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1、翻甥广函2010年第17期 43 饲料资源 Feed Rc st，urc 饲用微生物在庋刍动物中应用的研究进展 刘彩娟孙满吉 随着经济发展和人民生活水平提高人们对 增强体质、自我保健意识日益增强。对畜产品质 量、数量需求与日俱增，利用含有有益微生物兼 或它们的代谢产物作为饲料添加剂，来改善反刍 动物的生产性能已经逐渐被重视与应用 饲用微 生物具有调节动物胃肠道微生态环境、维持胃肠 道正常生理功能、增强机体的免疫力、预防和治 疗疾病、提高饲料利用率、从而实现其防病、治 病、促进生长等作用(王美秀等，2004)，因其又具 有无毒、无副作用、无污染、无残留、不产生抗药 性等抗生素所不具备的优点倍受关
2、注 1饲用微生物的定义 饲用微生物(DirectFed Microbials)又称直 接饲喂微生物、益生菌、活菌制剂、微生态制剂 等是近年来出现的新型饲料添加剂。Verschuere 等(2000)在总结了饲用微生物生物调节作用的 同时提出了更全面的饲用微生物概念他指出饲 用微生物不仅仅表现出对肠道微生物的作用它 对动物体其他部位(如反刍动物瘤胃、鱼类的体 表、和动物体周边的环境的微生物环境也都具有 改善作用。因此，饲用微生物的定义是：一种通过 改善宿主体内的或者周边的微生物区系从而提 高动物饲料利用率提高饲料营养价值减少宿 主发病率和死亡率以及改善动物体周边的环境 的有活性的微生物添加物(邓
3、露芳等。2009)。 基金项目：黑龙江省科技厅项目(GA07B2012-09)； 现代农业产业技术体系(奶牛)(nycytx一0202)；黑龙江省 教育厅(11541035)。 刘彩娟：东北农业大学动物营养所。硕士。 孙满吉：单位同第一作者，硕士导师，博士，副教授。 2饲用微生物的分类 饲用微生物是有益微生物菌群经过发酵生 产出来的活菌制剂目前分离筛选优良菌种研制 微生态制剂已取得了一定进展 益生菌种类繁多美国食品药物管理局 (FDA)和美国饲料公定协会(AAFCO)公布了4O 余种 我国农业部2003年12月发布的第318号 公告“饲料添加剂品种目录”中有15种：地衣芽 孢杆菌、枯草芽孢杆菌
4、、两歧双歧杆菌、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(李晓辉，2002)。 21酵母 酵母培养物是一种成分复杂的产品它不仅 含有酵母细胞内的营养物还含有发酵后形成的 酵母细胞代谢产物，包括丰富的维生素、酶、其他 营养物质及一些重要的辅助因子正是这些代谢 产物能够刺激动物肠胃内的微生物细菌促使动 物健康生长从而达到提高饲料利用率和改善动 物生产力水平的目的 从目前国内外用得较多的 酵母培养物产品来看，主要分为两大类：一类是 以酵母活细胞为主要功能部分的酵母培养物：另 一类以含有的大量
5、的酵母代谢产物为主要功能 部分的产品。并不强调活细胞的作用产品主要 由酵母代谢产物、酵母菌体和经过发酵后变性的 培养基所构成(周淑芹等，2003)。适于做饲料添 加剂的主要有啤酒酵母、产朊假丝酵母、热带假 丝酵母、石油酵母和白地霉等 22芽孢杆菌 芽孢杆菌是一种能产生芽孢的耐酸、耐碱、 耐高温(IO0C)及耐挤压的好氧菌，在生产加工特 饲料资源 Feed Resou，re 别是干燥过程中不易死亡有利于产品的运输和 保藏。能够产生VB 、VB 、VB 等B族维生素、VC 及氨基酸等多种代谢产物具有较强的产淀粉 酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性，同时还具有 降解植物性饲料中非淀粉多糖酶，如果胶酶、
