殖上对环境保护的作用
畜禽饲料中含有大量的矿物质添加剂，畜禽由于对饲料营养物质消化吸收不全，使粪便中残留了相当数量的有机物和无机物，特别是含氮物质，极易被腐败菌分解产生氨气(NH3)和硫化氢(H2S)等恶臭物质，甚至还有可能含有大量的病原微生物，如果对其不加以合理处理和利用，不仅会降低畜禽生产性能能，而且还会污染环境，进而危及人类健康和生存环境。畜禽粪便的污染通常可分为矿物质污染、氮磷污染、恶臭物质污染和病原生物污染4个方面。通过近几年的研究发现，微生态制剂具有减轻畜禽粪便污染、保护生态环境方面的重要作用。
微生态制剂通过调节畜禽肠道菌群平衡的微生态环境，进而影响矿物元素的代谢；微生物在肠道中产生一种有机酸螫合剂，能降低肠道环境的pH值和氧化还原电势，有利于Ca、Mg、Fe和Zn等矿物元素的吸收。植物性饲料原料中大约2／3的磷以植酸磷的形式存在，单胃动物体内缺乏植酸酶，植酸磷难以被动物消化吸收而随粪尿排出体外污染环境。蛋白质的降解通常需要蛋白酶和肽酶的协同作用，然而动物体内这两种酶分泌不足，造成蛋白质吸收不良，使含氮物质从粪便中大量排出，极易被腐败菌分解产生氨气(NH3)和硫化氢(H2S)等恶臭物质。益生菌如嗜热脂肪芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌等不仅能产生碱性、中性或酸性蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，同时还产生可降解植物饲料中复杂碳水化合物的酶。微生态制剂通过补充消化道有益菌群，增加机体内源酶，从而直接参与含氮物质的代谢，对降低粪便中含氮物质的量有显著作用。粪便恶臭物质通常包括氨、硫化氢、吲哚等物质，它们通常会影响人和动物的嗅觉神经和三叉神经，进而危害呼吸中枢，最终导致畜禽消化道疾病，降低畜禽的生产性能。微生态制剂对于减轻粪尿中恶臭物质的污染是首先建立并恢复肠道内优势菌群和微生态平衡，然后由于有益菌群在肠道产生有机酸、过氧化氢和细菌素等抑菌物质，从而抑制了肠道内腐败菌的生长，降低了脲酶活性，减少了蛋白质向胺及氨的转化，使肠内和血液中氨及胺的含量下降，减少随粪便排出体外的氨等有害气体，改善了舍内空气质量，减少了环境污染。据李维炯（2002）报道，猪场使用微生态制剂后，干清粪结构的猪舍氨气去除率为37.2%，水清粪结构的猪舍氨气去除率为19.45%；鸡场使用后，除臭效果显著，除氨率达69.7%。杨增歧等（2002）研究发现，使用益生素对鸡粪进行发酵处理，能使鸡粪臭味消失，并且具有芳香酸味。
6 结语
抗生素饲料添加剂在畜禽养殖历史上功不可抹的同时，但带来的一系列弊端也是不可争辩的事实。随着我国加入WTO，提升畜禽产品出口能力，消除畜禽产品的国际贸易壁垒，以及我国人民生活水平的不断提高，必须大力开发绿色饲料资源，生产绿色、环保、无公害的畜产品，保护人类健康，保护环境。微生态制剂作为一种重要新型的绿色饲料添加剂，来源于天然物质或天然物质提取物，随着微生态理论的不断完善，生物技术的迅猛发展，微生态制剂将在新型绿色饲料添加剂的开发与应用中扮演越来越重要的角色，为绿色养殖保驾护航起不可忽视的重要作用。
