动物微生态制剂研究进展

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1、动物微生态制剂最新研究进展,张 民 技术总监 博士 山东宝来利来生物工程股份有限公司 2005-05-21,动物微生态制剂研究历史回顾,最早研究和应用动物微生态制剂的是蒙哈德(Mollgaard)，1947年首先发现使用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效增加仔猪体重并改善其健康状况。 20世纪50、60年代正是抗生素研究、生产和使用的黄金时期，导致微生态制剂研究和开发工作处于低潮，一段时期以来没有受到足够的重视。 到20世纪80年代中期，随着微生态理论的不断发展，同时人们也逐步认识到了使用抗生素的危害性，情况才有了根本性的扭转。,特别是近年来，世界各国都不同程度地限制抗生素在饲料中的使用，人们迫切需要一种

2、能够替代抗生素且安全、高效的饲料添加剂，于是动物微生态制剂产品的研制和发展驶入快车道。 目前，不仅各种微生态制剂产品层出不穷，而且微生态学理论也得到了迅猛发展。,动物微生态制剂的种类及作用 机理,动物微生态制剂的种类 益生素 是一种含有大量有益菌及其代谢产物和生长促进因子，并具有维持肠道微生物平衡、提高机体健康水平的活菌制剂。 益生元 指能够选择性地刺激肠内一种或几种有益菌生长繁殖，而且不被宿主消化的物质,主要包括低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚甘露糖等。 合生素 指将益生菌和益生元联合应用的复合制剂。,动物微生态制剂的作用机理 优势菌群学说 正常动物肠道内的细菌与宿主保持着动态平衡，且

3、微生物种群中的优势种群对整个种群起决定作用，维持畜禽的正常生长和生产。这些菌群一旦失去平衡，就会使原来的优势菌群发生更替，引起机体消化机能紊乱，抑制动物生长发育，严重的则可致病。 而添加益生素的目的就是为了补充有益菌，使有益菌在数量和作用强度上占绝对优势，使优势菌群得到恢复。这些菌群的繁殖和代谢，大大地抑制致病菌群的生长繁殖，从而保持菌群的正平衡，有效防止菌群失调症发生。,菌群屏障学说 益生菌参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争，可竞争性地抑制病原菌附着在肠壁上，通过改变有害菌附着的受体结构或同病原菌竞争附着空间，而限制致病菌的生存、繁殖。它们

4、在消化道内生成致密的膜菌群，形成微生物屏障，一方面可抑制消化道粘附病原菌，中和毒性产物，另一方面也可防止毒素以及废物等有毒成分的吸收。 微生物夺氧学说 正常动物肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系，当益生菌以孢子形式添加时，它们在生长繁殖过程中可消耗肠内氧气，在局部范围内形成厌氧环境，有利于厌氧微生物的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态，以达到防病、治病、提高免疫力和促生长等目的。,增强机体的免疫功能 研究表明，乳酸杆菌以免疫调节因子的形式起作用，刺激肠道局部型免疫反应，提高机体抗体水平或巨噬细胞的活性，增强机体免疫功能。 芽孢杆菌能促进肠道相关淋巴组织，使之处于高度反应的“准备状态”，同时

5、使免疫器官的发育增快，免疫系统成熟快而早，T、B淋巴细胞的数量增多，使动物的体液和细胞免疫水平提高，增强机体抗病能力。 产生有益代谢产物 产生乳酸：乳酸菌进入肠道后产生乳酸；芽孢杆菌进入动物肠道能够产生乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，降低肠道PH值，抑制致病菌的生长，激活酸性蛋白酶活性，对新生畜禽是有益的。,合成酶类：芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，可降解饲料中的某些抗营养因子，提高饲料转化率可达8%以上。 合成营养物质，促进生长：许多益生菌在肠道内生长繁殖，能产生各种营养物质如维生素、氨基酸、未知促生长因子等，参与机体的新陈代谢，促进动物生长。 产生抗菌物质：某些乳酸杆菌、链球

6、菌、芽孢杆菌等，在代谢过程中，可产生一些抗菌物质如嗜酸菌素、乳糖菌素、杆菌肽、伊短菌素等，可抑制病原菌在肠道内生长繁殖。 防止产生有害物质：某些有益微生物（如芽孢杆菌）在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类，从而降低血液及粪便中氨、吲哚等有害气体浓度。,动物微生态制剂的生产技术,菌种的筛选 可供使用的菌种 目前，可用于生产的菌种很多，美国FDA（1989）规定允许饲喂的微生物有43种，我国农业部公布的饲用微生物添加剂有12种。实际用于配合饲料的活体微生物菌群主要是乳酸杆菌（以嗜酸乳杆菌为主）、粪链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、曲霉及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是应用最多的微生物添加剂。,宝来利来