6、葡 聚糖酶、纤维素酶等促进动物对饲料的降解消 化吸收以及营养物质的代谢：产生多肽类抗菌物 质，抑制病原菌：维持动物肠道的菌群平衡(谢玺 文，2001)。目前，饲用微生物生产中应用的主要 有枯草枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢 杆菌、腊样芽孢杆菌、需氧芽孢杆菌等。 23乳酸茵 乳酸菌是应用最早、最广泛的益生菌，是动 物胃肠道内正常寄生的有益菌可产生有机酸、 过氧化氢、酶类、乳酸菌素等多种物质，有机酸包 括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等，本身既是营养物质， 又可降低肠道pH值对病原菌和腐败菌有抑制 作用，使其不能生长繁殖，减少内毒素、腐胺、吲 哚、氨、硫化氢等有害物质含量，从而使有益微生 物在竞争中
7、占优势。活菌体内和代谢产物中含有 较高的超氧化物歧化酶(SOD)，能增强动物的体 液免疫和细胞免疫(李永凯等，2009)。因此乳酸 菌被广泛用作微生物添加剂和饲料发酵剂 24其他益生茵 光合细菌是光能自养型微生物能合成糖 类、氨基酸(蛋白质)、维生素、生物活性物质等。 光合细菌的蛋白质含量在60以上，VB 叶酸和 生物素含量也较高 常用的霉菌有根霉、黑曲霉、米曲霉等。霉菌 可利用分解纤维素和淀粉 放线菌大多能产生抗生素类物质直接抑制 原菌和腐败菌增强机体免疫功能 3饲用微生物的作用机理及对瘤胃调控作用 31饲用微生物的作用机理 3】1产生抗菌物质 某些乳酸杆菌、肠球菌、芽抱杆菌等，在代谢 过程
8、中可产生一些抗菌物质嗜酸菌素、乳糖菌 素、杆菌素等。它们通过改变肠道内活菌的数量 和代谢而抑制病原菌在肠道内生长繁殖 312生物屏障作用 钢科广函2o1o年第17期 益生菌黏附在胃肠上皮细胞上占据了上皮 细胞的黏附位点，形成一层保护性生物膜。益生 素能加强肠道上皮的屏障作用防止病原菌的定 位转移。益生素能促进肠道上皮的修复可显著 限制有致病作用的肠道微生物与肠黏膜上皮接 触、黏附和定植。 31-3免疫调节作用 益生菌定植于肠道可刺激宿主的免疫应 答诱导机体特异性和非特异性免疫，增强体液 免疫和细胞免疫。另有报道表明。益生菌可以产 生类属抗原引起机体对一些病原性微生物产生 交叉反应因而使机体对病
9、原微生物产生免疫作 用。对无菌动物的试验表明，采食乳酸菌后，白细 胞的活性有所增加(潘宝海等，2000)。 314与病原菌竞争营养物质 病原菌多是需氧菌益生素中的芽孢杆菌属 菌种也是需氧菌它们消耗掉肠道中的氧气使 病原菌在肠道中的生长繁殖受到限制 益生菌一 般是肠道中的优势菌种在数量上占绝对优势 益生菌的消耗使流至肠道后段的营养物质如氨 基酸、维生素、矿物质有限，从而抑制病原菌的生 长繁殖。 315提供营养物质并增加营养物质的消化利用 科学家已通过大量的体内和体外试验证明 反刍动物和非反刍动物的肠道菌群在体内均能 合成B族维生素如硫胺素、核黄素、叶酸、烟酰胺 和尼克酸、VK和VE等，并为宿主所
10、利用(冯仰 廉，2004)。乳酸菌产生的乳酸能够抑制植酸对肠 道中钙和磷的络合增加机体对钙和磷的吸收利 用。酵母培养物改善胃肠微生物区系稳定胃肠 环境，调控胃肠发酵，促进乳酸菌、纤维分解菌等 为主体的有益菌群繁殖及活力的提高促进胃肠 对饲料营养物质的分解、消化、吸收和利用，从而 提高奶牛对饲料的利用率 32饲用微生物对瘤胃调控作用机制 饲用微生物能改善瘤胃乳酸积累提高瘤胃 缓冲能力可以通过调节瘤胃发酵参数进而影响 瘤胃的发酵性能(彭华等，2010)。 321酵母 用于反刍动物的微生物制剂主要是酵母酵 母发酵物中研究最多的是酿酒酵母 然而酿酒酵 胡 广2010年第17期 母添加物的应用效果不稳定
11、。有正效应的报道 也有无效应的报道但负效应的报道少见(邓露 芳等，2009)。姜艳美(2008)研究发现5酿酒酵 母菌培养物添加组显著提高微生物蛋白浓度并 降低了丙酸浓度而酿酒酵母对总挥发性脂肪 酸、乙酸、丁酸、乙丙比例没有显著影响。刘相玉 等(2009)研究结果发现，添加有酵母培养物的发 酵系统的pH高于未添加组(对照组)，乳酸浓度、 乙酸丙酸、氨氮浓度低于对照组。可见在高精料 El粮条件下添加酵母培养物可改善瘤胃环境和 瘤胃发酵类型 酵母菌对瘤胃的调控还体现在其 对瘤胃酶活的影响黄庆生(2005)发现酵母培养 物能够显著提高一个饲喂周期内瘤胃中乙酸、丙 酸、丁酸和总VFA的平均浓度降低乙酸