7、公司微生态制剂使用的菌种 枯草芽孢杆菌：以中性蛋白酶为筛选指标选育的高酶活性菌株，还可以产生淀粉酶、脂肪酶、NSP酶类、B族维生素、维生素C、有机酸等； 地衣芽孢杆菌：以对大肠杆菌的抑制效果为筛选指标而选育的抗感染菌株； 酪酸菌：以产丁酸能力为筛选指标而选育的抗感染菌株，其产丁酸量为普通乳酸菌的200倍； 乳酸菌：乳酸菌是动物肠道正常宿主菌,因此选择菌种要根据动物品种的不同而不同，禽采用从健康鸡肠道分离的嗜酸乳杆菌，猪采用从健康猪肠道分离的乳酸链球菌，水产动物采用从鳗鱼肠道分离的乳酸菌。,菌种选育方法 注重三个原则： 安全性-菌株来源、食用历史、耐药性能 功能性-耐酸性能、产酶性能、产酸性能、

8、抑菌性能 技术性-活菌稳定性、遗传稳定性、发酵性能 选育的措施： 人工筛选定向培育高性能菌株 航天搭载诱变稳定遗传提高菌株生产性能,生产技术 益生菌的发酵生产采用国内先进的气体环流式全自动液态三级发酵罐，进行单菌种发酵, 然后根据不同动物的需求进行复配。,芽孢杆菌发酵液采用喷雾干燥法处理，不仅保证了芽孢的活性，还保存了有益代谢产物：消化酶、维生素、有机酸等。,乳酸菌的生产采用国家948项目引进技术-真空冷冻 干燥工艺，对其进行双层微胶囊包被，解决了乳酸菌不易 存活的难题，大大延长了保存期，显著提高了使用效果。,动物微生态制剂应用技术研究,动物微生态制剂各菌种作用机制（以宝来利来公司生产的产酶益

9、生素为例） 酪酸菌的作用机制：,促进肠道内有益菌群的增殖和发育， 抑制肠道内腐败菌的生长和繁殖， 减少胺类、吲哚类等物质的产生。,芽孢杆菌的作用机制：,芽孢杆菌发酵液中挥发性脂肪酸气相色谱图 乙酸、丙酸和丁酸的含量分别为：1.71g/L、 2.53g/L、 3.77g/L,乳酸菌的作用机制：,各种动物胃肠道正常微生物群的构成 动物出生时胃肠道是无菌的，出生后不久胃肠道便有细菌定居，其后随动物的生长发育、种类不同、内环境变化和进入胃肠道的饲料、饮水等不同，定居的正常微生物群的种类和数量有所不同。 鸡胃肠道的正常微生物群 鸡嗉囊和胃内乳杆菌为最优势菌群，链球菌和肠球菌也有增殖；小肠内则多为兼性厌氧

10、菌，如链球菌、大肠杆菌、葡萄球菌及芽孢杆菌等；大肠和盲肠主要为厌氧菌，如双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌、消化球菌和类杆菌等。 据报道，鸡粪便菌群以乳杆菌最占优势，总菌数可达1011个/g， 大肠杆菌和链球菌数一般为107108个/g。,猪胃肠道的正常微生物群 乳酸菌：乳杆菌、双歧杆菌、链球菌等； 拟杆菌：厌氧弯曲杆菌、真杆菌、消化球菌、梭状芽孢杆菌、韦荣氏球菌等； 肠杆菌：大肠杆菌、克雷伯氏菌、变形杆菌等； 另外还有葡萄球菌、酵母菌等。 据报道，成年健康猪的粪便菌群总菌数在1010 个/g以上，以乳酸菌和拟杆菌、厌氧弯曲杆菌、真杆菌等构成最优势菌群，而肠杆菌一般是107108个/g。 对虾肠道正常微

11、生物群 主要以假单胞菌、气单胞菌和芽孢杆菌占优势。,鱼胃肠道的正常微生物群 鱼类体表菌群：淡水鱼类以假单胞菌、气单胞菌及无色杆菌等占优势，海水鱼类以无色杆菌、弧菌、假单胞菌和微球菌等占优势。 胃肠道主要以拟杆菌、气单胞菌、酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、假单胞菌及梭状芽孢杆菌等占优势。 反刍动物胃肠道的正常微生物群 瘤胃内正常菌群有纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白分解菌、脂肪分解菌、氨基酸分解菌、有机酸分解菌、产甲烷菌、合成维生素菌等。 肠道中以乳酸菌、拟杆菌、双歧杆菌和肠杆菌为优势菌群。,动物微生态制剂的适用对象及使用阶段 不同的动物适合使用不同类型的菌种 反刍动物适合使

12、用曲霉、酵母及芽孢杆菌类，若给反刍动物使用过多的乳酸菌，反而会扰乱其消化系统，引起不良反应； 而单胃动物适合使用乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌，这3种类型的菌在单胃动物中都能取得良好效果； 水产动物适合使用沼泽红假单胞菌、芽孢杆菌、酵母菌、其中沼泽红假单胞菌、芽孢杆菌不但在动物体内起作用而且对改良水环境具有良好的作用。,微生态制剂在动物的不同生长发育阶段使用效果不同 总体来说在动物的幼龄、老龄、离乳、热、冷应激，粗饲、病后初愈及消化道疾病等时期使用，均能取得最显著效果。然而在实际饲养中有些因素是不可预见的，如应激、消化道疾病等。 因此需要经常性地在动物饲料或环境中添加微生态制剂，使用原则是幼龄如乳猪

13、、仔鸡、仔鸭、羔羊、牛犊等，老龄如母猪、产蛋鸡、鸭等，添加剂量应大于中青年时期；环境恶劣时也需加大添加量；而水产动物则在各个时期都应添加微生态制剂。,微生态制剂的适宜添加量 微生态制剂的使用量并不是越多越好，应依菌种生产工艺及使用对象而异。对于复合型的微生态制剂不能简单地按总菌数来换算，因为不同菌的生长速度，抗逆性不一样。 芽孢杆菌类：在猪饲料中每头每天能采食到菌数在26亿个较合适；鸡、鸭类每只每天采食14亿个较合适，牛、羊类每头每天采食15亿个。考虑到饲料加工过程中的损失，可以按此标准添加剂量上浮50100。 酵母菌类：在猪饲料中每头每天采食量为58亿个为宜，鸡、鸭类为38亿个。 乳酸菌类：

14、主要用于乳猪，几乎没有用量限制，其使用主要受制于成本。,利用微生态学原理开发的新型蛋白质资源 - 生物蛋白,生物E蛋白产品简介 是宝来利来公司根据动物营养技术和生物工程技术的最新科研成果，以分子营养和微生态营养作为产品研发的核心，开发出的一类富含各种益生菌；消化酶、NSP酶、肽酶、酶前体物；营养小肽、生物活性小肽，结构小肽、功能小肽、载体肽；B族维生素、有机酸（乙酸、丁酸等）、菌体寡糖、多糖；生物有机微量元素（硒、铁、锌等）；氨基酸、多肽、蛋白质等的生物活性制品。,生物E蛋白的成分构成,生物E蛋白的特性 富含对动物生长发育、新陈代谢、消化吸收、免疫调节等具有重要作用的生物活性成分，组合科学,成

15、分齐全。这是生物E蛋白最基本的也是最重要的特性。避免了单一成分功能不全的缺陷。 生物E蛋白充分考虑到我国养殖业所处的环境、存在应激、动物多处于亚健康状态的事实，着重提高动物的抗应激能力，非特异性免疫能力，维持肠道菌群平衡能力，肠粘膜上皮细胞修复能力，小肠绒毛发育能力，消化道PH值调节能力，电解质平衡能力，维生素、微量元素补给能力，消化吸收能力等。 生物E蛋白注重各种必需氨基酸平衡，特别是弥补常规饲料原料容易缺乏的必需氨基酸，从吸收机制上，生物E蛋白的氨基酸有相当比例是以小肽形式吸收的，运转速度快，吸收效率高。,生物E蛋白的功用 生物E蛋白可提高蛋白质、能量、矿物质的利用率5-10%，因此可适当

16、降低饲料成本。并减少粪便中氮、磷、钙等的排泄量，减少粪便臭味及有害气体排放，从而减少环境污染。 生物E蛋白明显提升畜产品品质，如提高肥猪的瘦肉率，臀部方圆，肉质好且持水力强；改善蛋壳的质量和颜色，蛋清厚稠，蛋黄大而红亮；提高奶牛的泌乳量和乳脂率等。 动物体质健康，得病少，显著降低抗生素使用量，降低畜产品药物残留。,动物微生态制剂的发展方向,高效性 功能专一、性能优良菌种的选育。 根据动物的不同种类及不同年龄阶段的肠道微生物群构成特点，开发专一型微生态制剂。 如：反刍动物专用、仔猪专用、肉禽专用和蛋禽专用产酶益生素系列产品（2001年农业863项目安全饲料添加剂的研制，承担单位：中国农科院、宝来利来生物工程研究院） 又如用于各种水产动物的专用产酶益生素（2002年农业863项目对虾专用非特异性免疫增强剂的研制，承担单位：中国海洋大学、宝来利来生物工程研究院）。,易用性 多功能复合型微生态制剂的开发 益生菌与NSP酶复合制剂复合NSP酶 益生菌、活性肽、多种消化酶、寡糖以及其他