12、丙酸比 例；显著提高羧甲基纤维素酶、水杨苷酶和木聚 糖酶的活性显著增加瘤胃总细菌数、黄化瘤胃 球菌相对比例和3种纤维分解菌数量总和以及 有提高瘤胃总菌数的趋势而对其他指标没有显 著的影响。冯伟业等(2008)研究结果表明，反刍 动物El粮中添加酵母培养物有提高瘤胃木聚糖 酶和果胶酶活性的趋势并不同程度提高干物 质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率。 322枯草芽孢杆菌 以枯草芽孢杆菌作为微生物添加剂已被广 泛应用于动物生产并取得了良好效果可提高 动物体增重、饲料转化率、提高动物产品数量、改 善动物产品质量和提高免疫力。邓露芳等(2008) 探讨了纳豆芽孢杆菌对瘤胃微生物发酵的影响， 结果表明
13、纳豆芽孢杆菌具有提高瘤胃pH的趋 势，显著提高瘤胃氨氮浓度、乙酸、丙酸、丁酸和 挥发性脂肪酸总量表明纳豆芽孢杆菌可促进瘤 胃碳水化合物的代谢 Deng等(2009)采用4头瘘管奶牛进行为期 28d的自体前后配对饲喂纳豆枯草芽孢杆菌试 验结果发现，与对照期相比，瘤胃pH降低，氨 氮、TVFA、丙酸摩尔比明显提高，乙酸摩尔比显 著降低乙酸丙酸比显著降低 进一步对瘤胃功 能菌群的影响进行研究发现与对照期相比瘤 胃细菌、蛋白分解菌、淀粉分解菌和原虫数量显 著增加纤维分解菌包括溶纤维丁酸弧菌、黄色 瘤胃球菌和白色瘤胃球菌数量提高淀粉分解菌 45 饲料资源 Fce i Resou rc (牛链球菌、嗜淀粉
14、瘤胃杆菌)数量提高。普雷沃 氏菌包括布氏普雷沃氏菌、普雷沃氏短杆菌显著 提高。可见纳豆芽孢杆菌可通过调节瘤胃微生物 种群发挥益生作用 323其他益生菌 丙酸菌作为益生菌在反刍动物上应用已被 证实能提高奶牛生产性能但其对瘤胃的调控作 用尚不明确。Lehloen-ya等(2008a)将奶牛饲喂丙 酸菌和酵母菌的应用效果进行比较结果发现各 处理组对微生物氮合成、瘤胃液体和固体排出率 均没有明显影响 饲喂丙酸菌有降低乙酸和增加 丙酸摩尔比例的趋势。降低了乙酸和丙酸比例。 饲喂丙酸菌增加了丙酸浓度从而改变了瘤胃代 谢但是对瘤胃动力学和采食量没有影响。Raeth Knight等(2007)将乳杆菌和丙酸杆
15、菌进行对比 的试验中发现奶牛饲喂乳杆菌和丙酸杆菌对生 产性能、Et粮消化率及瘤胃发酵没有任何影响。 4饲用微生物在反刍动物生产中的应用 41在幼龄动物的应用 新生反刍动物使用饲用微生物可促进其瘤 胃发育、提前断奶，可提高幼龄反刍动物的抗病 能力提高生产性能。开食料中使用的益生菌主 要是乳酸杆菌它可改变反刍动物的瘤胃功能。 犊牛El粮中添加饲用微生物对其生长发育的影 响也不尽一致。Hill等(2009)在荷斯坦犊牛和娟 姗牛犊牛日粮中添加活性酵母结果发现对荷斯 坦犊牛和娟姗牛犊牛采食量、日增重均无影响， 可能与犊牛都比较健康有关因为试验过程中犊 牛粪便评分、呼吸评分及体温都处于正常范围。 Zha
16、ng等(2008)在荷斯坦犊牛日粮中添加BSN1 型和BSN2型纳豆芽孢杆菌后发现BSN2处理组 犊牛断奶前日增重较对照组提高265断奶后 提高221该值与前面两个结果不同的原因可 能与此试验犊牛处于断奶应激状态有关饲用微 生物更能发挥其促生长效果。 42对奶牛生产性能的影响 饲用微生物能激活奶牛瘤胃微生物的活性， 增强有益微生物的繁殖速度加快饲料中纤维 素、半纤维素及某些蛋白质的分解促进菌体蛋 白的合成及氨和挥发性脂肪酸的合成和吸收，提 饲料资源 FeedResource 46 高饲料利用率最终提高奶牛的产奶量。刘强等 (2oo4)研究显示每头荷斯坦泌乳牛每日添加lOg 益生酵母试验组乳脂率增加0_3个百分点提高 962差异显著：乳蛋白率增加0I1个百分点， 提高364：乳干物质率增加029个百分点，提 高24
